Микротубули: структура, функции и клинично значение

Микротубулите са клетъчни структури под формата на цилиндри, които изпълняват основни функции, свързани с поддръжката, клетъчната подвижност и клетъчното делене, между другото. Тези филаменти присъстват вътре в еукариотни клетки.

Те са кухи и вътрешният им диаметър е от порядъка на 25 nm, докато външният диаметър е 25 nm. Дължината варира между 200 nm и 25 μm. Те са доста динамични структури, с определена полярност, способни да растат и скъсяват.

Структура и състав

Микротубулите са съставени от молекули от протеинова природа. Те се образуват от протеин, наречен тубулин.

Тубулинът е димер, двата му компонента са а-тубулин и β-тубулин. Кухият цилиндър е съставен от тринадесет вериги на този димер.

Краищата на микротубулата не са еднакви. Това означава, че има полярност на нишките. Единият край е известен като плюс (+), а другият минус (-).

Микротубулата не е статична структура, влакната могат да променят размера бързо. Този процес на отглеждане или скъсяване се осъществява предимно в крайност; Този процес се нарича самостоятелно сглобяване. Динамиката на микротубулите позволява на животните да променят формата си.

Има изключения. Тази полярност е неясна в микротубулите вътре в дендритите, в невроните.

Микротубулите не се разпределят хомогенно във всички клетъчни форми. Местоположението му зависи главно от типа на клетката и състоянието му. Например, в някои протозойни паразити микротубулите образуват броня.

По същия начин, когато клетката е в интерфейс, тези влакна се диспергират в цитоплазмата. Когато клетката започне да се дели, микротубулите започват да се организират в митотичното вретено.

функции

цитоскелет

Цитоскелетът се състои от поредица от нишки, включително микротубули, междинни нишки и микрофиламенти. Както подсказва името, цитоскелетът е отговорен за поддържането на клетката, подвижността и регулацията.

Микротубулите са свързани със специализирани протеини (MAP, за неговото акроним на английски език, протеини, свързани с микротубули), за да изпълнят своите функции.

Цитоскелетът е особено важен в животинските клетки, тъй като им липсва клетъчна стена.

подвижност

Микротубулите имат основна роля в двигателните функции. Те служат като подсказка, така че протеините, свързани с движението, могат да се движат. По същия начин, микротубулите са пътища и протеинови колички.

Конкретно, кинезините и динеинът са протеини, открити в цитоплазмата. Тези протеини се свързват с микротубулите, за да извършват движенията и позволяват мобилизирането на материали в клетъчното пространство.

Те транспортират везикули и преместват дълги разстояния чрез микротубули. Те могат също да транспортират стоки, които не се намират в мехурчетата.

Моторните протеини имат вид на ръцете и чрез промени в формата на тези молекули движението може да се осъществи. Този процес зависи от АТФ.

Клетъчно делене

Що се отнася до клетъчното делене, те са незаменими за правилното и справедливо разпределение на хромозомите. Микротубулите се сглобяват и образуват митотичното вретено.

Когато ядрото се раздели, микротубулите транспортират и отделят хромозомите до новите ядра.

Килиос и флагела

Микротубулите са свързани с клетъчни структури, които позволяват движение: реснички и флагела.

Тези придатъци са под формата на тънки камшици и позволяват на клетката да се движи в средата. Микротубулите улесняват сглобяването на тези клетъчни разширения.

Ресничките и флагелите имат идентична структура; обаче, ресничките са по-къси (10 до 25 микрона) и обикновено работят заедно. При движението приложената сила е успоредна на мембраната. Ресничките действат като "весла", които изтласкват клетката.

Обратно, флагела е по-дълъг (50 до 70 микрона) и обикновено клетката представлява един или два. Приложената сила е перпендикулярна на мембраната.

Напречният изглед на тези приложения представя 9 + 2 подредба.Тази номенклатура се отнася до наличието на 9 двойки кондензирани микротубули, които обграждат некондензирана централна двойка.

Моторната функция е продукт на действието на специализирани протеини; Dynein е един от тях. Благодарение на АТФ, протеинът може да промени формата си и да позволи движение.

Стотици организми използват тези структури, за да се движат. Цилия и флагела се срещат в едноклетъчни организми, в сперматозоидите и в малки многоклетъчни животни, между другото. Базалното тяло е клетъчната органела, от която произхождат ресничките и флагела.

центриола

Центриолите са изключително сходни с базалните тела. Тези органели са характерни за еукариотните клетки, с изключение на растителните клетки и някои протости.

Тези структури имат форма на барел. Диаметърът му е 150 nm, а дължината е 300-500 nm. Микротубулите в центриолите са организирани в три слети нишки.

Центриолите са разположени в структура, наречена центрозома. Всеки центрозома се състои от две центриоли и матрица, богата на протеини, наречена перицентриолна матрица. При това подреждане центриолите организират микротубулите.

Точната функция на центриолите и клетъчното делене все още не е известна в детайли. В някои експерименти центриолите са отстранени и споменатата клетка е способна да се разделя без големи неудобства. Центриолите са отговорни за формирането на митотичното вретено: тук хромозомите се събират.

растения

В растенията микротубулите имат допълнителна роля в подреждането на клетъчната стена, помагайки за организирането на целулозните влакна. Също така, те спомагат за разделението и клетъчната експанзия в зеленчуците.

Клинично значение и лекарства

Раковите клетки се характеризират с висока митотична активност; следователно намирането на лекарства, чиято цел е сглобяването на микротубули, би помогнало да се спре този растеж.

Има серия от лекарства, отговорни за дестабилизирането на микротубулите. Колцемид, колхицин, винкристин и винбластин предотвратяват полимеризацията на микротубулите.

Например, колхицинът се използва за лечение на подагра. Другите се използват при лечението на злокачествени тумори.