Mikrotubule: struktura, funkcje i znaczenie kliniczne

Mikrotubule są strukturami komórkowymi w postaci cylindrów, które pełnią między innymi podstawowe funkcje związane z podporą, mobilnością komórkową i podziałem komórek. Te włókna są obecne w komórkach eukariotycznych.

Są puste, a ich średnica wewnętrzna jest rzędu 25 nm, podczas gdy średnica zewnętrzna wynosi 25 nm. Długość waha się od 200 nm do 25 μm. Są to dość dynamiczne struktury o określonej polaryzacji, zdolne do wzrostu i skrócenia.

Struktura i skład

Mikrotubule składają się z cząsteczek o charakterze białkowym. Powstają z białka zwanego tubuliną.

Tubulina jest dimerem, jej dwoma składnikami są α-tubulina i β-tubulina. Pusta butla składa się z trzynastu łańcuchów tego dimeru.

Końce mikrotubuli nie są takie same. Oznacza to, że istnieje polaryzacja włókien. Jeden koniec jest znany jako plus (+), a drugi minus (-).

Mikrotubula nie jest strukturą statyczną, włókna mogą szybko zmieniać rozmiar. Ten proces wzrostu lub skrócenia odbywa się głównie w ekstremalnych warunkach; Proces ten nazywany jest samoorganizacją. Dynamizm mikrotubul umożliwia komórkom zwierzęcym zmianę ich kształtu.

Istnieją wyjątki. Ta polaryzacja jest niewyraźna w mikrotubulach wewnątrz dendrytów, w neuronach.

Mikrotubule nie są równomiernie rozmieszczone we wszystkich formach komórkowych. Jego lokalizacja zależy głównie od typu komórki i jej stanu. Na przykład u niektórych pierwotniaków pasożyty mikrotubule tworzą zbroję.

Podobnie, gdy komórka znajduje się w interfejsie, włókna te są rozproszone w cytoplazmie. Gdy komórka zaczyna się dzielić, mikrotubule zaczynają się organizować w wrzecionie mitotycznym.

Funkcje

Cytoszkielet

Cytoszkielet składa się z szeregu włókien, w tym mikrotubul, włókien pośrednich i mikrowłókien. Jak sama nazwa wskazuje, cytoszkielet jest odpowiedzialny za wspieranie komórki, ruchliwości i regulacji.

Mikrotubule są związane ze specjalistycznymi białkami (MAP, ponieważ ich skrót w języku angielskim, białka związane z mikrotubulami) do wypełniania ich funkcji.

Cytoszkielet jest szczególnie ważny w komórkach zwierzęcych, ponieważ brakuje im ściany komórkowej.

Mobilność

Mikrotubule odgrywają zasadniczą rolę w funkcjach motorycznych. Służą jako swoista wskazówka, aby białka związane z ruchem mogły się poruszać. Podobnie mikrotubule to jezdnie i wózki białkowe.

W szczególności kinezyny i dyneina są białkami występującymi w cytoplazmie. Białka te wiążą się z mikrotubulami w celu wykonywania ruchów i umożliwiają mobilizację materiałów w przestrzeni komórkowej.

Transportują pęcherzyki i przemieszczają się na duże odległości za pomocą mikrotubul. Mogą również transportować towary, których nie ma w pęcherzykach.

Białka motoryczne mają pewien rodzaj ramion i dzięki zmianom kształtu tych cząsteczek ruch może być przeprowadzony. Ten proces zależy od ATP.

Podział komórek

Jeśli chodzi o podział komórek, są one niezbędne do prawidłowego i sprawiedliwego rozmieszczenia chromosomów. Mikrotubule są składane i tworzą wrzeciono mitotyczne.

Gdy jądro się dzieli, mikrotubule transportują i oddzielają chromosomy od nowych jąder.

Cilios i wici

Mikrotubule są związane ze strukturami komórkowymi, które umożliwiają ruch: rzęski i wici.

Te wypustki mają postać cienkich batów i pozwalają komórce poruszać się w jej środku. Mikrotubule ułatwiają montaż tych przedłużeń komórek.

Rzęski i wici mają identyczną strukturę; rzęski są jednak krótsze (10 do 25 mikronów) i zwykle działają razem. Dla ruchu zastosowana siła jest równoległa do membrany. Rzęsy działają jak „wiosła”, które popychają komórkę.

W przeciwieństwie do tego, wici są dłuższe (50 do 70 mikronów) i zazwyczaj komórka przedstawia jedną lub dwie. Siła przykładana jest prostopadła do membrany.

Widok poprzeczny tych dodatków przedstawia układ 9 + 2. Ta nomenklatura odnosi się do obecności 9 par mikrotubul skondensowanych, które otaczają nieskondensowaną parę centralną.

Funkcja motoryczna jest produktem działania wyspecjalizowanych białek; Dynein jest jednym z nich. Dzięki ATP białko może zmienić swój kształt i umożliwić ruch.

Setki organizmów używają tych struktur do poruszania się. Rzęski i wici występują między innymi w organizmach jednokomórkowych, w plemnikach i małych zwierzętach wielokomórkowych. Ciało podstawowe jest organellą komórkową, z której pochodzą rzęski i wici.

Centriolos

Centriole są bardzo podobne do ciał podstawowych. Organelle te są charakterystyczne dla komórek eukariotycznych, z wyjątkiem komórek roślinnych i niektórych protistów.

Struktury te mają kształt beczki. Jego średnica wynosi 150 nm, a długość 300-500 nm. Mikrotubule w centriolach są zorganizowane w trzy stopione włókna.

Centriole znajdują się w strukturze zwanej centrosomem. Każdy centrosom składa się z dwóch centrioli i bogatej w białko macierzy zwanej macierzą pericentriolar. W tym układzie centriole organizują mikrotubule.

Dokładna funkcja centrioli i podział komórek nie jest jeszcze znana szczegółowo. W niektórych eksperymentach centriole zostały usunięte, a komórka jest w stanie dzielić się bez większych niedogodności. Centriole są odpowiedzialne za tworzenie wrzeciona mitotycznego: tutaj chromosomy łączą się.

Rośliny

W roślinach mikrotubule odgrywają dodatkową rolę w układzie ściany komórkowej, pomagając w organizacji włókien celulozowych. Ponadto pomagają w podziale i ekspansji komórkowej w warzywach.

Znaczenie kliniczne i leki

Komórki nowotworowe charakteryzują się wysoką aktywnością mitotyczną; dlatego znalezienie leków, których celem jest złożenie mikrotubul, pomogłoby powstrzymać taki wzrost.

Istnieje szereg leków odpowiedzialnych za destabilizację mikrotubul. Colcemid, kolchicyna, winkrystyna i winblastyna zapobiegają polimeryzacji mikrotubul.

Na przykład kolchicyna jest stosowana w leczeniu dny. Pozostałe są stosowane w leczeniu nowotworów złośliwych.