cytoskelettet

De cytoskelettet består av ett dynamiskt föränderligt nätverk av tre olika proteinfilament i cellernas cytoplasma.

De ger cell- och organisatoriska intracellulära strukturer såsom organeller och vesiklar struktur, stabilitet och inneboende rörlighet (rörlighet). Vissa av filamenten sticker ut från cellen för att stödja cellens rörlighet eller den riktade transporten av främmande kroppar i form av cilia eller flagella.

Vad är cytoskeletten?

Cytoskeletten för mänskliga celler består av tre olika klasser av proteinfilament. Mikrofilamenter (aktinfilamenter) med en diameter på 7 till 8 nanometer, som huvudsakligen består av aktinproteiner, tjänar till att stabilisera den yttre cellformen och rörligheten hos cellen i sin helhet, såväl som intracellulära strukturer.

I muskelceller möjliggör aktintrådar att musklerna sammandras på ett koordinerat sätt. Mellanfilamenten, som är cirka 10 nanometer tjocka, ger också mekanisk styrka och struktur för cellen. De är inte involverade i cellrörlighet. Mellanfilament består av olika proteiner och dimerer av proteinerna, som kombineras för att bilda buntar lindade som rep (tonofibriller) och är extremt rivbeständiga strukturer. Mellanfilament kan delas in i minst 6 olika typer med olika uppgifter.

Den tredje klassen av filament består av små rör, mikrotubuli, med en ytterdiameter på 25 nanometer. De består av polymerer av tubulindimerer och är huvudsakligen ansvariga för alla typer av intracellulär rörlighet och för rörelsen hos cellerna själva. För att stödja cellernas egen rörlighet kan mikrotubuli i form av cilia eller flagella bilda cellprocesser som sticker ut från cellen. Nätverket av mikrotubuli är mestadels organiserat från centromeren och är föremål för extremt dynamiska förändringar.

Anatomi & struktur

Ämnesgrupperna mikrofilament, mellanfilament (IF) och mikrotubuli (MT), som alla tre är tilldelade cytoskeletten, är nästan allmänt närvarande inom cytoplasma och även inom cellkärnan.

De grundläggande byggstenarna för mikro- eller aktinfilament i människor består av 6 isoformaktinproteiner, som var och en bara skiljer sig åt med några få aminosyror. Det monomera aktinproteinet (G-aktin) binder nukleotiden ATP och bildar långa molekylära kedjor av aktinmonomerer genom att dela upp en fosfatgrupp, varav två ansluter till bildande spiralaktinfilament. Aktinfilamenten i de släta och strippade musklerna, i hjärtmusklerna och de icke-muskulära aktinfilamenten skiljer sig något från varandra. Uppbyggnad och uppdelning av aktinfilament är föremål för mycket dynamiska processer och anpassar sig till kraven.

Mellanfilament består av olika strukturella proteiner och har en hög draghållfasthet med ett tvärsnitt på cirka 8 till 11 nanometer. Mellanfilamenten är indelade i fem klasser: sura keratiner, basiska keratiner, desmin-typ, neurofilament och lamin-typ. Medan keratinerna förekommer i epitelcellerna finns filament av desmin-typ i muskelceller i de jämna och strierade musklerna såväl som i hjärtmuskelceller. De neurofilament som finns i praktiskt taget alla nervceller består av proteiner såsom Internexin, Nestin, NF-L, NF-M och andra. Mellanfilament av laminatyp finns i alla cellkärnor i kärnmembranet i karyoplasma.

Funktion & uppgifter

Cytoskelettens funktion och uppgifter är inte på något sätt begränsade till cellernas strukturella form och stabilitet. Mikrofilamenter, som huvudsakligen finns i nätliknande strukturer direkt på plasmamembranet, stabiliserar cellernas yttre form. Men de bildar också membranutsprång som pseudopodia. Motoriska proteiner, från vilka mikrofilamenten i muskelcellerna är byggda, säkerställer de nödvändiga sammandragningarna av musklerna.

Mellanfilamenten med mycket hög draghållfasthet är av största vikt för cellernas mekaniska styrka. De har också ett antal andra funktioner. Keratinfilament i epitelcellerna är indirekt mekaniskt anslutna till varandra via desmosomer, så att hudvävnaden får en tvådimensionell, matrisliknande styrka. IF: erna är anslutna till de andra grupperna av ämnen i cytoskelettet via mellanliggande filamentassocierade proteiner (IFAP), säkerställer ett visst informationsutbyte och den mekaniska styrkan hos motsvarande vävnad. Detta skapar ordnade strukturer i cytoskeletten. Enzymer som kinaser och fosfataser säkerställer att nätverken byggs upp, omstruktureras och bryts ned snabbt.

Olika typer av neurofilament stabiliserar nervvävnad. Laminer styr nedbrytningen av cellmembranet under celldelningen och dess efterföljande rekonstruktion. Mikrotubulerna ansvarar för uppgifter som att kontrollera transporten av organeller och vesiklar i cellen och organisera kromosomerna under mitos. I celler där mikrotubuli utvecklar mikrovilli, cilia, flagella eller flagella, säkerställer MT: erna också rörligheten för hela cellen eller tar över avlägsnandet av slem eller främmande kroppar. B. i luftstrupen och den yttre hörselgången.

Du hittar din medicin här

sjukdomar

Störningar i cytoskelettens metabolism kan bero på antingen genetiska defekter eller från externt tillförda toxiner. En av de vanligaste ärftliga sjukdomarna i samband med en störning i syntesen av ett membranprotein för muskler är Duchenne muskeldystrofi.

En genetisk defekt förhindrar bildandet av dystrofin, ett strukturellt protein som krävs i muskelfibrerna i de sträckta skelettmusklerna. Sjukdomen förekommer i tidig barndom med en progressiv kurs. Muterade keratiner kan också ha allvarliga effekter. Ichyosis, den så kallade fiskskalasjukdomen, leder till hyperkeratos, en obalans mellan produktionen och exfolieringen av hudflingorna på grund av en eller flera genetiska defekter på kromosom 12. Ichyosis är den vanligaste ärftliga sjukdomen i huden och kräver intensiv behandling, som dock bara kan lindra symtomen.

Andra genetiska defekter som leder till en störning av neurofilamentens metabolism orsakar z. B. amyotrofisk lateral skleros (ALS). Vissa kända mykotoxiner (svamptoxiner) såsom de från mögel- och fluga-agarik stör störningen av aktinfilamenten. Colchicine, giftet från höstens krokus och taxol, som erhålls från barlindträd, används specifikt för tumörterapi. De ingriper i mikrotubulernas metabolism.