Fő tartalom
Tantárgy/kurzus: Biológia > 6. témakör
3. lecke: Kirándulás az eukarióta sejt belsejében- Az eukarióta sejtalkotók áttekintése
- Az endoplazmatikus retikulum és a Golgi-készülék
- Az endomembrán rendszer
- Az endomembrán rendszer
- Mitokondriumok
- Mitokondriumok és kloroplasztiszok
- A sejtváz
- A sejtváz
- Eukarióta sejtstruktúrák
© 2024 Khan AcademyFelhasználási feltételekAdatkezelési tájékoztatóSüti figyelmeztetés
A sejtváz
A citoszkeleton. Mikrotubulusok, mikrofilamentumok (aktin filamentumok) és intermedier filamentumok. Centriólumok, centroszómák, flagellumok és csillók.
Bevezetés
Mi történne, ha valaki éjszaka belopózna és ellopná a csontvázadat? Csak hogy tisztázzuk a helyzetet, ez – biológiai értelemben véve – nem valószínű, hogy megtörténik. De ha valahogy mégis megtörténne, a csontvázad elvesztése miatt a tested elveszítené struktúrájának nagy részét. A körvonalaid megváltoznának, egyes belső szerveid más helyre vándorolnának, és valószínűleg nehezedre esne járni, beszélni vagy éppen mozogni.
Érdekes módon ugyanez igaz a sejtekre is. Gyakran puha, strukturálatlan pacaként képzeljük el a sejteket. Pedig a valóságban (a testünkhöz hasonlóan) nagyon is strukturáltak. Molekulafonalak, úgynevezett filamentumok hálózatát tartalmazzák, amit együttesen citoszkeletonnak (szó szerint lefordítva „sejtváznak” ) nevezünk. A citoszkeleton nem csak a sejtmembránnak nyújt támasztékot, hanem meghatározza a sejt alakját, valamint kijelöli a sejtalkotók pontos helyét. Ezen túlmenően útvonalakat formál, amelyek mentén a transzport vezikulumok közlekedni tudnak, illetve számos sejttípus esetében lehetővé teszi a sejt mozgását is.
Az eukarióták citoszkeletonjában háromféle fehérjerost található: mikrofilamentumok, intermedier filamentumok és mikrotubulusok. Ebben a részben megvizsgáljuk mindhárom rosttípust, továbbá néhány, a citoszkeletonnal kapcsolatos specializált struktúrát is.
Mikrofilamentumok
A citoszkeleton három fehérjerostja közül a mikrofilamentumok a legvékonyabbak. Az átmérőjük körülbelül 7 nm. A mikrofilamentumokban aktin nevezetű fehérje monomerek sokasága kapcsolódik össze, emiatt aktin filamentumoknak is nevezik őket. Szerkezetük egy kettős spirálhoz hasonlít, amelynek irányultsága van. Ez azt jelenti, hogy a filamentum két vége szerkezetileg különböző.
Az aktin filamentumok több fontos feladatot is ellátnak a sejtben. Egyrészt útvonalat biztosítanak egy motorfehérje, a miozin mozgásához. (A miozin szintén filamentumokat hoz létre.) A miozinnal való kapcsolata miatt az aktin számos sejtbeli folyamatban részt vesz, ahol mozgás-mozgatás történik.
Például az állati sejtek osztódásakor egy aktinból és miozinból álló gyűrű választja szét a sejtet két utódsejtre. Rengeteg aktin és miozin található az izomsejtekben (izomrostokban), ahol az egymással átfedésben levő filamentumok rendezett struktúrákat, úgynevezett szarkomereket alkotnak. Amikor a szarkomerek aktin és miozin filamentumai összehangoltan elcsúsznak egymáshoz képest, az izom összehúzódik.
Az aktin filamentumok „autópályaként” is funkcionálnak a sejtben, amelyen különböző „rakományok”, például fehérjetartalmú vezikulumok, vagy akár sejtalkotók is szállíthatók. Ezeket a szállítmányokat önálló miozin motorok viszik, amelyek az aktin filamentumok kötegei mentén „vándorolnak”
Az aktin filamentumok fel- és leépülése gyors. Mindez lehetővé teszi, hogy e filamentumok fontos szerepet játsszanak a sejtek mozgékonyságában, például az immunrendszer fehérvérsejtjeinek kúszó mozgásában.
Ezen kívül az aktin filamentumok kulcsszereplők a sejtszerkezet biztosításában is. A legtöbb állati sejtben aktin filamentumok hálózata található a sejt peremén levő sejtplazmában. Ez a hálózat speciális fehérjék révén kapcsolódik a sejthártyához, és biztosítja a sejt alakját és szerkezetét
Intermedier filamentumok
A citoszkeletont felépítő struktúrák következő típusát az intermedier filamentumok jelentik, amelyek egymásba csavarodott fibrilláris fehérjeszálakból épülnek fel. Ahogy a nevük is utal rá, az intermedier filamentumok átlagos átmérője a mikrofilamentumok és a későbbiekben tárgyalt mikrotubulusok átmérője között van, 8-10 nm.
Több különböző intermedier filamentum típus is ismert, ezek más-más fehérjéből állnak. Az egyik ilyen intermedier filamentumot alkotó fehérje a keratin, ami a hajban, a körömben és a bőrben található fibrilláris fehérje. Időnként látni olyan samponreklámokat, amelyek azt állítják, hogy kisimítják a hajszálakban lévő keratint.
Az aktin filamentumokkal ellentétben, amelyek képesek a gyors fel- és leépülésre, az intermedier filamentumok felépítése állandóbb. Szerkezeti elemként alapvető szerepük van a sejtalak kialakításában. Arra specializálódtak, hogy ellenálljanak a feszítőerőknek, feladataik között szerepel továbbá a sejtmag és más sejtalkotók lehorgonyzása a sejten belül.
Mikrotubulusok
A "mikro" előtag ellenére a mikrotubulusok a legvastagabbak a citoszkeleton három rosttípusa közül: átmérőjük körülbelül 25 nm. A mikrotubulus tubulin fehérjékből áll, amelyek egy üreges, szívószálszerű csövet alkotnak. Minden tubulin fehérjét két alegység alkot: egy α-tubulin és egy β-tubulin.
A mikrotubulusok, akárcsak az aktin filamentumok, dinamikus elemek: újabb tubulin fehérjék hozzáadásával, vagy a meglévők eltávolításával gyorsan tudnak hosszirányban növekedni, illetve rövidülni. A mikrotubulusok abban is hasonlítanak az aktin filamentumokhoz, hogy irányultságuk van, ami azt jelenti, hogy a két végük szerkezetileg különböző. A sejtekben a mikrotubulusoknak fontos strukturális szerepe van: segítenek ellenállni az összenyomódásnak.
Amellett, hogy szerkezeti támaszt biztosítanak, a mikrotubulusok számos további feladatra specializálódtak. Hasonlóan az aktin filamentumokhoz, amelyek kijelölik a miozin motorfehérje útját, a mikrotubulusok mentén is haladhatnak motorfehérjék, ilyen például a kinezin és dinein, amelyek transzport vezikulumokat és más anyagokat szállítanak a sejten belül
Ostor, csilló és centroszóma
A mikrotubulusok kulcsfontosságú alkotórészei három, nagymértékben specializált eukarióta sejtalkotónak is: az ostornak (flagellumnak), a csillónak (ciliumnak) és a centroszómának. Talán rémlik a korábbiakból, hogy prokarióta barátaink szintén ostort használhatnak a mozgáshoz. Ne keverjük azonban a két struktúrát: bár a lejjebb bemutatott eukarióta ostor nagyjából ugyanazt a szerepet tölti be, a szerkezete nagyon is különböző.
Az ostor (flagellum) hosszú, a sejt felszínéről hajszálszerűen kinyúló elem, ami egy egész sejtet mozgat. Így haladnak előre például a hímivarsejtek. Ha egy sejtnek egyáltalán van ostora, akkor ezek száma általában csak egy vagy néhány.
A mozgékony csillók (cíliumok) szerkezetükben hasonlóak az ostorhoz, de rövidebbek, és általában nagy számban vannak jelen a sejtfelszínen.
Amikor csillós sejtek szerveződnek szövetté, akkor a csillók csapkodása segít a szövet felszínén az anyagok mozgatásában. Például a felső légutakban található sejtek csillóikkal „söprik ki” a port és egyéb szemcséket az orrlyukak felé.
A hossz- és számbeli különbségek ellenére az ostorok és csillók felépítése hasonló. A legtöbb ostorban és csillóban 9 pár mikrotubulus, 9 duplet helyezkedik el egy kör mentén, illetve a kör közepén további két önálló mikrotubulus, két szinglet található. (Három dimenzióban úgy képzelhetjük el, hogy a 9 duplet egy belül üreges hengert hoz létre, ennek közepén helyezkedik el a 2 centrális mikrotubulus.) Ez az úgynevezett 9+2-es elrendezés látható a bal oldali elektronmikroszkópos képen, amely két ostor keresztmetszetét mutatja be.
Az ostorokban és csillókban dineineknek nevezett motorfehérjék mozognak a mikrotubulusok mentén, ezáltal olyan erőt fejtve ki, ami az ostor vagy csilló csapásszerű mozgását váltja ki. A dupletek közti szerkezeti kapcsolat, valamint a dinein-mozgás koordinációja teszi lehetővé, hogy a motorfehérjék mozgása rendszeres ütemű csapkodást hozzon létre
Talán feltűnt a fenti ábrán, hogy az ostor vagy csilló alapjánál egy bazális test található. A bazális test mikrotubulusokból áll, és az ostorok és csillók létrehozásában („összeszerelésében”) játszik kulcsszerepet. A sejtszervecskék felépülése után pedig a bazális test határozza meg, hogy milyen fehérjék léphetnek be vagy ki
A bazális test nem más, mint egy módosult centriólum
Az állati sejt osztódását megelőzően a centroszóma megkettőződik. Ez a centroszóma pár valószínűleg szerepet játszik a kromoszómákat szétválasztó mikrotubulusok szervezésében. Azonban még mindig nem tisztázott részleteiben, hogy a centriólumok milyen szerepet is töltenek be pontosan a folyamatban. Példának okáért, olyan sejtek is tudnak osztódni, amelyekből eltávolították a centroszómát. A növényi sejtek pedig egyáltalán nem rendelkeznek centroszómával (náluk azonban jelen van egy analóg struktúra).
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.