Skip to main content
Global

4.5: Cytoskeleton

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    175825

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Ujuzi wa Kuendeleza

    • Eleza cytoskeleton
    • Linganisha majukumu ya microfilaments, filaments kati, na microtubules
    • Linganisha na kulinganisha cilia na flagella
    • Kufupisha tofauti kati ya vipengele vya seli za prokaryotic, seli za wanyama, na seli za mimea

    Ikiwa ungeondoa organelles zote kutoka kwenye seli, je, utando wa plasma na cytoplasm ni sehemu pekee zilizoachwa? Hapana. Ndani ya saitoplazimu, bado kutakuwa na ioni na molekuli za kikaboni, pamoja na mtandao wa nyuzi za protini zinazosaidia kudumisha sura ya seli, kupata baadhi ya organelles katika nafasi maalum, kuruhusu cytoplasm na vilengelenge kuhamia ndani ya seli, na kuwezesha seli ndani ya viumbe vyenye seli kuhamia. Kwa pamoja, mtandao huu wa nyuzi za protini hujulikana kama cytoskeleton. Kuna aina tatu za nyuzi ndani ya cytoskeleton: microfilaments, filaments kati, na microtubules (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Hapa, tutachunguza kila mmoja.

    Microfilaments huweka ndani ya membrane ya plasma, wakati microfilaments hutoka katikati ya seli. Filaments ya kati huunda mtandao katika kiini ambacho kinashikilia organelles mahali.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Microfilaments huzuia kamba karibu na makali ya ndani ya seli; kama bendi za mpira, hupinga mvutano. Microtubules hupatikana ndani ya mambo ya ndani ya seli ambako hudumisha sura ya seli kwa kupinga vikosi vya kuchanganya. Filaments ya kati hupatikana katika seli na kushikilia organelles mahali.

    Microfilaments

    Ya aina tatu za nyuzi za protini katika cytoskeleton, microfilaments ni nyembamba. Wao hufanya kazi katika harakati za mkononi, wana kipenyo cha nm 7, na hufanywa kwa vipande viwili vilivyoingizwa vya protini ya globular inayoitwa actin (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Kwa sababu hii, microfilaments pia inajulikana kama filaments actin.

    Mfano huu unaonyesha filaments mbili za actin zilizojeruhiwa pamoja. Kila filament ya actini inajumuisha subunits nyingi za actini zilizounganishwa pamoja ili kuunda mnyororo.
    Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Microfilaments hufanywa kwa vipande viwili vilivyoingizwa vya actin.

    Actin inaendeshwa na ATP kukusanyika fomu yake ya filamentous, ambayo hutumika kama wimbo wa harakati ya protini ya motor inayoitwa myosin. Hii inawezesha actin kushiriki katika matukio ya seli wanaohitaji mwendo, kama vile mgawanyiko wa seli katika seli za wanyama na Streaming cytoplasmic, ambayo ni harakati ya mviringo ya cytoplasm ya seli katika seli za mimea. Actin na myosin ni mengi katika seli za misuli. Wakati actin yako na filaments myosin slide kila mmoja, misuli yako mkataba.

    Microfilaments pia hutoa rigidity na sura kwa seli. Wanaweza kufuta (disassemble) na kurekebisha haraka, hivyo kuwezesha kiini kubadili sura yake na kuhamia. Seli nyeupe za damu (seli za kupambana na maambukizi ya mwili wako) hutumia vizuri uwezo huu. Wanaweza kuhamia kwenye tovuti ya maambukizi na phagocytize pathogen.

    Unganisha na Kujifunza

    Video\(\PageIndex{1}\): Ili kuona mfano wa seli nyeupe ya damu katika hatua, angalia video fupi ya muda mfupi ya seli ikichukua bakteria mbili. Ni engulfs moja na kisha hatua juu ya nyingine.

    Filaments ya kati

    Filaments ya kati hufanywa kwa vipande kadhaa vya protini za nyuzi ambazo zinajeruhiwa pamoja (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Mambo haya ya cytoskeleton hupata jina lao kutokana na ukweli kwamba kipenyo chao, 8 hadi 10 nm, ni kati ya wale wa microfilaments na microtubules.

    Mfano huu unaonyesha nyuzi 10 za kati za filament zilizounganishwa pamoja.
    Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Filaments za kati zinajumuisha vipande kadhaa vya protini za nyuzi.

    Filaments za kati hazina jukumu katika harakati za seli. Kazi yao ni ya kimuundo tu. Wao hubeba mvutano, hivyo kudumisha sura ya seli, na nanga kiini na organelles nyingine mahali. Kielelezo\(\PageIndex{1}\) kinaonyesha jinsi filaments za kati zinaunda kijiko cha kuunga mkono ndani ya seli.

    Filaments ya kati ni kundi tofauti zaidi la vipengele vya cytoskeletal. Aina kadhaa za protini za nyuzi hupatikana katika filaments za kati. Labda unajua zaidi keratin, protini ya nyuzi ambayo inaimarisha nywele zako, misumari, na epidermis ya ngozi.

    microtubules

    Kama jina lao linamaanisha, microtubules ni zilizopo ndogo za mashimo. Ukuta wa microtubule hufanywa kwa dimers zilizopolimishwa za α-tubulin na β-tubulin, protini mbili za globular (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Kwa kipenyo cha karibu 25 nm, microtubules ni vipengele vingi zaidi vya cytoskeleton. Wao kusaidia kiini kupinga compression, kutoa wimbo pamoja ambayo vilengelenge hoja kwa njia ya seli, na kuvuta chromosomes replicated kwa ncha kinyume ya seli kugawa. Kama microfilaments, microtubules inaweza kufuta na kurekebisha haraka.

    Sehemu ya kushoto ya takwimu hii ni mfano wa Masi ya dimers 13 za polimishaji za alpha- na beta-tubulini zilizounganishwa pamoja ili kuunda tube ya mashimo. Sehemu sahihi ya picha hii inaonyesha muundo wa tubulini kama pete ya nyanja zilizounganishwa pamoja.
    Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Microtubules ni mashimo. Kuta zao zinajumuisha dimers 13 zilizopolimishwa za α-tubulin na β-tubulin (picha sahihi). Picha ya kushoto inaonyesha muundo wa Masi ya tube.

    Microtubules pia ni mambo ya kimuundo ya flagella, cilia, na centrioles (mwisho ni miili miwili ya perpendicular ya centrosome). Kwa kweli, katika seli za wanyama, centrosome ni kituo cha kuandaa microtubule. Katika seli za eukaryotic, flagella na cilia ni tofauti kabisa na wenzao katika prokaryotes, kama ilivyojadiliwa hapa chini.

    Flagella na Cilia

    Ili kurejesha kumbukumbu yako, flagella (umoja = flagellum) ni miundo ndefu, kama nywele ambayo hupanua kutoka kwenye membrane ya plasma na hutumiwa kuhamisha seli nzima (kwa mfano, mbegu, Euglena). Wakati wa sasa, kiini kina flagellum moja tu au flagella chache. Wakati cilia (umoja = cilium) wanapo, hata hivyo, wengi wao hupanua kwenye uso mzima wa membrane ya plasma. Wao ni mfupi, miundo kama nywele ambayo hutumiwa kusonga seli nzima (kama vile paramecia) au vitu pamoja uso wa nje wa seli (kwa mfano, cilia ya seli bitana mirija ya uzazi kwamba hoja ovum kuelekea uterasi, au cilia bitana seli za njia ya upumuaji kwamba mtego chembe jambo na hoja hiyo kuelekea puani mwako.)

    Licha ya tofauti zao kwa urefu na namba, flagella na cilia hushiriki mpangilio wa kawaida wa miundo ya microtubules inayoitwa “safu ya 9 + 2.” Hii ni jina sahihi kwa sababu flagellum moja au cilium hufanywa kwa pete ya doublets tisa za microtubule, zinazozunguka doublet moja ya microtubule katikati (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)).

    Micrograph hii ya elektroni ya maambukizi inaonyesha sehemu ya msalaba wa doublets tisa za microtubule zinazounda tube ya mashimo. Doublet nyingine ya microtubule inakaa katikati ya tube.
    Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Hii maambukizi elektroni micrograph ya mbili flagella inaonyesha 9 + 2 safu ya microtubules: tisa microtubule doublets surround moja microtubule doublet. (mikopo: muundo wa kazi na Dartmouth Electron Microscope Kituo, Dartmouth College; data wadogo bar kutoka Matt Russell)

    Sasa umekamilisha utafiti mpana wa vipengele vya seli za prokaryotic na eukaryotic. Kwa muhtasari wa vipengele vya seli katika seli za prokaryotic na eukaryotic, angalia Jedwali\(\PageIndex{1}\).

    Jedwali\(\PageIndex{1}\): Vipengele vya seli katika seli za prokaryotic na eukaryotic.
    Kiini Kipengele Kazi Sasa katika Prokaryotes? Sasa katika seli za wanyama? Sasa katika seli za Plant?
    Utando wa plasma Hutenganisha kiini kutoka mazingira ya nje; udhibiti kifungu cha molekuli hai, ions, maji, oksijeni, na taka ndani na nje ya seli Ndio Ndio Ndio
    Sitoplazimu Inatoa shinikizo la turgor kupanda seli kama maji ndani ya vacuole kuu; tovuti ya athari nyingi za kimetaboliki; kati ambayo organelles hupatikana Ndio Ndio Ndio
    Nucleolus Eneo la giza ndani ya kiini ambako subunits za ribosomal zinatengenezwa. Hapana Ndio Ndio
    Kiini Kiini organelle kwamba nyumba DNA na anaongoza awali ya ribosomu na protini Hapana Ndio Ndio
    Ribosomu Protini awali Ndio Ndio Ndio
    Mitochondria Uzalishaji wa ATP/kupumua kwa seli Hapana Ndio Ndio
    Peroxisomes Oxidizes na hivyo huvunja asidi fatty na asidi amino, na detoxifies sumu Hapana Ndio Ndio
    Vesicles na vacuoles Uhifadhi na usafiri; kazi ya utumbo katika seli za mimea Hapana Ndio Ndio
    Centrosome Jukumu lisilojulikana katika mgawanyiko wa seli katika seli za wanyama; chanzo cha microtubules katika seli za wanyama Hapana Ndio Hapana
    Lysosomes Digestion ya macromolecules; kuchakata organelles chakavu Hapana Ndio Hapana
    Ukuta wa kiini Ulinzi, msaada wa miundo na matengenezo ya sura ya seli Ndiyo, hasa peptidoglycan Hapana Ndiyo, hasa selulosi
    Chloroplasts usanisinuru Hapana Hapana Ndio
    Endoplasmic reticulum Inabadilisha protini na huunganisha lipids Hapana Ndio Ndio
    Vifaa vya Golgi Inabadilisha, aina, vitambulisho, paket, na kusambaza lipids na protini Hapana Ndio Ndio
    Cytoskeleton Inao sura ya seli, huhifadhi organelles katika nafasi maalum, inaruhusu cytoplasm na vilengelenge kuhamia ndani ya seli, na huwezesha viumbe vya unicellular kuhamia kwa kujitegemea Ndio Ndio Ndio
    Flagella Mzunguko wa seli Baadhi Baadhi Hapana, isipokuwa kwa seli za mbegu za mimea.
    Cilia Mzunguko wa seli, harakati za chembe pamoja na uso wa ziada wa membrane ya plasma, na filtration Baadhi Baadhi Hapana

    Muhtasari

    Cytoskeleton ina aina tatu tofauti za vipengele vya protini. Kutoka nyembamba hadi pana zaidi, ni microfilaments (actin filaments), filaments kati, na microtubules. Microfilaments mara nyingi huhusishwa na myosin. Wanatoa rigidity na sura kwa seli na kuwezesha harakati za mkononi. Filaments ya kati hubeba mvutano na nanga kiini na organelles nyingine mahali. Microtubules kusaidia kiini kupinga compression, kutumika kama nyimbo kwa protini motor kwamba hoja vilengelenge kupitia seli, na kuvuta chromosomes kuigwa kwa ncha kinyume ya seli kugawa. Pia ni kipengele cha kimuundo cha centrioles, flagella, na cilia.

    faharasa

    cilium
    (wingi = cilia) muundo mfupi, kama nywele ambayo hutoka kwenye utando wa plasma kwa idadi kubwa na hutumiwa kusonga seli nzima au kusonga vitu pamoja na uso wa nje wa seli
    cytoskeleton
    mtandao wa nyuzi protini kwamba kwa pamoja kudumisha sura ya seli, salama baadhi organelles katika nafasi maalum, kuruhusu cytoplasm na vilengelenge hoja ndani ya seli, na kuwawezesha viumbe unicellular hoja kujitegemea
    flagellum
    (wingi = flagella) muda mrefu, muundo wa nywele unaoenea kutoka kwenye membrane ya plasma na hutumiwa kuhamisha kiini
    filament ya kati
    cytoskeletal sehemu, linajumuisha kuachwa kadhaa intertwined ya protini fibrous, ambayo huzaa mvutano, inasaidia kiini-kiini majadiliano, na nanga seli kwa miundo extracellular
    microfilament
    kipengele nyembamba cha mfumo wa cytoskeleton; hutoa rigidity na sura kwa seli na inawezesha harakati za mkononi
    microtubule
    kipengele cha widest cha mfumo wa cytoskeleton; inasaidia kiini kupinga compression, hutoa wimbo ambao vilengelenge huhamia kupitia seli, huchota chromosomes zilizoigwa kwa ncha tofauti za kiini cha kugawa, na ni kipengele cha miundo cha centrioles, flagella, na cilia