cytoskjelettet

De cytoskjelettet består av et dynamisk foranderlig nettverk av tre forskjellige proteinfilamenter i cellens cytoplasma.

De gir celle og organisatoriske intracellulære strukturer som organeller og vesikler struktur, stabilitet og egen mobilitet (motilitet). Noen av glødetrådene stikker ut fra cellen for å støtte mobilens mobilitet eller rettet transport av fremmedlegemer i form av cilia eller flagella.

Hva er cytoskjelettet?

Cytoskjelettet til menneskelige celler består av tre forskjellige klasser av proteinfilamenter. Mikrofilamenter (aktinfilamenter) med en diameter på 7 til 8 nanometer, som hovedsakelig består av aktinproteiner, tjener til å stabilisere den ytre celleformen og mobiliteten til cellen som helhet, så vel som intracellulære strukturer.

I muskelceller gir aktinfilamenter musklene til å trekke seg sammen på en koordinert måte. Mellomfilamentene, som er rundt 10 nanometer tykke, gir også mekanisk styrke og struktur for cellen. De er ikke involvert i cellemobilitet. Mellomliggende filamenter består av forskjellige proteiner og dimerer av proteinene, som kombineres for å danne bunter som er viklet som tau (tonofibriller) og er ekstremt rive-resistente strukturer. Mellomtrådene kan deles inn i minst 6 forskjellige typer med forskjellige oppgaver.

Den tredje klassen av filamenter består av bittesmå rør, mikrotubuli, med en ytre diameter på 25 nanometer. De er sammensatt av polymerer av tubulindimerer og er hovedsakelig ansvarlige for alle typer intracellulær bevegelighet og for mobiliteten til cellene i seg selv. For å støtte selvmotiliteten til cellene, kan mikrotubuli i form av cilia eller flagella danne celleprosesser som stikker ut fra cellen. Nettverket av mikrotubuli er for det meste organisert fra sentromeren og er gjenstand for ekstremt dynamiske endringer.

Anatomi og struktur

Stoffgruppene mikrofilamenter, mellomfilamenter (IF) og mikrotubuli (MT), som alle tre er tilordnet cytoskjelettet, er nesten allestedsnærværende i cytoplasmaet og også innenfor cellekjernen.

De grunnleggende byggesteinene til mikro- eller aktinfilamenter hos mennesker består av 6 isoformaktinproteiner, som hver bare skiller seg ut med noen få aminosyrer. Det monomere aktinproteinet (G-aktin) binder nukleotidet ATP og danner lange molekylkjeder av aktinmonomerer, som hver deler en fosfatgruppe, hvorav to kobles sammen for å danne spiralaktinfilamenter. Aktinfilamentene i de glatte og stripete musklene, i hjertemuskulaturen og de ikke-muskulære aktinfilamentene skiller seg litt fra hverandre. Oppbygging og sammenbrudd av aktinfilamenter er underlagt svært dynamiske prosesser og tilpasser seg kravene.

Mellomliggende filamenter består av forskjellige strukturelle proteiner og har en høy strekkfasthet med et tverrsnitt på rundt 8 til 11 nanometer. Mellomfilamentene er delt inn i fem klasser: sure keratiner, basiske keratiner, desmin-type, neurofilamenter og lamin-type. Mens keratinene forekommer i epitelcellene, finnes filamentene av desmin-typen i muskelceller i de glatte og stripete musklene så vel som i hjertemuskelmuslene. Nevrofilamentene som er til stede i praktisk talt alle nerveceller er sammensatt av proteiner som Internexin, Nestin, NF-L, NF-M og andre. Mellomfilamenter av laminatypen finnes i alle cellekjerner i kjernemembranen i karyoplasma.

Funksjon & oppgaver

Cytoskelettets funksjon og oppgaver er på ingen måte begrenset til cellens strukturelle form og stabilitet. Mikrofilamenter, som hovedsakelig er lokalisert i nettlignende strukturer direkte på plasmamembranen, stabiliserer den ytre formen til cellene. Men de danner også membranfremspring som pseudopodia. Motoriske proteiner, hvorfra mikrofilamentene i muskelcellene er bygget, sikrer de nødvendige sammentrekninger av musklene.

Mellomfilamentene med meget høy strekkfasthet er av største betydning for den mekaniske styrken til cellene. De har også en rekke andre funksjoner. Keratinfilamenter i epitelcellene er indirekte mekanisk koblet til hverandre via desmosomer, slik at hudvevet får en todimensjonal, matrise-lignende styrke. IF-ene er koblet til de andre gruppene av stoffer i cytoskjelettet via mellomliggende filamentassosierte proteiner (IFAP-er), sikrer en viss utveksling av informasjon og den mekaniske styrken til det tilsvarende vev. Dette skaper ordnede strukturer i cytoskjelettet. Enzymer som kinaser og fosfataser sikrer at nettverkene bygges opp, omstruktureres og brytes raskt ned.

Ulike typer nevrofilamenter stabiliserer nervevevet. Laminer kontrollerer nedbrytningen av cellemembranen under celledeling og den påfølgende rekonstruksjonen. Mikrotubulene er ansvarlige for oppgaver som å kontrollere transport av organeller og vesikler i cellen og organisere kromosomene under mitose. I celler der mikrotubuli danner mikrovilli, cilia, flagella eller flagella, sikrer MTs også bevegeligheten til hele cellen eller overtar fjerning av slim eller fremmedlegemer slik. B. i luftrøret og den ytre øregangen.

Du finner medisinene dine her

Sykdommer

Forstyrrelser i cytoskeletets metabolisme kan enten skyldes genetiske defekter eller fra eksternt tilførte giftstoffer. En av de vanligste arvelige sykdommer forbundet med en forstyrrelse i syntesen av et membranprotein for muskler er Duchenne muskeldystrofi.

En genetisk defekt forhindrer dannelse av dystrofin, et strukturelt protein som er nødvendig i muskelfibrene i de stripete skjelettmusklene. Sykdommen oppstår i tidlig barndom med et progressivt forløp. Muterte keratiner kan også ha alvorlige effekter. Ichthyosis, den såkalte fish dander sykdom, fører til hyperkeratose, en ubalanse mellom produksjon og peeling av hudflak på grunn av en eller flere genetiske defekter på kromosom 12. Ichthyosis er den vanligste arvelige sykdommen i huden og krever intensiv terapi, som imidlertid bare kan lindre symptomene.

Andre genetiske defekter som fører til forstyrrelse av metabolismen i nevrofilamentene, forårsaker z. B. amyotrofisk lateral sklerose (ALS). Noen kjente mykotoksiner (sopptoksiner) som de fra mugg- og fluebarger forstyrrer metabolismen til actinfilamenter. Colchicine, toksinet fra høstkrokusen, og taxol, som er oppnådd fra barlindtrær, brukes spesielt til tumorbehandling. De griper inn i metabolismen av mikrotubuli.