เนื้อหา
- ทำไมเซลล์ต้องมีโครงร่างโครงกระดูก?
- ประโยชน์ของเซลล์โครงกระดูกสำหรับเซลล์
- ส่วนประกอบใดที่ประกอบเป็นโครงร่าง Cytoskeleton
- เรื่องขนาด
- บทบาทของ Microtubules ในโครงร่าง Cytoskeleton
- Microtubules และการเคลื่อนไหวภายในเซลล์
- Microtubules และการเคลื่อนที่ของเซลล์
- บทบาทของเส้นใยระดับกลางในโครงร่าง Cytoskeleton
- เส้นใยระดับกลางและจุดยึดออร์แกเนลล์
- บทบาทของไมโครฟิล์มในโครงร่าง Cytoskeleton
- การคาดการณ์ไมโครฟิล์ม
คุณอาจรู้แล้วว่าบทบาทโครงกระดูกของคุณเล่นในชีวิตของคุณ มันให้โครงสร้างร่างกายของคุณและช่วยให้คุณเคลื่อนไหว
หากปราศจากมันคุณก็จะเป็นเหมือนหยดเลือดมนุษย์มากกว่าคนที่เคลื่อนไหวและใช้งานได้ เช่นเดียวกับชื่อของมันบ่งบอกว่าโครงร่างของ cytoskeleton ทำหน้าที่คล้ายกันมากในโปรคาริโอตและ เซลล์ยูคาริโอต.
คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าอะไรทำให้เซลล์ดูกลมและป้องกันไม่ให้เซลล์ยุบตัวลง? หรือจำนวนออร์แกเนลล์ภายในเซลล์จัดระเบียบและเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ภายในเซลล์หรือเซลล์เดินทางอย่างไร เซลล์พึ่งพาโครงร่างโครงกระดูกสำหรับฟังก์ชั่นเหล่านี้ทั้งหมด
หน่วยโครงสร้างที่สำคัญของโครงร่างโครงกระดูกนั้นเป็นเครือข่ายของเส้นใยโปรตีนในโปรโตปลาสซึมของเซลล์ซึ่งทำให้เซลล์มีรูปร่างและช่วยให้สามารถทำหน้าที่สำคัญเช่นการเคลื่อนไหวของเซลล์
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเซลล์และฟังก์ชันของเซลล์อื่น ๆ
ทำไมเซลล์ต้องมีโครงร่างโครงกระดูก?
ในขณะที่บางคนอาจจินตนาการว่าเซลล์ไม่มีโครงสร้าง แต่กล้องจุลทรรศน์ที่ทรงพลังที่ใช้ในชีววิทยาของเซลล์เปิดเผยว่าเซลล์มีการจัดระเบียบอย่างมาก
องค์ประกอบหลักอย่างหนึ่งที่มีความสำคัญต่อการรักษารูปร่างและระดับขององค์กร: โครงร่าง ของเซลล์ เส้นใยโปรตีนที่ประกอบเป็นโครงร่างโครงร่างของเครือข่ายของเส้นใยผ่านเซลล์
เครือข่ายนี้ให้การสนับสนุนโครงสร้างกับพลาสมาเมมเบรนช่วยปรับสมดุลของอวัยวะภายในให้อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมและช่วยให้เซลล์สามารถสับเปลี่ยนเนื้อหาได้ตามต้องการ สำหรับเซลล์บางประเภทโครงร่างโครงกระดูกนั้นยังทำให้เซลล์เคลื่อนที่และเคลื่อนที่โดยใช้โครงสร้างพิเศษได้
รูปแบบเหล่านี้จากเส้นใยโปรตีนเมื่อจำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ของเซลล์
บริการที่โครงร่างโครงร่างจัดทำขึ้นเพื่อการปรับเซลล์ให้เหมาะสม เช่นเดียวกับโครงกระดูกมนุษย์โครงข่ายโปรตีนโครงร่างโครงกระดูกนั้นสร้างการสนับสนุนทางโครงสร้างซึ่งมีความสำคัญต่อการรักษาความสมบูรณ์ของเซลล์และป้องกันการยุบตัวลงสู่เพื่อนบ้าน
สำหรับเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มของไหลมาก ๆ เครือข่ายของโปรตีนที่ประกอบเป็นโครงร่างโครงร่างนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาเนื้อหาของเซลล์ภายในเซลล์
สิ่งนี้เรียกว่า ความสมบูรณ์ของเมมเบรน.
ประโยชน์ของเซลล์โครงกระดูกสำหรับเซลล์
เซลล์ที่มีความเชี่ยวชาญสูงบางแห่งยังต้องพึ่งพาโครงร่างโครงกระดูกเพื่อสนับสนุนโครงสร้าง
สำหรับเซลล์เหล่านี้การรักษารูปร่างที่เป็นเอกลักษณ์ของเซลล์ทำให้เซลล์สามารถทำงานได้อย่างถูกต้อง เหล่านี้ ได้แก่ เซลล์ประสาทหรือเซลล์สมองที่มีร่างกายกลมเซลล์แขนแตกแขนงเรียกว่า dendrites และหางที่เหยียดออก
รูปร่างของเซลล์ลักษณะนี้ทำให้เซลล์ประสาทสามารถจับสัญญาณโดยใช้แขน dendrite และส่งสัญญาณเหล่านั้นผ่านหางแอกซอนและเข้าไปใน dendrites ที่รออยู่ของเซลล์สมองข้างเคียง นี่คือวิธีที่เซลล์สมองสื่อสารกัน
นอกจากนี้ยังทำให้รู้สึกว่าเซลล์ได้รับประโยชน์จากองค์กรที่เครือข่ายเส้นใยโปรตีน cytoskeletons ให้พวกเขา มีเซลล์มากกว่า 200 ชนิดในร่างกายมนุษย์และมีทั้งหมดประมาณ 30 ล้านล้านเซลล์ในมนุษย์ทุกคนบนโลกใบนี้
ออร์แกเนลล์ในเซลล์เหล่านี้จะต้องมีความหลากหลาย กระบวนการของเซลล์เช่นการสร้างและทำลายโมเลกุลชีวภาพปล่อยพลังงานสำหรับร่างกายเพื่อใช้และดำเนินการโฮสต์ของปฏิกิริยาเคมีที่ทำให้ชีวิตเป็นไปได้
เพื่อให้ฟังก์ชั่นเหล่านี้ทำงานได้ดีในระดับสิ่งมีชีวิตทั้งเซลล์แต่ละเซลล์ต้องการโครงสร้างและวิธีการทำสิ่งที่คล้ายกัน
ส่วนประกอบใดที่ประกอบเป็นโครงร่าง Cytoskeleton
ในการทำหน้าที่สำคัญเหล่านั้นโครงร่างโครงกระดูกนั้นอาศัยเส้นใยที่แตกต่างกันสามชนิด:
เส้นใยเหล่านี้มีขนาดเล็กมากจนมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า นักวิทยาศาสตร์ค้นพบพวกมันหลังจากการประดิษฐ์ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน นำการตกแต่งภายในของเซลล์มาสู่มุมมอง
เพื่อให้เห็นภาพว่าเส้นใยโปรตีนเหล่านี้มีขนาดเล็กเพียงใดมันจะช่วยให้เข้าใจแนวคิดของ นาโนเมตรซึ่งบางครั้งก็เขียนเป็นนาโนเมตร Nanometers เป็นหน่วยวัดเช่นนิ้วเป็นหน่วยวัด
คุณอาจเดาได้จากคำว่าราก เมตร หน่วยนาโนเมตรนั้นเป็นของระบบเมตริกเช่นเดียวกับเซนติเมตร
เรื่องขนาด
นักวิทยาศาสตร์ใช้นาโนเมตรเพื่อวัดสิ่งที่เล็กมากเช่นอะตอมและคลื่นแสง
นี่เป็นเพราะนาโนเมตรหนึ่งเท่ากับหนึ่งพันล้านของเมตร ซึ่งหมายความว่าหากคุณเอาไม้วัดขนาดยาว 1 เมตรซึ่งยาวประมาณ 3 ฟุตเมื่อแปลงเป็นระบบการวัดแบบอเมริกันและแตกให้เป็นหนึ่งพันล้านชิ้นส่วนเท่ากันชิ้นเดียวจะเท่ากับนาโนเมตรหนึ่งชิ้น
ทีนี้ลองจินตนาการว่าคุณสามารถตัดเส้นใยโปรตีนที่สร้างเซลล์โครงร่างของเซลล์และทำการวัด เส้นผ่าศูนย์กลาง ทั่วใบหน้าที่ถูกตัด
แต่ละเส้นใยจะทำการวัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 3 ถึง 25 นาโนเมตรขึ้นอยู่กับประเภทของเส้นใย สำหรับคอนดิชั่นผมมนุษย์มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 75,000 นาโนเมตร อย่างที่คุณเห็นเส้นใยที่ประกอบเป็นโครงร่างนั้นมีขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อ
microtubules เป็นเส้นใยที่ใหญ่ที่สุดในสามโครงร่างโครงร่างโดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ถึง 25 นาโนเมตร ไส้กลาง เป็นเส้นใยไซโตเซลเคลตันขนาดกลางและวัดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 10 นาโนเมตร
เส้นใยโปรตีนที่เล็กที่สุดที่พบในโครงร่างโครงกระดูกคือ ไมโครฟิลาเมนท์. เส้นใยที่มีลักษณะคล้ายเกลียวเหล่านี้วัดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 3 ถึง 6 นาโนเมตร
ในแง่ความเป็นจริงนั้นมีขนาดเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์โดยเฉลี่ยถึง 25,000 เท่า
••• Sciencingบทบาทของ Microtubules ในโครงร่าง Cytoskeleton
Microtubules ได้ชื่อมาจากรูปร่างทั่วไปและประเภทของโปรตีนที่บรรจุอยู่ พวกมันมีลักษณะคล้ายหลอดและเกิดขึ้นจากการทำซ้ำหน่วยของ alpha- และ beta-tubulin โปรตีน โพลิเมอร์ เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับฟังก์ชั่นหลักของ microtubules ในเซลล์
หากคุณต้องดูไส้หลอด microtubule ภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนพวกมันจะดูเหมือนโซ่โปรตีนขนาดเล็กบิดเข้าหากันเป็นตาข่ายเกลียวแน่น
หน่วยโปรตีนแต่ละหน่วยจะผูกกับหน่วยรอบ ๆ ทั้งหมดทำให้เกิดโครงสร้างที่แข็งแกร่งและแข็งแกร่งมาก ในความเป็นจริง microtubules เป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่แข็งแรงที่สุดที่คุณสามารถหาได้ในเซลล์สัตว์ซึ่งไม่มีผนังเซลล์เหมือนเซลล์พืช
แต่ microtubules นั้นไม่เพียงแค่มีความแข็ง พวกเขายังต้านทานแรงกดและแรงบิด คุณภาพนี้จะเพิ่มความสามารถของ microtubule ในการรักษารูปร่างและความสมบูรณ์ของเซลล์แม้ภายใต้ความกดดัน
Microtubules ยังให้เซลล์ กระแสไฟฟ้าซึ่งหมายความว่าเซลล์มีสองด้านที่ไม่ซ้ำกันหรือขั้ว ขั้วนี้เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ทำให้เซลล์จัดองค์ประกอบของมันได้เช่นออร์เนลล์และส่วนอื่น ๆ ของโครงร่างโครงกระดูกเพราะมันทำให้เซลล์มีวิธีในการปรับส่วนประกอบเหล่านั้นให้สัมพันธ์กับขั้ว
Microtubules และการเคลื่อนไหวภายในเซลล์
Microtubules ยังรองรับการเคลื่อนไหวของเนื้อหาเซลล์ภายในเซลล์
ไส้หลอด microtubule ก่อตัวเป็นรางซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับรางรถไฟหรือทางหลวงในเซลล์ เครื่องขนย้ายถุง ติดตามเส้นทางเหล่านี้เพื่อเคลื่อนย้ายการขนส่งสินค้าของเซลล์ในไซโตพลาสซึม เส้นทางเหล่านี้มีความสำคัญสำหรับการลบเนื้อหาของเซลล์ที่ไม่พึงประสงค์เช่นโปรตีนที่ผิด, ออร์แกเนลล์เก่าหรือแตกและการรุกรานของเชื้อโรคเช่นแบคทีเรียและไวรัส
Vesicle transporters เพียงแค่ติดตาม microtubule track ที่ถูกต้องเพื่อเคลื่อนย้ายสินค้านี้ไปยังศูนย์รีไซเคิลของเซลล์ lysosome. ที่นั่นมีซากกอบกู้ที่น่าเบื่อและนำกลับมาใช้ใหม่บางส่วนและทำให้ส่วนอื่น ๆ เสื่อมคุณภาพลง
ระบบติดตามยังช่วยให้เซลล์เคลื่อนที่ชีวโมเลกุลที่สร้างขึ้นใหม่เช่นโปรตีนและไขมันออกจากออร์แกเนลล์การผลิตและไปยังสถานที่ที่เซลล์ต้องการโมเลกุล
ยกตัวอย่างเช่นตัวส่งผ่าน vesicle ใช้ microtubule track เพื่อย้ายโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์จาก organelles ไปยังเยื่อหุ้มเซลล์
Microtubules และการเคลื่อนที่ของเซลล์
มีเพียงบางเซลล์เท่านั้นที่สามารถใช้ได้ การเคลื่อนที่ของเซลล์ ในการเดินทางและผู้ที่ต้องพึ่งพาโครงสร้างเคลื่อนที่พิเศษที่ทำจากเส้นใย microtubule
เซลล์สเปิร์มน่าจะเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการมองเห็นเซลล์ที่เดินทางเหล่านี้
อย่างที่คุณทราบเซลล์อสุจิมีลักษณะเหมือนลูกอ๊อดที่มีหางยาวหรือ flagellaซึ่งพวกเขาแส้เพื่อว่ายน้ำไปยังปลายทางและปฏิสนธิเซลล์ไข่ หางของอสุจินั้นทำมาจาก tubulin และเป็นตัวอย่างของไส้หลอดที่ใช้สำหรับการเคลื่อนที่ของเซลล์
โครงสร้างเคลื่อนที่อื่นที่รู้จักกันดียังมีบทบาทในการทำสำเนาคือ ตา. โครงสร้างที่เคลื่อนไหวคล้ายขนเหล่านี้เรียงต่อกันท่อนำไข่และใช้การเคลื่อนไหวโบกเพื่อย้ายไข่ผ่านท่อนำไข่และเข้าสู่มดลูก cilia เหล่านี้เป็นเส้นใย microtubule
บทบาทของเส้นใยระดับกลางในโครงร่าง Cytoskeleton
เส้นใยระดับกลางเป็นเส้นใยชนิดที่สองที่พบในโครงร่างโครงกระดูก คุณสามารถนึกภาพสิ่งเหล่านี้ว่าเป็นโครงกระดูกที่แท้จริงของเซลล์เนื่องจากบทบาทเพียงอย่างเดียวของมันคือการสนับสนุนโครงสร้าง เส้นใยโปรตีนเหล่านี้มี เคราตินซึ่งเป็นโปรตีนทั่วไปที่คุณอาจรู้จักจากผลิตภัณฑ์ดูแลร่างกาย
โปรตีนนี้ประกอบด้วยเส้นผมและเล็บของมนุษย์รวมถึงชั้นบนสุดของผิวหนัง นอกจากนี้ยังเป็นโปรตีนที่ก่อตัวด้วยเขากรงเล็บและกีบของสัตว์อื่น ๆ เคราตินมีความแข็งแรงและมีประโยชน์ในการป้องกันความเสียหาย
บทบาทสำคัญของไส้กลางคือการก่อตัวของเมทริกซ์ของโปรตีนโครงสร้างภายใต้ เยื่อหุ้มเซลล์. นี่เป็นเหมือนตาข่ายรองรับที่ให้โครงสร้างและรูปร่างแก่เซลล์ นอกจากนี้ยังให้ความยืดหยุ่นแก่เซลล์ทำให้สามารถตอบสนองได้อย่างยืดหยุ่นภายใต้ความเครียด
เส้นใยระดับกลางและจุดยึดออร์แกเนลล์
หนึ่งในงานที่สำคัญที่ดำเนินการโดยเส้นใยระดับกลางคือการช่วยจับอวัยวะในสถานที่ที่เหมาะสมภายในเซลล์ ยกตัวอย่างเช่นเส้นใยกลางยึดนิวเคลียสในตำแหน่งที่เหมาะสมภายในเซลล์
การยึดนี้มีความสำคัญต่อกระบวนการของเซลล์เนื่องจากอวัยวะต่างๆภายในเซลล์ต้องทำงานร่วมกันเพื่อทำหน้าที่ของเซลล์เหล่านั้น ในกรณีของ นิวเคลียสการเชื่อมโยงออร์แกเนลล์ที่สำคัญนี้ไปยังโครงร่างโครงร่างของโครงร่างโครงร่างหมายความว่าออร์แกเนลล์ที่อาศัยคำสั่ง DNA จากนิวเคลียสเพื่อทำงานของพวกเขาสามารถเข้าถึงข้อมูลนั้นได้อย่างง่ายดายโดยใช้ผู้สื่อสารและผู้ขนส่ง
งานที่สำคัญนี้อาจเป็นไปไม่ได้ถ้านิวเคลียสไม่ได้ทำการยึดเพราะผู้ส่งสารและผู้ขนส่งเหล่านั้นจะต้องเดินทางไปค้นหาผ่านไซโทพลาสซึมเพื่อนิวเคลียสที่หลงเหลืออยู่!
บทบาทของไมโครฟิล์มในโครงร่าง Cytoskeleton
ไมโครฟิล์มเรียกอีกอย่างว่า เส้นใยแอคตินเป็นโซ่ของโปรตีนแอคตินที่บิดเป็นเกลียวเกลียว โปรตีนนี้เป็นที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับบทบาทในเซลล์กล้ามเนื้อ พวกมันทำงานกับโปรตีนตัวอื่นที่เรียกว่า myosin เพื่อให้กล้ามเนื้อหดตัว
เมื่อพูดถึงโครงร่างโครงร่างเส้นใยไมโครไฟเบอร์ไม่ได้เป็นเพียงเส้นใยที่เล็กที่สุด พวกเขายังเป็นแบบไดนามิกมากที่สุด เช่นเดียวกับเส้นใยโครงร่างโครงร่างทั้งหมดโครงร่างจุลภาคให้การสนับสนุนโครงสร้างเซลล์ เนื่องจากลักษณะเฉพาะของพวกเขาไมโครฟิล์มมีแนวโน้มที่จะปรากฏขึ้นที่ขอบของเซลล์
ลักษณะแบบไดนามิกของเส้นใยแอคตินหมายความว่าเส้นใยโปรตีนเหล่านี้สามารถเปลี่ยนความยาวได้อย่างรวดเร็วเพื่อตอบสนองความต้องการด้านโครงสร้างที่เปลี่ยนแปลงของเซลล์ สิ่งนี้ทำให้เซลล์สามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างหรือขนาดหรือแม้กระทั่งรูปแบบ การคาดการณ์พิเศษ ที่ขยายออกไปนอกเซลล์เช่น filopodia, lamellipodia และ microvilli.
การคาดการณ์ไมโครฟิล์ม
คุณสามารถจินตนาการ filopodia ในฐานะที่เป็นนักคิดว่าเซลล์โครงการจะรับรู้สภาพแวดล้อมรอบตัวรับสัญญาณทางเคมีและแม้แต่เปลี่ยนทิศทางของเซลล์ถ้ามันเคลื่อนไหว นักวิทยาศาสตร์บางครั้งเรียกว่า filopodia microspikes.
Filopodia สามารถเป็นส่วนหนึ่งของการฉายภาพแบบพิเศษอีกประเภทหนึ่งได้ lamellipodia. นี่เป็นโครงสร้างที่ช่วยให้เซลล์เคลื่อนที่และเคลื่อนที่ได้
microvilli เปรียบเสมือนขนเล็ก ๆ หรือนิ้วมือที่เซลล์ใช้ในระหว่างการแพร่กระจาย รูปร่างของเส้นโครงเหล่านี้จะเพิ่มพื้นที่ผิวเพื่อให้มีพื้นที่ว่างมากขึ้นสำหรับโมเลกุลที่จะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ผ่านกระบวนการเช่นการดูดซับ
นิ้วเหล่านี้ยังทำหน้าที่ที่น่าสนใจที่เรียกว่า พลาสซึมของ cytoplasm.
สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อเส้นใยของแอคตินรวมตัวกันผ่านไซโตพลาสซึมเพื่อให้มันเคลื่อนไหว การกระตุ้นการสตรีม Cytoplasm การแพร่ และช่วยเคลื่อนย้ายวัสดุที่ต้องการเช่นสารอาหารและวัสดุที่ไม่ต้องการเช่นของเสียและเศษเซลล์รอบ ๆ ตัวในเซลล์