コンテンツ
- 細胞に細胞骨格が必要な理由
- 細胞に対する細胞骨格の利点
- Cytoskeletonを構成するコンポーネント
- サイズの問題
- 細胞骨格における微小管の役割
- 細胞内の微小管と動き
- 微小管と細胞運動
- 細胞骨格における中間フィラメントの役割
- 中間フィラメントとオルガネラ固定
- 細胞骨格におけるマイクロフィラメントの役割
- マイクロフィラメント投影
あなたはおそらく、あなた自身のスケルトンがあなたの人生で果たす役割をすでに知っています。それはあなたの身体構造を与え、あなたが動くのを助けます。
それなしでは、動いている、機能している人というより、人間の塊のようになります。その名前が示すように、細胞骨格は原核生物と原核生物で非常に似た目的を果たします 真核細胞.
細胞が丸く見えて、それらが崩壊してぬるぬるした球体にならないようにする理由を疑問に思ったことはありませんか？または、細胞内の多くのオルガネラが細胞内でどのように組織化して動き回るのか、または細胞自体がどのように移動するのか？細胞はこれらすべての機能を細胞骨格に依存しています。
細胞骨格の重要な構造単位は、実際に細胞質にあるタンパク質繊維のネットワークであり、細胞に形状を与え、細胞運動などの重要な機能を実行できるようにします。
他の細胞オルガネラと機能についての詳細をお読みください。
細胞に細胞骨格が必要な理由
細胞を構造化されていないものと考える人もいますが、細胞生物学で使用される強力な顕微鏡は、細胞が非常に組織化されていることを明らかにしています。
組織のこの形状とレベルを維持するには、1つの主要なコンポーネントが不可欠です。 細胞骨格 セルの。細胞骨格を構成するタンパク質フィラメントは、細胞を通る繊維のネットワークを形成します。
このネットワークは細胞膜に構造的支持を与え、オルガネラを適切な位置に安定させ、細胞が必要に応じて内容物をシャッフルできるようにします。一部の細胞タイプでは、細胞骨格により、特殊な構造を使用して細胞が移動および移動することさえ可能になります。
これらは、細胞運動に必要なときにタンパク質フィラメントから形成されます。
細胞骨格を形成するために細胞骨格が提供するサービスは、非常に理にかなっています。人間の骨格と同様に、細胞骨格タンパク質ネットワークは、細胞の完全性を維持し、細胞が隣接細胞に崩壊するのを防ぐために重要な構造的サポートを作成します。
非常に流動性の膜を備えた細胞の場合、細胞骨格を構成するタンパク質のネットワークは、細胞の内容物を細胞内に保持するために特に重要です。
これは 膜の完全性.
細胞に対する細胞骨格の利点
高度に特殊化された細胞の中には、構造的支持のために細胞骨格に依存しているものもあります。
これらのセルでは、セルの独自の形状を維持することにより、セルが適切に機能することが可能になります。これらには ニューロン、または脳細胞は、丸い細胞体、樹状突起と呼ばれる枝状の腕、および伸びた尾を持つ。
この特徴的な細胞形状により、ニューロンは樹状突起アームを使用して信号を捕捉し、それらの信号を軸索尾部を介して隣接する脳細胞の待機樹状突起に渡すことができます。これは、脳細胞が互いに通信する方法です。
また、細胞骨格タンパク質繊維ネットワークが与える組織から細胞が恩恵を受けることも理にかなっています。人体には200種類以上の細胞があり、地球上のすべての人間には合計約30兆個の細胞があります。
これらすべての細胞の細胞小器官は、多種多様な 細胞プロセス、生体分子の構築と分解、体が使用するエネルギーの放出、生命を可能にする多くの化学反応の実行など。
これらの機能が生物全体のレベルでうまく機能するためには、各細胞が同様の構造と物事を行う方法を必要とします。
Cytoskeletonを構成するコンポーネント
これらの重要な役割を実行するために、細胞骨格は3つの異なるタイプのフィラメントに依存しています。
これらの繊維はすべて非常に小さく、肉眼では完全に見えません。科学者たちは、 電子顕微鏡 セルの内部を表示しました。
これらのタンパク質繊維がどれだけ小さいかを視覚化するには、次の概念を理解することが役立ちます。 ナノメートル、nmと表記されることもあります。ナノメートルは、1インチが測定単位であるように、測定単位です。
あなたはルートワードから推測したかもしれません メーター ナノメートル単位は、センチメートルがそうであるように、メートル法に属していること。
サイズの問題
科学者はナノメートルを使用して、原子や光波などの非常に小さなものを測定します。
これは、1ナノメートルが10億分の1メートルに相当するためです。これは、アメリカの測定システムに変換したときに約3フィートの長さのメーター測定スティックを取り、それを10億個に分割した場合、1個は1ナノメートルに等しいことを意味します。
次に、細胞の細胞骨格を構成するタンパク質フィラメントを切断して、 直径 切断面全体。
各繊維は、フィラメントの種類に応じて、直径が3〜25ナノメートルの間で測定されます。 conの場合、人間の髪の毛の直径は75,000ナノメートルです。ご覧のとおり、細胞骨格を構成するフィラメントは非常に小さいです。
微小管 は細胞骨格の3本の繊維の中で最も大きく、直径20〜25ナノメートルで記録されます。 中間フィラメント 細胞骨格の中型繊維であり、直径約10ナノメートルを測定します。
細胞骨格に見られる最小のタンパク質フィラメントは マイクロフィラメント。これらの糸状の繊維は、直径がわずか3〜6ナノメートルです。
現実世界の用語では、それは平均的な人間の髪の毛の直径の25,000倍も小さいです。
•••科学細胞骨格における微小管の役割
微小管は、その一般的な形状と含まれるタンパク質の種類の両方からその名前を取得します。それらはチューブ状であり、アルファおよびベータチューブリンの繰り返し単位から形成されます タンパク質 ポリマー 一緒にリンクします。
細胞内の微小管の主な機能についての詳細をお読みください。
電子顕微鏡で微小管フィラメントを見ると、小さなタンパク質の鎖がねじれたらせん状の格子になっているように見えます。
各タンパク質ユニットは、周囲のすべてのユニットと結合し、非常に強固で非常に硬い構造を生成します。実際、微小管は動物細胞に見られる最も硬い構造成分であり、植物細胞のような細胞壁はありません。
しかし、微小管は単なる剛体ではありません。また、圧縮力とねじれ力にも抵抗します。この品質により、圧力下であっても、細胞の形状と完全性を維持する微小管の能力が向上します。
微小管も細胞を与えます 極性、これはセルに2つの固有の側面、つまり極があることを意味します。この極性は、細胞が極に関連してそれらの成分を方向付ける方法を細胞に与えるため、細胞が細胞小器官や細胞骨格の他の部分などのその成分を組織化することを可能にするものの一部です。
細胞内の微小管と動き
微小管は、細胞内の細胞内容物の移動もサポートします。
微小管フィラメントは線路を形成し、セル内の線路または高速道路のように機能します。 小胞輸送体 これらの軌跡をたどって、細胞質内で細胞を移動させます。これらのトラックは、誤って折り畳まれたタンパク質、古いまたは壊れたオルガネラ、バクテリアやウイルスなどの病原体侵入者などの不要な細胞内容物を除去するために重要です。
ベシクルトランスポーターは、正しい微小管トラックをたどって、この貨物をセルのリサイクルセンターに移動します。 リソソーム。そこで、リソソームは一部の部品を回収して再利用し、他の部品を劣化させます。
追跡システムはまた、細胞がタンパク質や脂質などの新たに構築された生体分子を製造細胞小器官から移動させ、細胞が分子を必要とする場所に移動させるのにも役立ちます。
例えば、小胞輸送体は微小管トラックを使用して、細胞膜タンパク質を細胞小器官から細胞膜に移動させます。
微小管と細胞運動
一部のセルのみが使用できます 細胞運動 そして、一般的には微小管繊維で作られた特殊な運動構造に依存します。
おそらく精子細胞は、これらの移動細胞を視覚化する最も簡単な方法です。
ご存知のように、精子細胞は尾が長いオタマジャクシのように見えます。 べん毛、彼らは目的地まで泳ぎ卵細胞を受精させるために鞭を打ちます。精子の尾はチューブリンでできており、細胞運動に使用される微小管フィラメントの例です。
別のよく知られた運動構造も生殖に役割を果たしています 繊毛。これらの毛のような運動性の構造は、卵管に並んでおり、卵を卵管を通って子宮に移動させるために手を振る動きを使用します。これらの繊毛は微小管繊維です。
細胞骨格における中間フィラメントの役割
中間径フィラメントは、細胞骨格に見られる2番目のタイプの繊維です。これらの唯一の役割は構造的なサポートであるため、これらをセルの真のスケルトンと考えることができます。これらのタンパク質繊維が含まれています ケラチン、これは、ボディケア製品から認識される一般的なタンパク質です。
このタンパク質は、人間の髪の毛と爪、および皮膚の最上層を構成します。また、他の動物の角、爪、蹄を形成するタンパク質でもあります。ケラチンは非常に強く、損傷から保護するのに役立ちます。
中間径フィラメントの主な役割は、構造タンパク質のマトリックスの形成です 細胞膜。これは、セルに構造と形状を与える支持メッシュのようなものです。また、細胞に弾力性を与え、ストレス下で柔軟に反応できるようにします。
中間フィラメントとオルガネラ固定
中間フィラメントによって実行される重要な仕事の1つは、細胞内の適切な場所にオルガネラを保持することです。たとえば、中間フィラメントは細胞内の適切な場所に核を固定します。
細胞内のさまざまな細胞小器官がこれらの細胞機能を実行するために連携しなければならないため、この固定は細胞プロセスにとって重要です。の場合 核、この重要なオルガネラを細胞骨格マトリックスにつなぐことは、核からのDNA命令に依存して仕事をするオルガネラが、メッセンジャーとトランスポーターを使用してその情報に簡単にアクセスできることを意味します。
これらのメッセンジャーとトランスポーターは細胞質をさまよって移動する核を探し回る必要があるため、核が固定されていなければ、この重要なタスクは不可能かもしれません！
細胞骨格におけるマイクロフィラメントの役割
マイクロフィラメント、とも呼ばれる アクチンフィラメントは、らせん状のロッドにねじれたアクチンタンパク質の鎖です。このタンパク質は、筋肉細胞での役割で最もよく知られています。そこで、彼らはと呼ばれる別のタンパク質で動作します ミオシン 筋肉の収縮を可能にします。
細胞骨格の場合、マイクロフィラメントは最小の繊維だけではありません。また、それらは最も動的です。すべての細胞骨格繊維と同様に、マイクロフィラメントは細胞の構造的サポートを提供します。それらの独特の特性のため、マイクロフィラメントは細胞の端に現れる傾向があります。
アクチンフィラメントの動的な性質は、これらのタンパク質繊維が細胞の構造的ニーズの変化に合わせて長さをすばやく変更できることを意味します。これにより、セルの形状やサイズ、さらにはフォームを変更することができます 特別な投影 セルの外側に伸びる 糸状仮足, ラメリポディア そして 微絨毛.
マイクロフィラメント投影
想像できるでしょう 糸状仮足 セルが周囲の環境を感知するために投射する感覚として、化学的な手がかりを拾い、セルが動いている場合はその方向さえ変えます。科学者は糸状仮足を呼ぶこともあります マイクロスパイク.
糸状仮足は、別のタイプの特別な突起の一部を形成できますが、 ラメリポディア。これは細胞の移動と移動を助ける足のような構造です。
微絨毛 拡散中に細胞が使用する小さな毛や指のようなものです。これらの突起の形状により表面積が増加し、吸収などのプロセスを通じて分子が膜を横切って移動するためのスペースが増えます。
これらの指はまたと呼ばれる魅力的な機能を実行します 細胞質ストリーミング.
これは、アクチンフィラメントが細胞質をくしで動かし、細胞質を動かし続けるときに発生します。細胞質ストリーミングの促進 拡散 栄養素などの必要な材料、および廃棄物や細胞片などの不要な材料をセル内で移動するのに役立ちます。