Wykład 5
- Cytoszkielet: organizacja komórki- tubulina, kontinuum ( ciągły, uporządkowany zbiór nieskończonej liczby elementów przechodzących płynnie jeden w drugi).
Cytoszkielet to skomplikowana sieć białkowa filamentów wewnątrz cytoplazmy. ( filamenty pośrednie- 10 nm, mikrotubule 25 nm, filamenty aktynowe- 7nm)
* organizacja wnętrza komórki
* zmiana kształtu komórki
* wykonywanie skoordynowanych ruchów
Każdy filamenty tworzą podjednostki białkowe:
- filamenty pośrednie- rodzina białek włóknistych
- mikrotubule- tubulina
- filamenty aktynowe- mikrofilamenty
Mikrotubule stosunkowo sztywne, wydrążone rurki białkowe, dynamiczne- struktura biegunowa, wymagają ośrodków nukleacji- centrosomy, decydująca rola w organizacji komórki, wrzeciona podziałowe, rzęski, wici.
Mikrotubule wszystkie komórki eukariotyczne, strefa centralna komórki, pozycja organelli, transport wewnątrzkomórkowy, rzęski, wici, podział komórki.
Centrosom to początek montażu mikrotubul
Budowa mikrotubul * cząsteczka tubuliny- dimer białek globularnych * protofilament , wiązania niekowalencyjne, polarność biegunowa * Mikrotubula zbudowana z 13 protofilamentów * równowaga montaż/ demontaż * kolchicyna blok polimeryzacji * taksol blok w uwalnianiu podjednostek. Mikrotubule mogą być szybko zdemontowane w jednym miejscu i na nowo zmontowane w innym. Mikrotubule wyrastają z centrosomu. Mikrotubule są tworzone przez cząsteczki tubuliny, z których każda jest dimerem złożonym z dwóch bardzo podobnych białek globularnych. Całość ma kształt cylindra zbudowanego z 13 protofilamentów. Każdy protofilament wykazuje strukturalną polarność, polegającą na tym, że tubulina alfa jest eksponowana na jednym, a tubulina beta na drugim końcu. Koniec z tubuliną beta jest nazywany końcem plus, z alfa końcem minus. Jeśli komórka jest poddawana działaniu kolchicyny wrzeciono mitotyczne szybko zanika. Kiedy wiązanie tubulin zostaje zablokowane przez kolchicynę, uwalnianie tubulin trwa aż do zaniku wrzeciona
- Dynamiczna niestabilność mikrotubul- rosnąca Mikrotubula, cząsteczka tubuliny jest związana z GTP.
Budowa rzęski- 9 dubletów + 2 MT pojedyncze- zewnętrzne ramię dyneinowe.
Nabłonek migawkowy, wić, wrzeciono kariokinetyczne,
Interfaza- mikrotubule, centrosom; Profaza- wrzeciono kariokinetyczne, kinetochor; Metafaza- mikrotubule biegunowe, mikrotubule kinetochorowe.
Funkcjonowanie białek motorycznych wiązanie ATP, hydroliza ATP, uwalnianie ADP + P
Transport wzdłuż mikrotubul kinezyny- wędrują do kierunku + mikrotubuli, dyneiny- wędrują do kierunku - mikrotubuli. Dyneiny, kinezyny ( głowy, zdolność Atpazę, w domenie ogona mają zdolność przyłączania pęcherzyków, makromolekuł.
Filamenty aktynowe cienkie, giętkie, krótsze, dynamiczne, struktura biegunowa, polimeryzacja przy błonie komórkowej, decydująca rola- funkcja motoryczna, aparat kurczliwy mięśnia, mikrokosmki, pęczki kurczliwe
Mikrofilamenty wszystkie komórki eukariotyczne, kora komórki, komórki mięśniowe, wypustki komórkowe- lamellipodia, filopedia.
* 7 nm, monomery aktyny G- globularna, kiedy cząsteczki występują w sposób pojedynczy; połączone aktyna E, która tworzy dwie struktury a) włókna, tworzenie wypustek cytoplazmatycznych, b) sieci- stabilizacja struktury komórki.
Funkcje motoryczne filamentów aktynowych * pełzanie fibroblastu * wzrost filopodium - kompleks nukleacyjny przy błonie komórkowej rozpoczyna ten proces * polimeryzacja aktyny.
Aktyna umożliwia translokację komórki ( bakterie patogenne w komórce gospodarza uzyskują właściwości motoryczne, bakteria produkuje ogonek aktynowy- kometka aktynowa, koniec + przy głowie, koniec - po przeciwległej stronie, koniec + przy błonie komórkowej).
W momencie uwolnienia komórek plemnikowych, dwie komórki plemnikowe miały kometki aktynowe, za fuzję gamet odpowiadają kometki aktynowe.
Filamenty pośrednie mocne i wytrwałe białka włókniste, decydująca rola- zabezpieczenie przed stresem mechanicznym, występują w połączeniach komórkowych i laminie.
Funkcje filamentów pośrednich * zabezpieczenie komórki przed stresem mechanicznym * przenoszenie naprężeń mechanicznych między komórkami * tworzenie blaszki jądrowej , globularna głowa i monomer- ogon, monomer- dimer, superhelisy.
Filamenty pośrednie i ich podział: neurofilamenty tkanka nerwowa,
filamenty jądrowe blaszka jądrowa ( lamina) Lamina jest dynamiczna w trakcie podziału komórkowego keratynowe tkanka nabłonkowa ( jelit), nabłonek, włosy, pióra, pazury. Filamenty pośrednie keratynowe tworzą także desmosomy wimentynowe tkanka łączna, tkanka mięśniowa, komórki glejowe tkanki nerwowej.
Filamenty pośrednie są relatywnie statyczne. Komórki nie rozciągają się i są nadal połączone.
Desmosom połączenia międzykomórkowe, białko kadhedryna, białkowa płytka adhezyjna ( adheryna) filamenty pośrednie keratynowe.
Polimeryzacja tubuliny w centrosomie Miejsce nukleacji, pierścienie y- tubulinowe, para centrioli, mikrotubule wyrastające z ośrodków nukleacji centrosomu, miejsce nukleacji- pierścienie tubulinowe.
Głowy miozyny ustawiają się na filamentach aktynowych w sposób charakterystyczny, białka typu aktyna i miozyna w toku ewolucji są zachowane w dobrej formie; zastosowanie w komórkach roślinnych- trudniej, ponieważ inne rodzaje miozyny w komórkach roślinnych.
Kompleks aktyna- miozyna: funkcja, dzięki wiązaniu się ogona z błonami miozyna I przemieszcza pęcherzyki po filamencie aktynowym, miozyna VI leci do minusa, reszta do plusa, miozyna II uczestniczy w skurczu mięśnia, miozyna- monomer ( głowa, ogon), domena ogonowa łączy się z odpowiednimi cargo, głowa łączy się z filamentem aktynowym, miozyna II ma zdolność do tworzenia dimeru, czyli łączenia dwóch domen ogona.
- Wędrówka miozyny po filamencie aktynowym
- Związanie- konfiguracja sztywna- głowa miozyny nie związana z ATP
- uwolnienie- związanie z ATP- zmniejszenie powinowactwa głowy miozyny do aktyny
- Uniesienie głowy- przemieszczenie głowy- hydroliza ATP, ADP i P pozostają związane z głową miozyny
- Generowanie mocy- uwolnienie P, silne związane głowy miozyny z aktyną
- powrót do stanu związania