Hlavný rozdiel - mikrotubuly vs. mikrofilamenty

Mikrotubuly a mikrofilamenty sú dve zložky cytoskeletu bunky. Cytoskelet je tvorený mikrotubulami, mikrofilamentami a medziľahlými filamentami. Mikrotubuly vznikajú polymerizáciou tubulínových proteínov. Poskytujú bunke mechanickú podporu a prispievajú k intracelulárnemu transportu. Mikrovlákna sa vyrábajú polymerizáciou aktínových proteínových monomérov. Prispievajú k pohybu bunky po povrchu. The hlavný rozdiel medzi mikrotubuly a mikrofilamentami to je mikrotubuly sú dlhé duté valce tvorené tubulínovými proteínovými jednotkami, zatiaľ čo mikrofilamenty sú dvojvláknové špirálové polyméry tvorené aktínovými proteínmi.

1. Čo sú mikrotubuly - Štruktúra, funkcia, charakteristiky 2. Čo sú to mikrovlákna - Štruktúra, funkcia, charakteristiky 3. Aký je rozdiel medzi mikrotubulami a mikrofilamentami

Čo sú mikrotubuly

Mikrotubuly sú polyméry tubulínového proteínu nachádzajúce sa všade v cytoplazme. Mikrotubuly sú jednou zo zložiek cytoplazmy. Vznikajú polymerizáciou diméru alfa a beta tubulínu. Polymér tubulínu môže narásť až do 50 mikrometrov vo vysoko dynamickom charaktere. Vonkajší priemer trubice je približne 24 nm a vnútorný priemer je približne 12 nm. Mikrotubuly sa nachádzajú v eukaryotoch a baktériách.

Štruktúra mikrotubulov

Eukaryotické mikrotubuly sú dlhé a duté valcovité štruktúry. Vnútorný priestor valca sa označuje ako lúmen. Monomérom tubulínového polyméru je dimér a/ß-tubulínu. Tento dimér sa spája s ich koncovými bodmi za vzniku lineárneho protofilamentu, ktorý je potom laterálne asociovaný za vzniku jediného mikrotubulu. V jednom mikrotubule je zvyčajne spojených asi trinásť protofilamentov. Úroveň aminokyselín je teda 50% v každom a a P -tubulíne v polyméri. Molekulová hmotnosť polyméru je okolo 50 kDa. Polymer mikrotubulov má polaritu medzi dvoma koncami, jeden koniec obsahuje a-podjednotku a druhý koniec obsahuje p-podjednotku. Oba konce sú teda označené ako (-) a (+) konce.

Obrázok 1: Štruktúra mikrotubulu

Vnútrobunková organizácia mikrotubulov

Organizácia mikrotubulov v bunke sa líši v závislosti od typu bunky. V epitelových bunkách sú (-) konce usporiadané pozdĺž apikálno-bazálnej osi. Táto organizácia uľahčuje transport organel, vezikúl a proteínov pozdĺž apikálno-bazálnej osi bunky. V typoch mezenchymálnych buniek, ako sú fibroblasty, sa mikrotubuly kotvia k centrozómu a vyžarujú svoj (+) koniec do periférie buniek. Táto organizácia podporuje pohyby fibroblastov. Mikrotubuly spolu s asistentom motorických bielkovín organizujú Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum. Fibroblastová bunka obsahujúca mikrotubuly je znázornená na obrázku 2.

Obrázok 2: Mikrotubuly vo fibroblastovej bunkeMikrotubuly sú fluorescenčne označené zelenou farbou a aktín červenou farbou.

Funkcia mikrotubulov

Mikrotubuly prispievajú k tvorbe cytoskeletu, štrukturálnej siete bunky. Cytoskelet poskytuje mechanickú podporu, transport, pohyblivosť, chromozomálnu segregáciu a organizáciu cytoplazmy. Mikrotubuly sú schopné vytvárať sily sťahovaním a umožňujú bunkový transport spolu s motorickými proteínmi. Mikrotubuly a aktínové vlákna poskytujú vnútornú kostru cytoskeletu a umožňujú mu meniť svoj tvar pri pohybe. Komponenty eukaryotického cytoskeletu sú znázornené na obrázku 3. Mikrotubuly sú zafarbené zelenou farbou. Aktinové vlákna sú zafarbené červenou farbou a jadrá sú zafarbené modrou farbou.

Obrázok 3: Cytoskeleton

Mikrotubuly zapojené do chromozomálnej segregácie počas mitózy a meiózy tvoria vretenové zariadenie. Nukleujú sa v centromere, čo sú strediská organizujúce mikrotubuly (MTOC), za účelom vytvorenia vretenového aparátu. Sú tiež organizované v bazálnych telách mihalníc a bičíkovitých vnútorných štruktúr.

Mikrotubuly umožňujú génovú reguláciu prostredníctvom špecifickej expresie transkripčných faktorov, ktoré udržujú diferenciálnu expresiu génov, pomocou dynamickej povahy mikrotubulov.

Spojené proteíny s mikrotubuly

Rôzne dynamiky mikrotubulov, ako sú rýchlosti polymerizácie, depolymerizácie a katastrofy, sú regulované proteínmi spojenými s mikrotubulami (MAP). Tau proteíny, MAP-1, MAP-2, MAP-3, MAP-4, katanin a fidgeting sa považujú za MAP. Plus-end sledovacie proteíny (+TIP) ako CLIP170 sú ďalšou triedou MAP. Mikrotubuly sú substrátmi pre motorické proteíny, ktoré sú poslednou triedou MAP. Dyneín, ktorý sa pohybuje na (-) konci mikrotubulu, a kinezín, ktorý sa pohybuje na (+) konci mikrotubulu, sú dva typy motorických proteínov nachádzajúcich sa v bunkách. Motorické proteíny hrajú hlavnú úlohu pri delení buniek a obchode s vezikulami. Motorové proteíny hydrolyzujú ATP za účelom výroby mechanickej energie na prepravu.

Čo sú to mikrovlákna

Vlákna, ktoré sú vyrobené z aktínových vlákien, sú známe ako mikrofilamenty. Mikrovlákna sú súčasťou cytoskeletu. Vznikajú polymerizáciou aktínových proteínových monomérov. Mikrovlákno má priemer približne 7 nm a je zložené z dvoch prameňov špirálovej povahy.

Štruktúra mikrofilamentov

Najtenšie vlákna v cytoskelete sú mikrofilamenty. Monomér, ktorý tvorí mikrofilament, sa nazýva globulárna aktínová podjednotka (G-aktín). Jedno vlákno dvojzávitnice sa nazýva vláknitý aktín (F-aktín). Polarita mikrofilamentov je určená väzbovým obrazcom fragmentov myozínu Sl v aktínových vláknach. Preto špicatý koniec sa nazýva (-) koniec a ostnatý koniec sa nazýva (+) koniec. Štruktúra mikrofilamentu je znázornená na obrázku 3.

Obrázok 3: Mikrovlákno

Organizácia mikrofilamentov

Tri z G-aktínových monomérov sú navzájom spojené a tvoria trimér. Actin, ktorý je viazaný na ATP, sa viaže s ostnatým koncom a hydrolyzuje ATP. Väzbová kapacita aktínu so susednými podjednotkami sa znižuje autokatalyzovanými udalosťami, kým sa bývalý ATP nehydrolyzuje. Polymerácia aktínu je katalyzovaná aktoklampínmi, triedou molekulárnych motorov. Sú ukázané aktínové mikrofilamenty v kardiomyocytoch, zafarbené zelenou farbou na obrázku 4. Modrá farba zobrazuje jadro.

Obrázok 4: Mikrovlákna v kardiomyocytoch

Funkcia mikrofilamentov

Mikrovlákna sú zapojené do cytokinéza a pohyblivosť buniek ako améboidný pohyb. Vo všeobecnosti hrajú úlohu v tvare bunky, bunkovej kontraktilite, mechanickej stabilite, exocytóze a endocytóze. Mikrovlákna sú silné a relatívne pružné. Sú odolné voči zlomeninám ťahovými silami a vybočeniu viacpikonewtonovými tlakovými silami. Pohyblivosť bunky sa dosiahne predĺžením jedného konca a stiahnutím druhého konca. Mikrovlákna tiež pôsobia ako kontraktilné molekulárne motory poháňané aktomyozínmi spolu s proteínmi myozínu II.

Bielkoviny spojené s mikrovláknami

Tvorba aktínových filamentov je regulovaná asociovanými proteínmi s mikrotubulami, ako napr.

Rozdiel medzi mikrotubulami a mikrofilamentami

Štruktúra

Mikrotubuly: Mikrotubul je skrutkovitá mriežka.

Mikrovlákna: Mikrovlákno je dvojzávitovka.

Priemer

Mikrotubuly: Mikrotubuly majú priemer 7 nm.

Mikrovlákna: Mikrovlákno má priemer 20-25 nm.

Zloženie

Mikrotubuly: Mikrotubuly sa skladajú z alfa a beta podjednotiek proteínového tubulínu.

Mikrovlákna: Mikrovlákna sú tvorené predovšetkým kontraktilným proteínom nazývaným aktín.

Sila

Mikrotubuly: Mikrotubuly sú tuhé a odolávajú ohybovým silám.

Mikrovlákna: Mikrovlákna sú pružné a relatívne pevné. Odolávajú vybočeniu v dôsledku tlakových síl a zlomeniu vlákna ťahovými silami.

Funkcia

Mikrotubuly: Mikrotubuly pomáhajú bunkovým funkciám, ako je mitóza a rôzne funkcie transportu buniek.

Mikrovlákna: Mikrovlákna pomáhajú bunkám pohybovať sa.

Pridružené proteíny

Mikrotubuly: MAP, +TIP a motorické proteíny sú súvisiace proteíny regulujúce dynamiku mikrotubulov.

Mikrovlákna: Na regulácii dynamiky mikrofilamentov sa podieľajú aktínové monomérne viažuce proteíny, filamentové zosieťovače, aktín príbuzný proteín 2/3 (Arp2/3) a proteíny oddeľujúce vlákna.

Záver

Mikrotubuly a mikrofilamenty sú dve zložky v cytoskelete. Hlavný rozdiel medzi mikrotubulami a mikrofilamentami je v ich štruktúre a funkcii. Mikrotubuly majú dlhú dutú valcovitú štruktúru. Vznikajú polymerizáciou tubulínových proteínov. Hlavnou úlohou mikrotubulov je poskytnúť mechanickú podporu bunke, zapojiť sa do chromozomálnej segregácie a udržať transport zložiek vo vnútri bunky. Na druhej strane sú mikrovlákna špirálovité štruktúry, silnejšie a pružnejšie v porovnaní s mikrotubulami. Podieľajú sa na pohybe bunky na povrchu. Mikrotubuly aj mikrofilamenty sú dynamické štruktúry. Ich dynamická povaha je regulovaná asociovanými proteínmi s polymérmi.

Referencia: 1. "Mikrotubul." Wikipedia. Nadácia Wikimedia, 14. marca 2017. Web. 14. marca 2017. 2. „Mikrovlákno“. Wikipedia. Nadácia Wikimedia, 8. marca 2017. Web. 14. marca 2017.

Obrázok so súhlasom: 1. „Štruktúra mikrotubulov“ od Thomasa Splettstoessera (www.scistyle.com)-vlastná práca (vykreslená v programe Maxon Cinema 4D) (CC BY-SA 4.0) prostredníctvom Commons Wikimedia2. „Fluorescenčný fibroblastový obraz“ od Jamesa J. Fausta a Davida G. Capca - Galéria obrázkov a videa NIGMS s otvoreným zdrojovým kódom (verejná doména) prostredníctvom Commons Wikimedia3. „Fluorescenčné bunky“ od (Public Domain) cez Commons Wikimedia4. „Obrázok 04 05 02 ″ Od CNX OpenStax - (CC BY 4.0) prostredníctvom Commons Wikimedia5. „Súbor: F-aktínové vlákna v kardiomyocytoch“ Od Ps1415-vlastná práca (CC BY-SA 4.0) prostredníctvom Commons Wikimedia