Charakteristickou črtou živých systémov, a teda aj bunky, sú rôzne druhy biologického pohybu: pohyb chromozómov v mitóze, premiestňovanie organel, prúdenie cytoplazmy, pohyb celých buniek. Tento pohyb sa uskutočňuje vďaka prítomnosti cytoskeletu. Cytoskelet tvorí pohybovú aj opornú sústavu bunky. Základná cytoplazma je vyplnená zložkami cytoskeletu a poskytuje oporu pre bunkové organely. Táto sieťovina so všetkými súčasťami sa súhrnne nazýva cytoskelet.
Cytoskelet je sieťovinou, ktorá sa rozprestiera od cytoplazmovej membrány až po jadro. Tvoria ho tri hlavné typy vlákien: Mikrofilamenty, Intermediárne filamenty a Mikrotubuly.
Intermediárne filamenty
Intermediárne filamenty predstavujú rozsiahly systém vláknitých štruktúr bunky s priemerom asi 10 nm. Ide o systém vláknitých štruktúr, ktorých bielkoviny sú superstočené do pevných útvarov pripomínajúcich káble. Na rozdiel od ostatných zložiek cytoskeletu sú nekontraktilné (nesťahujú sa). Majú výhradne štruktúrnu funkciu - bunke zabezpečujú extrémnu mechanickú pevnosť a odolnosť voči ťahu a tlaku. V bunke slúžia ako pevné kotvy pre organely. Bunkové jadro zvyčajne visí v akejsi ochrannej „klietke“ vytvorenej práve z týchto vlákien. Intermediárne filamenty predstavujú rozsiahly systém vláknitých štruktúr bunky s priemerom asi 10 nm. Je to dynamický systém, ktorý sa mení s aktivitou bunky. Považujú sa za zložku, ktorá má výhradne štrukturálnu funkciu (kostra bunky). Ide teda o nekontraktilné elementy. Bunke zabezpečujú mechanickú pevnosť, odolnosť na ťah a tlak. Zohrávajú úlohu aj pri transmembránovej signalizácii. Intermediarne filamenty spájajú denné telieska funkcie.
Na rozdiel od dynamických mikrotubulov sú intermediárne filamenty zväčša permanentné štruktúry.
Mikrofilamenty
Sú to najtenšie vlákna cytoskeletu, inak známe aj ako aktínové vlákna. Majú priemerne hrúbku 4 - 7 nm. Tvoria veľmi jemné špirálovité a kontraktilné (stiahnuteľné) reťazce. Základnou jednotkou mikrofilamentu sú dve molekuly vláknitého F-aktínu, ktoré sa okolo seba obtáčajú do dvojitej špirály. Samotné vlákno F-aktínu sa skladá z polymerizovaných globulárnych podjednotiek G-aktínu. Cytoplazmaticky aktín je značne podobný svalovému aktínu, ktorý zabezpečuje svalovú kontrakciu. Integrálnou zložkou mikrofilamentov je aj nesvalový myozín, ktorý sa od svalového odlišuje rozdielnym usporiadaním aminokyselín. Mechanizmus kontrakcie v bunke je podobný, nie však identický so svalovou bunkou. Vyžaduje si prítomnosť energie z ATP a iónov Ca2+. Tieto vlákna nikdy nepracujú samy. Ich integrálnou zložkou a motorickým partnerom je bielkovina myozín (existuje svalový aj nesvalový myozín). Mikrofilamenty sa vyskytujú v rôznych typoch buniek, obzvlášť bohaté sú v bunkách, ktoré aktívne menia tvar. Vyskytujú sa jednotlivo alebo vo zväzkoch v základnej cytoplazme, často v blízkosti mikrotubulov, plazmalémy alebo iných zložiek bunky. V hustých zväzkoch sa nachádzajú pod plazmatickou membránou, v pseudopódiách a mikroklkoch. Interfázové usporiadanie mikrofilamentov tvorí trojrozmernú sieť smerujúcu od jadra k plazmaléme. Toto sa v štádiu profázy poruší. Umiestnenie aktínových filament sa neustále mení v závislosti na stave bunky, či je v pokoji alebo pohybe. Mikrofilamenty v bunke plnia celý rad funkcií. Zabezpečujú prúdenie cytoplazmy, pohyb organel, pohyb bunky ako celku (kontraktilné štruktúry). Z vnútornej strany stabilizujú plazmalému. Mikrotrabekuly funkčne spájajú rozličné bunkové štruktúry navzájom a fixujú ich k plazmatickej membráne. Pokladajú sa za vlastnú kostru, oporu bunky.
Mikrotubuly
Sú to najhrubšie vlákna cytoskeletu, pozorovateľné aj vo svetelnom mikroskope. Majú tvar dlhých, rovných a dutých rúrok. Predstavujú štruktúry pozorovateľné aj vo svetelnom mikroskope. Sú to systém jemných tubulov s hrúbkou 20 - 40 nm a s lúmenom 10 - 20 nm. Ich základ tvorí globulárna bielkovina tubulín. Samotný tubulín je heterodimér zložený z dvoch podjednotiek: α-tubulín a β-tubulín. Spájaním molekúl (polymerizáciou) tubulínu sa vytvára vláknitý útvar, tzv. protofilamentum. Naložením 10−12 protofilamentov vedľa seba vzniká valcovitý útvar − mikrotubulus. Molekula tubulínu je polárna, má svoj plusový a mínusový koniec. To umožňuje predlžovanie vlákna v jednom smere (polárny rast). Mikrotubuly sú veľmi dynamické - polymerizáciou sa predlžujú, zatiaľ čo depolymerizáciou sa dokážu veľmi ľahko rozobrať a skrátiť. Zdrojom energie pre tento proces je molekula GTP (guanozíntrifosfát). Tubulín je bielkovina, ktorá sa syntetizuje na ribozómoch v základnej cytoplazme koncom S-fázy a začiatkom G2-fázy. Nové podjednotky sa nachádzajú v depolymerizovanom stave v cytoplazme. Množstvo voľného tubulínu je v dynamickej rovnováhe s polymerizovaným tubulínom. Molekula tubulínu je polárna, má + a - koniec. Takéto chemické vlastnosti umožňujú vzájomné spájanie molekúl tubulínu a predlžovanie mikrotubulu v jednom smere (tzv. polárny rast). Polymerizáciou sa mikrotubuly predlžujú, depolymerizáciou skracujú. Zdrojom energie pre tento proces je, ako v mnohých energeticky podmienených procesoch, guanozíntrifosfát (GTP, obdoba ATP). Nové mikrotubuly vznikajú výlučne v takzvaných mikrotubuly organizujúcich centrách (MTOC). V živočíšnych bunkách túto úlohu plní centrozóm (ktorý obsahuje centrioly) a bazálne telieska. V bunkách je proces novotvorby mikrotubulov (polymerizácia tubulínu) spojený s mikrotubulami organizujúcimi centrami (MTOC). Nové mikrotubuly vznikajú len v miestach MTOC: v živočíšnych bunkách je to centrozóm pre mitotické vretienko, bazálne telieska pre organizáciu mikrotubulov v riasinkách a bičíkoch. Spolu s mikrofilamentami predstavujú cytoskeletový systém, ktorý kontroluje všetky topografické zmeny v bunke (rozloženie a orientáciu organel). Zúčastňujú sa toku tekutín v cytoplazme a transportu elektrolytov. V neurónoch sa označujú ako neurotubuly a tvoria v bunke hustú sieť. Ide o cesty, pozdĺž ktorých sa uskutočňuje transport intracelulárnych látok. V erytrocytoch a trombocytoch určujú špeciálny tvar bunky. Podieľajú sa aj na posunoch melanínových granúl v pigmentových bunkách. Majú účasť aj pri exocytóze a stabilizácii plazmatickej membrány. Cytoskelet má spevňujúcu funkciu, pretože je odolný voči ťahu a tlaku. Mikrotubuly sa podieľajú na zabezpečovaní toku tekutín v cytoplazme. V neurónoch sa mikrotubuly označujú ako neurotubuly a nachádzajú sa v axonoplazme nervových buniek.
Mikrotubuly (štruktúra a funkcia)
Predstavujú najjemnejšiu sieť cytoskeletu s priemerom len 2 nm. Mikrotrabekuly funkčne spájajú rozličné bunkové štruktúry navzájom a fixujú ich k plazmatickej membráne.
tags: #intermediarne #filamenty #spajaju #denne #telieska