Цитоскелет и внутриклеточная подвижность у растений

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. К структурам цитоскелета относят микротрубочки, тонкие микрофиламенты, промежуточные филаменты (микрофибриллы). Они состоят из белков и не имеют мембран. Эти органеллы выполняют не только опорно-каркасную и формообразующую, но и множество других функций.
Из определения цитоскелета можно понять, что цитоскелет клетки состоит из белков трёх разных видов. В состав цитосклета входят микрофиламенты, промежуточные филаменты и микротрубочки.
1. Микрофиламентами называются нити, состоящие из молекул глобулярного белка актина, миозина, тропомиозина, актинина. Имеют размер 7-8 нанометров. Состоят из двух перекрученных цепочек белка;
2. Промежуточными филаментами называются нитевидные структуры из особых белков четырёх типов. Имеют размер 9-11 нанометров;
3. Микротрубочками цитоскелета называют белковые структуры представляющие собой полые цилиндры, образованные димерами тубулина. Диаметр цилиндр равен 25 нанометрам. Микротрубочки как и микрофиламенты являются полярными.
Как известно, жизнь во всех ее разнообразных проявлениях представляет собой непрерывное движение. Способность двигаться - одно из свойств живого на Земле. Сложный ансамбль внутриклеточных органелл характеризуется определенным положением и определенными путями перемещения в клетке, и необходимость управлять мембранными процессами требует тонкой организации внутриклеточной подвижности. У всех изученных клеток, будь то амеба, клетка млекопитающего и растения, комплекс подвижности построен из похожих элементов. Тем не менее, каждый тип клеток отличается своим, особым спектром цитоскелетных белков, присутствующих в определенном соотношении и специфическим образом расположенных
Одним из важнейших свойств любой клетки является подвижность. Подвижность клетки проявляется различными формами движения (внутриклеточное, амебовидное, мерцательное, сократительное). Несмотря на разнообразие форм, в основе любых двигательных реакций лежат общие молекулярные механизмы. Кроме того, двигательные аппараты (реснички, жгутики) структурно связаны с существованием опорных внутриклеточных структур. Это позволяет говорить об опорно-двигательной системе клеток.
Цель исследования – изучить и проанализировать цитоскелет и внутриклеточная подвижность у растений.
Задачи исследования:
1) изучить функции и роль цитоскелета в клетках;
2) рассмотреть структуру цитоскелета;
3) проанализировать цитоскелет и внутриклеточная подвижность у растений.
Объект исследования - внутриклеточная подвижность у растений.
Предмет исследования – цитоскелет.
Работа по структуре состоит из введения, двух глав, заключения и списка использованной литературы.

 
1 Структура и роль цитоскелета в клетках

1.1 Функции и роль цитоскелета в клетках

Цитоскелет представляет собой сеть волокон, обеспечивающих структурную поддержку (каркас) эукариотических или прокариотических клеток и археев. В эукариотических клетках эти волокна состоят из сложной сетки белковых нитей и моторных белков, которые помогают в перемещении и стабилизации клеток.
Функция цитоскелета.
Цитоскелет распространяется по всей цитоплазме клетки и выполняет ряд важных функций: Придает клеткам форму и обеспечивает структурную поддержку. Удерживает клеточные органеллы рядом. Помогает в образовании вакуолей. Цитоскелет не является статической структурой, и способен разбирать и собирать свои внутренние части, чтобы обеспечить внутреннюю и общую подвижность клеток. Типы внутриклеточного движения, поддерживаемые цитоскелетом, включают транспортировку везикул в клетку и из нее, манипуляцию хромосомами во время митоза или мейоза и миграцию органелл. Цитоскелет делает возможной миграцию клеток, поскольку мобильность клеток необходима для создания и восстановления тканей, цитокинеза (деление цитоплазмы) при образовании дочерних клеток и в ответах иммунных клеток на микробы. Цитоскелет помогает в транспортировке сигналов связи между клетками. Он образует клеточные придаточные выступы, такие как реснички и жгутики (в некоторых клетках ).



1.2 Структура цитоскелета

Цитоскелет состоит по меньшей мере из трех различных типов волокон: микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных волокон. Эти волокна отличаются своим размером, причем микротрубочки являются самыми толстыми, а микроволокна являются самыми тонкими. Протеиновые волокна Микротрубочки представляют собой полые стержни, функционирующие прежде всего для поддержки или формирования клетки и выступают в роли «маршрутов», вдоль которых могут перемещаться органеллы. Микротрубочки обычно встречаются во всех эукариотических клетках. Они различаются по длине и составляют около 25 нм (нанометров) в диаметре .
Микрофиламенты или актиновые нити представляют собой тонкие твердые стержни, которые активны при мышечном сокращении. Они особенно распространены в мышечных клетках. Подобно микротрубочкам, они обычно встречаются во всех эукариотических клетках. Микрофиламенты состоят в основном из сократительного белкового актина и имеют диаметр до 8 нм. Промежуточные нити могут быть многочисленными во многих клетках и обеспечивать поддержку микрофиламентов и микротрубочек, удерживая их на месте. Эти нити образуют кератины, обнаруженные в эпителиальных клетках и нейрофиламентах в нейронах. Они имеют диаметр около 10 нм.
Моторные белки. Ряд моторных белков содержится в цитоскелете. Как следует из их названия, эти белки активно перемещают волокна цитоскелета. В результате молекулы и органеллы транспортируются вокруг клетки.
Моторные белки питаются от АТФ, который образуется посредством клеточного дыхания. Существует три типа моторных белков, участвующих в движении клеток:
- Кинезины двигаются вдоль микротрубочек, несущих сотовые компоненты по пути. Они обычно используются для вытягивания органелл в клеточную мембрану.
- Динеины похожи на кинезины и используются для вытягивания клеточных компонентов внутри ядра. Они также обеспечивают скольжение микротрубочек, которое наблюдается при движении ресничек и жгутиков.
- Миозины взаимодействуют с актином для выполнения мышечных сокращений. Они также участвуют в цитокинезе, эндоцитозе и экзоцитозе .
Рассмотрим строение данной структуры более поробно. Цитоскелет образовался за счет белков. В его структуре выделяется несколько систем, название которых происходит от основных структурных элементов, либо от основных белков, которые входят в состав данных систем. Поскольку цитоскелет - это структура, то в ней выделяют три основные составляющие. Они играют важную роль в жизни и движении клеток.

Рисунок 1 – Цитоскелет клетки

Цитоскелет состоит из микротрубочек, промежуточных филаментов и микрофиламентов. Последние иначе называют актиновыми филаментами. Все они по своей природе нестабильны: постоянно собираются и разбираются. Таким образом, все компоненты имеют динамическое равновесие с белками, им соответствующими. Микротрубочки цитоскелета, представляющие собой жесткую структуру, присутствуют в цитоплазме эукариотов, а также в ее выростах, которые называются жгутиками и ресничками. Их длина может варьироваться, некоторые достигают несколько микрометров в длину. Иногда микротрубочки объединяются с помощью ручек или мостиков. Микрофиламенты состоят из актина - белка, похожего на тот, что входит в состав мышц. В их строении в малом количестве есть и другие белки. Главное