WYKŁAD - 21. 03.07 r.

CYTOSZKIELET

Jest to sieć włóknistych i tubularnych struktur o formie polimerów białkowych, łączących się ze sobą oraz innymi składnikami komórki, tworząc dynamiczny, ulegający ciągłym zmianom system.

- nadaje kształt komórkom

- umożliwia poruszanie się komórki

- cytokineza

- przekazywanie informacji między komórkami

- różnicowanie się komórek

- bierze udział w mitozie

- transport wewnątrzkomórkowy

- utrzymanie polarności komórki

- apoptoza

- ruch rzęsek i wici

- skurcz mięści

Dynamiczność systemu zależy od labilności jego struktur. W zależności od potrzeb elementy te mogą ulegać depolimeryzacji i repolimeryzacji.

Skład - filamenty aktynowe, pośrednie i mikrotubule. Do cytoszkieletu zaliczane są też dodatkowe białka związane strukturalnie i funkcjonalnie z jego składnikami.

Aktyna - główne białko cytoszkieletu. Występuje w dwóch formach:

- globularna (G-aktyna)

- filamentowa (F-aktyna)

Większość aktyny to filamenty pełniące funkcje kurczliwe i stabilizujące.

- generowanie siły motorycznej dla migracji komórek

- decyduje o kształcie i właściwościach mechanicznych

Aktynę tworzą struktury spolaryzowane - 2 śrubowo zwinięte łańcuchy okręcające się wokól siebie, każdy z nich to ułożonw linowo podjednostki G-aktyny

Polimery aktyny w postaci podwójnie prawoskrętnych heliksów mają strukturę biegunową

- koniec grotowy - wolno rosnący (-)

- koniec lotkowy - szybko rosnący (+)

W stanie równowagi dynamicznej szybkość przyrostu podjednostek aktyny na końcu kolczystym (+) jest równa szybkości ich odłączania od końca ostrego (-).

Do końca (+) dołączają się ATP aktyny, a od końca (-) odłączają się monomery ADP aktyny. Długość filamentu i liczba podjednostek nie zmienia się.

Aktyna łączy się z miozyną tworząc struktury kurczliwe.

- wszystkie aktynozależne białka motoryczne należą do rodziny miozyn

- wiążą one i hydrolizują ATP (dostarcza to energii potrzebnej do ich ruchu wzdłuż filamentów aktynowych od (-) do (+)

- wyróżn się wiele typów miozyny (najliczniejsze są miozyny I i II)

Miozyna I

- cząsteczki mają po 1 głowie i 1 ogonie, przymocowującym się do innej cząsteczki lub organelli

- głowa (dzięki aktywności opartej na hydrolizie ATP) przemieszcza cząsteczki wzdłuż filamentów aktynowych lub filamenty akt. w stosunku do błony

Miozyna II

- miozyna mięśni

- 2 głowy (o aktywności ATP-azowej) i długie pałeczkowate ogony w kształcie superhelisy

- tworzy struktury kurczliwe z filamentami aktynowymi

- każda cząsteczka miozyny II jest dimerem utrzymywanym przez ogony

- podczas skurczu mięśnia filamenty aktynowe wślizgują się między filamenty miozynowe

Główne klasy białek wiążących aktyny

- białka stabilizujące monomery - tymozyna i profilina: wiążą się z G-aktyną, chroniąc ją przed przyłączeniem się do filamentów

- białka tnące filamenty - gelsolina: tną filamenty na krótsze fragmenty i zmieniają żel aktynowy w bardziej płynną postać

- białka stabilizujące mikrofilamenty - tropomiozyna i troponina: wiążą się bocznie z F-aktyny

- przymocowujące F-aktynę do podstruktur (???) - winkulina i konektyna: wiążą F-aktynę do błon komórkowych

- formujące wiązki filamentowe - aktynina: wiążą aktynę w równoległe wiązki

Filamenty pośrednie

- najbardziej sztywne i wytrzymałe elementy cytoszkieletu (szczeg. wimentyna)

- najbardziej stabilna część

- nie są spolaryzowane

- rola podporowa i wzmacniająca

W budowie filamenty pośrednie przypominają line składającą się z wielu długich nici skręconych razem dla zwiększenia wytrzymałości na rozciąganie.

Rodzaje filamentów pośrednich:

- cytoplazmatyczne

- keratynowe /tonofil, tonofibryle (w nabłonkach pochodzenia ektodermicznego) - tworzenie połączeń międzykomórkowych (desmosomów)

- wimentynowe (w tkance łącznej, kom. mięśniowych, neurogleju / komórkach poch. mezenchymatycznego) - gromadzą się w okolicy jądra komórkowego tworząc siateczkę. Podczas mitozy i mejozy filamenty wimentynowe grupują się w pobliżu płytki metafazalnej.

- fil. glejowe - zbudowane z kwaśnego białak glejowego, wrażliwego na proteolizę; występuję szczeg. w astrocytach ośrodkowego ukł. nerwowego i w komórkach Schwanna w nerwach obwodowych.

- neurofilamenty - w dendrytach i neurytach; ułożone równolegle; stanowią szkielet wypustek i zapobiegają ich kurczebiu się.

- jądrowe

- laminy - karioszkielet pokrywający blaszkę jądrową od wewnątrz; lamiby A, B i C: laminy B łączą się z blaszką jądrową, A i C - z chromatyną. W czasie mitozy laminy A i C ulegają fosforylacji i depolimeryzacji. Laminy B są związane z błona pęcherzyków powstających z rozpadu otoczki jądrowej. Wraz z początkiem telofazy laminy ulegają repolimeryzacji. Lamini B związane z włóknami porednimi wiążą je w pęczki.

- filagryna - towarzyszy filamentom keratynowym

- plektyna - towarzyszy fil. wimentynowym, keratynowym, kwaśnym i laminom B

Mikrotubule - rurki o średnicy 25 nm; mało stabilnem, spolaryzowane, mają końce - i +; składają się z 13 protofilamentów, ułożonych wokół pustego kanału, zbudowanych z globularnych podjednostek białkowych alfa i beta. Protofilamenty wykazują biegunowość alfa-tubulina - koniec (-), beta-tubulina - (+).

Mikrotubule powstają z inicjującego pierścienia złoż. z 13 cząsteczek gamma-tubuliny. Dimery dodawane są indywidualnie, budując rurkę. Mikrotubule są utrzymywane dzięki równowadze między ich montażem i demontażem.

Białka towarzyszące mikrotubulom (MAP):

Klasa I - szkieletowe - w postaci kilku typów - MAP i tau

Klasa II - przetwarzające (???) - dyneiny miaksonemowe, tzw. MAP-1C i kinezyny oraz dyneiny aksonemowe, czyli rzęsek i wici

Funkcje mikrotubul:

- z mikrofilamentami i filamentami pośrednimi utrzymują dynamiczną i przestrzenną organizację cytoplazmy

- odpowiedzialne za lokalizację niektórych organelli, np. aparatu Golgiego - jego elementy ulegają rozproszeniu w cytoplazmie po dezintegracji mikrotubul

- są głównym komponentem strukturalnym wrzeciona podziałowego

- segregacja chromosomów do komórek potomnych

Centrosom - w interfazie organizuje mikrotubule w układ promieniujący od jądra poprzez cytoplazmę (skł. się z 2 centrioli ułożonych prostopadle do siebie). Zawiera struktury w kształcie pierścieni (gamma-globuli???) , miejsce nukleacji mikrotubul. Dimery alfa dołączają się do gamma-tubuliny; koniec (-) każdej mikrotubuli osadzony jest w centrosomie, wzrastanie następuje tylko od strony (+).

Cilia (rzęski): 9+2 mikrotubule, 9 zewn. ma układ dubletu

centriola - walec utworzony z 9 tripletów

---