Микрофиламенты: структура и механизмы движения
Микрофиламенты образованы глобулярными молекулами белка актина, которые формируют двойную спираль толщиной 5–7 нм. В цитоплазме они создают густую сеть, а под плазмолеммой формируют выраженную кортикальную сеть. С плазмолеммой актиновые нити связываются через промежуточные белки, например, α-актинин, а между собой в узлах сети — с помощью филамина.
Движение клетки и изменение её формы осуществляются за счет двух главных механизмов:
- Изменение длины МФ — происходит благодаря полимеризации или деполимеризации актина (например, при формировании псевдоподий).
- Взаимодействие с миозином — скольжение актиновых нитей относительно миозина, напоминающее мышечное сокращение.
Данные механизмы обеспечивают миграцию клеток, фаго- и пиноцитоз, рост аксонов нейронов и цитотомию. Частным случаем организации микрофиламентов являются микроворсинки кишечника и почечных канальцев, чей каркас из сорока МФ работает за счет АТФ-зависимого скольжения нитей.
Промежуточные филаменты и их тканеспецифичность
Промежуточные филаменты имеют диаметр 10 нм, занимая промежуточное положение между микрофиламентами и микротрубочками. Их главная роль — опорная (структурная) функция. Уникальной особенностью ПФ является строгая тканеспецифичность белкового состава, что делает их ценным диагностическим признаком:
- Эпителий: белок кератин (формирует структуры, известные как тонофиламенты).
- Соединительная ткань, эндотелий и гладкие миоциты: белок виментин.
- Мышечная ткань: белок десмин.
- Нервные клетки: специфические белки, образующие нейрофиламенты.
Внутри клетки цитоплазматические ПФ располагаются параллельно ядру и вплетаются в клеточные контакты. В ядре особый класс промежуточных филаментов образует ламину на внутренней поверхности мембраны, которая служит местом прикрепления хромосом.
Микротрубочки: организация, транспорт и деление
Микротрубочки представляют собой полые цилиндры с внешним диаметром 24 нм, стенка которых состоит из 13 субъединиц тубулина. Они распределяются радиально от клеточного центра к периферии и стабилизируются белками MAP. МТ обладают выраженной полярностью: минус-конец обычно зафиксирован на сателлитах в клеточном центре, а плюс-конец является зоной роста за счет полимеризации тубулина.
Основные функции микротрубочек:
- Поддержание жесткого каркаса клетки.
- Внутриклеточный транспорт: МТ служат рельсами, по которым двигаются моторные белки динеины и кинезины, переносящие везикулы и органеллы с затратой энергии АТФ.
- Деление клетки: формирование веретена деления и обеспечение расхождения хромосом.
Фармакологические вещества, такие как алкалоид колхицин, вызывают деполимеризацию микротрубочек, из-за чего клетка теряет форму, а митоз полностью блокируется.
Диаметры элементов цитоскелета легко запомнить по возрастанию: МФ (5–7 нм) — ПФ (10 нм) — МТ (24 нм). Формула «5-10-24» помогает быстро ориентироваться в размерности немембранных органелл.
Вопросы с занятий и экзамена
Каковы основные отличия в размерах и химическом составе элементов цитоскелета?
Микрофиламенты имеют толщину 5–7 нм и состоят из белка актина. Промежуточные филаменты имеют диаметр 10 нм и отличаются тканеспецифичным белковым составом (кератин, виментин, десмин и др.). Микротрубочки имеют диаметр 24 нм и состоят из белка тубулина.
Как осуществляется транспорт веществ по микротрубочкам?
Микротрубочки служат рельсами для транспорта, который идет по их внешней поверхности. Перемещение органелл и везикул осуществляют специальные моторные белки — кинезины и динеины, использующие энергию АТФ.
Какова функция ядерной ламины?
Ядерная ламина состоит из особого класса промежуточных филаментов, расположенных на внутренней поверхности ядерной мембраны. Ее главной функцией является обеспечение надежного прикрепления хромосом.
Что ещё разобрать по теме
- Молекулярная организация сателлитов и кинетохоров
- Роль белков MAP в стабилизации микротрубочек
- Механизмы фагоцитоза и пиноцитоза на уровне микрофиламентов
- Участие виментина и десмина в диагностике опухолей
- Действие колхицина на деление клетки и митотический аппарат
Разберите тему целиком в курсе «Гистология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Цитоскелет» и ещё 3 438 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 137 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Цитоплазма»
Бесплатные видеоуроки: гистологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.