Definicja mikrofilamentów

Mikrowłókna, zwane także filamentami aktynowymi, to polimery aktyny białkowej, które są częścią cytoszkieletu komórki. Cytoszkielet to sieć włókien białkowych, które rozciągają się w całej komórce, nadając jej strukturę i utrzymując organelle na miejscu. Mikrowłókna to najmniejsze włókna cytoszkieletu. Odgrywają rolę w ruchu komórek, skurczach mięśni i podziałach komórek.

Struktura mikrowłókien

Mikrowłókna składają się z dwóch pasm podjednostek białka aktyny (stąd nazwa filamentów aktyny) rany w spiralę. W szczególności podjednostki aktyny, które łączą się, tworząc mikrowłókno, nazywane są aktyną kulistą (G-aktyną), a po połączeniu są nazywane aktyną nitkowatą (F-aktyna). Podobnie jak mikrotubule, mikrofilamenty są polarne. Ich dodatnio naładowany koniec jest kolczasty, a ujemnie naładowany koniec ujemny jest spiczasty. Polaryzacja zachodzi z powodu molekularnego wzoru wiązania cząsteczek tworzących mikrofilament. Podobnie jak mikrotubule, koniec plus rośnie szybciej niż koniec minus.

Mikrowłókna to najcieńsze włókna cytoszkieletu o średnicy około 6 do 7 nanometrów. Mikrofilament zaczyna się formować, gdy trzy białka G-aktyny łączą się same, tworząc trimer. Następnie więcej aktyny wiąże się z kolczastym końcem. Proces samoorganizacji jest wspomagany przez białka autoklampiny, które działają jak motory, pomagając w montażu długich pasm tworzących mikrofilamenty. Dwa długie pasma aktyny ułożone są w spiralę, tworząc mikrofilament.

To jest mikrografia mikrofilamentów z zarodka myszy.

Funkcje mikrofilamentów

Skurcze mięśni

Jedną z najważniejszych ról mikrofilamentów jest skurcz mięśni. W komórkach mięśniowych występuje duże stężenie mikrowłókien, gdzie tworzą miofibryle, podstawową jednostkę komórki mięśniowej. Aktyna jest niezbędnym białkiem do ruchu mięśni, a mikrofilamenty są często nazywane filamentami aktynowymi, ponieważ aktyna jest tak widoczna w układzie mięśniowym ciała. W komórkach mięśni aktyna współpracuje z białkiem miozyną, umożliwiając skurcz i rozluźnienie mięśni. Tutaj ani aktyna, ani miozyna nie mogą działać poprawnie bez drugiej i tworzą kompleks zwany aktomiozyną. Grupy aktomiozyny znajdują się w sarkomerach, podstawowej jednostce tkanki mięśniowej.

Ruch komórek

Mikrowłókna odgrywają rolę w wywoływaniu ruchu komórek. Dzieje się to w całym organizmie i jest również bardzo ważne dla organizmów, których całe ciało składa się z jednej komórki, takich jak ameby; bez mikrowłókien nie byłyby ruchliwe. Aktomiozyna odgrywa tutaj rolę, podobnie jak w komórkach mięśniowych. Aby komórki mogły się poruszać, jeden koniec mikrofilamentu musi się wydłużyć, a drugi koniec musi się skrócić, a miozyna działa jak silnik, który to umożliwia.

Mikrofilamenty również odgrywają rolę w strumieniu cytoplazmatycznym. Przepływ cytoplazmatyczny to przepływ cytoplazmy (zawartości komórki, w tym części płynnej zwanej cytozolem i organelli komórkowych) przez komórkę. Pozwala składnikom odżywczym, odpadom i organellom komórkowym podróżować z jednej części komórki do drugiej. Mikrofilamenty mogą przyczepiać się do organelli komórkowych, a następnie kurczyć, przyciągając organelle do innego obszaru komórki.

Podział komórki

Inną ważną funkcją mikrofilamentów jest pomoc w dzieleniu komórki podczas mitoza (podział komórek). Mikrofilamenty wspomagają proces cytokinezy, który polega na tym, że komórka „szczypie się” i fizycznie rozdziela na dwie komórki potomne. Podczas cytokinezy wokół komórki, która się oddziela, tworzy się pierścień aktyny, a następnie białka miozyny przyciągają aktynę i powodują jej Pierścień staje się węższy i węższy wokół komórki, ciągnąc za sobą błonę komórkową, aż podzieli się na dwie komórki. Następnie mikrofilamenty depolimeryzują lub rozpadają się na cząsteczki aktyny, powodując rozpad pierścienia, gdy nie jest potrzebne dłużej.

Inne składniki cytoszkieletu

Dwa inne typy włókien, które tworzą cytoszkielet to włókna pośrednie i mikrotubule. Włókna pośrednie są większe niż mikrofilamenty i mają średnicę około 10 nm, a mikrotubule są większe niż włókna pośrednie przy 23 nm. Włókna pośrednie przenoszą napięcie w komórce, nadają jej strukturę i organizują organelle komórkowe i wiążą je na miejscu. Mikrotubule odgrywają rolę s w transporcie organelli w komórce, tworzeniu wrzeciona mitotycznego podczas podziału komórki oraz tworzeniu struktur, takich jak rzęski i wici, które pomagają niektórym komórkom poruszać się. Mikrofilamenty, włókna pośrednie i mikrotubule współpracują ze sobą jako część cytoszkieletu, organizując komórkę i pomagając jej w wykonywaniu jej funkcji.

• Aktyna – białko, które spontanicznie łączy się, tworząc mikrowłókna.
• Cytoszkielet – sieć włókien białkowych, która rozciąga się w całej cytoplazmie komórki.
• Aktomiozyna – kompleks białek aktyny i miozyny odpowiedzialnych za ruchy mięśni.
• Przepływ cytoplazmatyczny – przepływ cytoplazmy w komórce; transportuje cząsteczki i organelle w komórce z jednego miejsca do drugiego.

Quiz

1. Mikrofilamenty pełnią rolę w _____.
A. Strumieniowanie cytoplazmatyczne
B. Skurcz mięśni
C. Ruch komórek
D. Wszystkie powyższe

2. Czy mikrofilamenty są szersze, cieńsze lub tego samego rozmiaru co mikrotubule?
A. Szersze
B. Cieńszy
C. Ten sam rozmiar

3. Jakie białko tworzy kompleks z aktyną w komórkach mięśniowych?
A. Lamin
B. Autoklampina
C. Miozyna
D. Actomyosin