CYTOSKELETON: ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG VÀ CẤU TRÚC - SINH HỌC - 2026

Bộ xương tế bào là một cấu trúc tế bào được tạo thành từ các sợi nhỏ. Nó được phân tán khắp tế bào chất và chức năng của nó chủ yếu là hỗ trợ, để duy trì cấu trúc và hình dạng tế bào. Về mặt cấu trúc, nó được tạo thành từ ba loại sợi, được phân loại theo kích thước của chúng.

Đây là các sợi actin, các sợi trung gian và các vi ống. Mỗi người cấp một thuộc tính cụ thể cho mạng. Nội thất tế bào là môi trường diễn ra sự dịch chuyển và vận chuyển vật chất. Bộ xương tế bào làm trung gian cho các chuyển động nội bào này.

Ví dụ, các bào quan - chẳng hạn như ti thể hoặc bộ máy Golgi - ở trạng thái tĩnh trong môi trường tế bào; chúng di chuyển bằng cách sử dụng bộ xương tế bào như một con đường.

Mặc dù bộ xương tế bào chiếm ưu thế rõ ràng ở các sinh vật nhân thực, một cấu trúc tương tự đã được báo cáo ở sinh vật nhân sơ.

Đặc điểm chung

Bộ xương tế bào là một cấu trúc cực kỳ năng động đại diện cho một "giàn giáo phân tử". Ba loại sợi tạo thành nó là các đơn vị lặp lại có thể tạo thành các cấu trúc rất khác nhau, tùy thuộc vào cách kết hợp các đơn vị cơ bản này.

Nếu chúng ta muốn tạo ra sự tương đồng với bộ xương người, bộ xương tế bào tương đương với hệ thống xương và thêm vào đó là hệ thống cơ bắp.

Tuy nhiên, chúng không giống với xương vì các thành phần có thể được lắp ráp và phân hủy, cho phép thay đổi hình dạng và tạo độ dẻo cho tế bào. Các thành phần của bào tương không hòa tan trong chất tẩy rửa.

Đặc trưng

Hình dạng

Như tên gọi của nó, chức năng "trực quan" của bộ xương tế bào là cung cấp sự ổn định và hình dạng cho tế bào. Khi các sợi được kết hợp trong mạng phức tạp này, nó mang lại cho tế bào đặc tính chống lại sự biến dạng.

Nếu không có cấu trúc này, tế bào sẽ không thể duy trì một hình dạng cụ thể. Tuy nhiên, đó là một cấu trúc động (trái ngược với bộ xương người) tạo cho tế bào đặc tính thay đổi hình dạng.

Chuyển động của tế bào và các điểm nối

Nhiều thành phần tế bào được gắn vào mạng lưới sợi phân tán trong tế bào chất, góp phần vào sự sắp xếp không gian của chúng.

Một ô trông không giống như một món súp với các phần tử khác nhau trôi nổi trên mặt nước; nó không phải là một thực thể tĩnh. Đúng hơn, nó là một ma trận có tổ chức với các bào quan nằm ở những khu vực cụ thể, và quá trình này xảy ra nhờ bộ xương tế bào.

Bộ xương tế bào tham gia vào chuyển động. Điều này xảy ra nhờ các protein vận động. Hai yếu tố này kết hợp với nhau và cho phép di chuyển trong ô.

Nó cũng tham gia vào quá trình thực bào (một quá trình trong đó tế bào bắt giữ một hạt từ môi trường bên ngoài, có thể là thức ăn hoặc không).

Bộ xương tế bào cho phép tế bào kết nối với môi trường bên ngoài, về mặt vật lý và sinh hóa. Vai trò kết nối này là thứ cho phép hình thành các mô và các điểm nối tế bào.

Cấu trúc và thành phần

Bộ xương tế bào được tạo thành từ ba loại sợi khác nhau: sợi actin, sợi trung gian và vi ống.

Một ứng cử viên mới hiện đang được đề xuất là sợi thứ tư của tế bào biểu bì: septin. Mỗi phần này được mô tả chi tiết dưới đây:

Sợi actin

Các sợi actin có đường kính 7 nm. Chúng còn được gọi là vi sợi. Các monome tạo nên sợi tơ là các hạt hình quả bóng.

Mặc dù chúng là cấu trúc tuyến tính, chúng không có hình dạng giống như một "thanh": chúng quay trên trục của chúng và giống như một đường xoắn. Chúng được gắn vào một loạt các protein cụ thể điều chỉnh hành vi của chúng (tổ chức, vị trí, chiều dài). Có hơn 150 protein có khả năng tương tác với actin.

Các thái cực có thể được phân biệt; một được gọi là cộng (+) và trừ kia (-). Ở những đầu này, sợi tơ có thể dài ra hoặc ngắn lại. Quá trình trùng hợp diễn ra nhanh hơn đáng kể ở đầu cộng; Để xảy ra phản ứng trùng hợp, cần có ATP.

Actin cũng có thể ở dạng đơn phân và tự do trong dịch bào. Các monome này liên kết với protein ngăn cản quá trình trùng hợp của chúng.

Chức năng của sợi actin

Các sợi actin có vai trò liên quan đến chuyển động của tế bào. Chúng cho phép các loại tế bào khác nhau, cả sinh vật đơn bào và đa bào (ví dụ là tế bào của hệ miễn dịch), di chuyển trong môi trường của chúng.

Actin được biết đến nhiều với vai trò co cơ. Cùng với myosin, chúng nhóm lại với nhau trong sarcomeres. Cả hai cấu trúc làm cho chuyển động phụ thuộc ATP như vậy có thể.

Sợi trung gian

Đường kính gần đúng của các sợi này là 10 µm; do đó có tên là "trung gian". Đường kính của nó là trung gian so với hai thành phần khác của bộ xương tế bào.

Mỗi dây tóc có cấu tạo như sau: một đầu hình quả bóng ở đầu N và một đuôi có hình dạng tương tự ở đầu cuối cacbon. Các đầu này được kết nối với nhau bằng một cấu trúc tuyến tính được tạo thành từ các vòng xoắn alpha.

Những "dây" này có các đầu hình cầu có đặc tính cuộn dây với các sợi trung gian khác, tạo ra các phần tử xen kẽ dày hơn.

Các sợi trung gian nằm trong khắp tế bào chất của tế bào. Chúng kéo dài đến màng và thường được gắn vào nó. Những sợi này cũng được tìm thấy trong nhân, tạo thành một cấu trúc được gọi là "lớp nhân".

Nhóm này lần lượt được phân loại thành các nhóm phụ của sợi trung gian:

- Keratin dạng sợi.

- Vimentin dạng sợi.

- Tế bào thần kinh.

- Các tấm hạt nhân.

Vai trò của sợi trung gian

Chúng là những yếu tố cực kỳ mạnh mẽ và có khả năng chống chịu. Trên thực tế, nếu chúng ta so sánh chúng với hai sợi còn lại (actin và vi ống), thì các sợi trung gian đạt được độ ổn định.

Nhờ đặc tính này, chức năng chính của nó là cơ học, chống lại những thay đổi của tế bào. Chúng được tìm thấy rất nhiều trong các loại tế bào chịu căng thẳng cơ học liên tục; ví dụ, trong tế bào thần kinh, biểu mô và cơ.

Không giống như hai thành phần khác của bộ xương tế bào, các sợi trung gian không thể lắp ráp và tách rời ở các đầu cực của chúng.

Chúng là những cấu trúc cứng (để có thể thực hiện chức năng của chúng: hỗ trợ tế bào và phản ứng cơ học với căng thẳng) và việc lắp ráp các sợi là một quá trình phụ thuộc vào quá trình phosphoryl hóa.

Các sợi trung gian tạo thành cấu trúc được gọi là desmosomes. Cùng với một loạt các protein (cadherins), những phức hợp này được tạo ra để tạo thành các điểm nối giữa các tế bào.

Vi ống

Các vi ống là những phần tử rỗng. Chúng là những sợi lớn nhất tạo nên bộ xương tế bào. Đường kính của các vi ống ở phần bên trong của nó là khoảng 25 nm. Chiều dài khá thay đổi, trong khoảng từ 200 nm đến 25 µm.

Các sợi này không thể thiếu trong tất cả các tế bào nhân thực. Chúng xuất hiện (hoặc được sinh ra) từ các cấu trúc nhỏ gọi là trung thể, và từ đó chúng kéo dài ra các cạnh của tế bào, trái ngược với các sợi trung gian, kéo dài khắp môi trường tế bào.

Các vi ống được tạo thành từ các protein gọi là tubulin. Tubulin là một dimer được tạo thành từ hai tiểu đơn vị: α-tubulin và β-tubulin. Hai monome này liên kết với nhau bằng liên kết không cộng hóa trị.

Một trong những đặc điểm liên quan nhất của nó là khả năng phát triển và ngắn lại, là cấu trúc khá năng động, như ở các sợi actin.

Hai đầu của vi ống có thể được phân biệt với nhau. Vì lý do này, người ta nói rằng trong những sợi này có một "cực". Tại mỗi điểm cực trị - được gọi là cộng p dương và trừ hay âm - quá trình tự lắp ghép xảy ra.

Quá trình lắp ráp và suy thoái của dây tóc này làm phát sinh hiện tượng "mất ổn định động".

Chức năng vi ống

Các vi ống có thể hình thành các cấu trúc rất đa dạng. Chúng tham gia vào các quá trình phân chia tế bào, hình thành thoi phân bào. Quá trình này giúp mỗi tế bào con có số lượng nhiễm sắc thể bằng nhau.

Chúng cũng hình thành các phần phụ giống roi được sử dụng để di chuyển tế bào, chẳng hạn như lông mao và lông roi.

Các vi ống đóng vai trò như những con đường hoặc "đường cao tốc" trong đó các protein khác nhau có chức năng vận chuyển di chuyển. Các protein này được phân thành hai họ: kinesin và dynein. Chúng có thể di chuyển rất xa trong tế bào. Vận chuyển trên khoảng cách ngắn thường được thực hiện trên actin.

Các protein này là "người đi bộ" của các con đường vi ống. Chuyển động của nó gần giống như một bước đi trên vi ống.

Vận chuyển liên quan đến sự di chuyển của các loại phần tử hoặc sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như túi nước. Trong các tế bào thần kinh, quá trình này được biết đến nhiều vì các chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng trong các mụn nước.

Các vi ống cũng tham gia vào quá trình vận động của bào quan. Đặc biệt, bộ máy Golgi và lưới nội chất phụ thuộc vào các sợi này để đảm nhận vị trí thích hợp của chúng. Khi không có các vi ống (trong thực nghiệm tế bào bị đột biến), các bào quan này thay đổi rõ rệt vị trí của chúng.

Các tác động khác của bộ xương tế bào

Trong vi khuẩn

Trong các phần trước, bộ xương tế bào của sinh vật nhân chuẩn đã được mô tả. Sinh vật nhân sơ cũng có cấu trúc tương tự và có các thành phần tương tự như ba sợi tạo nên bộ xương tế bào truyền thống. Các sợi này được thêm vào một trong những vi khuẩn thuộc về nó: nhóm MinD-ParA.

Các chức năng của bộ xương tế bào ở vi khuẩn khá giống với các chức năng mà chúng thực hiện ở sinh vật nhân chuẩn: hỗ trợ, phân chia tế bào, duy trì hình dạng tế bào, trong số những chức năng khác.

Trong ung thư

Về mặt lâm sàng, các thành phần của xương tế bào có liên quan đến ung thư. Vì chúng can thiệp vào quá trình phân chia, chúng được coi là "mục tiêu" để tìm hiểu và tấn công sự phát triển không kiểm soát của tế bào.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Sinh học tế bào cần thiết. Khoa học Garland.
2. Fletcher, DA & Mullins, RD (2010). Cơ học tế bào và bộ xương tế bào. Bản chất, 463 (7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). Bộ xương tế bào và ung thư. Đánh giá về Ung thư và Di căn, 28 (1–2), 5–14.
4. Moseley, JB (2013). Một cái nhìn mở rộng về bộ xương tế bào nhân thực. Sinh học phân tử của tế bào, 24 (11), 1615–1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Hóa sinh. Cơ bản về y học và khoa học đời sống. Tôi đã đảo ngược.
6. Shih, YL, & Rothfield, L. (2006). Bộ xương vi khuẩn. Nhận xét Vi sinh vật và Sinh học Phân tử, 70 (3), 729–754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Sinh lý con người, một cách tiếp cận tổng hợp. Pan-American Medical. Phiên bản thứ 4. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Hình ảnh các thành phần của bộ xương bằng kính hiển vi điện tử. Trong Phương pháp và Giao thức Cytoskeleton (trang 187–06). Humana Press.