Axonemet er en struktur, der findes i flageller og cilier i eukaryote celler, og som er ansvarlig for deres bevægelse. Axonemet består af spiralformede mikrotubuli, som er forbundet af motoriske proteiner og strukturelle proteiner. Denne struktur er essentiel for cellulær bevægelse, hvilket gør det muligt for celler at bevæge sig på en koordineret og effektiv måde. I denne sammenhæng er axonemets sammensætning og egenskaber ekstremt vigtige for at forstå funktionen af eukaryote flageller og cilier.
Hvad er axonemets betydning for cellulær og ciliær funktion?
Axonemet er en fundamental struktur for cellulær og ciliær funktion. Det giver støtte og bevægelse til cellernes cilier og flageller. Axonemet er sammensat af organiserede mikrotubuli, der glider over hinanden for at generere bevægelse.
Derudover er axonemet afgørende for bevægelsen af forskellige organismer, såsom sædceller og protozoer. Det gør det muligt for celler at bevæge sig på en koordineret og effektiv måde og udføre funktioner, der er afgørende for disse organismers overlevelse.
En anden vigtig funktion af aksonemen er opfattelsen af eksterne stimuli. Cilierne på sanseceller er i stand til at registrere ændringer i miljøet og overføre denne information til cellens indre. Således bidrager aksonemen til den cellulære reaktion på eksterne stimuli.
Kort sagt er axonemet en essentiel struktur for cellulær og ciliær funktion, og det spiller en fundamental rolle i bevægelse, stimulusopfattelse og koordinering af cellebevægelse. Dets sammensætning og organisation er afgørende for at sikre korrekt cellulær funktion og organismers overlevelse.
Betydningen af axoneme- og myofibrilproteiner i cellulær og kontraktil funktion.
Axoneme- og myofibrilproteiner er essentielle for korrekt cellefunktion og muskelkontraktion. Axonemet er en struktur, der findes i cellecilier og flageller, og som er ansvarlig for bevægelsen af disse strukturer. Myofibriller findes i skelet- og hjertemuskler og spiller en rolle i muskelkontraktion.
I axonemet er proteiner som tubulin og dynein essentielle for bevægelsen af cilier og flageller. Tubulin danner de mikrotubuli, der udgør axonemet, mens dynein er ansvarlig for mikrotubuli-glidning, hvilket genererer den karakteristiske bevægelse af disse strukturer. Uden disse proteiner ville cellen ikke være i stand til at udføre bevægelser, der er essentielle for funktioner som bevægelse og opfattelse af eksterne stimuli.
I myofibriller er proteiner som aktin og myosin afgørende for muskelkontraktion. Aktin danner de tynde filamenter, mens myosin danner de tykke filamenter. Under muskelkontraktion glider disse proteiner over hinanden, hvilket forkorter myofibrillernes længde og forårsager muskelkontraktion. Uden disse proteiners virkning ville musklen ikke være i stand til at trække sig sammen og udføre bevægelser.
Axoneme- og myofibrilproteiner spiller således en fundamental rolle i cellefunktion og muskelkontraktilitet. De er essentielle for cellulær bevægelse og muskelkontraktion og er uundværlige for at opretholde homeostase og kroppens sundhed.
Mikrotubulers kemiske sammensætning: hvad er de, og hvordan dannes de?
Den kemiske sammensætning af mikrotubuli er afgørende for at forstå strukturen og funktionen af disse vigtige cellulære strukturer. Mikrotubuli dannes af tubulin, et protein bestående af to hovedtyper af underenheder: alfa og beta. Disse underenheder er organiseret i dimerer, der binder sig og danner protofilamenter, som igen binder sig lateralt og danner mikrotubuli.
Mikrotubuli spiller en fundamental rolle i cellulære processer såsom celledeling, intracellulær transport og cellebevægelse. Deres unikke kemiske sammensætning gør det muligt for dem at være yderst dynamiske og hurtigt omorganisere sig selv efter behov i cellen.
Axoneme: karakteristika og sammensætning
Axonemet er en specialiseret struktur, der findes i cilier og flageller i eukaryote celler. Det består af et karakteristisk arrangement af mikrotubuli arrangeret i et "9+2"-mønster, hvor ni par perifere mikrotubuli omgiver to centrale mikrotubuli.
Udover mikrotubuli indeholder axonemet også tilbehørsproteiner såsom dyneiner og nexiner, som spiller en afgørende rolle i bevægelsen af cilier og flageller. Disse motoriske proteiner tillader axonemet at trække sig sammen og producere bevægelse, hvilket er essentielt for funktioner som cellebevægelse og fjernelse af partikler fra miljøet.
Mikrotubulis essentielle funktioner i cytoplasmaet: lær om de vigtigste.
Mikrotubuli er essentielle strukturer i cellernes cytoplasma og udfører flere vigtige funktioner. De er sammensat af tubulindimerer, der danner hule filamenter, der yder strukturel støtte, letter intracellulær transport og hjælper med celledeling.
En af mikrotubulis grundlæggende roller er at fungere som spor for transport af organeller og vesikler i cellen. Motorproteiner, såsom dynein og kinesin, bevæger sig langs mikrotubuli og muliggør transport af last, der er essentiel for forskellige cellulære funktioner.
Derudover er mikrotubuli essentielle for dannelsen af den mitotiske spindel under celledeling, hvilket sikrer den korrekte fordeling af kromosomer til datterceller. De er også involveret i at opretholde celleformen og bevægelsen af cellulære strukturer såsom cilier og flageller.
Axoneme: karakteristika og sammensætning
Axonemet er en struktur, der findes i cilier og flageller, og som er sammensat af mikrotubuli organiseret på en bestemt måde. Det består af ni mikrotubulusdubletter, der omgiver et centralt par, hvilket giver det et karakteristisk "9+2"-arrangement.
Axonemets mikrotubuli består af tubulin, et protein, der er essentielt for dets dannelse og funktion. Arrangementet af mikrotubuli i axonemet tillader bevægelse af cilier og flageller, hvilket giver motilitet til de celler, der besidder dem.
Axoneme: karakteristika og sammensætning
O axoneme er en intern cytoskeletstruktur af cilier og flageller baseret på mikrotubuli, der giver dem bevægelse. Dens struktur består af en plasmamembran, der omgiver et par centrale mikrotubuli og ni par perifere mikrotubuli.
Axonemet er placeret uden for cellen og er forankret til cellens indre af basallegemet. Det er 0,2 μm i diameter og kan variere i længde fra 5 til 10 μm i cilier til flere mm i flageller hos nogle arter, selvom det typisk måler 50 til 150 μm.
Den aksonale struktur af cilier og flageller er meget konservativ i alle eukaryote organismer, fra Chlamydomonas mikroalger til flagellum i menneskelig sædcelle.
Funktionalitet
Axonemene i langt de fleste cilier og flageller har en konfiguration kendt som "9 + 2", det vil sige ni par perifere mikrotubuli omkring et centralt par.
Mikrotubulierne i hvert par er forskellige i størrelse og sammensætning, bortset fra det centrale par, som har lignende mikrotubuli. Disse tubuli er stabile strukturer, der er i stand til at modstå bristninger.
Mikrotubuli har polaritet og har alle samme arrangement, med "+" enden placeret mod apex og "-" enden placeret ved basen.
Struktur og sammensætning
Som vi allerede har bemærket, er axonemets struktur en 9 + 2-opstilling. Mikrotubuli er lange, cylindriske strukturer dannet af protofilamenter. Protofilamenter består til gengæld af proteinunderenheder kaldet alfa-tubulin og beta-tubulin.
Hvert protofilament har en alfa-tubulin-enhed i den ene ende, mens den anden ende har en beta-tubulin-enhed. Enden med beta-tubulin-terminalen kaldes "+"-enden, den anden ende kaldes "-"-enden. Alle protofilamenter i den samme mikrotubuli er orienteret med samme polaritet.
Mikrotubuli indeholder, udover tubuliner, proteiner kaldet mikrotubuli-relaterede proteiner (MAP'er). Af hvert par af perifere mikrotubuli er den mindste (mikrotubuli A) sammensat af 13 protofilamenter.
Mikrotubuli B har kun 10 protofilamenter, men er større end mikrotubuli A. Det centrale par af mikrotubuli er af samme størrelse, og hver består af 13 protofilamenter.
Dette centrale par af mikrotubuli er afgrænset af den centrale skede, et protein, der er forbundet med de perifere A-mikrotubuli via radiale eger. A- og B-mikrotubuli i hvert par er forbundet af et protein kaldet nexin.
Mikrotubuli indeholder også et par arme dannet af et protein kaldet dynein. Dette protein er ansvarligt for at bruge den tilgængelige energi i ATP til at drive bevægelsen af cilier og flageller.
Udvendigt er axonemet dækket af en ciliær eller flagellær membran, der har samme struktur og sammensætning som cellens plasmamembran.
Undtagelser fra "9 + 2" aksonemmodellen
Selvom "9 + 2"-sammensætningen af axonemet er stærkt konserveret i de fleste cilierede og/eller flagellerede eukaryote celler, er der nogle undtagelser fra denne model.
I sædcellerne hos nogle arter mangler det centrale par af mikrotubuli, hvilket resulterer i en "9+0"-konfiguration. Flagellarbevægelse i disse sædceller synes ikke at variere meget fra den, der observeres i axonemer med en normal konfiguration, så det menes, at disse mikrotubuli ikke spiller en væsentlig rolle i bevægelsen.
Denne aksonemmodel er blevet observeret i sædceller fra arter som fisk Lycondontis og annelider af slægten Myzostomum .
En anden konfiguration observeret i axonemer er "9 + 1"-konfigurationen. I dette tilfælde er der en enkelt central mikrotubuli til stede i stedet for et par. I disse tilfælde er den centrale mikrotubuli omfattende modificeret og har flere koncentriske vægge.
Dette aksonemmønster er blevet observeret i de mandlige gameter hos nogle fladormearter. Hos disse arter replikeres dette aksonemmønster dog ikke i andre cilierede celler eller flagellerede organismer.
Axoneme-bevægelsesmekanisme
Studier af flagellarbevægelse har vist, at flagellarfleksion sker uden sammentrækning eller forkortelse af axonemets mikrotubuli. Af denne grund foreslog cytolog Peter Satir en model for flagellarbevægelse baseret på mikrotubulusforskydning.
Ifølge denne model opnås bevægelse ved forskydning af en mikrotubuli fra hvert par over på dens partner. Denne model ligner myosinkæders glidning på aktin under muskelkontraktion. Bevægelse sker i nærvær af ATP.
Dynein-armene er forankret til A-mikrotubuli i hvert par, med deres ender rettet mod B-mikrotubuli. Ved begyndelsen af bevægelsen klæber dynein-armene til forbindelsesstedet på B-mikrotubuli. Derefter sker der en ændring i dyneinkonfigurationen, der trækker B-mikrotubuli nedad.
Nexin holder de to mikrotubuli tæt sammen. Derefter adskilles dynein-armene fra B-mikrotubuli. De genforenes derefter for at gentage processen. Denne glidning sker skiftevis mellem den ene side af axonemet og den anden.
Denne alternerende forskydning af axonemet fra den ene side til den anden får cilium, eller flagellum, til først at bøje til den ene side og derefter til den modsatte side. Fordelen ved Satirs model for flagellar bevægelse er, at den ville forklare bevægelsen af vedhænget uanset axonemets konfiguration af axonemets mikrotubuli.
Axoneme-relaterede sygdomme
Adskillige genetiske mutationer kan forårsage unormal axonemutation. Disse abnormiteter kan blandt andet omfatte manglen på en af dynein-armene, enten indre eller ydre, af de centrale mikrotubuli eller af de radiale eger.
I disse tilfælde udvikles et syndrom kaldet Kartagener syndrom, hvor personer, der lider af det, er infertile, fordi sædceller ikke kan bevæge sig.
Disse patienter udvikler også indvolde i en omvendt position i forhold til deres normale position; for eksempel er hjertet placeret på højre side af kroppen og leveren på venstre side. Denne tilstand er kendt som situs inversus.
De, der lider af Kartagener syndrom, er også tilbøjelige til luftvejsinfektioner og bihulebetændelser.
En anden sygdom relateret til unormal aksonemudvikling er polycystisk nyresygdom. Ved denne tilstand udvikles flere cyster i nyrerne, som til sidst ødelægger nyrerne. Denne sygdom er forårsaget af en mutation i de gener, der koder for proteiner kaldet polycystiner.
Referencer
- M. Porter og W. Sale (2000). 9 + 2-axonemet forankrer adskillige dyneiner i den indre arm og et netværk af kinaser og fosfataser, der kontrollerer motilitet. The Journal of Cell Biology.
- Axoneme på Wikipedia Hentet fra en.wikipedia.org.
- G. Karp (2008). Cellulær og molekylærbiologi. Koncepter og eksperimenter. 5 th Udgave. John Wiley & Sons, Inc. Virksomheder
- S. L. Wolfe (1977). Cellebiologi, Omega Publishing, Inc.
- T. Ishikawa (2017). Aksonemstruktur af motile cilier. Cold Spring Harbor-perspektiver i biologi.
- RW Linck, H. Chemes og D. F. Albertini (2016). Axonemet: drivkraften bag sædceller og cilier og tilhørende ciliopatier, der fører til infertilitet. Journal of Assisted Reproduction and Genetics.
- S. Resino (2013). Cytoskelettet: mikrotubuli, cilier og flageller. Hentet fra epidemiologiamolecular.com