Aksonem je struktura, ki je prisotna v bičkih in cilijah evkariontskih celic ter je odgovorna za njihovo gibanje. Aksonem je sestavljen iz spiralnih mikrotubulov, ki so povezani z motoričnimi in strukturnimi beljakovinami. Ta struktura je bistvena za celično gibanje, saj omogoča celicam usklajeno in učinkovito gibanje. V tem kontekstu sta sestava in značilnosti aksonema izjemno pomembni za razumevanje delovanja evkariontskih bičkov in cilij.
Kakšen je pomen aksonema za celično in ciliarno delovanje?
Aksonem je temeljna struktura za celično in ciliarno delovanje. Zagotavlja oporo in gibanje cilij in flagel celic. Aksonem je sestavljen iz organiziranih mikrotubulov, ki drsijo drug čez drugega in ustvarjajo gibanje.
Poleg tega je aksonem bistvenega pomena za gibanje različnih organizmov, kot so spermiji in protozoji. Omogoča celicam, da se gibljejo usklajeno in učinkovito ter opravljajo funkcije, ki so ključne za preživetje teh organizmov.
Druga pomembna funkcija aksonema je zaznavanje zunanjih dražljajev. Cilije, ki so prisotne na senzoričnih celicah, so sposobne zaznavati spremembe v okolju in te informacije prenašati v notranjost celice. Tako aksonem prispeva k celičnemu odzivu na zunanje dražljaje.
Skratka, aksonem je bistvena struktura za celično in ciliarno delovanje, ki igra temeljno vlogo pri gibanju, zaznavanju dražljajev in koordinaciji gibanja celic. Njegova sestava in organizacija sta ključni za zagotavljanje pravilnega celičnega delovanja in preživetja organizmov.
Pomen proteinov Axoneme in Myofibril v celični in kontraktilni funkciji.
Aksonem in miofibrilni proteini so bistveni za pravilno delovanje celic in krčenje mišic. Aksonem je struktura, prisotna v celičnih cilijah in flagelah, ki je odgovorna za gibanje teh struktur. Miofibrili se nahajajo v skeletnih in srčnih mišicah ter igrajo vlogo pri krčenju mišic.
V aksonemu so beljakovine, kot sta tubulin in dinein, bistvene za gibanje cilij in flagel. Tubulin tvori mikrotubule, ki sestavljajo aksonem, medtem ko je dinein odgovoren za drsenje mikrotubulov, kar povzroča značilno gibanje teh struktur. Brez teh beljakovin celica ne bi mogla izvajati gibov, ki so bistveni za funkcije, kot sta gibanje in zaznavanje zunanjih dražljajev.
V miofibrilah so beljakovine, kot sta aktin in miozin, ključne za krčenje mišic. Aktin tvori tanke filamente, miozin pa debele filamente. Med krčenjem mišic te beljakovine drsijo druga čez drugo, s čimer skrajšajo dolžino miofibril in povzročijo krčenje mišic. Brez delovanja teh beljakovin se mišica ne bi mogla krčiti in izvajati gibov.
Tako imajo aksonemski in miofibrilni proteini temeljno vlogo pri celičnem delovanju in krčenju mišic. Bistveni so za celično gibanje in krčenje mišic ter nepogrešljivi za ohranjanje homeostaze in zdravja telesa.
Kemična sestava mikrotubulov: kaj so in kako nastanejo?
Kemična sestava mikrotubulov je bistvena za razumevanje strukture in delovanja teh pomembnih celičnih struktur. Mikrotubule tvori tubulin, beljakovina, sestavljena iz dveh glavnih vrst podenot: alfa in beta. Te podenote so organizirane v dimere, ki se vežejo in tvorijo protofilamente, ki se nato bočno povezujejo in tvorijo mikrotubule.
Mikrotubule igrajo temeljno vlogo v celičnih procesih, kot so delitev celic, znotrajcelični transport in gibanje celic. Zaradi svoje edinstvene kemične sestave so zelo dinamične in se hitro preurejajo glede na potrebe celice.
Aksonem: značilnosti in sestava
Aksonem je specializirana struktura, ki jo najdemo v cilijah in flagelah evkariontskih celic. Sestavljen je iz značilne razporeditve mikrotubulov, razporejenih v vzorcu "9+2", kjer devet parov perifernih mikrotubulov obdaja dva osrednja mikrotubula.
Poleg mikrotubulov aksonem vsebuje tudi pomožne beljakovine, kot so dineini in neksini, ki igrajo ključno vlogo pri gibanju cilij in flagel. Te motorične beljakovine omogočajo aksonemu krčenje in gibanje, kar je bistveno za funkcije, kot sta gibanje celic in odstranjevanje delcev iz okolja.
Bistvene funkcije mikrotubulov v citoplazmi: spoznajte glavne.
Mikrotubule so bistvene strukture v citoplazmi celic in opravljajo več pomembnih funkcij. Sestavljene so iz tubulinskih dimerov, ki tvorijo votle filamente, ki zagotavljajo strukturno oporo, olajšajo znotrajcelični transport in pomagajo pri delitvi celic.
Ena od temeljnih vlog mikrotubulov je, da služijo kot poti za transport organelov in veziklov znotraj celice. Motorne beljakovine, kot sta dinein in kinezin, se premikajo vzdolž mikrotubulov in omogočajo premikanje tovora, ki je bistvenega pomena za različne celične funkcije.
Poleg tega so mikrotubule bistvene za nastanek mitotičnega vretena med delitvijo celic, kar zagotavlja pravilno porazdelitev kromosomov v hčerinske celice. Sodelujejo tudi pri ohranjanju oblike celic in gibanju celičnih struktur, kot so cilije in flagele.
Aksonem: značilnosti in sestava
Aksonem je struktura, ki jo najdemo v cilijah in flagelah, sestavljena iz mikrotubulov, organiziranih na specifičen način. Sestavljena je iz devetih dvojčkov mikrotubulov, ki obdajajo osrednji par, kar ji daje značilno razporeditev "9+2".
Mikrotubule aksonema so sestavljene iz tubulina, beljakovine, ki je bistvenega pomena za njegov nastanek in delovanje. Razporeditev mikrotubulov v aksonemu omogoča gibanje cilij in flagel, kar zagotavlja gibljivost celic, ki jih imajo.
Aksonem: značilnosti in sestava
O aksonem je notranja citoskeletna struktura cilij in flagel, ki temelji na mikrotubulih in jim omogoča gibanje. Njena struktura je sestavljena iz plazemske membrane, ki obdaja par osrednjih mikrotubulov in devet parov perifernih mikrotubulov.
Aksonem se nahaja zunaj celice in je z bazalnim telescem zasidran v notranjost celice. Njegov premer je 0,2 μm, dolžina pa se lahko giblje od 5 do 10 μm v cilijah do nekaj mm v flagelah nekaterih vrst, čeprav običajno meri od 50 do 150 μm.
Aksonska struktura cilij in flagel je pri vseh evkariontskih organizmih zelo konzervativna, od Chlamydomonas mikroalg do bička človeške sperme.
Caracteristicas
Aksonemi velike večine cilij in flagel imajo konfiguracijo, znano kot "9 + 2", to je devet parov perifernih mikrotubulov okoli osrednjega para.
Mikrotubule v vsakem paru se razlikujejo po velikosti in sestavi, razen osrednjega para, ki ima podobne mikrotubule. Te tubule so stabilne strukture, ki so sposobne prenesti razpoke.
Mikrotubule imajo polarnost in vse so enako razporejene, pri čemer se konec "+" nahaja proti vrhu, konec "-" pa na dnu.
Struktura in sestava
Kot smo že omenili, je struktura aksonema razporeditev 9 + 2. Mikrotubule so dolge, valjaste strukture, ki jih tvorijo protofilamenti. Protofilamenti pa so sestavljeni iz beljakovinskih podenot, imenovanih alfa tubulin in beta tubulin.
Vsak protofilament ima na enem koncu alfa tubulinsko enoto, na drugem koncu pa beta tubulinsko enoto. Konec z beta tubulinskim terminalom se imenuje "+" konec, drugi konec pa "-". Vsi protofilamenti istega mikrotubula so orientirani z enako polarnostjo.
Mikrotubule poleg tubulinov vsebujejo tudi beljakovine, imenovane z mikrotubuli povezane beljakovine (MAP). Od vsakega para perifernih mikrotubulov je manjši (mikrotubul A) sestavljen iz 13 protofilamentov.
Mikrotubul B ima le 10 protofilamentov, vendar je večji od mikrotubula A. Osrednji par mikrotubulov je enake velikosti in vsak je sestavljen iz 13 protofilamentov.
Ta osrednji par mikrotubulov je omejen z osrednjo ovojnico, beljakovino, ki se preko radialnih naper povezuje s perifernimi mikrotubulami A. Mikrotubule A in B vsakega para povezuje beljakovina, imenovana neksin.
Mikrotubule vključujejo tudi par krakov, ki jih tvori beljakovina, imenovana dinein. Ta beljakovina je odgovorna za uporabo energije, ki je na voljo v ATP, za gibanje cilij in flagel.
Zunaj je aksonem prekrit s ciliarno ali flagelarno membrano, ki ima enako strukturo in sestavo kot plazemska membrana celice.
Izjeme od modela aksonema »9 + 2«
Čeprav je sestava aksonema "9 + 2" v večini evkariontskih celic s cilijo in/ali bičkami zelo ohranjena, obstajajo nekatere izjeme od tega modela.
V spermi nekaterih vrst manjka osrednji par mikrotubulov, kar ima za posledico konfiguracijo "9+0". Gibanje bičkov pri teh spermijih se ne razlikuje bistveno od gibanja, opaženega pri aksonemih z normalno konfiguracijo, zato velja, da ti mikrotubulovi pri gibanju ne igrajo pomembne vloge.
Ta aksonemski model so opazili pri spermi vrst, kot so ribe Lycondontis in kolobarji iz rodu Myzostomum .
Druga konfiguracija, ki jo opazimo pri aksonemih, je konfiguracija "9 + 1". V tem primeru je prisoten en sam osrednji mikrotubul in ne par. V teh primerih je osrednji mikrotubul močno spremenjen in ima več koncentričnih sten.
Ta aksonemski vzorec so opazili pri moških gametah nekaterih vrst ploščatih črvov. Vendar pa se pri teh vrstah ta aksonemski vzorec ne ponovi v drugih ciliarnih celicah ali bičkastih organizmih.
Mehanizem gibanja aksonema
Študije gibanja bičkov so pokazale, da se upogibanje bičkov pojavi brez krčenja ali skrajšanja aksonemskih mikrotubulov. Zaradi tega je citolog Peter Satir predlagal model gibanja bičkov, ki temelji na premiku mikrotubulov.
Po tem modelu se gibanje doseže s premikom enega mikrotubula iz vsakega para na njegovega partnerja. Ta model je podoben drsenju miozinskih verig po aktinu med krčenjem mišic. Gibanje se zgodi v prisotnosti ATP.
Dineinski kraki so zasidrani na mikrotubulu A vsakega para, njihovi konci pa so usmerjeni proti mikrotubulu B. Na začetku gibanja se dineinski kraki prilepijo na stičišče na mikrotubulu B. Nato pride do spremembe konfiguracije dineina, ki potegne mikrotubul B navzdol.
Nexin drži mikrotubula tesno skupaj. Nato se dineinski kraki ločijo od mikrotubula B. Nato se ponovno združijo in postopek ponovijo. To drsenje se izmenično dogaja med eno in drugo stranjo aksonema.
Zaradi tega izmeničnega premika aksonema z ene strani na drugo se cilij ali flagelum najprej upogne na eno stran, nato pa na nasprotno. Prednost Satirjevega modela gibanja flagel je, da bi pojasnil gibanje priveska ne glede na konfiguracijo aksonema aksonemskih mikrotubulov.
Bolezni, povezane z aksonemom
Več genetskih mutacij lahko povzroči nenormalen razvoj aksonema. Te nepravilnosti lahko med drugim vključujejo odsotnost enega od dineinskih krakov, bodisi notranjega bodisi zunanjega, centralnih mikrotubulov ali radialnih naper.
V teh primerih se razvije sindrom, imenovan Kartagenerjev sindrom, pri katerem so ljudje, ki trpijo za njim, neplodni, ker se sperme ne morejo premikati.
Pri teh bolnikih se notranji organi razvijejo tudi v obrnjenem položaju v primerjavi z njihovim normalnim položajem; na primer, srce se nahaja na desni strani telesa, jetra pa na levi. To stanje je znano kot situs inversus.
Tisti, ki trpijo za Kartagenerjevim sindromom, so nagnjeni tudi k okužbam dihal in sinusov.
Druga bolezen, povezana z nenormalnim razvojem aksonemov, je policistična bolezen ledvic. Pri tej bolezni se v ledvicah razvije več cist, ki sčasoma uničijo ledvico. To bolezen povzroča mutacija v genih, ki kodirajo beljakovine, imenovane policistini.
Literatura
- M. Porter in W. Sale (2000). Aksonem 9 + 2 zasidra več dineinov notranjega kraka in mrežo kinaz in fosfataz, ki nadzorujejo gibljivost. The Journal of Cell Biology.
- Aksonem na Wikipediji Pridobljeno s en.wikipedia.org.
- G. Karp (2008). Celična in molekularna biologija. Koncepti in poskusi. 5 th Izdaja. Podjetja John Wiley & Sons, Inc.
- S. L. Wolfe (1977). Celična biologija, Omega Publishing, Inc.
- T. Ishikawa (2017). Aksonemska struktura gibljivih cilij. Perspektive Cold Spring Harborja v biologiji.
- RW Linck, H. Chemes in D. F. Albertini (2016). Aksonem: gonilna sila sperme in cilij ter z njimi povezane ciliopatije, ki vodijo do neplodnosti. Journal of Assisted Reproduction and Genetics.
- S. Resino (2013). Citoskelet: mikrotubule, cilije in flagele. Pridobljeno z epidemiologiamolecular.com