Цитоскелет

Цитоскелет эукариот. Актиновых микрофиламенты окрашены в красный цвет, микротрубочки – в зеленый, ядра клеток – в голубой Цитоскелет – это клеточный каркас или скелет, находящийся в цитоплазме живой клетки. Он присутствует во всех клетках, как эукариот (животных, растений, грибов и простейших), так и прокариот. Это динамичная структура, постоянно меняется, в функции которой входит поддержание и адаптация формы клетку к внешним воздействиям, экзо-и эндоцитоз, обеспечение движения клетки как целого, активный внутриклеточный транспорт и клеточное деление. Цитоскелет образован белками. В цитоскелета выделяют несколько основных систем, называемых или основными структурными элементами, заметными при электронно-микроскопических исследованиях (микрофиламенты, промежуточные филаменты, микротрубочки), либо по основным белками, входящих в их состав (актин-миозинна система, кератиновой система, тубулин- динеинова система).
Цитоскелет эукариот
Актиновых цитоскелет фибробласта мышиного эмбриона, окрашенный с помощью фалоидину Цитоскелет – это опорно-двигательная система клетки. Основными функциями цитоскелета является поддержание формы клетки и обеспечения перемещения как клетки в целом, так и внутриклеточных компонентов внутри клетки. Цитоскелет состоит из трех основных компонентов: микрофиламентов, микротрубочек и промежуточных филаментов. Клетки эукариот содержат три типа так называемых филаментов, компонентов цитоскелета. Это супрамолекулярные, протяжные полимерные структуры, состоящие из белков одного типа. Разница между ними и химическими полимерами заключается в том, что в химических полимерах связь между мономерами ковалентная, а в филаментах связь составных единиц обеспечивается за счет слабых гидрофобных и ионных взаимодействий.
Актиновых филаменты (микрофиламенты)

Основная статья Актин

Порядка 7 нм в диаметре, микрофиламенты состоят двум цепочками полимеров актина, закрученные спиралью. В основном они сконцентрированы у внешней мембраны клетки, поскольку отвечают за форму клетки и способны образовывать выступы на поверхности клетки (псевдоподии и микроворсинки) часто викоростовуються для движения клеток. Также они участвуют в межклеточном взаимодействии, передаче сигналов и, вместе с миозином – в мышечном сокращении.
Промежуточные филаменты
Кератином филаменты.

Основная статья: Промежуточные филаменты

Эти филаменты, от 8 до 11 нм в диаметре, являются более стойкими чем актиновые филаменты и состоят из целого ряда различных белков. Они организуют внутреннюю трехмерную структуру клетки (также они являются структурными компонентами ядерной оболочки и саркомер). Они также участвуют в взаимодействия с другими клетками и с межклеточной матрицей.
Промежуточные филаменты включают:

виментирови филаменты, важный компонент механической поддержки многих клеток.
кератином филаменты, найденные преимущественно в клетках кожи, волос и ногтей.
нейрофиламенты нервных клеток.
ядерная ламина, предоставляющая структурную поддержку ядерной оболочке.

Микротрубочки

Основная статья Микротрубочки

Микротрубочки. Иммунофлюоресцентный изображения в фиксированной клетке. Микротрубочки представляют собой полые цилиндры порядка 25 нм в диаметре, стенки которых сложены из 13 протофиламентив, каждый из которых в свою очередь представляет линейный полимер из димеры белка тубулина. Димер состоит из двух субъединиц – альфа-и бета-формы тубулина. Микротрубочки – крайне динамичные структуры, потребляющие ГТФ в процессе полимеризации. Основные роли микротрубочек являются:

Внутриклеточный транспорте (они служат «рельсами», которыми перемещаются молекулярные моторы, – кинезин и динеин),
Основу аксонема – структуру, поддерживает соли и жгутики (флагелы),
Создание веретена делиння,
Синтез стенок растительных клеток.

Цитоскелет прокариот
До недавнего времени считалось, что цитоскелет имеют только эукариоты. Но последние исследования показывают, что для всех составных частей эукариотического цитоскелета можно найти гомологи у прокариот. Хотя сходство в аминокислотной последовательности белков небольшая, восстановления трехмерной структуры белковых молекул позволяет говорить о значительной структурные сходства и гомологичность этих структур.
FtsZ
FtsZ был первым найденным компонентом прокариотической цитоскелета. Подобно тубулина, FtsZ формирует филаменты витрачуючы ГТФ, но эти фикаменты не группируются в трубочки. Течение деления клетки, FtsZ – первый протеин, перемищуетьсяна место разделения, формируя «кольцо разделения», и существенный для вербовки других протеинов, которые создают новую клеточную стенку между новым клетками.
MreB и ParM
MreB и ParM актин-подобные протеины прокариот. Например MreB используется для придания формы клетке, минимум отвечает за видниннисть от пиличковидности для спиральных бактерий. Все несферических бактерии имеют гены, которые кодируют актин-подобные белки, и эти белки формируют спиральную сеть под клеточной мембраной, которая привлекает белки, вовлеченные в биосинтезе клеточной стенки.
Некоторые плазмиды кодируют систему раздела, привлекающей актин-подобный протеин ParM. Филаменты ParM проявляют динамическую неустойчивость (подобно микротрубочек), и могут делят ДНК плизмады поровну между дочерними клетками при помощи механизма, анелогичного к механизму, который осуществляется микротрубочками в клетках эукариот во время митоза.
Кресцентин
Бактерия Caulobacter crescentus содержит третий белок, кресцентин, гомологичный промежуточных филаментов эукариот. Кресцентин также используется для поддержания формы клетки.