Հիմնական նյութ

Դասընթաց․ (Կենսաբանություն) > Բաժին 8

Դաս 3: Ճամփորդություն կորիզավոր բջջում

Բջջակմախքը

Բջջակմախքը։ Միկրոխողովակներ, միկրոթելիկներ (ակտինի թելիկներ) և միջանկյալ թելիկներ։ Ցենտրիոլներ, ցենտրոսոմներ, մտրակ և թարթիչ։

Ներածություն

Ի՞նչ կպատահի, եթե ինչ-որ մեկը գիշերը ներխուժի և գողանա քո կմախքը։ Պարզաբանելու համար նշենք, որ դա այդքան էլ հավանական չէ կենսաբանության տեսանկյունից։ Բայց եթե դա ինչ-որ կերպ տեղի ունենա, կմախքի բացակայությունը կբերի մարմնի կառուցվածքի մեծ մասի խախտման։ Քո արտաքին տեսքը կփոխվի, որոշ ներքին օրգաններ կսկսեն տեղաշարժվել և չափազանց դժվար կքայլես, կխոսես և կշարժվես։

Հետաքրքիր է, որ նույնը կարելի է ասել բջջի համար։ Մենք հաճախ մեր բջիջները պատկերացնում ենք որպես փափուկ, կառուցվածք չունեցող գնդիկներ, բայց իրականում դրանք բարդ կառուցվածքներ են և շատ առումներով նման են մեր մարմնին։ Նրանք ունեն մանրաթելային ցանց, որը հայտնի է բջջակմախք (բառացի՝ «բջջի կմախք») անվամբ, որը ոչ միայն պլազմային թաղանթի համար հիմք և բջջի վերջնական տեսքը ձևավորող է, այլև մեծ դեր ունի օրգանոիդների ճիշտ տեղադրության համար, ուղիներ է ապահովում բշտիկների փոխադրման համար և (բազմաթիվ բջիջների դեպքում) հնարավորություն է տալիս բջջին շարժվելու։

Կորիզավորներում բջջակմախքի սպիտակուցային ֆիլամենտների երեք տեսակ կա՝ միկրոֆիլամենտներ, միջանկյալ ֆիլամենտներ և միկրոխողովակներ։ Այստեղ մենք կուսումնասիրենք ֆիլամենտների յուրաքանչյուր տեսակ, ինչպես նաև բջջակմախքի հետ կապված մի շարք մասնագիտացված կառույցներ։

Միկրոֆիլամենտներ

Բջջակմախքում սպիտակուցային թելերի երեք տեսակից միկրոֆիլամենտներն ամենաբարակն են։ Դրանք ունեն մոտավորապես 7 նմ տրամագիծ և կազմված են միմյանց միացած ակտին սպիտակուցի բազմաթիվ մոնոմերներից, որոնք միավորվելով կազմում են կրկնակի շղթայի տեսք ունեցող կառույց։ Քանի որ նրանք կազմված են ակտինի մոնոմերներից, միկրոֆիլամենտները հայտնի են նաև որպես ակտինի ֆիլամենտներ։ Ակտինի ֆիլամենտներն ունեն ուղղություն, ինչը նշանակում է, որ նրանք ունեն կառուցվածքով տարբերվող երկու տարբեր ծայրեր։

Ակտինի ֆիլամենտները բջջում ունեն մի շարք կարևոր գործառույթներ։ Առաջին հերթին դրանք ծառայում են որպես շարժման ուղի միոզին կոչվող շարժողական սպիտակուցի համար։ Վերջինս նույնպես կարող է ձևավորել ֆիլամենտներ։ Միոզինի հետ հարաբերակցության շնորհիվ ակտինը մասնակցում է շարժում պահանջող բազմաթիվ բջջային գործողություններին։

Օրինակ՝ կենդանական բջջի բաժանման ընթացքում ակտինից կազմված օղակը և միոզինը կիսում են բջիջը, որպեսզի առաջացնեն երկու նոր դուստր բջիջներ։ Ակտինը և միոզինը շատ են նաև մկանային բջիջներում, որտեղ ձևավորում են իրար վրա դասավորված ֆիլամենտների կազմակերպված կառույցներ, որոնք կոչվում են սարկոմերներ։ Երբ սարկոմերը ձևավորող ակտինի և միոզինի ֆիլամենտները համաձայնեցված սահում են իրար կողքով, քո մկանները կծկվում են։

Ակտինի ֆիլամենտները կարող են նաև ծառայել որպես գլխավոր ուղիներ բեռների՝ ներառյալ սպիտակուց պարունակող բշտիկների և անգամ օրգանոիդների տեղափոխման համար։ Այս բեռները տեղափոխվում են միոզինի անհատական փոխադրիչների միջոցով, որոնք «քայլում են» ակտինի ֆիլամենտների փնջին զուգահեռ։

Ակտինի ֆիլամենտները կարող են արագ միավորվել և քանդվել, և այս հատկությունը նրանց թույլ է տալիս կարևոր դեր խաղալ բջջի շարժունակության համար, ինչի օրինակ է քո իմունային համակարգում արյան սպիտակ բջջի շարժումը։

Եվ վերջապես՝ ակտինի ֆիլամենտներն առանցքային դեր են խաղում բջջի կառուցվածքի համար։ Կենդանական բազմաթիվ բջիջներում ակտինի ֆիլամենտների ցանցը հայտնաբերվել է ցիտոպլազմայի մեջ բջջի ամենածայրամասային հատվածում։ Հատուկ ամրացնող սպիտակուցների միջոցով պլազմային թաղանթի հետ կապված այս ցանցը բջջին տալիս է ձև և կառուցվածք

^{2, 3}

Միջանկյալ ֆիլամենտներ

Միջանկյալ ֆիլամենտները բջջակմախքի բաղադրիչ են, որոնք կազմաված են միմյանց փաթաթված ֆիբրիլյար սպիտակուցների բազմաթիվ շղթաներից։ Անվանումից կարելի է ենթադրել, որ միջանկյալ ֆիլամենտները ունեն մոտավորապես 8-10 նմ տրամագիծ, որը միկրոֆիլամենտներից մեծ է, իսկ միկրոխողովակներից՝ փոքր (քննարկված է ստորև)։

Միջանկյալ ֆիլամենտների բազմաթիվ տեսակներ կան, որոնցից յուրաքանչյուրը կազմված է սպիտակուցների տարբեր տեսակներից։ Միջանկյալ ֆիլամենտներ ձևավորող սպիտակուցներից մեկը կերատինն է՝ ֆիբրիլյար սպիտակուց, որը մազերի, եղունգների և մաշկի մեջ է լինում։ Օրինակ՝ հավանաբար տեսած կլինես շամպունի գովազդներ, որոնցում խորհուրդ է տրվում մազերին կերատին քսել։

Ի տարբերություն ակտինի ֆիլամենտների, որոնք կարող են արագ երկարել և քանդվել, միջանկյալ ֆիլամենտներն ավելի կայուն են և կարևոր կառուցվածքային դեր ունեն բջջում։ Դրանք մասնագիտացած են լարվածություն կրելու համար, դրանց աշխատանքը նաև բջջի ձևի պահպանումն ու բջջակորիզը և այլ օրգանոիդներ իրենց տեղում պահելն է։

Միկրոխողովակներ

Չնայած իրենց անվան մեջ «միկրո» արմատին՝ միկրոխողովակները բջջակմախքը կազմող թելերից ամենամեծն են և մոտավորապես 25 նմ տրամագիծ ունեն։ Միկրոխողովակը կազմված է տուբուլին սպիտակուցից և, դրանով էլ պայմանավորոված, ձևավորում է սնամեջ խողովակ։ Յուրաքանչյուր տուբուլին սպիտակուց բաղկացած է երկու ենթամիավորից՝ α-տուբուլինից և β-տուբուլինից։

Միկրոխողովակները ակտինի ֆիլամենտների նման փոփոխվող կառուցվածքներ են. կարող են տուբուլին սպիտակուցի կորստի կամ ավելացման հաշվին արագ երկարել կամ կարճանալ։ Նաև ակտինի ֆիլամենտների նման միկրոխողովակներն ունեն ուղղություն, ինչը նշանակում է, որ դրանք ունեն կառուցվածքով իրարից տարբերվող երկու ծայր։ Բջջում միկրոխողովակները կարևոր կառուցվածքային դեր են խաղում՝ օգնելով բջջին դիմանալու ճնշող ուժերին։

Կառուցվածքային հիմնասյուն ապահովելուց բացի՝ միկրոխողովակները բջջում ունեն բազմաթիվ այլ մասնագիտացված գործառույթներ։ Օրինակ՝ նրանք փոխադրման ուղիներ են ապահովում կինեզին և դինեին կոչվող շարժողական սպիտակուցների համար, որոնք բջջի ներսում փոխադրում են բշտիկներ և այլ բեռներ

^{4}

։ Բջջի բաժանման ընթացքում միկրոխողովակները ձևավորում են բաժանման իլիկը, որը քրոմոսոմները բաժանում է միմյանցից։

Մտրակներ, թարթիչներ և ցենտրոսոմներ

Միկրոխողովակները նաև կորիզավոր բջիջների ավելի մասնագիտացած կառույցների՝ մտրակների, թարթիչների և ցենտրոսոմների առանցքային բաղադրիչներն են։ Հավանաբար հիշում ես, որ նախակորիզավորները նույնպես ունեն մտրակներ, որոնց օգնությամբ շարժվում են։ Մի՛ շփոթիր, կորիզավորների մտրակը, որի մասին մենք կխոսենք, ունի գրեթե նույն դերը, սակայն շատ տարբեր կառուցվածք։

Մտրակները (անգլ՝ flagellum) մազանման երկար կառույցներ են, որոնք տարածվում են բջջի մակերևույթից և սովորաբար տեղաշարժում են ամբողջ բջիջը, ինչպես սերմնաբջիջը։ Եթե բջիջն ունի մտրակ, այն սովորաբար ունի մեկը կամ միայն մի քանիսը։ Շարժողական թարթիչները (եզակի՝ թարթիչ) նման են, բայց ավելի կարճ են և սովորաբար բջջի մակերևույթին մեծ քանակով են լինում։ Երբ շարժողական թարթիչներ ունեցող բջիջները ձևավորում են հյուսվածքներ, որոնց շարժումն օգնում է փոխադրելու նյութերը հյուսվածքի մակերևույթի երկայնքով։ Օրինակ՝ քո վերին շնչուղիներում եղած բջիջների թարթիչներն օգնում են քթանցքերով դուրս հանելու փոշին և մասնիկները։

Չնայած երկարությամբ և թվով պայմանավորված տարբերություններին՝ մտրակների ու շարժողական թարթիչների կառուցվածքը նման է։ Մտրակների և շարժողական թարթիչների մեծ մասում կան ինը զույգ շրջանաձև դասավորված միկրոխողովակներ և լրացուցիչ երկու միկրոխողովակներ՝ օղակի կենտրոնում։ Այս դասավորությունը կոչվում է 9 + 2 համախմբում։ Դու կարող ես այն տեսնել էլեկտրոնային մանրապատկերի ձախ մասում, որը ցույց է տալիս երկու մտրակի լայնական կտրվածքը։

Մտրակներում և շարժողական թարթիչներում դինեին կոչվող շարժողական սպիտակուցները շարժվում են միկրոխողովակների երկայնքով՝ առաջացնելով ուժ, որի միջոցով էլ մտրակներն ու շարժողական թարթիչները շարժվում են։ Միկրոխողովակների զույգերի և դինեինի շարժման կոորդինացման միջև կառուցվածքային կապը թույլ է տալիս շարժիչներին գործել՝ ստեղծելով կանոնավոր հարվածներ

^{5, 6}

Վերևի տրամագրում հավանաբար նկատել ես մեկ այլ հատկություն ևս․ թարթիչը կամ մտրակն ունի հիմնական մարմին, որը տեղակայված է իր հիմքում։ Հիմնական մարմինը կազմված է միկրոխողովակներից և կարևոր դեր է խաղում թարթիչների և մտրակների հավաքման մեջ։ Երբ կառույցը հավաքվում է, այն նույնպես կարգավորում է, թե ինչ սպիտակուցներ կարող են մուտք գործել կամ դուրս գալ

^{7}

Հիմնական մարմինը իրականում փոփոխված ցենտրիոլն է

^{7}

։ Ցենտրիոլը գլան է՝ բաղկացած միկրոխողովակների ինը եռյակներից, որոնք միավորված են աջակցող սպիտակուցներով։ Ցենտրիոլները առավելապես հայտնի են իրենց ցենտրոսոմների գործառույթի համար։ Վերջիններս կառույցներ են, որոնք գործում են որպես միկրոխողովակներ ձևավորող կենտրոններ կենդանական բջջում։ Ցենտրոսոմը կազմված է երկու ցենտրիոլներից, որոնք իրար նկատմամբ դասավորված են ուղիղ անկյան տակ և շրջապատված են «պերիցենտրիոլային նյութով», որը միկրոխողովակների համար հենման տեղեր է ապահովում

^{8}

Ցենտրոսոմը կրկնապատկվում է նախքան բջջի բաժանումը, և զույգ ցենտրոսոմները հավանաբար դերակատարություն ունեն միկրոխողովակների կազմավորման ժամանակ՝ իրարից առանձնացնելով քրոմոսոմները բջջի բաժանման ընթացքում։ Սակայն ցենտրիոլների ճշգրիտ գործառույթն այս գործընթացում դեռևս պարզ չէ։ Ցենտրոսոմներից զրկված բջիջները կարողանում են բաժանվել, իսկ բուսական բջիջները, որոնք չունեն ցենտրոսոմներ, շատ լավ բաժանվում են։

Որոշ աղբյուրներում բուսական միկրոխողովակներ ձևավորող կենտրոնները համարվում են ցենտրիոլներ չունեցող ցենտրոսոմներ, որոշներն էլ դրանք ցենտրոսոմներ ընդհանրապես չեն համարում ցենտրիոլների բացակայության պատճառով։ Սակայն ակնհայտորեն հնարավոր է, որ բջիջները կազմակերպեն միկրովխողովակներ և իրականացնեն բջիջների բաժանում առանց ցենտրիոլների:

Մեջբերում

Այս հոդվածը քաղվել է հետևյալ հոդվածներից․

“The cytoskeleton”՝ ըստ OpenStax College, Biology-ի (CC BY 3.0): Անվճար ներբեռնիր հոդվածի բնօրինակը այստեղ՝ http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85:20/The-Cytoskeleton։
“Eukaryotic cells”՝ ըստ OpenStax College, Biology-ի (CC BY 3.0): Անվճար ներբեռնիր հոդվածի բնօրինակը այստեղ՝ http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85:18/Eukaryotic-Cells։

Մշակված հոդվածի արտոնագրի համարն է՝ CC BY-NC-SA 4.0

Օգտագործված գրականություն

Cooper, G.M. (2000). Actin, myosin, and cell movement.In The cell: a molecular approach (2nd ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9961/#_A1804_
Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., and Darnell, J. (2000). The actin cytoskeleton. In Molecular cell biology (4th ed., section 18.1). New York, NY: W. H. Freeman. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21493/#_A5129_.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). A tour of the cell. In Campbell biology (10th ed., p. 118). San Francisco, CA: Pearson.
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., and Walter, P. (2002). Molecular motors. In Molecular biology of the cell (4th ed). Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26888/#_A3047_.
Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., and Darnell, J. (2000). Cilia and flagella: Structure and movement. In Molecular cell biology (4th ed., section 19.4). New York, NY: W. H. Freeman. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21698/.
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). A tour of the cell. In Campbell biology (10th ed., p. 115). San Francisco, CA: Pearson.
Marshall, W. F. (2008). Basal bodies platforms for building cilia. Curr. Top. Dev. Biol. 85, 1-22. http://dx.doi.org/10.1016/S0070-2153(08)00801-6.
Centrosome. (2015, 31 May). Retrieved August 11, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Centrosome.

Հավելյալ հղումներ

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., and Walter, P. (2002). Molecular motors. In Molecular biology of the cell (4th ed). Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26888/.

Centrosome. (2015, 31 May). Retrieved August 11, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Centrosome.

Cooper, G.M. (2000). Actin, myosin, and cell movement.In The cell: a molecular approach (2nd ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9961/.

Cooper, G. M. (2000). Microtubules. In The cell: A molecular approach (2nd ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9932/.

Cooper, G. M. (2000). Structure and organization of actin filaments. In The cell: A molecular approach (2nd ed.). Sunderland, MA: Sinauer Associates. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9908/.

Intermediate filament. (2015, August 10). Retrieved August 11, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Intermediate_filament.

Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., and Darnell, J. (2000). The actin cytoskeleton. In Molecular cell biology (4th ed., section 18.1). New York, NY: W. H. Freeman. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21493/.

Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D., and Darnell, J. (2000). Cilia and flagella: Structure and movement. In Molecular cell biology (4th ed., section 19.4). New York, NY: W. H. Freeman. Retrieved from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21698/.

Mechanobiology Institute. (2016). Intermediate filament. In MBInfo. Retrieved July 20, 2016 from https://www.mechanobio.info/topics/cytoskeleton-dynamics/cytoskeleton/intermediate-filament/.

Paramecium. (2015, 22 July). Retrieved August 11, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Paramecium.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). A tour of the cell. In Campbell biology (10th ed., pp. 92-123). San Francisco, CA: Pearson.

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Մուտք գործել

Դասակարգել ըստ

Առայժմ հրապարակումներ չկան։

Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: