NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Chức năng chính của vi ống trong tế bào
- Chúng là gì: Các thành phần và cấu trúc vi ống
- Các vi ống và tế bào Cytoskeleton
- Vi ống và tính không ổn định động
- Các vi ống, bộ phận tế bào và trục chính phân bào
- Các vi ống cho cấu trúc của Cilia và Flagellum
- Phong trào Cilia và Flagellum
- Hệ thống giao thông tế bào
- Hai nhóm chính của Microtubule Motors
- Các nghiên cứu vẫn đang tiếp tục
Các vi ống là chính xác âm thanh của chúng: các ống rỗng siêu nhỏ được tìm thấy bên trong các tế bào nhân chuẩn và một số tế bào vi khuẩn prokaryote cung cấp cấu trúc và chức năng vận động cho tế bào. Sinh viên sinh học học trong quá trình nghiên cứu của họ rằng chỉ có hai loại tế bào: prokaryotic và eukaryotic.
Các tế bào nhân sơ tạo nên các sinh vật đơn bào được tìm thấy trong các lĩnh vực Archaea và Vi khuẩn thuộc hệ thống phân loại Linnaean, một hệ thống phân loại sinh học của tất cả sự sống, trong khi các tế bào nhân chuẩn nằm trong miền Eukarya, giám sát vương quốc protist, thực vật, động vật và nấm. . Vương quốc Monera đề cập đến vi khuẩn. Các vi ống đóng góp vào nhiều chức năng trong tế bào, tất cả đều quan trọng đối với sự sống của tế bào.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Các vi ống là những cấu trúc hình ống nhỏ, rỗng, giống như hạt giúp các tế bào duy trì hình dạng của chúng. Cùng với các vi chất và sợi trung gian, chúng tạo thành tế bào của tế bào, cũng như tham gia vào một loạt các chức năng vận động cho tế bào.
Chức năng chính của vi ống trong tế bào
Là một phần của tế bào học của tế bào, các vi ống góp phần vào:
Chúng là gì: Các thành phần và cấu trúc vi ống
Các vi ống là các ống hoặc ống nhỏ, rỗng, giống như hạt với các bức tường được xây dựng trong một vòng tròn gồm 13 protofilam bao gồm các polyme của tubulin và protein hình cầu. Các vi ống giống như các phiên bản thu nhỏ của bẫy ngón tay Trung Quốc đính cườm. Các vi ống có thể phát triển dài gấp 1.000 lần chiều rộng của chúng. Được chế tạo bằng cách lắp ráp các bộ điều chỉnh độ sáng - một phân tử đơn lẻ, hoặc hai phân tử giống hệt nhau kết hợp với nhau của alpha và beta tubulin - các vi ống tồn tại trong cả tế bào thực vật và động vật.
Trong tế bào thực vật, vi ống hình thành ở nhiều vị trí trong tế bào, nhưng trong tế bào động vật, vi ống bắt đầu ở trung tâm, một cơ quan gần nhân của tế bào cũng tham gia vào quá trình phân chia tế bào. Đầu trừ đại diện cho đầu gắn của vi ống trong khi mặt đối diện của nó là đầu cộng. Các vi ống phát triển ở đầu cộng thông qua quá trình trùng hợp các chất làm mờ tubulin và các vi ống co lại với sự giải phóng của chúng.
Các vi ống cung cấp cấu trúc cho tế bào để giúp nó chống lại sự nén và cung cấp một đường cao tốc trong đó các túi (cấu trúc giống như túi vận chuyển protein và các hàng hóa khác) di chuyển qua tế bào. Các vi ống cũng phân tách các nhiễm sắc thể sao chép vào các đầu đối diện của một tế bào trong quá trình phân chia. Các cấu trúc này có thể hoạt động một mình hoặc kết hợp với các yếu tố khác của tế bào để tạo thành các cấu trúc phức tạp hơn như ly tâm, lông mao hoặc khuẩn mao.
Với đường kính chỉ 25 nanomet, các vi ống thường tan rã và cải tổ nhanh như tế bào cần. Thời gian bán hủy của tubulin chỉ khoảng một ngày, nhưng một vi ống có thể tồn tại chỉ trong 10 phút vì chúng ở trong trạng thái không ổn định liên tục. Loại không ổn định này được gọi là mất ổn định động và các vi ống có thể lắp ráp và tháo rời để đáp ứng nhu cầu của các tế bào.
Các vi ống và tế bào Cytoskeleton
Các thành phần tạo nên tế bào bao gồm các yếu tố được tạo ra từ ba loại protein khác nhau - vi chất, sợi trung gian và vi ống. Cấu trúc protein hẹp nhất bao gồm các vi chất, thường được liên kết với myosin, một dạng protein giống như sợi, khi kết hợp với protein actin (sợi dài, mỏng còn được gọi là sợi "mỏng", giúp co lại các tế bào cơ và cung cấp độ cứng và hình dạng cho tế bào.
Các vi chất, cấu trúc giống hình que nhỏ có đường kính trung bình từ 4 đến 7nm, cũng góp phần vào sự di chuyển của tế bào ngoài công việc chúng thực hiện trong tế bào. Các sợi trung gian, đường kính trung bình 10nm, hoạt động giống như các dây buộc bằng cách bảo vệ các bào quan tế bào và nhân. Chúng cũng giúp tế bào chịu được căng thẳng.
Vi ống và tính không ổn định động
Các vi ống có thể xuất hiện hoàn toàn ổn định, nhưng chúng liên tục thay đổi. Tại bất kỳ thời điểm nào, các nhóm vi ống có thể đang trong quá trình hòa tan, trong khi các nhóm khác có thể đang trong quá trình phát triển. Khi microtubule phát triển, các heterodimers (một loại protein bao gồm hai chuỗi polypeptide) cung cấp mũ cho đến cuối của vi ống, nó sẽ tắt khi nó co lại để sử dụng lại. Sự không ổn định động của các vi ống được coi là trạng thái ổn định trái ngược với trạng thái cân bằng thực sự bởi vì chúng có sự mất ổn định nội tại - di chuyển trong và ngoài hình thức.
Các vi ống, bộ phận tế bào và trục chính phân bào
Sự phân chia tế bào không chỉ quan trọng để tái tạo sự sống mà còn làm cho các tế bào mới thoát khỏi sự cũ. Các vi ống đóng vai trò quan trọng trong việc phân chia tế bào bằng cách góp phần hình thành trục chính phân bào, đóng vai trò trong sự di chuyển của các nhiễm sắc thể nhân đôi trong quá trình phản vệ. Là một "cỗ máy đa phân tử", trục chính phân bào phân tách các nhiễm sắc thể sao chép sang hai bên đối diện khi tạo ra hai tế bào con.
Sự phân cực của các vi ống, với đầu gắn là một điểm trừ và đầu nổi là cực dương, làm cho nó trở thành một yếu tố quan trọng và năng động cho nhóm và mục đích của trục chính lưỡng cực. Hai cực của trục chính, được làm từ các cấu trúc vi ống, giúp phân tách và tách các nhiễm sắc thể nhân đôi một cách đáng tin cậy.
Các vi ống cho cấu trúc của Cilia và Flagellum
Các vi ống cũng đóng góp vào các bộ phận của tế bào giúp nó di chuyển và là các yếu tố cấu trúc của lông mao, ly tâm và Flagella. Ví dụ, tế bào tinh trùng đực có một cái đuôi dài giúp nó đến đích mong muốn, đó là noãn cái. Được gọi là flagellum (số nhiều là flagella), cái đuôi dài giống như sợi chỉ kéo dài từ bên ngoài của màng plasma để cung cấp năng lượng cho sự di chuyển của tế bào. Hầu hết các tế bào - trong các tế bào có chúng - thường có từ một đến hai Flagella. Khi lông mao tồn tại trên tế bào, nhiều trong số chúng lan dọc theo toàn bộ bề mặt của màng tế bào bên ngoài.
Chẳng hạn, lông mao trên các tế bào xếp thành ống sinh vật nữ, ví dụ, giúp di chuyển noãn đến cuộc gặp gỡ định mệnh của nó với tế bào tinh trùng trên hành trình đến tử cung. Flagella và lông mao của các tế bào nhân chuẩn không có cấu trúc giống như các tế bào được tìm thấy trong các tế bào nhân sơ. Được chế tạo giống với microtubules, các nhà sinh học gọi sự sắp xếp của vi ống là "mảng 9 + 2" bởi vì một cột cờ hoặc cilium bao gồm chín cặp microtubule trong một vòng bao quanh bộ đôi microtubule ở trung tâm.
Các chức năng của vi ống đòi hỏi protein tubulin, vị trí neo và trung tâm điều phối enzyme và các hoạt động hóa học khác trong tế bào. Trong lông mao và khuẩn mao, tubulin đóng góp vào cấu trúc trung tâm của vi ống, bao gồm sự đóng góp từ các cấu trúc khác như cánh tay dynein, liên kết nexin và nan hoa xuyên tâm. Các yếu tố này cho phép giao tiếp giữa các vi ống, giữ chúng lại với nhau theo cách tương tự như cách các sợi Actin và myosin di chuyển trong quá trình co cơ.
Phong trào Cilia và Flagellum
Mặc dù cả lông mao và lông mao đều có cấu trúc vi ống, cách thức chúng di chuyển rất khác nhau. Một lá cờ đơn lẻ đẩy tế bào theo cách tương tự như đuôi cá di chuyển một con cá về phía trước, trong một chuyển động giống như roi từ bên này sang bên kia.Một cặp Flagella có thể đồng bộ hóa các chuyển động của chúng để đẩy tế bào về phía trước, giống như cách một tay bơi hoạt động khi bơi trong cơn đột quỵ.
Cilia, ngắn hơn nhiều so với Flagellum, bao phủ màng ngoài của tế bào. Tế bào chất báo hiệu lông mao di chuyển theo kiểu phối hợp để đẩy tế bào theo hướng nó cần đi. Giống như một ban nhạc diễu hành, các động tác hài hòa của họ đều bước theo cùng một tay trống. Cá nhân, một phong trào cilium hoặc flagellums hoạt động giống như một mái chèo duy nhất, đi qua môi trường trong một cú đánh mạnh mẽ để đẩy tế bào theo hướng nó cần đi.
Hoạt động này có thể xảy ra ở hàng chục đột quỵ mỗi giây và một đột quỵ có thể liên quan đến sự phối hợp của hàng ngàn lông mao. Dưới kính hiển vi, bạn có thể thấy các ciliate phản ứng nhanh với các chướng ngại vật trong môi trường của chúng bằng cách thay đổi hướng nhanh chóng. Các nhà sinh học vẫn nghiên cứu cách họ phản ứng nhanh như vậy và chưa khám phá ra cơ chế giao tiếp mà qua đó các phần bên trong của tế bào nói với lông mao và vi khuẩn Flagella như thế nào, khi nào và đi đâu.
Hệ thống giao thông tế bào
Các vi ống đóng vai trò là hệ thống vận chuyển trong tế bào để di chuyển ty thể, bào quan và túi qua tế bào. Một số nhà nghiên cứu đề cập đến cách thức mà quá trình này hoạt động bằng cách ví các vi ống giống như băng tải, trong khi các nhà nghiên cứu khác gọi chúng là một hệ thống theo dõi mà ty thể, bào quan và túi tinh di chuyển qua tế bào.
Là các nhà máy năng lượng trong tế bào, ty thể là các cấu trúc hoặc các cơ quan nhỏ trong đó xảy ra hô hấp và sản xuất năng lượng - cả hai quá trình sinh hóa. Organelles bao gồm nhiều cấu trúc nhỏ, nhưng chuyên biệt trong tế bào, mỗi cấu trúc có chức năng riêng. Mụn nước là những cấu trúc giống như túi nhỏ có thể chứa chất lỏng hoặc các chất khác như không khí. Mụn nước hình thành từ màng plasma, véo ra để tạo ra một túi giống như hình cầu được bao bọc bởi lớp màng lipid kép.
Hai nhóm chính của Microtubule Motors
Cấu trúc của các vi ống giống như hạt băng đóng vai trò như một băng chuyền, đường ray hoặc đường cao tốc để vận chuyển các túi, bào quan và các yếu tố khác trong tế bào đến những nơi chúng cần đến. Động cơ vi ống trong các tế bào nhân chuẩn bao gồm kinesin, di chuyển đến đầu cộng của vi ống - phần cuối phát triển - và thuốc nhuộm di chuyển đến đầu đối diện hoặc trừ đi nơi mà vi ống gắn vào màng plasma.
Là protein "vận động", kinesin di chuyển các bào quan, ty thể và túi dọc theo các sợi vi ống thông qua sức mạnh thủy phân của tiền tệ năng lượng của tế bào, adenosine triphosphate hoặc ATP. Protein động cơ khác, dynein, đi theo các cấu trúc này theo hướng ngược lại dọc theo các sợi vi ống về phía đầu tế bào bằng cách chuyển đổi năng lượng hóa học được lưu trữ trong ATP. Cả kinesin và dynein đều là động cơ protein được sử dụng trong quá trình phân chia tế bào.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy khi các protein dynein đi đến cuối phần trừ của vi ống, chúng tụ tập ở đó thay vì rơi ra. Họ nhảy qua nhịp để kết nối với một vi ống khác để tạo thành cái mà một số nhà khoa học gọi là "asters", được các nhà khoa học nghĩ là một quá trình quan trọng trong việc hình thành trục chính phân bào bằng cách biến đổi nhiều vi ống thành một cấu hình duy nhất.
Trục chính phân bào là một cấu trúc phân tử "hình bóng đá" kéo các nhiễm sắc thể đến các đầu đối diện ngay trước khi tế bào tách ra để tạo thành hai tế bào con.
Các nghiên cứu vẫn đang tiếp tục
Nghiên cứu về sự sống của tế bào đã được tiến hành kể từ khi phát minh ra kính hiển vi đầu tiên vào cuối thế kỷ 16, nhưng chỉ trong vài thập kỷ qua, những tiến bộ đã xảy ra trong sinh học tế bào. Ví dụ, các nhà nghiên cứu chỉ phát hiện ra protein động cơ kinesin-1 vào năm 1985 với việc sử dụng kính hiển vi ánh sáng tăng cường video.
Cho đến thời điểm đó, protein động cơ tồn tại như một lớp các phân tử bí ẩn mà các nhà nghiên cứu chưa biết đến. Khi sự phát triển công nghệ tiến bộ, và các nghiên cứu tiếp tục, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ đi sâu vào trong tế bào để tìm ra mọi thứ họ có thể học được về cách hoạt động bên trong của tế bào hoạt động liền mạch.