ΔΙΑΛΕΞΗ 3 Κυτταροσκελετός

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η οργάνωση, το σχήμα, οι κινήσεις και η διαίρεση των κυττάρων εξαρτώνται από τον κυτταροσκελετό: δίκτυο πρωτεϊνικών ινιδίων που εκτείνεται σε όλο το κυτταρόπλασμα Δυναμική δομή που αναδιοργανώνεται Το πλέγμα αποτελείται από τρία είδη πρωτεϊνικών ινιδίων: Ενδιάμεσα Ινίδια Μικροσωληνίσκοι Ινίδια ακτίνης

ΕΝΔΙΑΜΕΣΑ ΙΝΙΔΙΑ Μοιάζουν με σχοινιά και έχουν διάμετρο 10 nm Εξασφαλίζουν την αντοχή του κυττάρου και προσδίδουν μηχανική ισχύ (σκληρά και ανθεκτικά) Σχηματίζουν ένα δίκτυο που εκτείνεται σε όλο το κυτταρόπλασμα και αγκυροβολούν στην κυτταρική μεμβράνη (σημεία σύνδεσης μεταξύ κυττάρων – δεσμοσωμάτια) Μέσα στον πυρήνα τα ενδιάμεσα ινίδια σχηματίζουν τον πυρηνικό υμένα, που υποστηρίζει το περίβλημα και το ενισχύει

Η κατασκευή ενός ενδιάμεσου ινιδίου

Τα ενδιάμεσα ινίδια ενισχύουν τα ζωϊκά κύτταρα Κατά μήκος των νευρικών κυττάρων Μυϊκά κύτταρα Επιθηλιακά κύτταρα (πχ. επιδερμίδα)

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΕΝΔΙΑΜΕΣΩΝ ΙΝΙΔΙΩΝ ΙΝΙΔΙΑ ΚΕΡΑΤΙΝΗΣ- Επιθηλιακά κύτταρα εντέρου και δέρματος, μαλλιά, νύχια ΙΝΙΔΙΑ ΒΙΜΕΝΤΙΝΗΣ- Συνδετικό ιστό, μυϊκά κύτταρα, στηρικτικά κύτταρα του νευρικού συστήματος ΝΕΥΡΟÏΝΙΔΙΑ- νευρικά κύτταρα

Φυσαλιδώδης επιδερμόλυση Μεταλλάξεις στο γονίδιο της κερατίνης στην επιδερμίδα Δέρμα ευαίσθητο σε μηχανικές κακώσεις Η όποια πίεση σπάζει τα κύτταρα και προκαλεί φουσκάλες στο δέρμα

ΠΥΡΗΝΙΚΟ ΠΕΡΙΒΛΗΜΑ Τα ενδιάμεσα ινίδια του κυτταροπλάσματος καλύπτουν και στηρίζουν το εσωτερικό της πυρηνικής μεμβράνης. Ονομάζονται λαμίνες Αυτές αποσυναρμολογούνται κατά τη διάρκεια της μίτωσης και ανασχηματίζονται στα θυγατρικά κύτταρα

ΜΙΚΡΟΣΩΛΗΝΙΣΚΟΙ Οι μικροσωληνίσκοι είναι άκαμπτοι, κοίλοι σωλήνες που σχηματίζονται με πολυμερισμό των διμερών υποομάδων της τουμπουλίνης Αναπτύσσονται από το κεντροσωμάτιο και εκτείνονται προς την περιφέρεια του κυττάρου ως τμήμα του κυτταροσκελετού Λειτουργίες: (1)Καθορίζουν τη θέση των μεμβρανικών οργανιδίων (2)Καθοδηγούν την ενδοκυττάρια μεταφορά

ΜΙΤΩΣΗ Μιτωτική Άτρακτος (mitotic spindle) Είναι η δομή που αποσυναρμολογείται και συναρμολογείται κατά τη μίτωση Διαχωρίζει τα χρωματοσώματα στα δύο θυγατρικά κύτταρα

ΚΡΟΣΣΟΙ ΚΑΙ ΜΑΣΤΙΓΙΑ Δομές μικροσωληνίσκων σε τριχοειδή μορφή που χτυπούν ρυθμικά Προεκβάλλουν από τα ευκαρυωτικά κύτταρα ως μέσο προώθησης από το βασικό σωμάτιο

ΔΟΜΗ ΜΙΚΡΟΣΩΛΗΝΙΣΚΩΝ Σχηματίζονται από διμερή τουμπουλίνης (α και β) Τα διμερή επιστοιβάζονται και σχηματίζουν το τοίχωμα του κυλινδρικού κοίλου μικροσωληνίσκου 13 παράλληλα πρωτοϊνίδια με πολικότητα – ένα άκρο συν και άλλο άκρο πλήν Η πολικότητα είναι κρίσιμη για τη λειτουργία – καθορίζει την κατεύθυνση της ενδοκυττάριας μεταφοράς Το κεντροσωμάτιο οργανώνει τη συστοιχία των μικροσωληνίσκων που απλώνονται ακτινωτά σε όλο το κυτταρόπλασμα Κεντροσωμάτιο – γ τουμπουλίνη (θέση εμπυρήνωσης) Το πλήν άκρο ενσωματώνεται στο κεντροσωμάτιο Η ανάπτυξη γίνεται στο συν άκρο

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΣΤΑΘΕΙΑ Ένας μικροσωληνίσκος συρρικνώνεται ή εξαφανίζεται γρήγορα με απώλεια υποομάδων Η δυναμική αστάθεια πηγάζει από την ικανότητα των μορίων τουμπουλίνης να υδρολύουν GTP σε GDP Αυτά τα μόρια που αποπολυμερίζονται, προστίθενται στη δεξαμενή και ανταλλάζουν το προσδεμένο GDP σε GTP

ΑΝΤΙΚΑΡΚΙΝΙΚΑ / ΑΝΤΙΜΙΤΩΤΙΚΑ ΦΑΡΜΑΚΑ Κολχικίνη – προσδένεται στην ελεύθερη τουμπουλίνη και εμποδίζει τον πολυμερισμό της μιτωτικής ατράκτου – σταματά η διαίρεση Ταξόλη – προσδένεται στους μικροσωληνίσκους και εμποδίζει την απώλεια υπομονάδων– σταματά η διαίρεση

ΣΤΑΘΕΡΟΠΟΙΗΣΗ ΜΙΚΡΟΣΩΛΗΝΙΣΚΩΝ Ο αποπολυμερισμός σταματά όταν το συν άκρο του συνδεθεί με ένα μόριο ή με την κυτταρική μεμβράνη Τα κύτταρα είναι πολωμένα: οι μικροσωληνίσκοι βοηθούν στην τοποθέτηση των οργανιδίων μέσα στο κύτταρο Καθοδηγούν τη διακίνηση μέσα στο κύτταρο σε συνεργασία με τις επικουρικές πρωτεΐνες Οι κινητήριες πρωτεΐνες κινούνται κατά μήκος τους και μεταφέρουν υλικά του κυττάρου

ΚΙΝΗΤΗΡΙΕΣ ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ Κινησίνες - κινούνται προς το συν άκρο Κινησίνες - κινούνται προς το συν άκρο Δυνεΐνες - κινούνται προς το πλήν άκρο Οι σφαιρικές κεφαλές είναι ένζυμα που υδρολύουν το ATP για ενέργεια

ΜΑΣΤΙΓΙΑ ΚΑΙ ΚΡΟΣΣΟΙ Κροσσοί – μετακινούν υγρό πάνω από την επιφάνεια ενός κυττάρου και προωθούν κύτταρα διαμέσου ενός ρευστού στα επιθηλιακά κύτταρα του αναπνευστικού συστήματος σαρώνουν τη βλέννα με παγιδευμένα σωματίδια στις σάλπιγγες, βοηθούν τη μετακίνηση των ωαρίων Μαστίγια – μετακινούν ολόκληρα κύτταρα με συμμετρικά κύμματα σπερματοζωάρια

ΝΗΜΑΤΙΑ ΑΚΤΙΝΗΣ Είναι σταθερές ή ασταθείς δομές Παραδείγματα στις μικρολάχνες, μύες, δέσμες συστολής, συμμετέχουν στην κυτταρική μετακίνηση, ελασματοπόδια Κάθε νημάτιο είναι αλυσίδα πολυμερισμένων μορίων Τα μονομερή προστίθενται και στα δύο άκρα με την υδρόλυση του συνδεδεμένου ATP σε ADP ΠΡΩΤΕÏΝΕΣ ΠΟΥ ΣΧΕΤΙΖΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΑ ΝΗΜΑΤΙΑ ΑΚΤΙΝΗΣ Πρωτεΐνες όπως θυμοσίνη και προνηματίνη συνδέονται με τα μονομερή και εμποδίζουν τον πολυμερισμό Άλλες κινητήριες πρωτεΐνες συνδέονται με τα νημάτια ακτίνης και μεταφέρουν οργανίδια Οι δομικές αναδιατάξεις της ακτίνης ελέγχονται από την ενεργοποίηση υποδοχέων ενσωματωμένων στην κυτταρική μεμβράνη. Αυτοί ανήκουν στην οικογένεια πρωτεϊνών Rho

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΦΛΟΙΟΣ-Το στρώμα κάτω από την κυτταρική μεμβράνη που στηρίζει την εσωτερική επιφάνεια του κυττάρου και δίδει μηχανική αντοχή ΟΥΔΕΤΕΡΟΦΙΛΑ – με τη χρήση ακτίνης έρπονται στο αίμα και καταστρέφουν βακτήρια ΝΕΥΡΟΑΞΟΝΕΣ – μεταναστεύει προς το συναπτικό στόχο σαν ανταπόκριση σε αυξητικούς παράγοντες

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ Το κύτταρο δημιουργεί προεκβολές στο άκρο του (ελασματοπόδια). Σε κάποια κύτταρα ονομάζονται και φιλοπόδια. Τα ελασματοπόδια και τα φιλοπόδια είναι διερευνητικές κινητές δομές που σχηματίζονται και αποσύρονται με μεγάλη ταχύτητα. Οι προεκβολές προσκολλώνται στην επιφάνεια που έρπει το κύτταρο. Διαμεμβρανικές πρωτεΐνες στην κυτταρική μεμβράνη (ιντεγκρίνες) προσκολλώνται σε μόρια σε άλλες επιφάνειες. Επίσης, μέσα στο κύτταρο δεσμεύουν τα νημάτια ακτίνης, αγκυροβολώντας τα σε σταθερή δομή. Το υπόλοιπο κύτταρο παρασύρεται με έλξη από τα σημεία προσκόλλησης. Η δύναμη προώθησης προς τα εμπρός επιτυγχάνεται με κινητήριες πρωτεΐνες που ονομάζονται μυοσίνες. Έτσι το κύτταρο αναδιατάσσει τον κυτταροσκελετό του απαντώντας σε εξωκυττάρια ερεθίσματα από το περιβάλλον του.

ΜΥΟΣΙΝΕΣ Προσδένουν και υδρολύουν ATP για να παραχθεί η ενέργεια που χρειάζονται για να κινηθούν πάνω στα νημάτια ακτίνης Δύο οικογένειες: Μυοσίνες Ι (κεφαλή και ουρά) Μυοσίνες ΙΙ (δύο κεφαλές με δράση ATPάσης και ραβδόμορφη ουρά)

ΜΥÏΚΗ ΣΥΣΤΟΛΗ Τρέξιμο, περπάτημα – Οι σκελετικοί μύες μετακινούν τα οστά Κτύπημα καρδιάς – συστολή/διαστολή καρδιακού μύ Η μυϊκή συστολή βασίζεται στην ακτίνη και τη μυοσίνη ΙΙ

ΣΑΡΚΟΜΕΡΙΔΙΑ Κάθε μυϊκό ινίδιο αποτελείται από αλυσίδα μονάδων συστολής – σαρκομερίδια Το σημείο Ζ είναι το σημείο προσκόλλησης των νηματίων ακτίνης

ΜΥÏΚΗ ΣΥΣΤΟΛΗ Η συστολή οφείλεται στην ταυτόχρονη βράχυνση των σαρκομεριδίων Οι κεφαλές της μυοσίνης γλιστρούν στα νημάτια ακτίνης με προσκόλληση/αποκόλληση με υδρόληση ATP

Ca2+ Η μυϊκή συστολή πυροδοτείται από μια αιφνίδια αύξηση των ιόντων ασβεστίου Κάθε μυϊκό ινίδιο περιβάλλεται από ένα σαρκοπλασματικό δίκτυο που περιέχει ψηλή συγκέντρωση ασβεστίου Μετά από διέγερση, ποσότητα Ca2+ απελευθερώνεται στο κυτταροδιάλυμα, προσδένεται σε πρωτεΐνες (τροπονίνη και τροπομυοσίνη) και μεταφέρει το σήμα στο σύστημα της μυϊκής συστολής