Diferența dintre microtubuli și microfilamente

Diferența principală - microtubuli vs microfilamente

Microtubulii și microfilamentele sunt două componente ale citoscheletului unei celule. Citozelul este format din microtubuli, microfilamente și filamente intermediare. Microtubulii se formează prin polimerizarea proteinelor tubulinice. Acestea oferă suport mecanic celulei și contribuie la transportul intracelular. Microfilamentele se formează prin polimerizarea monomerilor proteinei actinice. Ei contribuie la mișcarea celulei pe o suprafață. principala diferență între microtubuli și microfilamente este asta microtubulii sunt cilindri lungi, goi, alcătuiți din unități de proteine ​​de tubulină, în timp ce microfilamentele sunt polimeri elicoidali dubli catenari, alcătuite din proteine ​​actinice. 

1. Ce sunt microtubuli
      - Structura, funcția, caracteristicile
2. Ce sunt Microfilamentele
      - Structura, funcția, caracteristicile
3. Care este diferența dintre microtubuli și microfilamente

Ce sunt microtubuli

Microtubulii sunt polimeri ai proteinelor de tubulină găsite peste tot în citoplasmă. Microtubulii sunt unul dintre componentele citoplasmei. Acestea se formează prin polimerizarea dimerului alfa și tubulinei beta. Polimerul tubulinei poate crește până la 50 micrometri într-o natură extrem de dinamică. Diametrul exterior al tubului este de aproximativ 24 nm, iar diametrul interior este de aproximativ 12 nm. Microtubuli pot fi găsiți în eucariote și bacterii. 

Structura microtubulilor

Microtubulii eucariote sunt structuri cilindrice lungi și goale. Spațiul interior al cilindrului este denumit lumen. Monomerul polimerului tubulinic este dimerul tuberculinei α / β. Acest dimer se asociază cu capătul până la capăt, pentru a forma un protofilament liniar care este apoi asociat lateral pentru a forma un singur microtubule. De obicei, în jur de treisprezece protofilamente sunt asociate într-un singur microtubule. Astfel, nivelul de aminoacizi este de 50% în fiecare tubulină α și β din polimer. Greutatea moleculară a polimerului este de aproximativ 50 kDa. Polimerul microtubulei poartă o polaritate între două capete, un capăt conține o subunitate a, iar celălalt capăt conține o subunitate β. Astfel, cele două capete sunt desemnate ca capete (-) și respectiv (+).

Figura 1: Structura microtubulei

Întreprinderea intracelulară a microtubulilor

Organizarea microtubulilor într-o celulă variază în funcție de tipul celulei. În celulele epiteliale, capetele (-) sunt organizate de-a lungul axei apical-bazale. Această organizație facilitează transportul organelilor, veziculelor și proteinelor de-a lungul axei apic-bazale a celulei. În tipurile de celule mezenchimale, cum ar fi fibroblastele, microtubulii se ancorează la centrozom, radiând (+) capătul lor la periferia celulară. Această organizație sprijină mișcările fibroblastice. Microtubulii, împreună cu asistentul proteinelor motoare, organizează aparatul Golgi și reticulul endoplasmic. O celulă de fibroblaste care conține microtubuli este prezentată în figura 2.

Figura 2: Microtubuli într-o celulă fibroblastică
Microtubulii sunt marcați fluorescente în culoarea verde și actină în culoare roșie.

Funcția microtubuli

Microtubulii contribuie la formarea citoscheletului, a rețelei structurale a celulei. Cytoscheletul asigură suportul mecanic, transportul, motilitatea, segregarea cromozomială și organizarea citoplasmei. Microtubulii sunt capabili să genereze forțe prin contractare și permit transportul celular împreună cu proteinele motorii. Microtubulii și filamentele de actină asigură un cadru intern al citoscheletului și îi permit să-și schimbe forma în timp ce se mișcă. Componentele citoscheletului eucariot sunt prezentate în figura 3. Microtubulii sunt colorați cu culoarea verde. Actin filamentele sunt colorate în culoarea roșie și nucleele sunt colorate în culoarea albastru.

Figura 3: Cytoskeleton

Microtubulii implicați în segregarea cromozomială în timpul mitozei și meiozei formează ax aparat. Ele sunt nucleate în centromere, care este centrele de organizare a microtubulelor (MTOC), pentru a forma aparatul de arbore. Ele sunt, de asemenea, organizate în organele bazale ale cilia și flagella ca și structurile interne.

Microtubulii permit reglarea genei prin expresia specifică a factorilor de transcripție, care mențin expresia diferențială a genelor, cu ajutorul naturii dinamice a microtubulilor.

Proteine ​​asociate cu microtubuli

Diferitele dinamici ale microtubulilor, cum ar fi ratele de polimerizare, depolimerizare și catastrofă, sunt reglate de proteine ​​asociate cu microtubuli (MAP). Proteinele Tau, MAP-1, MAP-2, MAP-3, MAP-4, catanina și fidgetarea sunt considerate MAP-uri. Plus-end proteine ​​de urmărire (+ TIPs), cum ar fi CLIP170 sunt o altă clasă de MAPs. Microtubulii sunt substraturile pentru proteinele motoare, care sunt ultima clasă de MAP-uri. Dyneina, care se deplasează către capătul (-) al microtubulei și kinesinei, care se deplasează spre capătul (+) al microtubulei, sunt cele două tipuri de proteine ​​motorii găsite în celule. Proteinele motoare joacă un rol major în diviziunea celulară și traficul de vezicule. Proteinele motoare hidrolizează ATP pentru a genera energie mecanică pentru transport. 

Ce sunt Microfilamentele

Filamentele care sunt alcătuite din filamente de actină sunt cunoscute sub numele de microfilamente. Microfilamentele sunt o componentă a citoscheletului. Acestea sunt formate prin polimerizarea monomerilor proteinei actinice. Un microfilament are diametrul de 7 nm și este alcătuit din două fire în formă elicoidală.

Structura microfilamentelor

Cele mai subtiri fibre din citoschelet sunt microfilamente. Monomerul, care formează microfilamentul, se numește subunitatea de actină globulară (G-actină). Un filament de helix dublu este numit actin filamentos (F-actin). Polaritatea microfilamentelor este determinată de modelul de legare al fragmentelor de miozină S1 din filamentele actinice. Prin urmare, capătul ascuțit se numește capătul (-) și capătul ghimp este numit capătul (+). Structura microfilamentului este prezentată în figura 3.

Figura 3: Un microfilament

Organizarea microfilamentelor

Trei dintre monomerii G-actinei se auto-asociază pentru a forma un trimer. Actinul, legat de ATP, se leagă de capătul ghirlandei, hidrolizing ATP. Capacitatea de legare a actinei cu subunitățile vecine este redusă prin evenimente autocatalizate până când fostul ATP este hidrolizat. Actriminarea este catalizată de actoclampine, o clasă de motoare moleculare. Microfilamentele actinice din cardiomiocite sunt prezentate, colorate cu culoarea verde în figura 4. Culoarea albastră arată nucleul.

Figura 4: Microfilamente în cardiomiocite

Funcția microfilamentelor

Sunt implicate microfilamente cytokinesis și celulă motilității cum ar fi mișcarea amoeboidă. În general, ele joacă un rol în forma celulară, contractilitatea celulelor, stabilitatea mecanică, exocitoza și endocitoza. Microfilamentele sunt puternice și relativ flexibile. Ele sunt rezistente la fracturi prin forțe de tracțiune și prin flambaj prin forțe compresive multi-piconewton. Motilitatea celulei este atinsă prin alungirea unui capăt și prin contracția celuilalt capăt. Microfilamentele acționează de asemenea ca motoare moleculare contractile de tip actomyosin, împreună cu proteinele de miozină II.   

Proteine ​​asociate cu microfilamente

Formarea filamentelor actinice este reglată de proteine ​​asociate cu microtubuli cum ar fi,

• Actin monomer-proteine ​​de legare (thymosin beta-4 și profilin)
• Reticulatori de filamente (fascin, fimbrin și alfa-actinin)
• Complex nucleat de nucleu sau proteină legată de actină 2/3 (Arp2 / 3)
• Proteine ​​de separare a filamentelor (gelsolin)
• Proteina de urmărire a filamentelor (formins, N-WASP și VASP)
• Filament capace ghimpate ca CapG.
• Actin proteine ​​de depolimerizare (ADF / cofilină)

Diferența dintre microtubuli și microfilamente

Structura

microtubuli: Microtubulul este o latură elicoidală.

microfilaments: Microfilamentul este o dublă helix.

Diametru

microtubuli: Microtubulul are diametrul de 7 nm.

microfilaments: Microfilamentul are diametrul de 20-25 nm.

Compoziţie

microtubuli: Microtubulii sunt compuși din subunități alfa și beta ale tubulinei proteice.

microfilaments: Microfilamentele sunt compuse preponderent din proteine ​​contractile numite actin.

Putere

microtubuli: Microtubulii sunt rigizi și rezistă forțelor de îndoire.

microfilaments: Microfilamentele sunt flexibile și relativ puternice. Rezistă la flambaj datorită forțelor de compresie și fracturii filamentului prin forțele de tracțiune.

Funcţie

microtubuli: Microtubulile ajută funcțiile celulare, cum ar fi mitoza și diferite funcții de transport celular.

microfilaments: Microfilamentele ajută celulele să se miște.

Proteine ​​asociate

microtubuli: MAPs, + TIP-urile și proteinele motoare sunt proteinele asociate care reglează dinamica microtubulilor.

microfilaments: Proteinele de legare a monomerului actin, legăturile încrucișate cu filament, proteina 2/3 (Arp2 / 3) legată de actină și proteinele care separă filamentele sunt implicate în reglarea dinamicii microfilamentelor.

Concluzie

Microtubulii și microfilamentele sunt două componente ale citoscheletului. Principala diferență între microtubuli și microfilamente este în structura și funcția lor. Microtubulii au o structură cilindrică lungă și goală. Acestea sunt formate prin polimerizarea proteinelor de tubulină. Rolul major al microtubulilor este acela de a oferi suport mecanic celulei, de a se implica în segregarea cromozomială și de a menține transportul componentelor în interiorul celulei. Pe de altă parte, microfilamentele sunt structuri elicoidale, mai puternice și mai flexibile decât microtubulele. Ele sunt implicate în mișcarea celulei pe o suprafață. Ambele microtubuli și microfilamente sunt structuri dinamice. Natura lor dinamică este reglementată de proteine ​​asociate cu polimerii.

Referinţă:
1. "Microtubule". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 14 martie 2017. Web. 14 martie 2017.
2. "Microfilament". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 08 martie 2017. Web. 14 martie 2017.

Datorită fotografiei:
1. "Structura microtubulelor" de Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) - Lucrare proprie (prestate cu Maxon Cinema 4D) (CC BY-SA 4.0) prin Wikimedia Commons
2. "Fibroblastul de imagine fluorescentă" De James J. Faust și David G. Capco - NIGMS Open Source Image and Video Gallery (Domeniul Public) prin Wikimedia Wikimedia
3. "Celule fluorescente" de (Domeniul public) prin Wikimedia
4. "Figura 04 05 02" Prin CNX OpenStax - (CC BY 4.0) prin Wikimedia Commons
5. "Fișier: filamente F-actin în cardiomiocite" Prin Ps1415 - Lucrări proprii (CC BY-SA 4.0) prin Wikimedia Commons