الخيوط الوسيطة هي بنية مميزة للخلايا حقيقية النواة. إنها ذاتية التجميع ومقاومة كيميائيًا. يتم تحديد هيكل ووظائف الخيوط الوسيطة من خلال خصائص الروابط في جزيئات البروتين. إنها لا تخدم فقط في تشكيل سقالة الخلية ، ولكن أيضًا تضمن تفاعل العضيات.
الوصف العام
الشعيرات هي هياكل بروتينية خيطية تشارك في بناء الهيكل الخلوي. حسب القطر يتم تقسيمها إلى 3 فئات. تحتوي الخيوط الوسيطة (IF) على متوسط قيمة مقطعية من 7-11 نانومتر. يشغلون موقعًا وسيطًا بين الألياف الدقيقة التي يتراوح قطرها بين 5 و 8 نانومتر والأنابيب الدقيقة التي يبلغ قطرها 25 نانومتر ، والتي حصلوا على أسمائهم من أجلها.
هناك نوعان من هذه الهياكل:
- لمين. هم في جوهر. كل الحيوانات لديها خيوط رقائقية.
- السيتوبلازم. تقع في السيتوبلازم. متوفر في النيماتودا والرخويات والفقاريات. في الأخير ، قد تكون بعض أنواع الخلايا غائبة (على سبيل المثال ، في الخلايا الدبقية).
الموقع
الخيوط الوسيطة هي أحد العناصر الرئيسية للهيكل الخلوي للكائنات الحية التي تحتوي خلاياها على نوى (حقيقيات النوى). بدائيات النوى لها أيضًا نظائر لهذه الهياكل الليفية. لا توجد في الخلايا النباتية.
تقع معظم الخيوط في المنطقة المحيطة بالنوى وحزم من الألياف الموجودة تحت غشاء البلازما وتمتد من المركز إلى حواف الخلايا. يوجد الكثير منهم بشكل خاص في تلك الأنواع التي تتعرض للإجهاد الميكانيكي - في العضلات والظهارية وأيضًا في خلايا الألياف العصبية.
أنواع البروتين
كما تظهر الدراسات ، تتميز البروتينات التي تتكون منها الخيوط الوسيطة حسب نوع الخلايا ومرحلة تمايزها. ومع ذلك ، فكلهم مرتبطون.
تنقسم بروتينات الخيوط المتوسطة إلى 4 أنواع:
- كيراتين. أنها تشكل البوليمرات من نوعين فرعيين - حمضية ومحايدة. يتراوح الوزن الجزيئي لهذه المركبات من 40.000-70.000 amu. م اعتمادًا على مصدر الأنسجة ، يمكن أن يصل عدد الأشكال المختلفة غير المتجانسة من الكيراتين إلى عدة عشرات. وهي مقسمة إلى مجموعتين حسب الشكل الإسوي - الظهارية (الأكثر عددًا) والقرنية ، والتي تشكل شعر الحيوانات وقرونها وأظافرها وريشها.
- في النوع الثاني ، يتم الجمع بين 3 أنواع من البروتينات ، ولها نفس الوزن الجزيئي تقريبًا (45000-53000 وحدة دولية). وتشمل هذه: الفيمنتين (النسيج الضام ، والخلايا الحرشفية ،بطانة سطح الدم والأوعية اللمفاوية. خلايا الدم) desmin (أنسجة عضلية) ؛ محيطي (الخلايا العصبية المحيطية والمركزية) ؛ البروتين الحمضي الليفي الدبقي (بروتين دماغي محدد للغاية).
- بروتينات الخيوط العصبية الموجودة في العصبونات ، عمليات أسطوانية تحمل نبضات بين الخلايا العصبية.
- بروتينات الصفيحة النووية التي يقوم عليها الغشاء النووي. هم رواد جميع PFs الأخرى.
يمكن أن تتكون الخيوط المتوسطة من عدة أنواع من المواد المذكورة أعلاه.
خصائص
يتم تحديد خصائص PF من خلال ميزاتها التالية:
- عدد كبير من جزيئات عديد الببتيد في المقطع العرضي ؛
- تفاعلات كارهة للماء القوية التي تلعب دورًا مهمًا في تجميع الجزيئات الكبيرة في شكل ملف فائق ملتوي ؛
- تشكيل رباعيات ذات تفاعل إلكتروستاتيكي عالي.
نتيجة لذلك ، تكتسب الخيوط الوسيطة خصائص الحبل القوي الملتوي - فهي تنحني جيدًا ، لكنها لا تنكسر. عند معالجتها بالكواشف والإلكتروليتات القوية ، فإن هذه الهياكل هي آخر ما يتم إدخاله في المحلول ، أي أنها تتميز باستقرار كيميائي عالٍ. لذلك ، بعد التمسخ الكامل لجزيئات البروتين في اليوريا ، يمكن أن تتجمع الشعيرات بشكل مستقل. يتم دمج البروتينات التي يتم إدخالها من الخارج بسرعة في الهيكل الموجود بالفعل لهذه المركبات.
هيكل
من خلال هيكلها ، فإن الخيوط الوسيطة غير متفرعةالبوليمرات القادرة على تكوين مركبات جزيئية كبيرة وإزالة البلمرة. يساعد عدم الاستقرار الهيكلي الخلايا على تغيير شكلها.
على الرغم من حقيقة أن الخيوط لها تركيبة متنوعة وفقًا لنوع البروتينات ، إلا أنها تتمتع بنفس الخطة الهيكلية. يوجد في وسط الجزيئات حلزون ألفا ، له شكل حلزون أيمن. يتكون من اتصالات بين الهياكل الكارهة للماء. يحتوي هيكلها على 4 أجزاء حلزونية مفصولة بأقسام قصيرة غير لولبية.
في نهايات alpha helix توجد مجالات ذات بنية غير محددة. يلعبون دورًا مهمًا في تجميع الخيوط والتفاعل مع عضيات الخلية. يختلف حجمها وتسلسل البروتين بشكل كبير بين أنواع IF المختلفة.
بناء البروتين
مواد البناء الرئيسية لـ PF هي جزيئات ثنائية معقدة تتكون من جزئين بسيطين. عادة ما تحتوي على بروتينين مختلفين متصلين بواسطة هياكل على شكل قضيب.
يتكون النوع السيتوبلازمي من الخيوط من ثنائيات تشكل خيوطًا بسمك كتلة واحدة. نظرًا لأنهما متوازيان ولكن في الاتجاه المعاكس ، فلا يوجد قطبية. يمكن لهذه الجزيئات القاتمة أن تشكل لاحقًا جزيئات أكثر تعقيدًا.
وظائف
الوظائف الرئيسية للخيوط الوسيطة هي كما يلي:
- ضمان القوة الميكانيكية للخلايا وعملياتها ؛
- التكيف مع الضغوطات
- مشاركة فيجهات الاتصال التي توفر اتصالًا قويًا بالخلايا (الأنسجة الظهارية والعضلية) ؛
- التوزيع داخل الخلايا للبروتينات والعضيات (توطين جهاز جولجي ، الجسيمات الحالة ، الجسيمات الداخلية ، النوى) ؛
- المشاركة في نقل الدهون والتأشير بين الخلايا.
يؤثر PF أيضًا على وظيفة الميتوكوندريا. كما أظهرت التجارب المعملية على الفئران ، في الأفراد الذين يفتقرون إلى جين desmin ، فإن الترتيب داخل الخلايا لهذه العضيات يكون مضطربًا ، والخلايا نفسها مبرمجة لعمر أقصر. نتيجة لذلك ، يتم تقليل استهلاك الأنسجة من الأكسجين.
من ناحية أخرى ، يساهم وجود خيوط وسيطة في انخفاض حركة الميتوكوندريا. إذا تم إدخال vimentin بشكل مصطنع في الخلية ، فيمكن استعادة شبكة IF.
أهمية الطب
الانتهاكات في تخليق وتراكم وهيكل PF تؤدي إلى ظهور بعض الحالات المرضية:
- تكوين قطرات هيالين في سيتوبلازم خلايا الكبد. بطريقة أخرى ، يطلق عليهم أجساد مالوري. هذه الهياكل هي بروتينات IF من النوع الظهاري. تتشكل مع التعرض المطول للكحول (التهاب الكبد الكحولي الحاد) ، وكذلك انتهاك عمليات التمثيل الغذائي في سرطان الكبد الأولي (في مرضى التهاب الكبد الفيروسي B وتليف الكبد) ، مع ركود الصفراء في الكبد والمرارة. يحتوي الهيالين الكحولي على خصائص مناعية ، والتي تحدد مسبقًا تطور علم الأمراض الجهازية.
- عندما تتحور الجينات ،المسؤولة عن إنتاج الكيراتين ، يحدث مرض جلدي وراثي - انحلال البشرة الفقاعي. في هذه الحالة ، هناك انتهاك لالتصاق الطبقة الخارجية من الجلد بالغشاء القاعدي الذي يفصلها عن النسيج الضام. نتيجة لذلك ، تتشكل التآكل والفقاعات. يصبح الجلد حساساً جداً لأدنى ضرر ميكانيكي.
- تشكيل لويحات الشيخوخة والتشابك الليفي العصبي في خلايا المخ في مرض الزهايمر.
- بعض أنواع اعتلال عضلة القلب المرتبطة بالتراكم المفرط لـ PF
نأمل أن تكون مقالتنا قد أجابت على جميع أسئلتك
