Цитоскелет организация

Еще одип механизм, с помощью которого цитоскелет одной клетки может оказывать влияние на цитоскелет ее соседей, обусловлен взаимодействием между цитоскелетом и секретируемым клеткой внеклеточным матриксом Как выяснилось (см. гл. 14), клетка с ориентированным цитоскелетом нередко образует сходным образом ориентированный внеклеточный матрикс, а это в свою очередь влияет на ориентацию цитоскелетов в других клетках, соприкасающихся с таким матриксом (см. рис. 14-84). Так благодаря межклеточным взаимодействиям через места соединения клеток и внеклеточный матрикс организация цитоскелета отдельной клетки часто определяется пе автономно самой этой клеткой, а организацией ткани в целом. [c.329]

Мышечное сокращение-результат работы весьма сложного и мощного белкового аппарата, который в зачаточной форме присутствует почти во всех эукариотических клетках. В процессе эволюции мышечных клеток элементы цитоскелета подверглись сильной гипертрофии и специализации, что сделало сократительный механизм мышц чрезвычайно стабильным и эффективным. В поперечнополосатой мускулатуре, к которой относятся скелетные и сердечная мышцы, а также сходные ткани беспозвоночных (например, летательные мышцы насекомых), структурная организация сократительного аппарата достигает такой степени, что можно непосредственно наблюдать его работу, и при этом сразу выявляется ряд важных свойств составляющих его молекул. [c.255]

Структурная организация цитоскелета одной клетки может передаваться соседним клеткам [64] [c.328]

Матрикс может также влиять на организацию цитоскелета клетки. Обычно базальные поверхности эпителиальных клеток, растущих на пластике или стекле, имеют неправильную форму, а прилегающий к ним изнутри цитоскелет дезорганизован. Но когда те же клетки растут на подложке из подходящих макромолекул внеклеточного матрикса, базальные поверхности становятся гладкими, а цитоскелет над ними - таким же упорядоченным, как в интактной ткани. Сходные результаты были получены на культурах фибробластов. подвергшихся опухолевой трансформации. Трансформированные клетки часто вырабатывают меньше фибронектина, чем нормальные культивируемые клетки, и отличаются от них поведением например, они слабо прикрепляются к субстрату и неспособны распластываться на нем или формировать организованные внутриклеточные пучки актиновых филаментов, известных под названием стрессовых волокон (разд. 11.1.17). У некоторых из таких клеток недостаток фибронектина по крайней мере частично ответствен за их аномальное поведение если клетки растут на матриксе из организованных волокон фибронектина, то они распластываются и формируют внутриклеточные стрессовые волокна, лежащие параллельно волокнам внеклеточного фибронектина. [c.511]

Внутренняя организация растительной клетки и ее цитоскелет играют важную роль в формировании клеточной стенки, что, в свою очередь, определяет направление роста клетки и, следовательно, ее форму. Компоненты матрикса клеточной стенки вырабатываются и экспортируются аппаратом Гольджи, а целлюлозные микрофибриллы синтезируются непосредственно на поверхности клетки. Как места отложения различных компонентов стенки, так и ориентация целлюлозных фибрилл определяются микротрубочками кортикального слоя цитоплазмы. Элементы цитоскелета способны быстро реагировать на различные внешние стимулы, что может, например, приводить к перемещению хлоропластов под влиянием света. [c.426]

В принципе такой же строго последовательный, ступенчатый переход в направлении от системы с более сложной структурной организацией к менее сложной присущ исследованиям любых биологических систем. Он неизбежен, поскольку живая природа организована таким образом, что каждая целостная биосистема (в нашем случае опорнодвигательная), расположенная в соответствии с конструкционным рангом (например, от цитоскелета до отдельных белков), представляет собой набор взаимодействующих между собой иерархически упорядоченных дискретных структур, каждая из которых является подсистемой по отношению к восходящей ветви ряда и системой по отношению к нисходящей ветви. Если это так и биосистемы действительно обладают субординационной организацией и построены по единой принципиальной схеме, подобной приведенной выше, то, несмотря на структурную и функциональную специфику каждой биологической системы, их изучение также должно строиться по единому принципиальному плану и иметь гносеологическую общность. Нет сомнения в том, что путь от отдельного органа до отдельных молекул через все соединяющие их ступени иерархической лестницы, который прошли и в значительной мере уже завершили при исследовании мышечных сокращений, должны пройти и при исследовании других биосистем. Поэтому представляет интерес проследить за ходом изучения актомиозинового комплекса с самой общей позиции, выделить особенности пройденного пути, не связанные с конкретными объектами исследования, оценить возможности созданной атомно-молекулярной модели, характер решаемых и не решаемых ею задач и, наконец, спрогнозировать ситуацию, возникающую после создания модели функционирования биосистемы. Иными словами, желательно получить ответы на вопросы, касающиеся, во-первых, общих для исследований всех биосистем особенностей и направленности поиска, во-вторых, возможностей и ограничений принципиального порядка, присущих [c.131]

Все существующие ныне клетки подразделяются на два типа прокариотические (бактерии и их близкие родственники) и эукариотические. Считают, что первые близки в общих чертах с самыми ранними клетками-прарооителъницами Несмотря на сравнительную простоту строения, клетки прокариот весьма разнообразны в биохимическом отношении, например, у бактерий можно обнаружить все основные метаболические пути, включая три главных процесса получения энергии - гликолиз, дыхание и фотосинтез. Эукариотические клетки больше по размеру и имеют более сложную организацию, чем клетки прокариот. Они содержат больше ДНК и различных компонентов, обеспечивающих ее сложные функции. ДНК эукариот заключена в окруженное мембраной ядро, а в цитоплазме находится много других окруженных мембранами органелл. К ним относятся митохондрии, осуществляющие окончательное окисление молекул пищи, а также (в растительных клетках) хлоропласты, в которых идет фотосинтез. Целый ряд данных свидетельствует о происхождении митохондрий и хлоропластов от ранних прокариотических клеток, ставших внутренними симбионтами большей по размеру анаэробной клетки. Другая отличительная особенность эукариотических клеток - это наличие цитоскелета из белковых волокон, организующего цитоплазму и обеспечивающего механизм движения [c.41]

Подобные примеры показывают, что цитоскелет материнской клетки может передавать информацию об особенностях своей структурной организации непосредственно цитоскелету дочерних клеток и даже в некоторой степени определять морфологию всего организма. Как именно передается от клетки к клетке такая информация, до сих пор не известно. [c.132]

Информация о структурной организации цитоскелета может передаваться за пределы клеточной мембраны [c.133]

Для того чтобы фибробласт мог перемещаться по твердой поверхности, нужны по меньшей мере три процесса 1) его передний конец должен сначала вытянуться вдоль поверхности субстрата 2) затем этот конец должен закрепиться на субстрате, и 3) прикрепленный передний конец должен подтянуть к себе всю клетку (рис. 10-87). Наиболее понятен третий пункт, поскольку мы знаем, что клетка содержит актиновые филаменты, которые способны сокращаться при взаимодействии с миозином. Однако детали структурной организации сократительных пучков и способы прикрепления филаментов к поверхности субстрата и к остальному цитоскелету нам неизвестны. [c.134]

Неясно также, чем определяется общая организация системы коллагеновых фибрилл в различных тканях. В коже млекопитающих фибриллы кажутся расположенными случайным образом. В отличие от этого в сухожилиях они собраны в параллельные пучки, которые для максимальной прочности уложены по направлению основной нагрузки на сухожилие. А в коже головастика и в роговице цыпленка коллагеновые фибриллы образуют упорядоченные слои, в каждом из которых они лежат параллельно друг другу, но почти перпендикулярно к фибриллам смежных слоев (рис. 12-48). Такая кристаллоподобная организация фибрилл необходима для прочности и для прозрачности, но неясно, как она достигается. В дальнейшем мы увидим, что ориентацию элементов внеклеточного матрикса, вероятно, определяет (по крайней мере отчасти) ориентация цитоскелета клеток, секретирующих макромолекулы матрикса. [c.227]

Поскольку цитоскелет способен упорядочивать секретируемые клеткой макромолекулы матрикса, а они в свою очередь способны организовывать цитоскелет соприкасающихся с ними клеток, ясно, что внеклеточный матрикс может в принципе распространять упорядоченную организацию от клетки к клетке (рис. 12-71). Благодаря этому свойству он мог бы играть центральную роль в создании и поддержании клеточных паттернов тканей и органов в процессе индивидуального развития взаимодействие между внеклеточным матриксом и клетками при этом могло бы осуществляться через посредство макромолекул матрикса, связанных с клеточной поверхностью. [c.241]

В ряде работ обсуждается возможный характер пространственной организации комплекса ферментов гликолиза. П. Фридрих предложил гипотетическую схему расположения ферментов в мембране эритроцитов (рис. 20). Идея схемы состоит в наложении последовательно расположенных ферментов центральной части гликолиза на пучок хвостов белка полосы 3, имеющих весьма специфичные участки для связывания каждого фермента. Схема учитывает также возможное участие белков цитоскелета (актина) в процессе связывания отдельных ферментов. [c.84]

Таким образом, в настоящее время широко обсуждается проблема пространственно-структурной организации ферментных систем. Вместе с тем отсутствуют исчерпывающие данные, касающиеся изучения фермент-ферментных, фермент-мембранных взаимодействий, взаимосвязи физико-химических характеристик белков с их способностью образовывать надмолекулярные комплексы, выяснения роли цитоскелета клетки в организации клеточного метаболизма. Кроме того, схемы надмолекулярной организации компонентов метаболических систем требуют экспериментальных доказательств. [c.91]

Если окрасить культивируемые клетки антителами к одному из цитоплазматических белков ПФ (например, виментину), то обычно будет видна ажурная сеть нитей, окружающая ядро и охватывающая всю, цитоплазму (см. рис. 11-73). По структуре эта сеть отлична от других компонентов цитоскелета, хотя местами ее нити, по-видимому, идут параллельно микротрубочкам цитоплазмы. Вероятно, организация цитоплазматических ПФ зависит от взаимодействия с микротрубочками, так как деполимеризация микротрубочек при обработке веществами типа колхицина ведет к осаждению всей сети ПФ в виде околоядерной шапки . Можно думать, что многие ПФ цитоплазмы связаны с ядерной оболочкой и в норме оттягиваются от нее к периферии клетки микротрубочками. с которыми они соединены [c.316]

Спектрин (240 кДа) в равной мере можно считать и мембранным белком, и компонентом цитоскелета эритроцитов. Две его полипептидные цепи, закрученные друг относительно друга, образуют подвижные димеры, которые посредством взаимодействий с короткими актино-выми филаментами и другими белками объединены в тетрамеры, покрывающие плотной сетью цитоплазматическую поверхность мембраны (рис. 1.5). Структурная организация позволяет спектрину регулировать подвижность белков и их распределение в плазматической мембране [239, 240]. [c.58]

Ничто лучше не иллюстрирует принципов сборки белков в ансамбли, чем строение мышц и организация цитоскелета. Молекулы белка, участок связывания которого комплементарен другому участку его собственной поверхности, могут самопроизвольно собираться в комплексы. Образующаяся структура в зависимости от геометрии и взаимного расположения комплементарных участков может быть либо кольцевой (простейший случай-димер), либо спиральной. Эти простые комплексы в свою очередь могут взаимодействовать друг с другом за счет все того же принципа комплементарного связывания, образуя более сложные структуры. Возникшие таким путем комплексы обладают свойством геометрической симметрии, которая вытекает из способа их построения. Вообще биологическая симметрия довольно проста для понимания, хотя многие и считают ее необъяснимой и даже несколько пугающей. Как бы то ни было, отмеченные принципы симметрии позволяют создать концептуальную основу для анализа биологических структур. [c.195]

Регуляция клеточного деления, по-видимому, сопряжена с организацией цитоскелета. [c.244]

О механизмах повреждения клетки, зараженной реовирусом, в том числе об изменении клеточного метаболизма и организации цитоскелета, мы уже говорили в этой главе. [c.308]

Сюда же следует отнести наметившиеся тенденции рассматривать пространственную организацию некоторых биологических структур, например, белкового цитоскелета, как компьютерную систему, осуществляющую непрерывную переработку информации и выдачу необходимых команд для обеспечения нормальной жизнедеятельности клетки. В связи с этим вряд ли оправдан основной методологический принцип квантовой биохимии—свести явления жизни к самореализации потенциальных возможностей электронных состояний атомов . [c.484]

Броуновское движение в эукариотической клетке — признак ее гибели. Живая клетка определенным образом ориентирует свои органеллы и субклеточные частицы, и все в ней, что не покоится, находится в состоянии направленного движения, поддерживаемого за счет метаболизма. Каждому типу клеток присущи свой, специфический характер движения и своя, особая пространственная организация. С функциональной точки зрения цитоскелет и есть как раз совокупность тех структур, которые ответственны за пространственную организацию клетки. [c.6]

Кроме стимуляции роста синдекан-1 также участвует в регуляции морфологии клетки благодаря содействию организации элементов цитоскелета, прежде всего, эпителиальных клеток. [c.554]

Внутренняя организация клетки и ее цитоскелет играют важную роль в формировании клеточной стенки. Компоненты матрикса клеточной стенки вырабатываются и экспортируются аппаратом Гольджи, а целлюлозные миг крофибриллы синтезируются на поверхности клетки. Как меспш отложения [c.196]

Созданный коллективом известных американских ученых Гв их числе - лауреат Нобелевской премии Джеймс Уотсон) современный учебник молекулярной биологии. Энциклопедическая полнота охвата материала позволяет использовать его как справочное пособие. На русском языке выходит в 3-х томах. Читатель уже знаком с 1-м изданием (М. Мир, 1986-1987). Новое издание переработано авторами и дополнено современньгм материалом. В т. 2 описана структура и фугжции ядра и цитоскелета, механизмы клеточного деления, организация процессов внутри и межклеточного транспорта. [c.4]

Когда клетка находится на ровной плоской поверхности, выбор направления движения (т. е. победа каких-то ламеллоподии) будет делом непредсказуемым, зависящим от случайных вариаций в организации цитоскелета. Однако на неоднородной поверхности, например на культуральном субстрате с градиентом вещества, способствующего адгезии, отбор ламеллоподии и микрошипов будет направляться факторами внешней среды эти выступы будут работать как щупальца, которые определяют, куда клетке двигаться. [c.323]

Хотя эти модели полностью умозрительны, нет сомнений, что цитоскелет играет фундаментальную роль в формообразовании тканей. Сложная форма и организация клеток в тканях и органах позвоночных зависит от белков цитоскелета в их разнообразных структурных сочетаниях. Часто гем элементом, который, видимо, управляет морфогенетическими движениями, бывают микротрубочки. В других случаях ведухцую роль играют актиновые филаменты, как, например, при развитии волосковых клеток в ухе позвоночных. [c.330]

Кератиновые филаменты удивительно разнообразны 318 Какова функция промежуточных филаментов 319 Заключение 320 Организация цитоскелета 320 [c.536]

Каждый из нас легко отличит растение от зверя или нтицы. Более того, обычно нетрудно определить, какому организму - растительному или животному - принадлежит отдельная клетка, хотя иногда эта задача ставит в тупик. При внимательном исследовании клетки - ее цитоплазмы, органелл и, наконец, отдельных химических компонентов на первый план начинают выступать уже не различия, а черты сходства между двумя царствами живой природы. Лишь с помощью весьма тонких методов можно отличить митохондрии, ядра, рибосомы или составные части цитоскелета растительных клеток от соответствующих органелл клеток животных. Специфика растительной и животной жизни проявляется не в таких фундаментальных особенностях молекулярной организации живого, как репликация ДПК, биосинтез белков, окислительное фосфорилирование в митохондриях или конструкция клеточных мембран, а в более специализированных функциях клеток и гканей. [c.382]

В течение последующих более чем двух десятилетий, вплоть до 1990-х годов, предложенное объяснение механизма мышечного сокращения, несмотря на продолжающееся все это время изучение цитоскелета, не претерпело значительного изменения и не смогло обрести доказательной силы. В чем же причины быстрого развития этой области в 1950-1960-е годы, отсутствие заметного прогресса в 1970-1980-е и всплеск достижений в первой половине 1990-х годов Приведенное выше краткое описание основных этапов развития исследований скелетных мышц как будто бы неоспоримо свидетельствует о наличии прямой связи темпа и глубины познания с достижениями в изучении морфологии, точнее, с временем прохождения исследований от внешней формы и строения биосистемы и далее через все уровни ее структурной организации, от вышестоящей, более сложной, к ближайшей нижестоящей, менее сложной. В 1950-1960-е годы имел место прогресс в изучении морфологии - разработаны модель скользящих нитей, молекулярная модель актомиозинового комплекса и схема молекулярного механизма относительного перемещения толстых и тонких филаментов. В 1970-1980-е годы отсутствовал прогресс в изучении морфологии, не было качественного развития представления о работе скелетных мышц. В начале 1990-х годов удалось закристаллизовать О-актин и глобулярную головку миозина и с помощью рентгеноструктурного анализа идентифицировать их атомные трехмерные структуры. Приблизительно в это же время была расшифрована дифракционная картина малоуглового рентгеновского рассеяния актомиозинового комплекса, а также получены его крио-электронные микрофотографии высокого разрешения. Последствиями морфологических достижений явились создание атомно-молекулярной модели мышечного сокращения, определение местоположения и геометрии АТР-связывающего активного центра и области миозина, периодически контактирующей с актином и обусловливающей относительное перемещение нитей, уточнение мест локализации на тонком филаменте тропомиозина и тропонинового комплекса и их роли в реализации и регуляции АТР-зависимого механизма мышечного сокращения. Сказанное выше о связи между знанием строения мышечной системы и пониманием механизма ее действия, т.е. между морфологией различных уровней структурной организации и физиологией мышцы, иллюстрирует схема, приведенная на рис. 1.37. Жирные стрелки указывают направление строго последовательного ступенчатого процесса познания структуры, а противоположно ориентированные тонкие стрелки - процесса познания функтщи биосистемы. [c.133]

Системы филаментов, обеспечивающие сокращение мышц и биение ресничек и жгутиков, необычайно стабильны и обладают высокой упорядоченностью. Это позволило идентифицировать их компоненты и понять механизм их действия гораздо глубже, чем при изучении каких-либо других цитоске-летных структур. Именно с описания мышцы и жгутика мы и начнем эту главу, чтобы познакомить читателя с главными компонентами цитоскелета. В следующем разделе тоже будут обсуждаться актиновые филаменты и микротрубочки, но уже организованные в менее регулярные и менее стабильные ансамбли там же мы рассмотрим и механизмы, контролирующие их агрегацию и дезагрегацию. Далее последует описание промежуточных филаментов и взаимодействий между основными компонентами цитоскелета. Заключительный раздел будет касаться двух очень важных и трудных вопросов современной клеточной биологии, а именно 1) как клетка поддерживает свою структурную организацию и 2) как она движется [c.75]

Базальные тельца и центриоли имеют одинаковую структуру и взаимозаменяемы по своим функциям, однако различаются по способу образования микротрубочек. Базальное тельце лежит у основания аксонемы реснички или жгутика микротрубочки, составляющие аксонему, являются прямым продолжением микротрубочек базальных телец. В отличие от этого цитоплазматические микротрубочки не растут прямо из центриоли, а возникают в окружающей ее аморфной перицентриолярной области. Центриоли существуют парами и обычно образуются рядом с уже имеющимися. Пара центриолей, находящихся в клеточном центре, вероятно, играет ключевую роль в организации цитоскелета многочисленные цитоплазматические. шкротрубочки расходятся во все стороны именно из этой области. [c.110]

Говоря коротко, организация и функционирование цитоскелета практически не зависят от клеточного ядра. Клетка, затратившая ядро, все еще способна прикрепляться к субстрату, изменять форму, мигрировать, захватьшать пищевые частицы и т. д. Если отделить от фибробласта небольшие фрагменты, вокруг каждого из, них замыкается плазматическая мембрана и эти фрагменты (которые могут составлять менее 1% объема клетки) сохраняют различные формы подвижности в течение нескольких часов. Некоторые из них образуют мембранные выпячивания или ламеллоподии, другие вытягивают и втягивают микрошипы. Однако ни один из них не способен передвигаться, и это позволяет думать, что субструктуры цитоскелета сами по себе могут обеспечить только локальную подвижность, тогда как перемещение всей клетки требует некоторой согласованности различных двигательных процессов. За эту согласованность, возможно, ответственны микротрубочки, тянущиеся от клеточного центра. - [c.132]

Помимо всего прочего, цитоскелет обладает своеобразной памятью . Так, например, при делении культивируемой клетки у двух дочерних клеток часто формируются сходные мембранные вьшячивапия, а также сходным образом располагаются напряженные нити. Кроме того, наблюдается сходство в траекториях миграции обеих дочерних клеток. Но наиболее четкое свидетельство существования цитоскелетной наследственности было получено в опытах с Рагатесшш-крупным одноклеточным организмом, поверхность которого покрыта рядами подвижных ресничек. В норме эти ряды расположены параллельно друг другу, что обеспечивает согласованное биение всех ресничек. В эксперименте можно нарушить этот строгий порядок и получить несколько инвертированных рядов ресничек, биение которых будет направлено в обратную сторону (рис. 10-83). Такая измененная организация передается и последующим поколениям данной клетки. Эта форма наследственности не имеет никакого отношения к ДНК модифицированные клетки передают новый признак потомству непосредственно через цитоскелет. [c.132]

Изложенные выше принципы подтверждаются современными данными о пространственной организации клетки. Благодаря органеллам и другим внутриклеточным мембранным структурам клетка разбивается на множество отсеков — макроком-партментов [38]. Важнейшую роль в организации клетки играет цитоскелет, состоящий из трех основных систем микротрубочек, микрофиламентов и промежуточных филаментов 23, 3 . Помимо этого, в 70-х годах Портером с сотрудниками [c.13]

В настоящей главе мы задались вопросом, могут ли изменения в клеточной морфологии, организации цитоскелета, зависимости от субстрата, агглютинабельности Кон А, продукции активатора плазминогена, сопровождающие онкогенную трансформацию достаточно часто, служить надежными индикаторами клеточной туморогенности. В главе 3 взаимосвязь между туморогенностью и изменениями мембранных антигенов, сиалированием и гликозилированием гликопротеина также рассматривается. [c.52]

Локальные изменения концентрации Са + в цитоплазме играют важную роль в структурных перестройках компонентов цитоскелета — актиноиодобных белков, участвующих в процессах движения цитоплазмы, обратимых изменениях ее вязкости (переходы гедЬ — золь и обратно), в пространственной организации цитоплазматических ферментных систем (например, гликолиза). Процессы сборки — разборки микротрубочек также регулируются уровнем ионов Са + (наряду с и GTP). Кальций необходим для процессов секреции у растений, в частности для гранулокриновой секреции компонентов клеточных стенок с участием везикул АГ (см. рис. 10.8). [c.248]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология