Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Principales fonctions des microtubules dans la cellule
- Ce qu'ils sont: composants de microtubules et construction
- Les microtubules et les cellules cytosquelette
- Microtubules et instabilité dynamique
- Microtubules, division cellulaire et le fuseau mitotique
- Les microtubules structurent les cils et le flagellum
- Mouvement Cilia et Flagellum
- Le système de transport de cellules
- Deux grands groupes de moteurs à microtubules
- Les études se poursuivent
Les microtubules correspondent exactement à leur sonorité: des tubes microscopiques creux situés à l'intérieur de cellules eucaryotes et certaines cellules de bactéries procaryotes qui fournissent la structure et les fonctions motrices de la cellule. Les étudiants en biologie apprennent pendant leurs études qu’il n’ya que deux types de cellules: procaryotes et eucaryotes.
Les cellules procaryotes constituent les organismes unicellulaires trouvés dans les domaines Archaea et Bacteria du système de taxonomie linnéenne, un système de classification biologique de la vie, tandis que les cellules eucaryotes relèvent du domaine Eukarya, qui supervise les règnes protiste, végétal, animal et fongique. . Le royaume de Monera se réfère à des bactéries. Les microtubules contribuent à de multiples fonctions au sein de la cellule, qui sont toutes importantes pour la vie cellulaire.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Les microtubules sont de minuscules structures tubulaires creuses ressemblant à des billes qui aident les cellules à conserver leur forme. Avec les microfilaments et les filaments intermédiaires, ils forment le cytosquelette de la cellule et participent à diverses fonctions motrices de la cellule.
Principales fonctions des microtubules dans la cellule
Dans le cadre du cytosquelette de la cellule, les microtubules contribuent à:
Ce qu'ils sont: composants de microtubules et construction
Les microtubules sont de petits tuyaux ou tubes creux, ressemblant à des billes, dont les parois sont formées dans un cercle de 13 protofilaments et constitués de polymères de tubuline et de protéines globulaires. Les microtubules ressemblent à des versions miniaturisées de pièges à doigts chinois en perles. Les microtubules peuvent croître 1000 fois plus longtemps que leurs largeurs. Fabriquées par assemblage de dimères - une seule molécule, ou deux molécules identiques réunies d'alpha et de bêta tubuline - des microtubules existent à la fois dans les cellules végétales et animales.
Dans les cellules végétales, des microtubules se forment à de nombreux endroits dans la cellule, mais dans les cellules animales, les microtubules commencent au centrosome, un organite situé près du noyau de la cellule qui participe également à la division cellulaire. L'extrémité négative représente l'extrémité attachée du microtubule, tandis que son opposé est l'extrémité positive. Le microtubule se développe du côté positif grâce à la polymérisation de dimères de tubuline, et les microtubules se contractent avec leur libération.
Les microtubules structurent la cellule pour l'aider à résister à la compression et à créer une voie d'accès dans laquelle des vésicules (structures en forme de sac transportant des protéines et d'autres marchandises) se déplacent à travers la cellule. Les microtubules séparent également les chromosomes répliqués aux extrémités opposées d'une cellule pendant la division. Ces structures peuvent fonctionner seules ou en association avec d'autres éléments de la cellule pour former des structures plus complexes telles que les centrioles, les cils ou les flagelles.
Avec des diamètres de seulement 25 nanomètres, les microtubules se dissolvent et se reforment aussi rapidement que la cellule en a besoin. La demi-vie de la tubuline n’est que d’environ un jour, mais un microtubule peut exister pendant 10 minutes seulement, car ils sont dans un état d’instabilité constant. Ce type d'instabilité s'appelle instabilité dynamique, et les microtubules peuvent s'assembler et se désassembler en réponse aux besoins des cellules.
Les microtubules et les cellules cytosquelette
Le cytosquelette est composé de trois types de protéines: les microfilaments, les filaments intermédiaires et les microtubules. Les plus étroites de ces structures protéiques incluent les microfilaments, souvent associés à la myosine, une formation protéique en forme de fil qui, lorsqu'elle est combinée à l'actine (fibres longues et minces également appelées filaments "minces"), aide à contracter les cellules musculaires et à fournir rigidité et forme à la cellule.
Les microfilaments, petites structures en forme de bâtonnets d'un diamètre moyen compris entre 4 et 7 nm, contribuent également au mouvement cellulaire, en plus du travail effectué dans le cytosquelette. Les filaments intermédiaires, d’un diamètre moyen de 10 nm, agissent comme des fixations en fixant les organites cellulaires et le noyau. Ils aident également la cellule à résister à la tension.
Microtubules et instabilité dynamique
Les microtubules peuvent sembler complètement stables, mais ils sont en constante évolution. À tout moment, des groupes de microtubules peuvent être en train de se dissoudre, alors que d'autres peuvent être en train de grandir. Au fur et à mesure que le microtubule se développe, les hétérodimères (une protéine constituée de deux chaînes polypeptidiques) fournissent des bouchons à l'extrémité du microtubule, qui se détachent lorsqu'il est réduit pour être réutilisé. L'instabilité dynamique des microtubules est considérée comme un état stable, par opposition à un véritable équilibre, car ils présentent une instabilité intrinsèque, à savoir entrer et sortir de la forme.
Microtubules, division cellulaire et le fuseau mitotique
La division cellulaire est non seulement importante pour reproduire la vie, mais aussi pour transformer de nouvelles cellules en cellules anciennes. Les microtubules jouent un rôle important dans la division cellulaire en contribuant à la formation du fuseau mitotique, qui joue un rôle dans la migration des chromosomes dupliqués au cours de l'anaphase. En tant que "machine macromoléculaire", le fuseau mitotique sépare les chromosomes répliqués des côtés opposés lors de la création de deux cellules filles.
La polarité des microtubules, dont l'extrémité attachée est un négatif et l'extrémité flottante qui est un positif, en fait un élément essentiel et dynamique pour le groupement et la finalité de la broche bipolaire. Les deux pôles du fuseau, fabriqués à partir de structures de microtubules, permettent de séparer et de séparer les chromosomes dupliqués de manière fiable.
Les microtubules structurent les cils et le flagellum
Les microtubules contribuent également aux parties de la cellule qui l'aident à se déplacer et sont des éléments structurels des cils, des centrioles et des flagelles. Le spermatozoïde masculin, par exemple, a une longue queue qui l’aide à atteindre sa destination souhaitée, l’ovule féminin. Appelé flagellum (le pluriel est flagella), cette longue queue en forme de fil s'étend de l'extérieur de la membrane plasmique pour alimenter le mouvement des cellules. La plupart des cellules - dans les cellules qui en ont - ont généralement un à deux flagelles. Lorsqu'il y a des cils sur la cellule, bon nombre d'entre eux se répandent sur toute la surface de la membrane plasmique externe des cellules.
Les cils sur les cellules qui tapissent les organismes féminins Les trompes de Fallope, par exemple, aident à déplacer l'ovule jusqu'à sa rencontre fatidique avec le spermatozoïde lors de son voyage vers l'utérus. Les flagelles et les cils des cellules eucaryotes n’ont pas la même structure que ceux des cellules procaryotes. Construits avec les mêmes microtubules, les biologistes appellent l’arrangement de microtubules un «réseau 9 + 2» car un flagelle ou un cil est constitué de neuf paires de microtubules dans un anneau qui renferme un duo de microtubules au centre.
Les fonctions des microtubules nécessitent des protéines de la tubuline, des emplacements d'ancrage et des centres de coordination pour les activités enzymatiques et autres activités chimiques dans la cellule. Dans les cils et les flagelles, la tubuline contribue à la structure centrale du microtubule, ce qui inclut les contributions d'autres structures telles que les bras à la dynéine, les liaisons nexin et les rayons radiaux. Ces éléments permettent la communication entre les microtubules en les maintenant ensemble d’une manière similaire à la façon dont les filaments d’actine et de myosine se déplacent lors de la contraction musculaire.
Mouvement Cilia et Flagellum
Même si les cils et les flagelles sont constitués de structures de microtubules, la manière dont ils se déplacent est très différente. Un seul flagelle propulse la cellule de la même manière qu'une queue de poisson fait avancer un poisson, dans un mouvement de fouet d'un côté à l'autre.Une paire de flagelles peut synchroniser ses mouvements pour propulser la cellule vers l’avant, comme le fonctionnement des bras d’un nageur lorsqu’il nage de la nage.
Les cils, beaucoup plus courts que le flagellum, recouvrent la membrane externe de la cellule. Le cytoplasme signale aux cils de se déplacer de manière coordonnée pour propulser la cellule dans la direction souhaitée. À la manière d'une fanfare, leurs mouvements harmonisés se rapprochent tous du même batteur. Individuellement, un mouvement de cil ou de flagellums fonctionne comme celui d’une seule rame, traversant le médium d’un coup puissant pour propulser la cellule dans la direction qu’elle doit suivre.
Cette activité peut se produire à des dizaines d’AVC par seconde et un accident vasculaire cérébral peut impliquer la coordination de milliers de cils. Sous un microscope, vous pouvez voir à quelle vitesse les ciliés réagissent aux obstacles de leur environnement en changeant rapidement de direction. Les biologistes étudient toujours la rapidité avec laquelle ils réagissent et doivent encore découvrir le mécanisme de communication par lequel les parties internes de la cellule indiquent aux cils et aux flagelles comment, quand et où aller.
Le système de transport de cellules
Les microtubules servent de système de transport dans la cellule pour déplacer les mitochondries, les organites et les vésicules à travers la cellule. Certains chercheurs font référence à la façon dont ce processus fonctionne en assimilant les microtubules à des tapis roulants, tandis que d'autres le considèrent comme un système de contrôle par lequel les mitochondries, les organites et les vésicules se déplacent dans la cellule.
En tant qu’usines d’énergie dans la cellule, les mitochondries sont des structures ou de petits organes dans lesquels se produisent la respiration et la production d’énergie, deux processus biochimiques. Organelles se compose de plusieurs petites structures spécialisées dans la cellule, chacune ayant ses propres fonctions. Les vésicules sont de petites structures en forme de sac pouvant contenir des fluides ou d'autres substances comme l'air. Des vésicules se forment à partir de la membrane plasmique, se pinçant pour créer un sac sphérique entouré d'une bicouche lipidique.
Deux grands groupes de moteurs à microtubules
Les microtubules en forme de billes servent de convoyeur, de piste ou d’autoroute pour transporter les vésicules, les organites et d’autres éléments de la cellule aux endroits qu’ils doivent se rendre. Les moteurs à microtubules dans les cellules eucaryotes comprennent kinésines, qui se déplacent à la fin du microtubule - la fin qui grandit - et dynéines qui se déplacent à l'extrémité opposée ou moins où le microtubule se fixe à la membrane plasmique.
En tant que protéines "motrices", les kinésines déplacent les organites, les mitochondries et les vésicules le long des filaments des microtubules par le biais du pouvoir d'hydrolyse de la monnaie énergétique de la cellule, l'adénosine triphosphate ou l'ATP. L'autre protéine motrice, la dynéine, parcourt ces structures dans la direction opposée le long de filaments de microtubules vers l'extrémité négative de la cellule en convertissant l'énergie chimique stockée dans l'ATP. Les kinésines et les dynéines sont les moteurs protéiques utilisés lors de la division cellulaire.
Des études récentes montrent que lorsque les protéines de la dynéine se dirigent vers le côté négatif du microtubule, elles se rassemblent au lieu de tomber. Ils sautent d'un pouce à l'autre pour se connecter à un autre microtubule afin de former ce que certains scientifiques appellent des "asters", que les scientifiques considèrent comme un processus important dans la formation du fuseau mitotique en transformant les multiples microtubules en une seule configuration.
Le fuseau mitotique est une structure moléculaire "en forme de ballon de football" qui entraîne les chromosomes aux extrémités opposées juste avant la division de la cellule pour former deux cellules filles.
Les études se poursuivent
L’étude de la vie cellulaire se poursuit depuis l’invention du premier microscope vers la fin du XVIe siècle, mais ce n’est que depuis quelques décennies que la biologie cellulaire a progressé. Par exemple, les chercheurs ont découvert la protéine motrice kinésine-1 en 1985 grâce à l'utilisation d'un microscope optique amélioré.
Jusque-là, les protéines motrices constituaient une classe de molécules mystérieuses inconnues des chercheurs. À mesure que les technologies évoluent et que les études se poursuivent, les chercheurs espèrent explorer en profondeur la cellule pour découvrir tout ce qu'ils peuvent éventuellement apprendre sur la manière dont le fonctionnement interne de la cellule fonctionne de manière aussi transparente.