КГМУ Кафедра молекулярной биологии и медицинской генетики Лекция

КГМУ Кафедра молекулярной биологии и медицинской генетики Лекция Тема: «Структурная организация и функции цитоскелета» Специальность: 051301 - «Общая медицина» Курс: 1 Время: 50 мин. Лектор: доцент БРИТЬКО В.В.

Тема: «Структурная организация и функции цитоскелета» Цель: изучение особенностей строения и химического состава цитоскелета. План лекции: 1.Роль цитоскелета в функционировании клетки. 2.Микротрубочки и центр организации микротрубочек. 3.Основные белки молекулярных двигателей. 4.Актиновая кора или микрофилламенты. 5.Промежуточные филаменты. 6.Медикаментозная терапия и ее связь с микротрубочками. 7.Реснички, микроворсинки.

Структурная организация и функции цитоскелета Эукариотические клетки способны изменять свою форму, перемещаться, передвигать органеллы, разделять хромосомы во время деления клеток, благодаря набору белков, составляющих цитоскелет.

Цитоскелет состоит из 3-х элементов (структур): 1 микротрубочек 2 актиновых филаментов (микрофиламенты) 3 промежуточных филаментов Химический состав и расположение этих структур различны. Они выполняют ряд важных функций; в том числе опорную.

Микротрубочки Длинные трубочки, диаметром 24-25нм, стенки состоят из спирально закрученного белка тубулина. Микротрубочки – тонкие, полые органеллы, растут с одного конца (плюс конец) путем добавления молекул тубулина. Другой конец закреплен в центросоме (минус конец).

Центросома – называется центром организации микротрубочек (ЦОМ), локализована в центре клетки рядом с ядром. Микротрубочки – динамические структуры – способны расти, укорачиваться, а также у них высокая скорость сборки и разборки (например митотическое веретено).

Функции микротрубочек:участие в самом акте движения, т.к. они являются структурными элементами (это внутриклеточный транспорт, например: перемещение синаптических пузырьков); участие в деление клетки; образование системы волокон, по которым перемещаются везикулы, органеллы ( движение веществ из комплекса Гольджи в ЭПС).

Связь микротрубочек с клиникой Медикаментозная терапия онкологических больных заключается в разрушении митотического веретена веществами, нарушающими полимеризацию (колхицин, винбластин). Данные препараты связываются с микротрубочками и ингибируют образование митотического веретена,

предотвращают расхождение хромосом и таким образом уничтожаются быстро делящиеся раковые клетки. Для лечения рака молочной железы применяется препарат таксол –действующий на аппарат микротрубочек, останавливая быстрое деление клеток.

Микрофиламенты (актиновые филаменты) Состоят из белка актина. Актин содержится во многих эукариотических клетках, составляя до 5% от общего белка клетки. В большинстве клеток содержится густая сеть из актиновых филаментов. Это тонкие белковые нити диаметром -5-7 нм, образуют клеточный кортекс, придающий механическую прочность поверхности клетки, позволяет ей менять свою форму.

Промежуточные филаменты Встречаются в цитоплазме эукариотических клеток. Это жесткие, прочные белковые волокна, устойчивые к растяжению полипептиды, образуют характерную «корзинку» возле ядра, оттуда по кривым траекториям движутся по периферии. Толщина 8-10нм, т.е. промежуточный между диаметром микротрубочек и актиновых филаментов.

Функции промежуточных филаментов – это противостояние механическому давлению в эпителиальных клетках, они участвуют в формировании ядерной ламины. Т.е. кроме механической, защитной, образование трансклеточной сети, для противодействия внешним нагрузкам.

Промежуточные филаменты образуют несколько белков: Кератины – только в эпителиальных клетках встречаются 20 различных кератинов, 8-тяжелых кератинов –специфичны для волос и ногтей; Виментин и родственные белки – распространен в фибробластах и эндотелиальных клетках;

Промежуточные филаменты обеспечивают устойчивость к механическим воздействиям, но некоторые мутации в кератиновых генах изменяют организацию кератиновых филаментов, которые находятся в базальном слое эпителия. Такие генетические изменения увеличивают чувствительность кожи к механическим повреждениям. Примером являются

обыкновенная и буллезная пузырчатка – на коже появляются пузырки (особенно на ладонях, подошвах, вокруг рта, туловище, шее, формируются рубцы, отслойка ногтей).

Нейрофиламенты – цитоскелет в нервных клетках образуется из 3-х видов белков: низкомолекулярные белки (NF-Z) с низкой молекулярной массой; средние белки нейрофиламентов (NF-M) со средней молекулярной массой; высокомолекулярные белки нейрофиламентов (NF-H) с высокой молекулярной массой.

Нейрофиламенты расположены вдоль нейрона, придают эластичность длинным отросткам нейронов (рис. 7-2, ст 148, гл.7) Функция промежуточных филаментов – участие в формировании клеточных контактов – десмосом- (которые соединяют соседние эпителиальные клетки) и полудесмосом - прикрепляющих эпителиальные клетки к мембране, на которой они расположены.

Ядерная ламина – или волокнистая ламина – это сеть промежуточных филаментов, расположенных на внутренней поверхности ядерной мембраны и связанных с ядерными порами. В отличии от других промежуточных филаментов, ламины разрушаются во время митоза при фрагментации ядра и ядерной мембраны и восстанавливаются в конце митоза.

Контрольные вопросы: 1.Функции центросомы. 2.Белки промежуточных филаментов. 3.Ядерные ламины, строение и функции. 4.Активный цитоскелет и рак.