세포 골격 : 특성, 기능 및 구조 - 생물학 - 2025

세포 골격은 필라멘트로 구성된 세포 구조입니다. 그것은 세포질 전체에 분산되어 있으며 그 기능은 주로 세포 구조와 모양을 유지하는 데 도움이됩니다. 구조적으로 크기에 따라 분류되는 세 가지 유형의 섬유로 구성됩니다.

이들은 액틴 섬유, 중간 필라멘트 및 미세 소관입니다. 각각은 네트워크에 특정 속성을 부여합니다. 셀 내부는 물질의 변위 및 이동이 발생하는 환경입니다. 세포 골격은 이러한 세포 내 움직임을 매개합니다.

예를 들어, 미토콘드리아 또는 골지기구와 같은 세포 기관은 세포 환경에서 정적입니다. 이들은 세포 골격을 경로로 사용하여 이동합니다.

세포 골격은 진핵 생물에서 분명히 우세하지만 유사한 구조가 원핵 생물에서보고되었습니다.

일반적 특성

세포 골격은 "분자 지지체"를 나타내는 매우 역동적 인 구조입니다. 이를 구성하는 세 가지 유형의 필라멘트는 이러한 기본 단위가 결합되는 방식에 따라 매우 다른 구조를 형성 할 수있는 반복 단위입니다.

우리가 인간 골격과 유사하게 만들고 싶다면 세포 골격은 뼈 시스템 및 근육 시스템과 동일합니다.

그러나 구성 요소를 조립하고 분해 할 수 있기 때문에 뼈와 동일하지 않아 모양을 변경하고 세포 가소성을 부여 할 수 있습니다. 세포 골격의 성분은 세제에 용해되지 않습니다.

풍모

모양

이름에서 알 수 있듯이 세포 골격의 "직관적 인"기능은 세포에 안정성과 모양을 제공하는 것입니다. 필라멘트가이 복잡한 네트워크에서 결합되면 셀에 변형에 저항하는 특성을 부여합니다.

이 구조가 없으면 세포는 특정 모양을 유지할 수 없습니다. 그러나 세포에 모양을 변화시키는 특성을 부여하는 것은 (인간 골격과는 달리) 동적 구조입니다.

세포 이동 및 접합

많은 세포 구성 요소가 세포질에 분산 된이 섬유 네트워크에 부착되어 공간 배열에 기여합니다.

세포는 다른 요소가 표류하는 수프처럼 보이지 않습니다. 정적 엔티티도 아닙니다. 오히려 특정 영역에 위치한 세포 기관이있는 조직화 된 매트릭스이며,이 과정은 세포 골격 덕분에 발생합니다.

세포 골격은 운동에 관여합니다. 이것은 운동 단백질 덕분에 발생합니다. 이 두 요소가 결합되어 셀 내에서 이동할 수 있습니다.

또한 식균 작용 (세포가 음식 일 수도 있고 아닐 수도있는 외부 환경에서 입자를 포착하는 과정)에도 참여합니다.

세포 골격은 세포가 물리적, 생화학 적으로 외부 환경과 연결되도록합니다. 이 커넥터 역할은 조직과 세포 접합의 형성을 허용합니다.

구조 및 구성 요소

세포 골격은 액틴, 중간 필라멘트 및 미세 소관의 세 가지 유형의 필라멘트로 구성됩니다.

새로운 후보는 현재 세포 골격의 네 번째 가닥 인 septin으로 제안되고 있습니다. 이러한 각 부분은 아래에 자세히 설명되어 있습니다.

액틴 필라멘트

액틴 필라멘트의 직경은 7nm입니다. 마이크로 필라멘트라고도합니다. 필라멘트를 구성하는 단량체는 풍선 모양의 입자입니다.

선형 구조이지만 "막대"모양은 아닙니다. 축을 따라 회전하고 나선과 비슷합니다. 이들은 행동 (조직, 위치, 길이)을 조절하는 일련의 특정 단백질에 부착됩니다. 액틴과 상호 작용할 수있는 단백질은 150 개가 넘습니다.

극단은 구분할 수 있습니다. 하나는 플러스 (+), 다른 하나는 마이너스 (-)라고합니다. 이 끝에서 필라멘트는 늘어나거나 줄어들 수 있습니다. 중합은 플러스 쪽에서 눈에 띄게 더 빠릅니다. 중합이 일어나려면 ATP가 필요합니다.

액틴은 모노머로도 존재할 수 있으며 세포질에서 자유로울 수 있습니다. 이러한 단량체는 중합을 방지하는 단백질에 결합됩니다.

액틴 필라멘트의 기능

액틴 필라멘트는 세포 이동과 관련된 역할을합니다. 그들은 단세포 및 다세포 유기체 (예 : 면역 체계의 세포)와 같은 다양한 세포 유형이 환경에서 이동할 수 있습니다.

액틴은 근육 수축의 역할로 잘 알려져 있습니다. myosin과 함께 그들은 sarcomeres에서 함께 그룹화됩니다. 두 구조 모두 이러한 ATP 종속 이동을 가능하게합니다.

중간 필라멘트

이 필라멘트의 대략적인 직경은 10 µm입니다. 따라서 이름은 "중간"입니다. 그 직경은 세포 골격의 다른 두 구성 요소에 비해 중간입니다.

각 필라멘트는 N 터미널에 풍선 모양의 머리와 탄소 터미널에 비슷한 모양의 꼬리로 구성됩니다. 이 끝은 알파 나선으로 구성된 선형 구조로 서로 연결됩니다.

이 "현"은 다른 중간 필라멘트와 함께 감아 더 두꺼운 인터레이스 요소를 만드는 특성을 가진 구형 머리를 가지고 있습니다.

중간 필라멘트는 세포질 전체에 위치합니다. 그들은 막으로 확장되어 종종 부착됩니다. 이 필라멘트는 핵에서도 발견되어 "핵 층"이라는 구조를 형성합니다.

이 그룹은 차례로 중간 필라멘트의 하위 그룹으로 분류됩니다.

-각질 필라멘트.

-비 멘틴 필라멘트.

-신경 섬유.

-핵 시트.

중간 필라멘트의 역할

그들은 매우 강하고 저항력이있는 요소입니다. 실제로 다른 두 필라멘트 (액틴 및 미세 소관)와 비교하면 중간 필라멘트의 안정성이 향상됩니다.

이 속성 덕분에 주요 기능은 기계적이며 세포 변화에 저항합니다. 그들은 일정한 기계적 스트레스를 경험하는 세포 유형에서 풍부하게 발견됩니다. 예를 들어, 신경, 상피 및 근육 세포에서.

세포 골격의 다른 두 구성 요소와 달리 중간 필라멘트는 극성 끝에서 조립 및 분리 될 수 없습니다.

그것들은 단단한 구조 (그 기능을 수행 할 수있는 세포 지원과 스트레스에 대한 기계적 반응)이며 필라멘트의 조립은 인산화에 의존하는 과정입니다.

중간 필라멘트는 데스 모솜이라고하는 구조를 형성합니다. 일련의 단백질 (cadherins)과 함께 이러한 복합체가 생성되어 세포 사이의 접합을 형성합니다.

미세 소관

미세 소관은 속이 빈 요소입니다. 그들은 세포 골격을 구성하는 가장 큰 필라멘트입니다. 내부 부분의 미세 소관의 직경은 약 25nm입니다. 길이는 200 nm ~ 25 µm 범위에서 매우 다양합니다.

이 필라멘트는 모든 진핵 세포에서 필수 불가결합니다. 그들은 중심체라고 불리는 작은 구조에서 나오거나 태어나고, 거기에서 세포 환경 전체로 확장되는 중간 필라멘트와 달리 세포 가장자리로 확장됩니다.

미세 소관은 튜 불린이라는 단백질로 구성됩니다. Tubulin은 α-tubulin과 β-tubulin의 두 가지 하위 단위로 구성된 이합체입니다. 이 두 단량체는 비공유 결합으로 연결됩니다.

가장 관련성이 높은 특성 중 하나는 액틴 필라멘트에서와 같이 매우 역동적 인 구조 인 성장 및 축소 능력입니다.

microtubules의 두 끝은 서로 구별 할 수 있습니다. 이러한 이유로 이러한 필라멘트에는 "극성"이 있다고합니다. 플러스 p 포지티브 및 마이너스 또는 네거티브라고 불리는 각 극단에서 자체 조립 프로세스가 발생합니다.

필라멘트의 이러한 조립 및 분해 과정은 "동적 불안정"현상을 일으 킵니다.

미세 소관 기능

미세 소관은 매우 다양한 구조를 형성 할 수 있습니다. 그들은 세포 분열 과정에 참여하여 유사 분열 방추를 형성합니다. 이 과정은 각 딸 세포가 동일한 수의 염색체를 갖도록 도와줍니다.

그들은 또한 섬모 및 편모와 같은 세포 이동성에 사용되는 채찍과 같은 부속물을 형성합니다.

미세 소관은 전달 기능을 가진 여러 단백질이 이동하는 경로 또는 "고속도로"역할을합니다. 이 단백질은 키네신과 다인의 두 가지 계열로 분류됩니다. 그들은 세포 내에서 장거리를 이동할 수 있습니다. 짧은 거리의 운송은 일반적으로 액틴에서 수행됩니다.

이 단백질은 미세 소관 도로의 "보행자"입니다. 그것의 움직임은 미세 소관을 걷는 것과 매우 유사합니다.

운송에는 소포와 같은 다양한 유형의 요소 또는 제품의 이동이 포함됩니다. 신경 세포에서이 과정은 신경 전달 물질이 소포에서 방출되기 때문에 잘 알려져 있습니다.

Microtubules는 또한 세포 기관 동원에 참여합니다. 특히 골지체와 소포체는 이러한 필라멘트에 의존하여 적절한 위치를 차지합니다. 미세 소관이없는 경우 (실험적으로 돌연변이 된 세포에서) 이러한 세포 기관은 위치를 현저하게 변경합니다.

세포 골격의 다른 의미

박테리아에서

이전 섹션에서는 진핵 생물의 세포 골격에 대해 설명했습니다. 원핵 생물은 또한 유사한 구조를 가지고 있으며 전통적인 세포 골격을 구성하는 세 가지 섬유와 유사한 구성 요소를 가지고 있습니다. 이 필라멘트에는 박테리아에 속하는 MinD-ParA 그룹이 추가됩니다.

박테리아에서 세포 골격의 기능은 지원, 세포 분열, 세포 모양 유지 등 진핵 생물에서 수행하는 기능과 매우 유사합니다.

암에서

임상 적으로 세포 골격의 구성 요소는 암과 관련이 있습니다. 그들은 분열 과정에 개입하기 때문에 통제되지 않은 세포 발달을 이해하고 공격하기 위해 "표적"으로 간주됩니다.

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