შუალედური ძაფები ევკარიოტული უჯრედების დამახასიათებელი სტრუქტურაა. ისინი თვითაწყობი და ქიმიურად მდგრადია. შუალედური ძაფების სტრუქტურა და ფუნქციები განისაზღვრება ცილის მოლეკულებში ობლიგაციების მახასიათებლებით. ისინი ემსახურებიან არა მხოლოდ უჯრედის ხარაჩოს ფორმირებას, არამედ უზრუნველყოფენ ორგანელების ურთიერთქმედებას.
ზოგადი აღწერა
ფილამენტები არის ძაფისებრი ცილოვანი სტრუქტურები, რომლებიც მონაწილეობენ ციტოჩონჩხის მშენებლობაში. დიამეტრის მიხედვით იყოფა 3 კლასად. შუალედურ ძაფებს (IF) აქვთ საშუალო განივი მნიშვნელობა 7-11 ნმ. ისინი იკავებენ შუალედურ ადგილს Ø5-8 ნმ მიკროფილამენტებსა და Ø25 ნმ მიკროტუბულებს შორის, რისთვისაც მათ მიიღეს სახელი.
არსებობს ამ სტრუქტურების 2 ტიპი:
- ლამინი. ისინი ბირთვში არიან. ყველა ცხოველს აქვს ლამინარული ძაფები.
- ციტოპლაზმური. ისინი განლაგებულია ციტოპლაზმაში. ხელმისაწვდომია ნემატოდებში, მოლუსკებში, ხერხემლიანებში. ამ უკანასკნელში, ზოგიერთი ტიპის უჯრედი შეიძლება არ იყოს (მაგალითად, გლიურ უჯრედებში).
მდებარეობა
შუალედური ძაფები ცოცხალი ორგანიზმების ციტოჩონჩხის ერთ-ერთი მთავარი ელემენტია, რომელთა უჯრედები შეიცავს ბირთვებს (ევკარიოტებს). პროკარიოტებს ასევე აქვთ ამ ფიბრილარული სტრუქტურების ანალოგები. ისინი არ გვხვდება მცენარეულ უჯრედებში.
ძაფების უმეტესობა განლაგებულია პერინუკლეარულ ზონაში და ბოჭკოების შეკვრაში, რომლებიც განლაგებულია პლაზმური მემბრანის ქვეშ და ვრცელდება ცენტრიდან უჯრედების კიდეებამდე. განსაკუთრებით ბევრი მათგანია იმ სახეობებში, რომლებიც ექვემდებარებიან მექანიკურ სტრესს - კუნთებში, ეპითელიუმში და ასევე ნერვული ბოჭკოების უჯრედებში.
პროტეინის ტიპები
როგორც კვლევები აჩვენებს, ცილები, რომლებიც ქმნიან შუალედურ ძაფებს, განასხვავებენ უჯრედების ტიპისა და მათი დიფერენცირების სტადიის მიხედვით. თუმცა, ისინი ყველა დაკავშირებულია.
შუალედური ძაფის ცილები იყოფა 4 ტიპად:
- კერატინები. ისინი ქმნიან პოლიმერებს ორი ქვეტიპისგან - მჟავე და ნეიტრალური. ამ ნაერთების მოლეკულური წონა მერყეობს 40,000-70,000 ამუ. მ. ქსოვილის წყაროდან გამომდინარე, კერატინების სხვადასხვა ჰეტეროგენული ფორმების რაოდენობამ შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ათეულს. იზოფორმების მიხედვით იყოფა 2 ჯგუფად - ეპითელური (ყველაზე მრავალრიცხოვანი) და რქოვანი, რომლებიც ქმნიან ცხოველის თმას, რქებს, ფრჩხილებს და ბუმბულს.
- მეორე ტიპში გაერთიანებულია 3 ტიპის ცილა, რომლებსაც აქვთ თითქმის იგივე მოლეკულური წონა (45000-53000 ამუ). ესენია: ვიმენტინი (შემაერთებელი ქსოვილი, ბრტყელი უჯრედები,სისხლისა და ლიმფური სისხლძარღვების ზედაპირის მოპირკეთება; სისხლის უჯრედები) დესმინი (კუნთოვანი ქსოვილი); პერიფერინი (პერიფერიული და ცენტრალური ნეირონები); გლიური ფიბრილარული მჟავე ცილა (ტვინის მაღალ სპეციფიკური ცილა).
- ნეიროფილამენტური პროტეინები გვხვდება ნევრიტებში, ცილინდრულ პროცესებში, რომლებიც ატარებენ იმპულსებს ნერვულ უჯრედებს შორის.
- ბირთვული ფენის ცილები, რომელიც ემყარება ბირთვულ მემბრანას. ისინი ყველა სხვა PF-ის წინამორბედები არიან.
შუალედური ძაფები შეიძლება შედგებოდეს ზემოაღნიშნული ნივთიერებების რამდენიმე ტიპისგან.
თვისებები
PF-ის მახასიათებლები განისაზღვრება მათი შემდეგი მახასიათებლებით:
- პოლიპეპტიდური მოლეკულების დიდი რაოდენობა ჯვარედინი განყოფილებაში;
- ძლიერი ჰიდროფობიური ურთიერთქმედება, რომელიც მნიშვნელოვან როლს თამაშობს მაკრომოლეკულების აწყობაში გრეხილი სუპერკოლის სახით;
- ტეტრამერების წარმოქმნა მაღალი ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედებით.
შედეგად, შუალედური ძაფები იძენენ ძლიერი გრეხილი თოკის თვისებებს - კარგად იხრება, მაგრამ არ ტყდება. რეაგენტებითა და ძლიერი ელექტროლიტებით დამუშავებისას ეს სტრუქტურები ბოლოა ხსნარში, ანუ ხასიათდება მაღალი ქიმიური სტაბილურობით. ამრიგად, შარდოვანაში ცილის მოლეკულების სრული დენატურაციის შემდეგ, ძაფებს შეუძლიათ დამოუკიდებლად შეიკრიბონ. გარედან შემოტანილი ცილები სწრაფად ინტეგრირდება ამ ნაერთების უკვე არსებულ სტრუქტურაში.
სტრუქტურა
მათი სტრუქტურის მიხედვით, შუალედური ძაფები არ არის განშტოებულიპოლიმერები, რომლებსაც შეუძლიათ როგორც მაკრომოლეკულური ნაერთების წარმოქმნა, ასევე დეპოლიმერიზაცია. მათი სტრუქტურული არასტაბილურობა ეხმარება უჯრედებს ფორმის შეცვლაში.
მიუხედავად იმისა, რომ ძაფებს აქვთ მრავალფეროვანი შემადგენლობა ცილების ტიპის მიხედვით, მათ აქვთ იგივე სტრუქტურული გეგმა. მოლეკულების ცენტრში არის ალფა სპირალი, რომელსაც აქვს მარჯვენა სპირალის ფორმა. იგი წარმოიქმნება ჰიდროფობიურ სტრუქტურებს შორის კონტაქტებით. მისი სტრუქტურა შეიცავს 4 სპირალურ სეგმენტს, რომლებიც გამოყოფილია მოკლე არასპირალური მონაკვეთებით.
ალფა სპირალის ბოლოებზე არის დომენები განუსაზღვრელი სტრუქტურით. ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ძაფის შეკრებასა და უჯრედულ ორგანელებთან ურთიერთქმედებაში. მათი ზომა და ცილების თანმიმდევრობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება IF სხვადასხვა სახეობებში.
სამშენებლო ცილა
პფ-ის ძირითადი სამშენებლო მასალაა დიმერები - რთული მოლეკულები, რომლებიც შედგება ორი მარტივი მოლეკულისგან. ჩვეულებრივ, ისინი მოიცავს 2 სხვადასხვა ცილას, რომლებიც დაკავშირებულია ღეროს ფორმის სტრუქტურებით.
ციტოპლაზმური ტიპის ძაფები შედგება დიმერებისგან, რომლებიც ქმნიან ძაფებს 1 ბლოკის სისქით. ვინაიდან ისინი პარალელურია, მაგრამ საპირისპირო მიმართულებით, არ არსებობს პოლარობა. ამ დიმერულ მოლეკულებს მოგვიანებით შეუძლიათ შექმნან უფრო რთული მოლეკულები.
ფუნქციები
შუალედური ძაფების ძირითადი ფუნქციები შემდეგია:
- უჯრედების და მათი პროცესების მექანიკური სიმტკიცის უზრუნველყოფა;
- ადაპტაცია სტრესორებთან;
- მონაწილეობაკონტაქტები, რომლებიც უზრუნველყოფენ უჯრედების ძლიერ კავშირს (ეპითელური და კუნთოვანი ქსოვილი);
- ცილებისა და ორგანელების უჯრედშიდა განაწილება (გოლჯის აპარატის, ლიზოსომების, ენდოსომების, ბირთვების ლოკალიზაცია);
- მონაწილეობა ლიპიდების ტრანსპორტში და უჯრედებს შორის სიგნალიზაციაში.
PF ასევე მოქმედებს მიტოქონდრიულ ფუნქციაზე. როგორც თაგვებზე ჩატარებულმა ლაბორატორიულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, იმ პირებში, რომლებსაც აკლიათ დესმინის გენი, ამ ორგანელების უჯრედშიდა განლაგება დარღვეულია და თავად უჯრედები დაპროგრამებულია უფრო ხანმოკლე სიცოცხლისთვის. შედეგად, ქსოვილებში ჟანგბადის მოხმარება მცირდება.
მეორეს მხრივ, შუალედური ძაფების არსებობა ხელს უწყობს მიტოქონდრიის მობილობის შემცირებას. თუ ვიმენტინი ხელოვნურად შევიდა უჯრედში, მაშინ IF ქსელი შეიძლება აღდგეს.
მედიცინის მნიშვნელობა
PF-ის სინთეზის, დაგროვებისა და სტრუქტურის დარღვევა იწვევს ზოგიერთი პათოლოგიური მდგომარეობის გაჩენას:
- ჰიალინის წვეთების წარმოქმნა ღვიძლის უჯრედების ციტოპლაზმაში. სხვაგვარად, მათ მალორის სხეულებს უწოდებენ. ეს სტრუქტურები არის IF პროტეინები ეპითელური ტიპის. ისინი წარმოიქმნება ალკოჰოლის გახანგრძლივებული ზემოქმედებით (მწვავე ალკოჰოლური ჰეპატიტი), აგრეთვე მეტაბოლური პროცესების დარღვევით ღვიძლის პირველადი ჰეპატოცელულური კიბოს დროს (ვირუსული B ჰეპატიტით და ციროზით დაავადებულებში), ღვიძლში და ნაღვლის ბუშტში ნაღვლის სტაგნაციით. ალკოჰოლურ ჰიალიინს აქვს იმუნოგენური თვისებები, რაც წინასწარ განსაზღვრავს სისტემური პათოლოგიის განვითარებას.
- როდესაც გენები მუტაციას განიცდიან,კერატინების გამომუშავებაზე პასუხისმგებელი ხდება კანის მემკვიდრეობითი დაავადება - epidermolysis bullosa. ამ შემთხვევაში დარღვეულია კანის გარე ფენის მიმაგრება სარდაფულ მემბრანაზე, რომელიც გამოყოფს მას შემაერთებელი ქსოვილისგან. შედეგად წარმოიქმნება ეროზია და ბუშტები. კანი ხდება ძალიან მგრძნობიარე ოდნავი მექანიკური დაზიანების მიმართ.
- ალცჰეიმერის დაავადების დროს ტვინის უჯრედებში ასაკოვანი დაფების და ნეიროფიბრილარული კვანძების წარმოქმნა.
- კარდიომიოპათიის ზოგიერთი ტიპი, რომელიც დაკავშირებულია PF-ის ჭარბ დაგროვებასთან.
ვიმედოვნებთ, რომ ჩვენმა სტატიამ უპასუხა თქვენს ყველა კითხვას.
