Differenza tra microtubuli e microfilamenti
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Differenza principale - Microtubuli vs Microfilamenti
Microtubuli e microfilamenti sono due componenti del citoscheletro di una cellula. Il citoscheletro è formato da microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi. I microtubuli sono formati dalla polimerizzazione delle proteine tubuliniche. Forniscono un supporto meccanico alla cellula e contribuiscono al trasporto intracellulare. I microfilamenti sono formati dalla polimerizzazione dei monomeri della proteina actina. Contribuiscono al movimento della cellula su una superficie. Il differenza principale tra microtubuli e microfilamenti è quello i microtubuli sono lunghi cilindri cavi, costituiti da unità di tubulina proteica, mentre i microfilamenti sono polimeri elicoidali a doppio filamento, costituiti da proteine di actina.
1. Cosa sono i microtubuli
- Struttura, funzione, caratteristiche
2. Cosa sono i microfilamenti
- Struttura, funzione, caratteristiche
3. Qual è la differenza tra microtubuli e microfilamenti
Cosa sono i microtubuli
I microtubuli sono polimeri della proteina tubulina presente ovunque nel citoplasma. I microtubuli sono uno dei componenti del citoplasma. Sono formati dalla polimerizzazione del dimero alfa e beta tubulina. Il polimero di tubulina può crescere fino a 50 micrometri in una natura altamente dinamica. Il diametro esterno del tubo è di circa 24 nm e il diametro interno è di circa 12 nm. I microtubuli possono essere trovati negli eucarioti e nei batteri.
Struttura dei microtubuli
I microtubuli eucarioti sono strutture cilindriche lunghe e cave. Lo spazio interno del cilindro è indicato come il lume. Il monomero del polimero della tubulina è dimero α / β-tubulina. Questo dimero si associa con il loro end-to-end per formare un protofilamento lineare che viene poi associato lateralmente per formare un singolo microtubulo. Di solito, circa tredici protofilamenti sono associati in un singolo microtubulo. Pertanto, il livello di amminoacidi è del 50% in ciascuna α e β - tubuline nel polimero. Il peso molecolare del polimero è di circa 50 kDa. Il polimero microtubulare ha una polarità tra due estremità, una estremità contiene una subunità α e l'altra estremità contiene una subunità β. Pertanto, le due estremità sono designate rispettivamente come estremità (-) e (+).
Figura 1: struttura di un microtubulo
Organizzazione intracellulare di microtubuli
L'organizzazione dei microtubuli in una cellula varia a seconda del tipo di cellula. Nelle cellule epiteliali, le estremità (-) sono organizzate lungo l'asse apicale-basale. Questa organizzazione facilita il trasporto di organelli, vescicole e proteine lungo l'asse apicale-basale della cellula. Nei tipi di cellule mesenchimali come i fibroblasti, i microtubuli si ancorano al centrosoma, irradiano la loro estremità (+) alla periferia cellulare. Questa organizzazione supporta i movimenti dei fibroblasti. I microtubuli, insieme all'assistente delle proteine motorie, organizzano l'apparato di Golgi e il reticolo endoplasmatico. Una cellula fibroblastica, contenente i microtubuli è mostrata in figura 2.
Figura 2: Microtubuli in una cellula fibroblastica
I microtubuli sono marcati fluorescenti in colore verde e actin in colore rosso.
Funzione dei microtubuli
I microtubuli contribuiscono a formare il citoscheletro, la rete strutturale della cellula. Il citoscheletro fornisce il supporto meccanico, il trasporto, la motilità, la segregazione cromosomica e l'organizzazione del citoplasma. I microtubuli sono in grado di generare forze contraendosi e consentono il trasporto cellulare insieme alle proteine motorie. I microtubuli e i filamenti di actina forniscono una struttura interna al citoscheletro e consentono di modificarne la forma durante lo spostamento. I componenti del citoscheletro eucariotico sono mostrati in figura 3. I microtubuli sono colorati con il colore verde. I filamenti di actina sono colorati in rosso e i nuclei sono colorati di blu.
Figura 3: citoscheletro
I microtubuli coinvolti nella segregazione cromosomica durante la mitosi e la meiosi, formano il mandrino apparato. Essi sono nucleati nel centromero, che è il centro di organizzazione dei microtubuli (MTOC), al fine di formare l'apparato del fuso. Sono anche organizzati nei corpi basali di ciglia e flagelli come strutture interne.
I microtubuli consentono la regolazione genica attraverso l'espressione specifica dei fattori di trascrizione, che mantengono l'espressione differenziale dei geni, con l'aiuto della natura dinamica dei microtubuli.
Proteine associate con microtubuli
Varie dinamiche di microtubuli come i tassi di polimerizzazione, depolimerizzazione e catastrofe sono regolate da proteine associate ai microtubuli (MAP). Le proteine Tau, MAP-1, MAP-2, MAP-3, MAP-4, katanin e fidgeting sono considerate MAP. Le proteine di tracciamento Plus-end (+ TIP) come CLIP170 sono un'altra classe di MAP. I microtubuli sono i substrati per le proteine motorie, che sono l'ultima classe di MAP. Dynein, che si muove verso l'estremità (-) del microtubulo e della chinesina, che si sposta verso l'estremità (+) del microtubulo, sono i due tipi di proteine motorie presenti nelle cellule. Le proteine motorie svolgono un ruolo importante nella divisione cellulare e nel traffico di vescicole. Le proteine del motore idrolizzano l'ATP per generare energia meccanica per il trasporto.
Cosa sono i microfilamenti
I filamenti costituiti da filamenti di actina sono noti come microfilamenti. I microfilamenti sono un componente del citoscheletro. Sono formati dalla polimerizzazione dei monomeri della proteina actina. Un microfilamento ha un diametro di circa 7 nm ed è composto da due filamenti di natura elicoidale.
Struttura dei microfilamenti
Le fibre più sottili nel citoscheletro sono microfilamenti. Il monomero, che forma il microfilamento, è chiamato subunità di actina globulare (G-actina). Un filamento della doppia elica è chiamato actina filamentosa (F-actina). La polarità dei microfilamenti è determinata dal pattern di legame dei frammenti di miosina S1 nei filamenti di actina. Pertanto, la fine punta è chiamata la fine (-) e la fine spinata è chiamata la fine (+). La struttura del microfilamento è mostrata in figura 3.
Figura 3: un microfilamento
Organizzazione dei microfilamenti
Tre dei monomeri di G-actina sono auto-associati per formare un trimero. L'actina, che è legata all'ATP, si lega con l'estremità appuntita, idrolizzando l'ATP. La capacità legante dell'actina con le subunità vicine viene ridotta dagli eventi autocatalizzati fino a quando l'ex ATP viene idrolizzato. La polimerizzazione dell'actina è catalizzata da actoclampins, una classe di motori molecolari. I microfilamenti di actina nei cardiomiociti sono mostrati, colorati con il colore verde in figura 4. Il colore blu mostra il nucleo.
Figura 4: microfilamenti in cardiomiociti
Funzione dei microfilamenti
I microfilamenti sono coinvolti in cytokinesis e cellula motilità come il movimento ameboide. Generalmente, svolgono un ruolo nella forma cellulare, nella contrattilità cellulare, nella stabilità meccanica, nell'esocitosi e nell'endocitosi. I microfilamenti sono forti e relativamente flessibili. Sono resistenti alle fratture grazie alle forze di trazione e alle forze di compressione multi-piconewton. La motilità della cellula è raggiunta dall'allungamento di un'estremità e dalla contrazione dell'altra estremità. I microfilamenti agiscono anche come motori molecolari contrattili attivati da actomiosina, insieme alle proteine della miosina II.
Proteine associate con microfilamenti
La formazione dei filamenti di actina è regolata dalle proteine associate con microtubuli simili,
- Actina proteine leganti monomero (timosina beta-4 e profilina)
- Cross-linker del filamento (fascin, fimbrin e alfa-actinina)
- Complesso del nucleando del filamento o della proteina 2/3 dell'actina (Arp2 / 3)
- Proteine che separano i filamenti (gelsolin)
- Proteine di tracciamento dell'estremità del filamento (formine, N-WASP e VASP)
- Tappatori con estremità a filamento come CapG.
- Actina depolymerizing proteine (ADF / cofilin)
Differenza tra microtubuli e microfilamenti
Struttura
I microtubuli: Il microtubulo è un reticolo elicoidale.
Microfilamenti: Il microfilamento è a doppia elica.
Diametro
I microtubuli: Il microtubulo ha un diametro di 7 nm.
Microfilamenti: Il microfilamento ha un diametro di 20-25 nm.
Composizione
I microtubuli: I microtubuli sono composti da subunità alfa e beta di tubulina proteica.
Microfilamenti: I microfilamenti sono composti prevalentemente da proteine contrattili chiamate actina.
Forza
I microtubuli: I microtubuli sono rigidi e resistono alle forze di flessione.
Microfilamenti: I microfilamenti sono flessibili e relativamente forti. Resistono alla deformazione a causa delle forze di compressione e della frattura del filamento da parte delle forze di trazione.
Funzione
I microtubuli: I microtubuli aiutano le funzioni cellulari come la mitosi e varie funzioni di trasporto cellulare.
Microfilamenti: I microfilamenti aiutano le cellule a muoversi.
Proteine associate
I microtubuli: MAP, + TIPs e proteine motorie sono le proteine associate che regolano la dinamica dei microtubuli.
Microfilamenti: Proteine monomeriche leganti l'actina, cross-linkers del filamento, proteine 2/3 (Arp2 / 3) legate all'actina e proteine che separano i filamenti sono coinvolte nella regolazione della dinamica dei microfilamenti.
Conclusione
Microtubuli e microfilamenti sono due componenti nel citoscheletro. La principale differenza tra microtubuli e microfilamenti è nella loro struttura e funzione. I microtubuli hanno una struttura cilindrica lunga e vuota. Sono formati dalla polimerizzazione delle proteine tubuliniche. Il ruolo principale dei microtubuli è quello di fornire un supporto meccanico alla cellula, coinvolgere nella segregazione cromosomica e mantenere il trasporto dei componenti all'interno della cellula. D'altra parte, i microfilamenti sono strutture elicoidali, più forti e flessibili rispetto ai microtubuli. Sono coinvolti nel movimento della cellula su una superficie. Sia i microtubuli che i microfilamenti sono strutture dinamiche. La loro natura dinamica è regolata dalle proteine associate con i polimeri.
Riferimento:
1. "Microtubule". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 14 marzo 2017. Web. 14 marzo 2017.
2. "Microfilamento". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 08 marzo 2017. Web. 14 marzo 2017.
Cortesia dell'immagine:
1. "Struttura dei microtubuli" di Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) - Opera propria (resa con Maxon Cinema 4D) (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Fibroblast di immagini fluorescenti" di James J. Faust e David G. Capco - NIGMS Open Source Galleria di immagini e video (dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
3. "Fluorescent Cells" (di dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia
4. "Figura 04 05 02" di CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
5. "File: filamenti di F-actina nei cardiomiociti" di Ps1415 - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
