ریز لوله چه ها، بخش اول

ریز لوله چه ها و زیر واحدهای آن ها به ترتیب اکتین و توبولین و پروتئین های رشته های حد واسط می باشند.

مرکز یادگیری سایت تبیان - مرجان سلیمانیان

پیشتر دانستید که ریز رشته ها در سازمان دهی غشای قطر بیرونی این لوله های توخالی حدود 25 نانومتر است و این ریزلوله ها از اجتماع زیر واحدهای پروتئینی کروی شکل به نام تیوبیولین تشکیل شده اند، حال بیشتر با این ریز لوله چه ها و کارایی آنها در اسکلت سلولی نیز که در مطلب قبل خواندید، صحبت خواهیم کرد.

می دانید که دانشمندان توانسته‌اند با جداسازی اسکلت سلولی از سایر محتویات سیتوزول نشان دهند که این ساختار از سه نوع رشته‌ های پروتئینی تشکیل شده است.

ریز لوله‌ ها

ساختارهایی هستند که در سیتوزول تمام سلول های یوکاریوتی از آمیب گرفته تا سلول گیاهان و جانوران عالی وجود دارند. گلبول های قرمز ممکن است استثنا باشند. جزئیات ساختاری ریز لوله ‌ها در سلول های موجودات مختلف بطور شگفت آوری یکسان است. ریز لوله‌ ها رشته‌ های بلند و توخالی هستند که درازای آن ها به حداکثر 200 میکرومتر می ‌رسد. قطر خارجی آن ها 25 نانومتر و قطر داخلی‌ آن ها 15 نانومتر می‌باشد. هر ریزلوله از 13 رشته به نام پیش رشته تشکیل شده است که به موازات محور طولی ریز لوله قرار گرفته ‌اند.

پیش رشته‌ ها از دو نوع پروتئین کروی مشابه به نام توبولین/ آلفا (α) وتوبولین بتا (β) تشکیل شده ‌اند. تشابه ردیف اسیدهای آمینه این دو توبولین حدود 500 درصد است. در واقع واحد تشکیل دهنده پیش رشته‌ ها دایمر βα  است و این دایمر نیز اصطلاحا توبولین خوانده می ‌شود. در هر پیش رشته توبولین به صورت پشت سر هم یعنی αβ←αβ قرار گرفته ‌اند. تنوع ریز لوله‌ ها عمدتا به دلیل وجود پروتئین های ضمیمه متفاوت در آن ها است و این پروتئین های ضمیمه هستند که خصوصیات ویژه یک ریز لوله ‌ها را تعیین می‌ کنند.

ریز رشته ها و ریز لوله چه ها پلیمرهایی تعادلی نمی باشند. بلکه پویا هستند. پویایی این ساختارها وابسته به مصرف انرژی (هیدرولیز ATP یا GTP) توسط زیر واحدهای آن ها می باشد. این پویایی اجازه می دهد که اسکلت سلولی در صورت لزوم بتواند به سرعت سازمان دهی مجدد شود و شکل و رفتار سلول را متناسب با شرایط محیطی تغییر دهد. این پویایی می تواند باعث انجام کار (اعمال نیرو) توسط این رشته ها طی پلیمریزاسیون و دپلیمریزاسیون شود. هم چنین پویایی رشته های اسکلت سلولی جستجوی فضای سلول توسط این رشته ها را تسریع می کند.

مثلا یافتن سانترومرهای کروموزوم ها در میتوز بدون وجود ریز لوله چه های پویا امکان پذیر نمی باشد. این ریز لوله چه ها مرتبا کوتاه و بلند می شوند تا نهایتا سانترومرها را بیابند.

پویایی ریز رشته ها و ریز لوله چه ها چگونه به دست می آید؟ ابتدا واکنش افزوده شدن یک زیر واحد (M) (اکتین یا توبولین) را به رشته ای به طول n زیر واحد (Pn) در نظر می گیریم. این واکنش می تواند در انتهای مثبت یا منفی رشته ها صورت گیرد.

رابطه 1

در اینجا kon و koff به ترتیب ثابت های سرعت واکنش های رفت و برگشت می باشند. مقدار ثابت سرعت در یک واکنش، معادل سرعت آن واکنش در غلظت 1 مولار واکنش دهنده های آن می باشد. در اینجا در هر زمان، سرعت واکنش رفت برابر با

kon.⌈Pn⌉.⌈M⌉ و سرعت واکنش برگشت برابر با K_off.⌈P_(n+1) ⌉ است. در شرایط سلول می توانیم ⌈P_n ⌉ و ⌈P_(n+1) ⌉ را مقادیری تقریبا برابر و ثابت در نظر بگیریم. همچنین باید در نظر داشت که هر یک از مقادیر kon و koff برای دو انتهای مثبت و منفی یک رشته قطبیده می تواند متفاوت باشد.

از طرفی دیگر ثابت تعادل این واکنش (Keq) از نظر عددی برابر است با:

رابطه 2

اگر رشته های اسکلت سلولی پلیمرهایی تعادلی بودند و از یک نوع زیر واحد و به صورت تعادلی تشکیل می شدند، مقدار Keq در دو انتهای رشته یکسان می بود، زیرا ثابت تعادل یک واکنش (که وابسته به تغییرات انرژی آزاد آن یعنی ΔG است) تنها به محصولات و مواد اولیه آن بستگی دارد و مستقل از مسیر واکنش (افزوده شدن از سمت مثبت یا منفی) می باشد.

ادامه دارد...

منبع: http://daneshnameh.roshd.ir

تنظیم: زینب شاه مرادی