Cellen – cytoskelet

Cytoskelet
Levende cellen hebben een doorlopend transport van voeding en afval nodig. Dit transport wordt verzorgd door moleculaire motoreiwitten, die organellen en andere bouwstenen vervoeren langs het netwerk van polymeren in het cytoskelet, dat zich uitstrekt door de gehele cel. Zie de onderstaande afbeelding rechts van een actief moleculair motoreiwit.
Moleculaire motoreiwitten

Binnen de cel zijn motoreiwitten de voertuigen, die vracht vervoeren, zoals mRNA en groeifactoren. Ze bewegen zich over holle eiwitbuisjes, de microtubuli, door het energiemolecuul ATP om te zetten in kinetische energie. Kinetische energie of bewegingsenergie is een vorm van energie, dat een lichaam of voorwerp in zich heeft, omdat het beweegt. De massa en de snelheid van het lichaam of het voorwerp bepalen de hoeveelheid kinetische energie. Kinetische energie staat recht evenredig met de massa en het kwadraat van de snelheid. Hoe groter de snelheid, hoe groter de kinetische energie is.
Onderzoekers keken naar dyneïne, de grootste onder de motoreiwitten. Dyneïne heeft twee gelijke, aan elkaar gebonden, motoren in de vorm van een donut. Daaruit steken twee lange armen met daaraan een haak, waarmee het motoreiwit zich aan een microtubulus kan vasthouden. De armen zijn twintig nanometer lang, maar de grijpplaatsen op de weg liggen slechts acht nanometer uit elkaar. Het motoreiwit kan dus binden aan de dichtstbijzijnde bindingsplaats, maar kan met zijn flexibele haak ook de bindingsplaats daarop of zelfs nog een bindingsplaats verder weg pakken. Dyneïne heeft een soort scharnier tussen de armen en de grijphaak, die lijkt op het polsgewricht tussen arm en hand, zodat het motoreiwit zich tijdens het wandelen onder verschillende hoeken aan de weg vasthoudt. Het motoreiwit stapt dus over deze moleculaire weg heen door bindingsplaatsen vast te grijpen en los te laten. De beweging lijkt op die van een mens, die in een klimrek slingert. Veel virussen kapen motoreiwitten en liften zo mee naar de celkern, waar ze zichzelf kunnen vermenigvuldigen en cellen infecteren.
Eiwittrekdraden
Het cytoskelet is een systeem van eiwittrekdraden, dat vastzit aan het celmembraan en aan de celkern. Het centrosoom of spoellichaampje is een punt net buiten de celkern, waar de eiwittrekdraden voor het cytoskelet worden aangemaakt. De eiwitten zijn de bouwstenen van het cytoskelet. Door de aanmaak van eiwittrekdraden vanuit het centrosoom blijft het cytoskelet in stand. Het celmembraan van de cel krijgt zijn vorm en bewegelijkheid door het cytoskelet.

Structuur cytoskelet
Het cytoskelet heeft een structuur, die steeds van vorm kan veranderen en bestaat uit drie soorten eiwitdraden: actinedraden, microtubuli en intermediaire filamenten.
Actinedraden
Actinedraden zijn de dunste en lange eiwitdraden, die de spanning van de cel dragen. Ze houden daarmee de vorm van de cel in stand en vervoeren cellen en stoffen (moleculen) langs het celmembraan. Ze komen veel in spiercellen voor en zijn betrokken bij het samentrekken van spiercellen (spiercontracties).
Microtubuli
Microtubuli zijn de dikste draden en lijken op holle buizen. Het zijn holle eiwitbuisjes in cellen. Ze maken een aantal activiteiten mogelijk:
– ze zorgen voor transport van moleculen.
De organellen kunnen zich langs de microtubuli binnen de cel verplaatsen.
– ze zijn nauw betrokken bij de celdeling tijdens de mitose en de meiose, waarbij de chromosomen uit elkaar worden getrokken door uit microtubuli bestaande trekdraden. Microtubuli worden gevormd in het centrosoom. In het centrosoom bevinden zich twee centriolen, die betrokken zijn bij de vorming van de eiwittrekdraden.
– de microtubuli maken beweging van cellen mogelijk door cilia (trilharen) en flagellen (zweepstaarten) te vormen, die uit de cel naar buiten steken.
Intermediaire filamenten 
Intermediaire filamenten zijn eiwitbuisjes, dunner dan microtubuli en dikker dan actinedraden, die de organellen in het cytoplasma op hun plek houden. De intermediaire draden verstevigen de cel. Aan deze drie draden zitten vaak nog andere eiwitten vast. Samen vormen ze een systeem van balken, touwen en motoren, die de cel zijn mechanische kracht en vorm geeft en zorgt voor de bewegingen van de cel. De binnenkant van een cel is constant in beweging.

Taak
Het cytoskelet heeft vier taken:
• 1. het cytoskelet zorgt door een snelle aanmaak en afbraak van de eiwitdraden van het cytoskelet ervoor, dat het celmembraan van vorm kan veranderen en de cel kan bewegen. Zoals bijvoorbeeld het verhuizen van witte bloedcellen in het lichaam of bij beweging door ciliën (trilharen) en flagellen (zweepstaarten). Zenuwcellen kunnen bijvoorbeeld hun werk niet doen zonder het cytoskelet, waarbij de blaasjes gebonden zijn aan speciale eiwitten, die over de filamenten ‘wandelen’. De eiwitdraden van het cytoskelet maken het mogelijk dat zenuwcellen heel lang zijn.
• 2. het celmembraan verandert onder invloed van het cytoskelet, zodat de cel moleculen in transportblaasjes kan opnemen en afscheiden. De transportblaasjes verplaatsen zich vervolgens langs de draden van het cytoskelet naar de juiste plek in de cel.
• 3. het cytoskelet houdt met de eiwittrekdraden de organellen op hun plaats, zodat de cel een structuur heeft. De beweging van de organellen binnenin de cel zijn mogelijk door het cytoskelet.
• 4. het cytoskelet is belangrijk voor de celdeling, omdat door de eiwittrekdraden (microtubuli) de chromosomen (chromatiden) uit elkaar worden getrokken om zich te verdelen over de twee nieuwe cellen.

Help mee