Hoe en waarom cellen bewegen

Cel beweging is een noodzakelijke functie in organismen. Zonder het vermogen om te bewegen, zouden cellen niet kunnen groeien en delen of migreren naar gebieden waar ze nodig zijn. De cytoskelet is het onderdeel van de cel dat celbeweging mogelijk maakt. Dit netwerk van vezels is verspreid over de cellen van de cel cytoplasma en houdt vast organellen op hun juiste plaats. Cytoskeletvezels verplaatsen cellen ook van de ene locatie naar de andere op een manier die lijkt op kruipen.

Waarom bewegen cellen?

Deze fibroblastcel is belangrijk voor wondgenezing. Deze bindweefselcel migreert naar plaatsen van verwonding om te helpen bij weefselherstel. Rolf Ritter/Cultura Science/Getty Images

Cel beweging is nodig om een ​​aantal activiteiten in het lichaam te laten plaatsvinden. witte bloedcellen , zoals neutrofielen en macrofagen moeten snel migreren naar plaatsen van infectie of letsel om bacteriën en andere ziektekiemen te bestrijden. Celmotiliteit is een fundamenteel aspect van vormgeneratie ( morfogenese ) bij de constructie van weefsels, organen en de bepaling van de celvorm. In gevallen van wondletsel en herstel, bindweefsel cellen moeten naar een plaats van de verwonding reizen om beschadigd weefsel te herstellen.Kankercellenhebben ook het vermogen om te metastaseren of zich van de ene locatie naar de andere te verspreiden door er doorheen te gaan aderen en lymfevaten . In de celcyclus , is beweging vereist om het celdelingsproces van cytokinese te laten plaatsvinden bij de vorming van twee dochtercellen .

Stappen van celbeweging

HeLa-cellen, fluorescerende lichtmicrofoto. De celkernen bevatten het erfelijk materiaal chromatine (rood). De eiwitten waaruit het cytoskelet van de cellen bestaat, zijn gekleurd met verschillende kleuren: actine is blauw en microtubuli zijn geel. DR Torsten Wittmann/Science Photo Library/Getty Image

celmotiliteit wordt bereikt door de activiteit van cytoskeletvezels . Deze vezels omvatten: microtubuli , microfilamenten of actinefilamenten en intermediaire filamenten. Microtubuli zijn holle staafvormige vezels die cellen helpen ondersteunen en vormen. Actinefilamenten zijn stevige staafjes die essentieel zijn voor beweging en spiercontractie. Tussenfilamenten helpen stabiliseren microtubuli en microfilamenten door ze op hun plaats te houden. Tijdens celbewegingen demonteert en assembleert het cytoskelet actinefilamenten en microtubuli. De energie die nodig is om beweging te produceren, is afkomstig van adenosinetrifosfaat (ATP). ATP is een hoogenergetisch molecuul dat wordt geproduceerd in cellulaire ademhaling .

Stappen van celbeweging

Celadhesiemoleculen op celoppervlakken houden cellen op hun plaats om ongerichte migratie te voorkomen. Adhesiemoleculen houden cellen vast aan andere cellen, cellen aan de extracellulaire matrix (ECM) en de ECM naar het cytoskelet. De extracellulaire matrix is ​​een netwerk van eiwitten , koolhydraten en vloeistoffen die cellen omringen. De ECM helpt bij het positioneren van cellen in weefsels, het transporteren van communicatiesignalen tussen cellen en het herpositioneren van cellen tijdens celmigratie. Celbeweging wordt in gang gezet door chemische of fysieke signalen die worden gedetecteerd door eiwitten die worden aangetroffen op celmembranen . Zodra deze signalen worden gedetecteerd en ontvangen, begint de cel te bewegen. Er zijn drie fasen in celbeweging.

In de eerste fase, de cel komt los van de extracellulaire matrix op zijn voorste positie en strekt zich naar voren uit.In de tweede fase, het losgemaakte deel van de cel beweegt naar voren en wordt opnieuw bevestigd op een nieuwe voorwaartse positie. Het achterste deel van de cel komt ook los van de extracellulaire matrix.In de derde fasewordt de cel naar voren getrokken door het motoreiwit myosine. Myosine gebruikt de energie afkomstig van ATP om langs actinefilamenten te bewegen, waardoor cytoskeletvezels langs elkaar glijden. Deze actie zorgt ervoor dat de hele cel vooruit gaat.

De cel beweegt in de richting van het gedetecteerde signaal. Als de cel reageert op een chemisch signaal, zal deze zich verplaatsen in de richting van de hoogste concentratie signaalmoleculen. Dit type beweging staat bekend als: chemotaxis .

Beweging binnen cellen

Deze gekleurde scanning-elektronenmicroscoop (SEM) toont een witte bloedcel die ziekteverwekkers (rood) overspoelt door fagocytose. JUERGEN BERGER/Science Photo Library/Getty Image

Niet alle celbewegingen hebben betrekking op het verplaatsen van een cel van de ene plaats naar de andere. Beweging vindt ook plaats in cellen. Vesikel transport, organel migratie, en chromosoom beweging tijdens mitose zijn voorbeelden van soorten interne celbewegingen.

Vesikel transport omvat de beweging van moleculen en andere stoffen in en uit een cel. Deze stoffen zijn ingesloten in blaasjes voor transport. endocytose, pinocytose , en exocytose zijn voorbeelden van transportprocessen van blaasjes. In fagocytose , een soort endocytose, vreemde stoffen en ongewenst materiaal worden opgeslokt en vernietigd door witte bloedcellen. De gerichte zaak, zoals een bacterie , wordt geïnternaliseerd, ingesloten in een blaasje en afgebroken door enzymen.

Organelmigratie en chromosoombeweging optreden tijdens celdeling. Deze beweging zorgt ervoor dat elke gerepliceerde cel het juiste complement van chromosomen en organellen ontvangt. Intracellulaire beweging wordt mogelijk gemaakt door motor eiwitten , die langs cytoskeletvezels reizen. Terwijl de motoreiwitten langs microtubuli bewegen, dragen ze organellen en blaasjes met zich mee.

Cilia en Flagella

Gekleurde scanning elektronenmicroscoop (SEM) van trilhaartjes op het epitheel langs de luchtpijp (luchtpijp). DR G. MOSCOSO/Science Photo Library/Getty Image

Sommige cellen hebben cellulaire aanhangselachtige uitsteeksels die cilia en flagella . Deze celstructuren worden gevormd uit gespecialiseerde groepen microtubuli die tegen elkaar schuiven, waardoor ze kunnen bewegen en buigen. In vergelijking met flagella zijn trilhaartjes veel korter en talrijker. Cilia bewegen in een golfachtige beweging. Flagella zijn langer en hebben meer een zweepachtige beweging. Cilia en flagella zijn te vinden in beide planten cellen en dierlijke cellen .

Zaadcellen zijn voorbeelden van lichaamscellen met een enkele flagellum. Het flagellum stuwt de zaadcel naar de vrouwelijke eicel voor bevruchting . Cilia worden gevonden in delen van het lichaam, zoals de longen en ademhalingssysteem , delen van de spijsverteringskanaal , evenals in de vrouwelijk voortplantingsstelsel . Cilia strekken zich uit van het epitheel dat het lumen van deze lichaamsstelselkanalen bekleedt. Deze haarachtige draden bewegen in een vegende beweging om de stroom van cellen of puin te sturen. Zo helpen trilharen in de luchtwegen om slijm voort te stuwen, stuifmeel , stof en andere stoffen uit de buurt van de longen.

_bronnen:

• _{Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Moleculaire celbiologie. 4e editie. New York: W.H. Freeman; 2000. Hoofdstuk 18, Celmotiliteit en vorm I: microfilamenten. Beschikbaar op: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21530/}
• _{Ananthakrishnan R, Ehrlicher A. De krachten achter celbeweging. Int J Biol Sci 2007; 3(5):303-317. doi:10.7150/ijbs.3.303. Verkrijgbaar via http://www.ijbs.com/v03p0303.htm}