مواضيع المحاضرة: Microfilaments
background image

The Cytoskeleton and Cell Movement –Related Parts  

Microfilaments, Centrioles, Cilia, Flagella 

  If we see an amoeba under the microscope and how its move ? 

  Its  cytoplasm  seems  to  flow  or  stream  alternating  between  a  watery  condition  (fluid  –

state)  and  a  firm  jelly  like  condition  (jell-state).this  fluid  –Gel  action  or  called 

cytoplasmic  streaming  move  the  animal  from  place  to  places,  it  push  out    projections 

called pseudopodia or false feet . 

  There are white blood cells in man

'

s blood that can move in this way.   

Microfilaments

 : 

  Made up of protein actin and myosin within the cell cytoplasm. 

  Are thought to contract in much the same way as our muscle do to move our bones .its 

function: 

1-These sub –microscopic cell muscles leave and pull  and support the cytoplasm. 

2-they act as a sort of cell skeleton (cytoskeleton). 

Microtubules and Centrioles: 

  Are found in animal cells but not in plant cells. 

They  are  extremely  small  tubules  (microtubules)  located  in  the  cytoplasm  near 

the  nucleus  ,as  pairs  structures  in  non  dividing  cell(centrosome  containing  two 

centrioles that lie at right angle to each other). During cell division, microtubules 

form spindle fibers, which assist the movement of chromosomes. 

By  electron  microscope  it  show  that  in  cross  section  they  are  a  bundle  of  microtubules 

arrange as 3 in a circle of 9 9this called the 9+0 pattern) and no doublet in the center. 

  When the cell begin undergo division ,one of the pairs moves around to the opposite site 

of the nucleus from the other centriole .Fibers spread out from each centriole towered the 

center of the cell and in some way act to move the chromosomes in cell division (mitosis 

or meiosis). 

  Its  function  :1-organize  the  spindle  apparatus  on  which  chromosomes  move  during 

mitosis or meiosis. 


background image

       2-neede to make cilia and flagella  

             

              

 

     Cillia

  Are  hair  like  projection  from  cell  membranes.  They  move  like  oars  of  a  rowing 

boat ,driving fluids across the surface of the membrane.  

  Cilia  are  found  lining  the  oviduct  ,drive  the  fluid  in  which  eggs  are  transported 

.They  also  found  lining  the  trachea  ,move  the  slimy  mucous  that  traps  dust 

particles in the air we breathe in and prevents dust getting into our lungs. 

  Both  cilia  and  flagella  have  the  same  basic  structures  which  are 

composed  of  doubles  of  microtubules  arranged  as  2  in  a  circle  of  9  and 

doublet  in  the  center  (this  called  the  9+2  pattern).

 

A  cilium  is  about  20 

times shorter than a flagellum but both have  Motor molecules, powered 

by ATP, allow the microtubules in cilia and flagella to interact 

          and bend, and thereby move. 

 Each cilium or flagellum grows out from ,and remains attached to a 

 

    

basal body  in the cytoplasm.  

Flagella

:  

Are  similar  to  cilia  but  they  are  longer  and  lash  a  boat  like  whips  to  drive  an 

animal or a cell through a liquid .The tail of the sperm whip like flagellum. 

 

                      Cilia                                                     Flagella 

1-  Smaller ,many hair like                                       larger ,single whip like 
2-found in apical surface facing lumen            found in the position to locomotive  


background image

Or cavity e.g epithelium tissue ,trachea           cell e.g. sperm, bacteria 
3-move fluid to transport or passed the cell       locomotion for the cell drive the cell                                                   

                                                                               through the fluid 

                                                                                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Structure of cilia and flagella 
 

Transport between cells and their surroundings 

 

Cells are grouped together to form tissues , where the membrane of one cell touches 

that  of  another  ,they  tend  to  join  specializations  ‟structure”  that  form  intracellular 

junction  within  a  tissue    of  multi  cellular  organism.

 

The  epithelial  cells,  and 

sometimes  the  muscle  and  nerve  cells,  of  a  tissue  are  connected  by  cell  junctions. 

These junctions help a tissue perform its particular function. 

Cell junction are of different sorts: (F1) 

 1-Tight junction                   2-Desmosomes                  3-Gap junction  

 

1-Tight junction (by tight junction protein): 

Are protein from each membrane fuse together .Their function: 


background image

1-  They  hold  cells  together,  allow  epithelial  cells  to  form  a  layer  that  covers  the 

surface of organs and lines body cavities. 

2-  They block the movement of integral membrane proteins allowing the specialized 

function of each surface. 

3-  They  prevent  the passage  of  molecules  and  ions through the space  between  cells 

,while material must enter the cells by diffusion or active transport in order to pass 

through  the  tissue.  .  The  layer  of  cells  becomes  an  impermeable  barrier  because 

adjacent  plasma  membrane  proteins  join,  producing  a  (  zipperlike  fastening  ).  In 

the stomach and intestines, digestive secretions do not leak  between the cells into 

the body. In the kidneys, the urine stays within   kidney tubules because epithelial 

cells are joined by tight junctions. 

2-Desmosomes:(by intracellular thin filaments) 

Cell to cell Links by means of thin filaments ,its made up by: 

1-Desmosome core : extracellular space between two cell membrane. 

2-Desmosome  plaque:  thick  layer  of  dense  material  ,just  between  the  plasma 

membrane. 

3-Desmocollins: filaments and granules of glycoprotein found inside core which bind 

p.m. together. 

 So In This Junction keep cells anchored to one another, but the layer of cells can still 

bend    and  stretch.

 

Adhesion  junctions  are  common  in  tissues  subject  to  mechanical 

stress. They allow the skin, for example, to stretch and bend in response to mechanical 

stress.   

Gap junction: (by membrane channels protein) 

The  cells  are  joined  by  means  of  protein  channels  between  the  membranes  across 

which  substances  such  as  salts  ,sugars  ,amino  acids  ,vitamins  and  water  may  be 

transported. 

So  in  this  junction  the  two  closely  opposite  membranes  are  separated  by  20-40 

space or gap.  

Their functions: 


background image

1-it lend strength to the cell. 

2-allows small molecules and ions to pass between them. 

E.g skin ,cardiac and smooth muscle and all virtually tissues of the body exept motile 

cell type(sperm ,blood cells).see Figure  

 

 

 

Movement across cell membrane: 

Cell membrane are semi permeable or selectively permeable,(small, non charged ,lipid 

soluble  molecule  can  pass  through  the  pores  whilst  other  large  and  small  molecules 

cannot).So  cell  membrane  have  a  very  important  job  because  they  must  prevent 

poisons  from  entering  the  cell  but  allow  foods,  water,  and  oxygen  to  enter.  The 

method of passing through cell membranes can be as: 

1-Endocytosis               2- exocytosis               3-Diffusion              4-Osmosis    

5-Active and facilitative transport  


background image

 

1-Endocytosis: as active ways = vesicle transport ,need energy) 

Large molecules or other materials can enter the cell by endocytosis ,such as protein, 

lipids, liquids solids---. 

A- Liquids  can  be  packaged  into  a  vacuole  or  vesicle  which  is  then  taken  into  the  cell 

.This  called    "Cell  drinking  "  Pinocytosis.  In  this  process  ,small  invagination  of  the 

cell  membrane  form  and  entrap  extracellular  fluid  ,anything  solves  in  the  fluid 

,pinocytosis   vesicle pinch off from  the  cell  surface →  fuse  with the lysosome  to be 

digested inside them. 

The  cycle:  small  invagination  form  (fluid  ,entrap)→inside  pinocytosis  vesicle+ 

primary lysosome →pinolysosome → fluid digestion. 

B- Solid can also be taken in this  way ,called Cell eating  Phagocytosis .It's the method 

used by  white blood cells  when  they  eat up  microbes  (bacteria)  that  may  invade our 

bodies  ,it's  done  by  phagocytes  cells  such  as  macrophage  and  neutrophils.  In  this 

process  ,pseudopodia  extension  from  cell  membrane  of  phagocytic  cell  surrounding 

the bacteria and fuse together forming vesicle called phagosome ,then phagosome fuse 

with primary lysosome to form phagolysosome ,where bacteria is broken down. 

The  cycle  :pseudopodia  from  phagocyte  cell  (bacteria)→inside  phagosome  + 

lysosome → phagolysosome →bacteria broken. 

C-  Receptor mediated endocytosis(RME):these receptors for main substances such as 

hormones  are  located  in  the  cell  membrane  ,so  special  coated  pits  are  lined  with 

receptor  protein  that  bind  with  specific  material,  filled  with  it  to  form  vesicle    to 

transport the material. 

The  cycle  :special  coated  pits  lined  with  receptor  protein  integral  protein  of  p.m. 

hormones  bind → filled in receptor protein → coated pits formed vesicle →material 

transport. see Figure  


background image

 

   

2-Exocytosis: (as active ways = vesicle transport ,need energy) 

Many  substances  that  may  be  exit  from  a  cell  ,e.g. the  secretion   produced by  Golgi 

apparatus  need  to  leave  a  cell  to  do  their  job  .Exocytosis  is  reverse  of  endocytosis 

.These secretions or enzymes are packaged into vacuoles and then moved towards the 

cell  membrane  where  they  are  discharged,  So  the  cellular  product  are  secreted  into 

extracellular  environment.  Atypical  example  the  stored  product  from  the  secretory 

cells  ,such  as  exocrine  gland  in  pancreas  and  salivary  gland  .Finally  large  molecules 

(proteins  ,nucleic  acids  ,poly  peptides  and  poly  saccharides    are  not  carried  by 

transport protein but it needs exocytosis or endocytosis. See Figure 

 

 

 


background image

 

 

   3.Diffusion :(passive ways = not need energy) 

 

Its occurs in many day to day situation ,as perfume molecules or bad smell will diffuse 

through  the  atmosphere  of  a  room  and  colored  dyes  added  to  water  will  diffuse 

throughout the water ,all of them move molecules from area of high concentration to 

an  area  of  lower  concentration  ,so  this  movement  is  called  "Movement  down  a 

diffusion  gradient"  or  "Concentration  gradient"  .Water  and  oxygen  molecules 

seen to be able to diffuse back and  forth across cell membranes, because membranes 

are semi permeable or selective permeable. 

 

 

4-Osmosis: (passive ways = not need energy) 

This is the diffusion of water across selectively permeable membrane ,from an area of 

high  concentration  of  water  to  area  of  low  concentration  of  water  only  the  water 

molecules are able to cross the membrane . 

.The  water  is  able  to  pass  through  the  membrane  and  there  by  dilute  the  salty  or 

sugary  solution  on  other  side.  As  the  water  accumulates  on  the  solution  side  of  the 

membrane  ,it  produces  pressure  called  "Osmotic  pressure".  The  effect  of  osmosis 

depend upon the deference on concentration between the solution on either side of the 

membrane  ,.

 

When  we  give  blood  or  other  body  fluids  to  patients  we  must  be  very 

careful  that  the  osmotic  concentration  is  correct.  Osmotic  pressure  controls  water 

movement  in  our  bodies.  For  example,  in  the  small  and  large  intestines,  osmotic 


background image

pressure  allows  us  to  absorb  the  water  in  food  and  drink.  In  the  kidneys,  osmotic 

pressure controls water absorption as well. 

 

 

                                                                                                                              

Tonicity. The arrows indicate the movement of water. 

 

  Isotonic  solution  :solution  are  equal  strength  to  our  body  fluids  ,cause  neither 

shrinking  nor  swelling  of  cells  and  tissues  .A  0.9%    solution  of  normal  saline  (or 

NaCl) is isotonic with our R.B.C. 

  Hypotonic solution : solution contain less dissolved material and more water than the 

body  fluids  .This  water passes  into the  cells  by  osmosis  and causes then to  swell up 

and  burst.  A  solution  of  salt  weaker  than    0.9  %  is  hypotonic  to  R.B.C.  cause 

haemolysis (swelling and burst). 

  Hypertonic solution :solution contain more dissolved material and less water than the 

body  fluids  ,water  leaves  the  cells  by  osmosis  and  causes  then  to  shrink  .A  10% 

solution  of  NaCl  is  hypertonic  to  R.B.C.  and  will  cause  them  to  shrink  because  of 

withdrawal of water. 

So ,the strength of a solution in relationship to osmosis called "Tonicity". 

5-Active  transport : (as active ways, need energy) 

That  chemicals  and  water  tend  to  move  against  concentration  gradient  ,which  uses 

energy to pump materials into the cell. 

Cells that accumulate and store materials use this transport method  .e.g. the thyroid 

gland  cells  collect  iodine  from  the  blood  ,.  Sodium  (Na+)  is  sometimes  almost 

completely withdrawn from urine by cells  lining kidney tubules 

+

so that water follows 


background image

by osmosis if this didn’t occur we would be in constant danger of dehydration because 

of  water  loss  by  kidneys  (kidney  cells  have  a  large  number  of  mitochondria  to 

produced energy ).

 

Active transport  requires a protein carrier  and the use of  cellular 

energy obtained from the breakdown of ATP. When ATP is broken down, energy is 

released. In this case, the energy is used to carry out active transport. Proteins 

involved in active transport often are called pumps. Just as a water pump uses energy 

to move water against the force of gravity, energy is used to move substances 

against  their  concentration  gradients.  One  type  of  pump  active  in  all  cells  moves 

sodium ions (Na+) to the outside and potassium ions (K+) to inside the cell ( see Fig.). 

This type of pump is especially associated with nerve and muscle cells.  

 

 

 

6-Facilitated transport  (as passive ways, not need energy)  

Is  faster  diffusion  ,take  place  along  special  protein  pathways  in  the  cell  membrane 

across which chemicals can pass quickly .In this transport the integral protein in p.m. 

helps the movement of glucose ,amino acids and nucleotides into the cell quicker than 

would be expected for normal diffusion processes with its concentration gradient, so 

no need energy. 

Two types of integral protein need: 

1-Channel  protein  :form  a  water  filled  pore  or  channels  in  the  membrane  ,to  allow 

charged substances like ions to diffuse across the membrane. 


background image

2-Carrier  proteins  :have  binding  site  for  specific  substance  as  a  solute  .which  only 

bind where is high concentration and be released where is lower concentration .as in 

"glucose  carrier  "

 

Diabetes  type  2  results  when  cells  lack  a  sufficient  number  of 

glucose transporters..    

 

 

 

 

  

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ali Alsaffar
المشاهدات: لقد قام 7 أعضاء و 237 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل