الجسيم المركزي: التعريف والبنية والوظيفة (مع رسم بياني)

ال جسيم مركزي ("الجسم الأوسط") هو هيكل موجود في خلايا معظم النباتات والحيوانات. ومن هذه العضية تعرف هياكل البروتين باسم أنابيب مجهرية الشكل والتمديد.

تظهر هذه الأنابيب الدقيقة من مركز تنظيم الأنابيب الدقيقة (MTOC) ، وهي جزء لا يتجزأ من عدد من وظائف وعمليات الخلايا حقيقية النواة طوال عمر الخلية. ربما اشتهروا بدورهم المهم في عملية انقسام الخلايا ، والذي يشمل الانقسام المتساوي (تقسيم المادة النووية للخلية إلى نوى ابنة) يتبعه في وقت قصير يظهر (تقسيم خلية كاملة إلى خلايا ابنة).

تتم عملية التقسيم هذه بوساطة المريكزون من الجسيمات المركزية.

Centrosomes هي هياكل تحتوي على المريكزات ، والتي تؤدي إلى ظهور الأنابيب الدقيقة التي تعمل كمغزل الانقسام الفتيلي. هذا كثير لتخيله ، لذا فإن إلقاء نظرة على كل من هذه المصطلحات يعطي فكرة أوضح عن التركيب المادي للجسيمات المركزية.

أثناء الطور البيني، وهي الفترة التي لا تنقسم خلالها الخلية بشكل نشط ، تحتوي كل خلية على جسيم مركزي واحد يتضمن زوجًا من المريكزات. يتكون كل من هذه المريكزات من تسعة أنابيب صغيرة ثلاثية في ترتيب أسطواني ؛ بمعنى آخر ، المريكز الفردي يتضمن إجمالي

• إذا كنت ستنظر إلى مقطع عرضي للمريكز ، فسترى أ تشكيل دائري تتكون من تسع مجموعات ...
• ... ولكل من هذه المجموعات خط من ثلاث دوائر أصغر، مع هذه الخطوط من الدوائر الأصغر بزاوية نحو منتصف التكوين الدائري.

أيضًا أثناء الطور البيني ، يتم تكرار جميع المكونات الأساسية للخلية ، بما في ذلك الجسيم المركزي وزوجها من المريكزات. في البداية ، يظل المركزان ، أو أزواج المريكزات ، على مقربة جسدية قريبة. بمجرد أن يتم الانقسام الكامل ، فإن المريكزين الهجرة نحو طرفي نقيض من الخلية التي تستعد للانقسام إلى خليتين ابنتيتين.

• بين المريكزات والمصفوفة الخلوية التي يتم تكوينها وإقامتها فيها ، يوجد أكثر من 100 بروتين مميز لها وظيفة في بنية الجسيم المركزي. تُعرف هذه المصفوفة باسم المواد حول المركز، أو PCM.

سينتروسوم مقابل. سنترومير: لا ينبغي الخلط بين "centrosome" أو "centriole" مع السنترومير، وهو الوصل المادي بين الكروماتيدات الشقيقة للكروموسوم الذي يستعد للانقسام كجزء من الانقسام.)

الأنابيب الدقيقة ، كما لوحظ ، لها عدد من الوظائف المختلفة في الخلايا ، ولكن الغرض الرئيسي منها في انقسام الخلايا هو تعمل كألياف المغزل التي تساعد في التحكم وتنفيذ فصل المكونات الخلوية أثناء الانقسام عملية.

بالإضافة إلى المشاركة فيها الانقسام المتساوي، يلعب الجسيم المركزي دورًا هيكليًا حيويًا في الخلية عن طريق توليد أنابيب مجهرية هذا الشكل الهيكل الخلويوهو ما يعطي الخلايا شكلها وسلامتها.

على الرغم من أنه ربما يكون من المغري تخيل الخلايا على أنها كرات جيلاتينية هشة وهشة ليست أكثر بقليل من حاويات مستديرة ، كل خلية ديناميكي للغاية ، بما في ذلك غشاءه ، الذي يتحكم بعناية في المواد التي قد تمر أو لا تمر داخل الخلية وخارجها.

• إذا كان الأنابيب الدقيقة التي تشارك في انقسام الخلايا من خلال تشكيل المغزل مثل الرافعات يتحكم في المكان الذي تذهب إليه أجزاء الخلية ، ثم الأجزاء التي تتكون منها الخلية الساكنة الهيكل الخلوي نفس الشيء سقالات.

اقرأ المزيد عن الوظيفة الرئيسية لخلايا الأنابيب الدقيقة.

والغرض منها مشابه للغرض من الهيكل العظمي لجسمك ، والذي يمنحك البقية شكلك الجسدي العام ويعمل كحامل من الأنواع يحمل مكوناتك الجسدية المهمة الأخرى - أعضائك وعضلاتك و مناديل.

ترتيب الهيكل الخلوي وتكوينه: يتم تمرير الأنابيب الدقيقة التي تشكل الهيكل الخلوي عبر السيتوبلازم الداخلي للخلية ، وتشكل سلسلة من الأقواس بين حدود الخلية ونواتها القريبة من المركز. تتكون هذه الأنابيب بدورها من وحدات أحادية مكونة من بروتين يسمى توبولين.

هذا التوبولين ، مثل العديد من البروتينات في الطبيعة ، يأتي في مجموعة متنوعة من الأنواع الفرعية ؛ الأكثر شيوعًا في الأنابيب الدقيقة هي:

• ألفا توبولين
• بيتا توبيولين

فقط في وجود الجسيم المركزي ، تتشكل هذه المونومرات تلقائيًا في الأنابيب الدقيقة ، في كثير من بنفس الطريقة ، ربما ، لأن البيض والسكر والشوكولاتة يتشكلون فقط في ملفات تعريف الارتباط بحضور موظف بشري مطبخ.

بالإضافة إلى ذلك ، تسمى البروتينات داينينز و kinesins المشاركة في الانقسام. هذه تساعد في توجيه نهايات الأنابيب الدقيقة إلى مواقعها الصحيحة على طول أو بالقرب من الكروموسومات التي سيتم تقسيمها قريبًا ، والتي تصطف على طول لوحة الطور.

أهمية Centrosomes: لم يُعرف بعد كيف يحدث بالضبط ازدواجية الجسيمات المركزية أثناء الطور البيني. أيضًا ، من الملاحظ أنه بينما تظهر الجسيمات المركزية والمريكزات في معظم الخلايا النباتية ، يمكن أن يحدث الانقسام الفتيلي في النباتات في حالة عدم وجود هذه الهياكل. في الواقع ، في بعض الخلايا الحيوانية ، يمكن أن يعمل الانقسام الفتيلي حتى عندما يتم تدمير المريكزات عن قصد ، ولكن هذا يؤدي عمومًا إلى عدد كبير بشكل غير عادي من أخطاء النسخ.

لذلك يعتقد أن تساعد الجسيمات المركزية في نقل درجة من التحكم خلال العملية برمتها ، ويسعى علماء الكيمياء الحيوية جاهدين لتوضيح آليات ذلك لأن هذه من المحتمل أن تكون مهمة في نشأة وتطور السرطانات وغيرها من الاضطرابات التي تتوقف على تكاثر الخلايا وانقسامها.

•••دانا تشين | علم

انقسام الخلايا هو عنصر حاسم في بيولوجيا الخلية. تلعب Centrosomes دورًا رئيسيًا في هذه العملية.

تذكر أن المريكزين لجسم مركزي واحد موجهان بزوايا قائمة مع بعضهما البعض ، مما يعني أن الأنابيب الدقيقة في هذه المريكزات سيتم ترتيبها في واحد من اثنين متعامدين بشكل متبادل الاتجاهات. تذكر أيضًا أن الجسيمين المركزيين في خلية لم تنقسم تمامًا بعد يقعان على طرفي نقيض للخلية الطورية.

من الآثار المترتبة على هذه الهندسة أنه عندما تبدأ ألياف المغزل في الانقسام ، فإنها تتشكل تمتد من كل جانب (أو "قطب") للخلية باتجاه مركزها ، حيث يكون الانقسام الخلوي في النهاية أكثر وضوحًا ، و كما أنها تمتد أو "المروحة" للخارج في مجموعة من الاتجاهات من كل جسيم مركزي نفسه.

حاول أن تمسك بقبضتيك المغلقتين بعيدًا عن بعضهما البعض ، ثم افتحهما ببطء مع مد أصابعك المرئية حديثًا تجاه بعضهما البعض ؛ يقدم هذا صورة عامة لما يتكشف في الجسيمات المركزية مع استمرار الانقسام الفتيلي.

يشمل الانقسام الخيطي نفسه أربع مراحل (يتم سردها أحيانًا على أنها خمس مراحل). بالترتيب ، هذه هي:

1. الطور الأول
2. الطورية
3. طور
4. Telophase

تشمل بعض المصادر أيضًا بروميثافيز بين الطور الأول والطور الفوقي. مع بدء الانقسام ، تنمو الأنابيب الدقيقة من المغزل الانقسامي الناشئ عند كل حركة قطب نحو مركز الخلية ، حيث تصطف الكروموسومات المنسوخة والمرتبة في أزواج على طول ما يسمى لوحة الطور (خط غير مرئي يحدث على طوله انشقاق النواة).

تنتهي هذه الأطراف المتدرجة لألياف المغزل في واحد من ثلاثة أماكن: على kinetochore من كل زوج كروموسوم ، وهو الهيكل الذي تنفصل فيه الكروموسومات بالفعل ؛ على ذراعي الكروموسومات. وفي السيتوبلازم نفسه جيدًا على الجانب الآخر من الخلية ، أقرب إلى الجسيم المركزي المقابل منه إلى نقطة منشأ هذه الألياف.

ألياف المغزل في العملية: يشهد نطاق نقاط الربط لنهايات ألياف المغزل على أناقة وتعقيد العملية الانقسامية. إنه نوع من "لعبة شد الحبل" ، ولكن يجب أن يكون منسقًا جيدًا للغاية ، بحيث "يمر" الانقسام عبر الوسط الدقيق لكل زوج كروموسوم لضمان ذلك تتلقى كل خلية ابنة كروموسوم واحد بالضبط من كل زوج.

لذلك تقوم ألياف المغزل ببعض "الدفع" بالإضافة إلى قدر كبير من "السحب" للتأكد من أن الانقسام الخلوي ليس قويًا فحسب ، بل دقيقًا. تشارك الأنابيب الدقيقة في تقسيم النواة وحدها ، ولكنها تشارك أيضًا في انقسام الخلية بأكملها (أي ، الحركية الخلوية) وإعادة تغليف كل خلية ابنة جديدة في غشاء الخلية الخاص بها.

ربما تكون إحدى الطرق لتخيل كل هذا: الخلايا لا تحتوي على عضلات ، لكن الأنابيب الدقيقة قريبة جدًا من مكونات الخلية.

كما هو مذكور ، تتكاثر الجسيمات المركزية للخلايا خلال الطور البيني ، وهو الجزء الطويل نسبيًا من دورة الخلية بين الانقسامات الانقسامية. تكرار المريكزات في الجسيمات المركزية ليس بشكل كامل تحفظا، مما يعني أن المريكزات الابنة المتكونة ليسا متطابقين تمامًا ، كما يحدث في عملية محافظة. بدلا من ذلك ، المريكز النسخ المتماثل شبه محافظ.

بينما الآلية الدقيقة لتكرار الجسيم المركزي خلال المرحلة S (مرحلة التوليف) من الطور البيني للخلية لم يتم فهمه تمامًا ، فقد أدرك العلماء أنه عندما ينقسم المريكز ، يحتفظ أحد المريكزات الناتجة بخصائص "الأم" ويمكن أن تولد الأنابيب الدقيقة التشغيلية.

هذا المريكز له خصائص "شبيهة بالخلايا الجذعية" ، بينما الآخر ، "الابنة" ، يصبح متمايزًا تمامًا. كل خلية فاصلة لها زوج واحد من الأم وابنتها في كل قطب ، لذلك كل خلية ابنة جديدة ، كما قد تتوقع ، تحتوي على مريكز أم واحد ومريكز ابنة واحدة في كل زوج. خلال الطور البيني الذي يليه قريبًا ، سينقسم هذا المريكز ليخلق مرة أخرى أزواج مريكز الأم وابنتها.

المريكزات في الهياكل المتباينة: تصبح الفروق الدقيقة في الوظيفة بين المريكزات ذات الزاوية اليمنى في كل زوج واضحة عندما ، لـ على سبيل المثال ، يصبح المريكز الأم مرتبطًا بالجزء الداخلي من غشاء البلازما للخلية لتشكيل بنية يسمى ب جسم أساسي. عادة ما يكون هذا الجسم جزءًا من cilium ، أو امتداد متعدد الأنابيب الدقيقة يشبه الشعر ، وهو ليس متحركًا ؛ أي أنه لا يتحرك.

بعض أهداب (صيغة الجمع "cilium") الأسواط (المفرد "السوط") الذي يتحرك ، وغالبًا ما يدفع الخلايا بأكملها على طول بينما في حالات أخرى تعمل كمكانس مصغرة من النوع الذي يزيل الحطام من منطقة السوط.

في حين أن علماء الأحياء لديهم الكثير لتتعلمه عن الديناميكيات الدقيقة للجسيمات المركزية ، فإن السرطان يوفر نافذة على الخطأ الذي يحدث في الجسيمات المركزية في حالات الانقسام الخلوي غير الطبيعي. لاحظ الباحثون ، على سبيل المثال ، ذلك غالبًا ما تحتوي الخلايا السرطانية على أعداد غير عادية من الجسيمات المركزية بدلاً من الدواء أو العقارين المتوقعين ، فإن بعض الأدوية المضادة للسرطان (على سبيل المثال ، تاكسول وفينكريستين) تمارس تأثيرها عن طريق التدخل في تجميع الأنابيب الدقيقة.

السوط هو مجموعة متنوعة من الأنابيب الدقيقة التي تسمح بالحركة ، كما في حالة أ خلية الحيوان المنوي. ينشأ السوط من جسم قاعدي واحد على السطح الداخلي لغشاء البلازما. وبالتالي ، تحتوي خلية الحيوانات المنوية على زوج مريكز واحد.

لأن المصير النهائي لخلية الحيوانات المنوية هو الاندماج مع بويضة، وخلية البويضة تفتقر إلى الجسم القاعدي ، فإن الحيوانات المنوية هي التي تضمن تكوين البيضة الملقحة حديثًا (نتاج انضمام البويضة والحيوانات المنوية والخطوة الأولى في تكوين كائن حي جديد في التكاثر) ستكون قادرة على الانقسام ، حيث يتضمن centriole التعليمات والمكونات اللازمة لعملية القسمة.

بعض الكائنات الحية لديها أهداب على خلايا معينة. يتضمن ذلك بعض خلايا الجهاز التنفسي الخاص بك. ال ظهارة (الخلايا السطحية بشرتك هي نوع من الظهارة) التي تبطن رئتيك وتشكل عددًا من الأجسام القاعدية المتصلة ، وهو ما هو في الواقع الهدب. تعمل الامتدادات الأنبوبية لهذه الخلايا الهدبية على التحرك على طول المخاط والجسيمات وبالتالي حماية الجزء الداخلي من الرئتين.