Centriole: Определение, функция и структура

Ако сте оцелели от урока по биология, може би си спомняте как сте гледали зърнести снимки на клетъчни структури, като центриоли. Както подсказва името му, центриолът обикновено е близо до центъра на клетката. Центриолата е органела и играе важна роля в клетъчното делене. Обикновено центриолите са по двойки и се намират близо до ядрото.

Центрозомата съдържа центриолите в клетката. Известен още като център за организиране на микротубули, центрозомата е органела. Той има чифт центриоли. Центриола обикновено има девет снопа микротубули, които са кухи тръбички, които придават на органелите формата си, подредени в пръстен. Някои видове обаче имат по-малко от девет снопа. Микротубулите вървят успоредно една на друга. Един пакет има набор от три микротубули, които са направени от протеин, наречен тубулин.

Разположени близо до центъра на клетката или ядрото, двете центриоли обикновено са една до друга. Те обаче са склонни да бъдат ориентирани под прав ъгъл един към друг. Понякога може да ги видите етикетирани като майки и дъщери центриоли. Като цяло центриола прилича на малък, кух цилиндър. За съжаление не можете да го видите, докато клетката не е готова да започне разделяне.

В допълнение към центриолите, центрозомата съдържа перицентриоларен материал (PCM). Това е маса протеини, която заобикаля двете центриоли. Изследователите вярват, че центриолите са способни да организират протеините.

Основната функция на центриола е да помага на хромозомите да се движат вътре в клетката. Местоположението на центриолите зависи от това дали клетката преминава през разделяне или не. Можете да откриете, че центриолите са активни по време на митоза и мейоза. Митозата е клетъчно делене, което води до две дъщерни клетки със същия брой хромозоми като оригиналната родителска клетка. От друга страна, мейозата е клетъчно делене, което води до дъщерни клетки с половината от броя на хромозомите като първоначалната родителска клетка.

Когато клетката е готова за деление, центриолите се придвижват към противоположните краища. По време на клетъчното делене центриолите могат да контролират образуването на влакна на вретеното. Това е, когато се образува митотично вретено или вретенен апарат. Изглежда като групи нишки, излизащи от центриолите. Вретеното е в състояние да разкъса хромозомите и да ги отдели.

Центриолите са активни в специфични фази на клетъчното делене. По време на профазата на митозата центрозомата се отделя, така че двойка центриоли могат да пътуват към противоположните страни на клетката. В този момент центриолите и перицентриоларният материал се наричат ​​астри. Центриолите правят микротубули, които приличат на нишки и се наричат ​​вретенови влакна.

Микротубулите започват да растат към противоположния край на клетката. След това някои от тези микротубули се прикрепят към центромерите на хромозомите. Част от микротубулите ще помогне за разделянето на хромозомите, докато останалите ще помогнат на клетката да се раздели на две. В крайна сметка хромозомите се нареждат в средата на клетката. Това се нарича метафаза.

След това, по време на анафазата, сестринските хроматиди започват да се отделят и половинките се движат по нишките на микротубулите. По време на телофазата хроматидите се придвижват към противоположните краища на клетката. По това време вретеновите влакна на центриолите започват да изчезват, тъй като не са необходими.

Центриолите и центромерите не са едно и също. Центромерата е област на хромозома, която позволява прикрепване от микротубулите от центриолата. Когато погледнете снимка на хромозома, центромерата се появява като свита зона в средата. В този регион можете да намерите специализиран хроматин. Центромерите играят съществена роля в отделянето на хроматидите по време на клетъчното делене. Важно е да се отбележи, че въпреки че повечето учебници по биология показват центромера в средата на хромозомата, позицията може да варира. Някои центромери са в средата, докато други са по-близо до краищата.

Можете също да видите центриоли в базалните краища на флагелите и ресничките, които са издатини, излизащи от клетка. Ето защо те понякога се наричат ​​базални тела. Микротубулите в центриолите съставляват флагела или ресничките. Cilia и флагелите са предназначени или да помогнат на клетката да се движи, или да й помогнат да контролира веществата около себе си.

Когато центриолите се преместят в периферията на клетката, те могат да се организират и да образуват ресничките и биччетата. Cilia обикновено са съставени от много малки издатини. Те могат да изглеждат като малки косми, покриващи клетка. Някои примери за реснички са издатините върху тъканната повърхност на трахеята на бозайник. От друга страна, биччетата са различни и имат само една дълга проекция. Често прилича на опашка. Един пример за клетка с флагел е сперматозоидна клетка на бозайник.

Повечето еукариотни реснички и флагели имат сходни вътрешни структури, изградени от микротубули. Те се наричат ​​дублетни микротубули и са подредени по начин девет плюс два. Девет дублетни микротубули, състоящи се от две парчета, кръжат две вътрешни микротубули.

Само животински клетки имат центриоли, така че бактериите, гъбите и водораслите ги нямат. Някои по-ниски растения имат центриоли, но висшите не. Обикновено по-ниските растения включват мъхове, лишеи и чернодробни червеи, тъй като нямат съдова система. От друга страна, висшите растения имат тази система и включват храсти, дървета и цветя.

Когато се появят мутации в гените, които са отговорни за протеините, открити в центриолите, могат да се появят проблеми и генетични заболявания. Учените смятат, че центриолите всъщност могат да носят биологична информация. Важно е да се отбележи, че в оплодената яйцеклетка центриолите идват само от спермата на мъжкия пол, тъй като яйцеклетката на женската не ги съдържа. Изследователите са открили, че оригиналните центриоли от спермата са способни да оцелеят в множество клетъчни деления в ембриона.

Въпреки че центриолите не носят генетична информация, постоянството им в развиващ се ембрион означава, че те могат да предоставят други видове информация. Причината, поради която учените се интересуват от тази тема, е потенциалът, който тя има за разбиране и лечение на заболявания, свързани с центриолите. Например, центриолите, които имат проблеми със спермата на мъжки пол, могат да бъдат предадени на ембриона.

Изследователите са открили, че раковите клетки често имат повече центриоли, отколкото е необходимо. Те не само имат допълнителни центриоли, но имат и по-дълги от нормалното. Въпреки това, когато учените премахват центриолите от раковите клетки в едно проучване, те откриват, че клетките могат да продължат да се делят с по-бавна скорост. Те научиха, че раковите клетки имат мутация в p53, който е ген, който кодира протеин, отговорен за контрола на клетъчния цикъл, така че те все още могат да се разделят. Учените вярват, че това откритие ще помогне за подобряване на лечението на рака.

Устно-лицево-дигиталният синдром (OFD) е генетично заболяване, което също е съкратено като OFDS. Това вродено заболяване се случва поради проблеми с ресничките, които водят до проблеми със сигнализирането. Изследователите установяват, че мутациите в два гена, OFD1 и C2CD3, могат да доведат до проблеми с протеините в центриолите. И двата гена са отговорни за регулирането на центриолите, но мутациите пречат на протеините да функционират нормално. Това води до дефектни реснички.

Устно-лицево-дигиталният синдром причинява аномалии в развитието при хората. Той засяга главата, устата, челюстта, зъбите и други части на тялото. По принцип хората с това състояние имат проблеми с устната кухина, лицето и цифрите си. OFDS може също да доведе до интелектуални увреждания. Има различни видове орално-лицево-дигитален синдром, но някои са трудни за разграничаване един от друг.

Някои от симптомите на OFDS включват цепнатина на небцето, цепнатина на устната, малка челюст, косопад, тумори на езика, малки или широки очи, допълнителни цифри, гърчове, проблеми с растежа, сърдечни и бъбречни заболявания, потънали гърди и кожа лезии. Също така е обичайно хората с OFDS да имат допълнителни или липсващи зъби. Приблизително едно на 50 000 до 250 000 раждания води до орално-лицево-дигитален синдром. OFD синдром тип I е най-често срещаният от всички видове.

Генетичният тест може да потвърди орално-лицево-дигитален синдром, защото може да покаже генните мутации, които го причиняват. За съжаление, той работи само за диагностициране на синдром на OFD тип I, но не и на другите видове. Останалите обикновено се диагностицират въз основа на симптомите. Няма лечение за OFDS, но пластичната или реконструктивната хирургия може да помогне за коригиране на някои от аномалиите на лицето.

Устно-лицево-дигиталният синдром е свързано с Х генетично заболяване. Това означава, че възниква мутация на Х хромозомата, която се наследява. Когато една жена има мутация на поне една Х хромозома от две, тя ще има разстройството. Тъй като обаче мъжете имат само една Х хромозома, ако получат мутация, тя има тенденция да бъде смъртоносна. Това води до повече жени, отколкото мъже, които имат OFDS.

Синдромът на Meckel-Gruber, който също се нарича синдром на Meckel или синдром на Gruber, е генетично заболяване. Причинява се и от дефекти в ресничките. Синдромът на Meckel-Gruber засяга различни органи в тялото, включително бъбреците, мозъка, цифрите и черния дроб. Най-честите симптоми са изпъкналост на част от мозъка, кисти на бъбреците и допълнителни цифри.

Някои хора с това генетично заболяване имат аномалии на лицето и главата. Други имат проблеми с мозъка и гръбначния мозък. По принцип много фетуси, които имат синдром на Meckel-Gruber, умират преди раждането. Родените са склонни да живеят за кратко време. Обикновено те умират от дихателна или бъбречна недостатъчност.

Приблизително едно на 3250 до 140 000 бебета има това генетично заболяване. Въпреки това е по-често в някои части на света и някои страни. Например, това се случва при всеки 9000 души с финландски произход, един на 3000 души с белгийски произход и един на 1300 души с индийски произход гуджарати.

Повечето плодове се диагностицират по време на бременност, когато се извършва ултразвук. Може да покаже мозъчна аномалия, която прилича на изпъкналост. Бременните жени също могат да вземат проби от хорионни вилуси или амниоцентеза, за да проверят за разстройството. Генетичният тест също може да потвърди диагнозата. Няма лечение за синдрома на Meckel-Gruber.

Мутациите в множество гени могат да доведат до синдром на Meckel-Gruber. Това създава протеини, които не могат да функционират правилно и ресничките се повлияват отрицателно. Ресничките имат както структурни, така и функционални проблеми, които причиняват сигнални аномалии вътре в клетките. Синдромът на Meckel-Gruber е автозомно-рецесивно състояние. Това означава, че има мутации и на двете копия на ген, който плодът наследява.

Йохан Фридрих Мекел публикува някои от първите съобщения за това заболяване през 1820-те години. След това G.B. Грубер публикува докладите си за болестта през 30-те години. Сега комбинацията от техните имена се използва за описание на разстройството.

Центриолите са важни органели вътре в клетките. Те са част от клетъчното делене, ресничките и флагелите. Въпреки това, когато възникнат проблеми, те могат да доведат до няколко заболявания. Например, когато мутация в ген причинява белтъчни неизправности, които засягат ресничките, това може да доведе до сериозни генетични нарушения, които са фатални. Изследователите продължават да изучават центриолите, за да научат повече за тяхната функция и структура.