Centriole: Definice, funkce a struktura

Pokud jste přežili třídu biologie, můžete si vzpomenout na zrnité fotografie buněčných struktur, jako jsou centrioly. Jak jeho název napovídá, centriol je obvykle blízko středu buňky. Centriol je organela a hraje důležitou roli v dělení buněk. Centrioly jsou obvykle v párech a nacházejí se blízko jádra.

Centrosom obsahuje centrioly v buňce. Centrosom, také známý jako centrum organizující mikrotubuly, je organela. Má pár centriolů. Centriol má obvykle devět svazků mikrotubulů, což jsou duté trubice, které dávají organelám jejich tvar, uspořádané do kruhu. Některé druhy však mají méně než devět svazků. Mikrotubuly probíhají navzájem paralelně. Jeden svazek obsahuje sadu tří mikrotubulů, které jsou vyrobeny z proteinu zvaného tubulin.

Nachází se v blízkosti středu buňky nebo jádra, dva centrioly jsou obvykle vedle sebe. Mají však sklon být vzájemně orientovány v pravém úhlu. Někdy je můžete vidět označené jako centriole matky a dcery. Centriol obecně vypadá jako malý dutý válec. Bohužel to nevidíte, dokud není buňka připravena zahájit dělení.

Kromě centriolů obsahuje centrosom pericentriolární materiál (PCM). Jedná se o množství bílkovin, které obklopuje dva centrioly. Vědci se domnívají, že centrioly jsou schopné organizovat bílkoviny.

Hlavní funkcí centriolu je pomáhat chromozomům pohybovat se uvnitř buňky. Umístění centriolů závisí na tom, zda buňka prochází dělením. Můžete vidět, že centrioly jsou aktivní během mitózy a meiózy. Mitóza je buněčné dělení, které vede ke dvěma dceřiným buňkám se stejným počtem chromozomů jako původní mateřská buňka. Na druhou stranu meióza je buněčné dělení, které vede k dceřiným buňkám s polovičním počtem chromozomů jako původní rodičovská buňka.

Když je buňka připravena na rozdělení, centrioly se přesunou na opačné konce. Během dělení buněk mohou centrioly řídit tvorbu vláken vřetena. To je případ, kdy se vytvoří mitotické vřeteno nebo vřetenový aparát. Vypadá to, že skupiny vláken vycházejí z centriolů. Vřeteno je schopné oddělit chromozomy a oddělit je.

Centrioly jsou aktivní ve specifických fázích buněčného dělení. Během profáze mitózy se centrosom odděluje, takže dvojice centriolů může cestovat na opačné strany buňky. V tomto okamžiku se centrioly a pericentriolární materiál označují jako astry. Centrioly vytvářejí mikrotubuly, které vypadají jako vlákna a nazývají se vřetenová vlákna.

Mikrotubuly začnou růst na opačném konci buňky. Poté se některé z těchto mikrotubulů připojí k centromere chromozomů. Část mikrotubulů pomůže oddělit chromozomy, zatímco ostatní pomohou buňce rozdělit se na dvě části. Nakonec se chromozomy seřadí uprostřed buňky. Tomu se říká metafáze.

Dále se během anafáze začnou oddělovat sesterské chromatidy a poloviny se pohybují podél vláken mikrotubulů. Během telofázy se chromatidy pohybují na opačné konce buňky. V tomto okamžiku vlákna vřetena centriolů začínají mizet, protože nejsou potřeba.

Centrioly a centromery nejsou stejné. Centroméra je oblast na chromozomu, která umožňuje připojení z mikrotubulů z centriolu. Když se podíváte na obrázek chromozomu, centroméra se objeví jako zúžená oblast uprostřed. V této oblasti najdete specializovaný chromatin. Centromery hrají zásadní roli při separaci chromatidů během dělení buněk. Je důležité si uvědomit, že ačkoli většina učebnic biologie ukazuje centromeru uprostřed chromozomu, poloha se může lišit. Některé centromery jsou uprostřed, zatímco jiné jsou blíže ke koncům.

Můžete také vidět centrioly na bazálních koncích bičíků a řasinek, což jsou výstupky vycházející z buňky. Proto se jim někdy říká bazální těla. Mikrotubuly v centriolech tvoří bičík nebo cilium. Cilia a bičíky jsou navrženy tak, aby buď pomáhaly buňce pohybovat se, nebo jí pomáhaly kontrolovat látky kolem ní.

Když se centrioly přesunou na okraj buňky, mohou organizovat a tvořit řasinky a bičíky. Cilia bývají složeny z mnoha malých projekcí. Mohou vypadat jako malé vlasy pokrývající buňku. Některé příklady řasinek jsou projekce na tkáňový povrch průdušnice savce. Na druhé straně jsou bičíky odlišné a mají pouze jednu dlouhou projekci. Často to vypadá jako ocas. Jedním příkladem buňky s bičíkem je savčí spermie.

Většina eukaryotických řasinek a bičíků má podobné vnitřní struktury tvořené mikrotubuly. Nazývají se dubletové mikrotubuly a jsou uspořádány způsobem devět plus dva. Devět dubletových mikrotubulů, skládajících se ze dvou kusů, obklopuje dva vnitřní mikrotubuly.

Pouze zvířecí buňky mají centrioly, takže bakterie, houby a řasy je nemají. Některé nižší rostliny mají centrioly, ale vyšší rostliny nikoli. Obecně platí, že nižší rostliny zahrnují mechy, lišejníky a játrovky, protože nemají cévní systém. Na druhé straně vyšší rostliny mají tento systém a zahrnují keře, stromy a květiny.

Když dojde k mutacím v genech, které jsou odpovědné za bílkoviny nacházející se v centriolech, mohou nastat problémy a genetická onemocnění. Vědci si myslí, že centrioly mohou ve skutečnosti nést biologické informace. Je důležité si uvědomit, že v oplodněném vajíčku pocházejí centrioly pouze ze spermatu samce, protože vajíčko samice je neobsahuje. Vědci zjistili, že původní centrioly ze spermií jsou schopny přežít mnohonásobné dělení buněk v embryu.

Ačkoli centrioly nenesou genetickou informaci, jejich vytrvalost ve vyvíjejícím se embryu znamená, že mohou přispět jinými typy informací. Důvodem, proč se vědci zajímají o toto téma, je potenciál, který má k pochopení a léčbě nemocí spojených s centrioly. Například centrioly, které mají problémy se spermatem muže, mohou být přeneseny do embrya.

Vědci zjistili, že rakovinné buňky mají často více centriolů, než je nutné. Nejen, že mají extra centrioly, ale mají také delší než obvykle. Když však vědci ve studii odstranili centrioly z rakovinných buněk, zjistili, že buňky se mohou i nadále dělit pomaleji. Zjistili, že rakovinné buňky mají mutaci v p53, což je gen, který kóduje protein odpovědný za řízení buněčného cyklu, takže se stále mohou dělit. Vědci věří, že tento objev pomůže zlepšit léčbu rakoviny.

Syndrom orálně-obličejově-digitální (OFD) je genetická porucha, která se také zkracuje jako OFDS. K tomuto vrozenému onemocnění dochází kvůli problémům s řasinkami, které vedou k problémům se signalizací. Vědci zjistili, že mutace ve dvou genech, OFD1 a C2CD3, mohou vést k problémům s proteiny v centriolech. Oba tyto geny jsou zodpovědné za regulaci centriolů, ale mutace zabraňují normálnímu fungování proteinů. To vede k poškození řasinek.

Orální-obličejový-digitální syndrom způsobuje vývojové abnormality u lidí. Ovlivňuje hlavu, ústa, čelist, zuby a další části těla. Obecně platí, že lidé s tímto onemocněním mají problémy s ústní dutinou, tváří a číslicemi. OFDS může také vést k mentálním postižením. Existují různé typy syndromu orálně-obličejově-digitální, ale některé je těžké od sebe odlišit.

Mezi příznaky OFDS patří rozštěp patra, rozštěp rtu, malá čelist, vypadávání vlasů, nádory jazyka, malé nebo rozšířené oči, číslice navíc, záchvaty, problémy s růstem, onemocnění srdce a ledvin, propadlý hrudník a kůže léze. Je také běžné, že lidé s OFDS mají zuby navíc nebo jim chybí. Odhaduje se, že jeden z 50 000 až 250 000 porodů má za následek syndrom orálně-obličejově-digitální. OFD syndrom typu I je nejběžnější ze všech typů.

Genetický test může potvrdit syndrom orálně-obličejově-digitální, protože může ukázat genové mutace, které jej způsobují. Bohužel funguje pouze pro diagnostiku syndromu OFD typu I a ne pro ostatní typy. Ostatní jsou obvykle diagnostikováni na základě příznaků. Neexistuje žádný lék na OFDS, ale plastická nebo rekonstrukční chirurgie může pomoci napravit některé z abnormalit obličeje.

Orální-obličejový-digitální syndrom je genetická porucha spojená s X. To znamená, že na chromozomu X, který je zděděn, dochází k mutaci. Když má žena mutaci alespoň na jednom chromozomu X ze dvou, bude mít poruchu. Jelikož však muži mají pouze jeden chromozom X, mají-li mutaci, bývá to smrtelné. Výsledkem je, že OFDS má více žen než mužů.

Meckel-Gruberův syndrom, který se také nazývá Meckelův syndrom nebo Gruberův syndrom, je genetická porucha. Je to také způsobeno defekty řasinek. Meckel-Gruberův syndrom postihuje různé orgány v těle, včetně ledvin, mozku, číslic a jater. Nejběžnějšími příznaky jsou výčnělek na části mozku, cysty ledvin a další číslice.

Někteří lidé s tímto genetickým onemocněním mají abnormality obličeje a hlavy. Jiní mají problémy s mozkem a míchou. Obecně platí, že mnoho plodů, které mají Meckel-Gruberův syndrom, umírá před narozením. Ti, kteří se narodili, mají tendenci žít krátce. Obvykle umírají na selhání dýchání nebo ledvin.

Odhaduje se, že toto genetické onemocnění má jedno z 3250 až 140 000 dětí. Je však častější v určitých částech světa a v některých zemích. Například se vyskytuje u jednoho z 9 000 lidí s finským původem, jednoho ze 3 000 lidí s belgickým původem a jednoho z 1300 lidí s gudžarátským indickým původem.

Většina plodů je diagnostikována během těhotenství, kdy se provádí ultrazvuk. Může ukázat abnormalitu mozku, která vypadá jako výčnělek. Těhotným ženám může být také odebrán vzorek choriových klků nebo amniocentéza ke kontrole poruchy. Genetický test může také potvrdit diagnózu. Na Meckel-Gruberův syndrom neexistuje lék.

Mutace ve více genech mohou vést k syndromu Meckel-Gruber. To vytváří bílkoviny, které nemohou správně fungovat, a řasinky jsou ovlivněny negativně. Řasinky mají strukturální i funkční problémy, které způsobují abnormality signalizace uvnitř buněk. Meckel-Gruberův syndrom je autozomálně recesivní stav. To znamená, že na obou kopiích genu, které zdědí plod, jsou mutace.

Johann Friedrich Meckel publikoval některé z prvních zpráv o této nemoci ve 20. letech 20. století. Poté G.B. Gruber zveřejnil své zprávy o této nemoci ve 30. letech. K popisu poruchy se nyní používá kombinace jejich jmen.

Centrioly jsou důležité organely uvnitř buněk. Jsou součástí buněčného dělení, řasinek a bičíků. Pokud se však vyskytnou problémy, mohou vést k několika nemocem. Například když mutace v genu způsobí poruchy proteinů, které ovlivňují řasinky, může to vést k vážným genetickým poruchám, které jsou fatální. Vědci pokračují ve studiu centriolů, aby se dozvěděli více o jejich funkci a struktuře.