Centrosome: Definice, struktura a funkce (s diagramem)

The centrosome („střední tělo“) je struktura nacházející se v buňkách většiny rostlin a živočichů. Právě z této organely jsou proteinové struktury známé jako mikrotubuly tvoří a rozšiřuje.

Tyto mikrotubuly vycházejí z centra organizování mikrotubulů (MTOC) a jsou nedílnou součástí řady eukaryotických funkcí a procesů buňky po celou dobu životnosti buňky. Možná jsou nejlépe známí svou důležitou rolí v procesu buněčného dělení, který zahrnuje mitóza (rozdělení jaderného materiálu buňky na dceřiná jádra) následované v krátkém pořadí cytokineze (rozdělení celé buňky na dceřiné buňky).

Tento proces dělení je zprostředkován centrioly centrosomů.

Centrosomy jsou struktury, které obsahují centrioly, z nichž vznikají mikrotubuly, které fungují jako mitotické vřeteno. Je toho hodně, co si lze představit, takže pohled na každý z nich v pojmech dává jasnější představu o fyzickém uspořádání centrosomů.

Během mezifáze, což je období, během kterého se buňka aktivně nedělí, každá buňka obsahuje jeden centrosom, který zahrnuje pár centriolů. Každý z těchto centriolů se skládá z devíti mikrotubulárních tripletů ve válcovém uspořádání; jinými slovy, jeden centriol zahrnuje celkem

• Pokud byste se dívali na průřez centriolem, viděli byste a kruhová formace skládající se z devět skupin ...
• ... a každá z těchto skupin má řadu tři menší kruhy, přičemž tyto linie menších kruhů byly skloněny směrem ke středu kruhového útvaru.

Také během mezifáze se replikují všechny základní komponenty buňky, včetně centrosomu a jeho dvojice centriolů. Zpočátku zůstávají dva centrosomy nebo páry centriolů v těsné fyzické blízkosti. Jakmile je mitóza plně v plném proudu, dva centrioly migrujte na opačné konce buňky, která se připravuje na rozdělení na dvě dceřiné buňky.

• Mezi centrioly a buněčnou matricí, ve které jsou vytvořeny a kde sídlí, má ve struktuře centrosomu funkci více než 100 odlišných proteinů. Tato matice je známá jako pericentriolar materiálnebo PCM.

Centrosome vs. Centroméra: „Centrosome“ ani „centriole“ by se neměly zaměňovat s centroméra, což je fyzické spojení mezi sesterskými chromatidami chromozomu, který se připravuje na rozdělení jako součást mitózy.)

Mikrotubuly, jak již bylo uvedeno, mají v buňkách řadu různých funkcí, ale jejich hlavním účelem při dělení buněk je slouží jako vlákna vřetena, která pomáhají řídit a provádět oddělení buněčných složek během dělení proces.

Kromě účasti v mitóza, centrosom hraje zásadní strukturální roli v buňce generováním mikrotubuly které tvoří cytoskelet, což dává buňkám jejich tvar a integritu.

I když je možná lákavé představovat si buňky jako křehké, želatinové globusy, které jsou o něco více než kulaté nádoby, každá buňka je extrémně dynamický, včetně své membrány, která pečlivě řídí, jaké látky mohou nebo nemusí procházet do buňky a mimo ni.

• Pokud mikrotubuly, které se účastní buněčného dělení vytvořením vřetena jsou jako páky ovládají, kam jdou části buňky, pak ty, které tvoří statickou elektřinu cytoskelet jsou jako lešení.

Přečtěte si více o hlavní funkci buněk mikrotubulů.

Jejich účel je podobný účelu kostry vašeho vlastního těla, což vám ostatním dává váš obecný fyzický tvar a funguje jako nosítko, ve kterém jsou uloženy vaše další důležité fyzické součásti - vaše orgány, svaly a papírové kapesníky.

Uspořádání a složení cytoskeletu: Mikrotubuly tvořící cytoskelet jsou provlečeny přes cytoplazmu uvnitř buňky a tvoří hranici složených závorek mezi hranicí buňky a jejím jádrem blízko středu. Tyto tubuly se zase skládají z monomerních jednotek vyrobených z bílkoviny zvané tubulin.

Tento tubulin, stejně jako mnoho jiných proteinů v přírodě, se vyskytuje v různých podtypech; nejběžnější nalezené v mikrotubulích jsou:

• alfa-tubulin
• beta-tubulin

Pouze za přítomnosti centrosomu se tyto monomery samy spontánně formují do mikrotubulů možná stejně, jako když se vejce, cukr a čokoláda formují na sušenky pouze za přítomnosti člověka kuchyně.

Kromě toho nazývané proteiny dyneiny a kinesiny účastnit se mitózy; tyto pomáhají orientovat konce mikrotubulů na jejich správná místa podél nebo v blízkosti brzy se dělících chromozomů, které se seřadí podél metafázové desky.

Význam centrosomů: Dosud není známo, jak přesně dochází k duplikaci centrosomů během mezifáze. Je také pozoruhodné, že zatímco centrosomy a centrioly se objevují ve většině rostlinných buněk, Při absenci těchto struktur se může u rostlin vyskytnout mitóza. Ve skutečnosti může v některých zvířecích buňkách mitóza fungovat, i když byly centrioly záměrně zničeny, ale obecně to vede k neobvykle vysokému počtu chyb replikace.

Proto se tomu věří centrosomy pomáhají předávat určitý stupeň kontroly v průběhu celého procesu a biochemici se snaží objasnit mechanismy, protože ty jsou pravděpodobně důležité v vznik a progrese rakoviny a další poruchy, které jsou podmíněny replikací a dělením buněk.

•••Dana Chen | Vědění

Buněčné dělení je klíčovou součástí buněčné biologie. Centrosomy hrají v tomto procesu hlavní roli.

Pamatujte, že dva centrioly jednoho centrosomu jsou vzájemně orientovány v pravém úhlu, což znamená, že mikrotubuly v těchto centriolech budou uspořádány do jedné ze dvou vzájemně kolmých Pokyny. Připomeňme také, že dva centrosomy v dosud ne zcela dělící se buňce leží na opačných koncích mezifázové buňky.

Důsledkem této geometrie je, že když se vřetenová vlákna mitózy začínají formovat, jsou vybíhat z každé strany (nebo „pól") Buňky směrem k jejímu středu, kde je nakonec nejvíce patrné buněčné dělení, a také se rozšiřují nebo „foukají“ ven v řadě směrů od každého centrosomu samotného.

Zkuste držet své sevřené pěsti držené mírně od sebe a pak je pomalu otevírejte, zatímco si natahujete nově viditelné prsty směrem k sobě; to nabízí obecný obraz toho, co se odvíjí v centrosomech, jak mitóza postupuje.

Samotná mitóza zahrnuje čtyři fáze (někdy uváděné jako pět). V pořadí jsou to:

1. Prophase
2. Metafáze
3. Anafáze
4. Telophase

Některé zdroje také zahrnují prometafáze mezi profází a metafází. Jak mitóza začíná, mikrotubuly rostoucí z rodícího se mitotického vřetene u každého pólu se pohybují směrem ke středu buňky, kde jsou replikované chromozomy uspořádané v párech seřazeny podél tzv metafázová deska (neviditelná čára, podél které dochází ke štěpení jádra).

Tyto koncové konce vláken vřetena končí na jednom ze tří míst: na kinetochore každého páru chromozomů, což je struktura, ve které se chromozomy skutečně oddělují; na ramenou chromozomů; a v samotné cytoplazmě dobře na druhé straně buňky, blíže k protilehlému centrosomu než k bodu původu těchto vláken.

Vřetenová vlákna v provozu: Rozsah kotevních bodů konců vláken vřetena svědčí o eleganci a složitosti mitotického procesu. Jedná se o určitý druh „přetahování lanem“, který však musí být mimořádně dobře koordinovaný, aby rozdělení „proběhlo“ přesným středem každého páru chromozomů, aby se zajistilo, že každá dceřiná buňka obdrží přesně jeden chromozom od každého páru.

Vlákna vřetena proto určitým způsobem „tlačí“ a také hodně „tahají“, aby zajistily, že buněčné dělení bude nejen silné, ale také přesné. Mikrotubuly se účastní dělení samotného jádra, ale také se účastní dělení celé buňky (tj. Cytokineze) a opětovné uzavření každé nové dceřiné buňky ve vlastní buněčné membráně.

Jeden způsob, jak si to všechno představit: Buňky nemají svaly, ale mikrotubuly jsou si tak blízké, jak se buněčné komponenty dostávají.

Jak již bylo uvedeno, centrosomy buněk se replikují během mezifáze, což je poměrně dlouhá část buněčného cyklu mezi mitotickými děleními. Replikace centriolů v centrosomech není úplně konzervativní, což znamená, že dvě vytvořené dceřiné centrioly nejsou zcela totožné, jak by tomu bylo v konzervativním procesu. Místo toho je replikace centriolu polokonzervativní.

Zatímco přesný mechanismus replikace centrosomu během S fáze (fáze syntézy) buněčné mezifáze zbývá plně pochopit, vědci si uvědomili, že když se centriol rozdělí, jeden z výsledných centriolů si zachovává vlastnosti „matky“ a může generovat funkční mikrotubuly.

Tento centriol má vlastnosti podobné „kmenovým buňkám“, zatímco druhý, „dcera“, se plně diferencuje. Každá dělící buňka má na každém pólu jeden pár centrioly matka-dcera každá nová dceřiná buňka, jak se dalo očekávat, obsahuje v každém páru jeden centriol matky a jednu dceřinou centriolu. Během mezifáze, která brzy následuje, se tento centriol rozdělí, aby znovu vytvořil dva páry centriole matka-dcera-centriole.

Centrioly v diferencovaných strukturách: Drobné rozdíly ve funkci mezi pravoúhlými centrioly v každém páru se projeví, když, pro například mateřský centriol se připojí k vnitřku plazmatické membrány buňky a vytvoří strukturu volal a bazální tělo. Toto tělo je obvykle součástí cilium, neboli vlasového multimikrotubulárního prodloužení, které není pohyblivé; to znamená, že se nepohybuje.

Nějaký řasy (množné číslo „cilium“) forma bičíky (singulární „bičík“), které se pohybují, často pohánějí celé buňky, zatímco v jiných případech slouží jako miniaturní košťata, která odstraňují trosky z oblasti bičíku.

Zatímco biologové se mají co učit o přesné dynamice centrosomů, rakovina poskytuje okno do toho, co se s centrosomy pokazí v případech abnormálního dělení buněk. Vědci to například pozorovali rakovinné buňky často obsahují neobvyklý počet centrosomů místo očekávaného jednoho nebo dvou, a některá protinádorová léčiva (například Taxol a vinkristin) uplatňují své účinky interferencí s usazováním mikrotubulů.

Bičík je sortiment mikrotubulů, který umožňuje pohyb, jako v případě a spermie. Bičík pochází z jednoho bazálního těla na vnitřním povrchu plazmatické membrány. Spermiová buňka tedy obsahuje jeden pár centriolů.

Protože konečným osudem spermií je splynutí s vaječná buňkaa vaječné buňce chybí bazální tělo, jsou to spermie, které zajišťují, že nově vytvořená zygota (produkt spojení vajíček a spermií a první krok v generaci nového organismu v reprodukci) se bude moci rozdělit, od té doby centriole obsahuje pokyny a komponenty potřebné pro proces dělení.

Některé organismy mají řasinky na určitých buňkách. To zahrnuje některé buňky vašeho vlastního dýchacího traktu. The epitel (povrchové buňky; vaše pokožka je druh epitelu), který lemuje vaše plíce a tvoří řadu spojených bazálních těl, což je vlastně to, co ve skutečnosti je cilium. Trubkovité prodloužení těchto řasinkativních buněk funguje tak, že se pohybuje podél hlenu a pevných částic, a proto chrání vnitřek plic.