Centrosome: Definition, struktur og funktion (med diagram)

Det centrosom ("mellemlegeme") er en struktur, der findes i cellerne hos de fleste planter og dyr. Det er fra denne organelle, at proteinstrukturer kendt som mikrotubuli form og udvid.

Disse mikrotubuli kommer ud af mikrotubuliorganiseringscentret (MTOC) og er integreret i et antal eukaryote cellefunktioner og processer gennem en celles levetid. De er måske bedst kendt for deres vigtige rolle i processen med celledeling, som inkluderer mitose (opdeling af en celles nukleare materiale i datterkerner) fulgt i kort rækkefølge af cytokinese (opdeling af en hel celle i datterceller).

Denne delingsproces formidles af centrioler af centrosomer.

Centrosomer er strukturer, der indeholder centriolerne, som giver anledning til mikrotubuli, der fungerer som den mitotiske spindel. Det er meget at forestille sig, så et kig på hver af disse i termer giver en klarere idé om den fysiske opsætning af centrosomer.

I løbet af mellemfase, som er den periode, hvor en celle ikke aktivt deler sig, indeholder hver celle et centrosom, der inkluderer et par centrioler. Hver af disse centrioler består af ni mikrotubuli-tripletter i et cylindrisk arrangement; med andre ord inkluderer en enkelt centriole i alt

• Hvis du skulle se på et tværsnit af en centriole, ville du se en cirkulær dannelse bestående af ni grupper ...
• ... og hver af disse grupper har en linje af tre mindre cirkler, med disse linjer af mindre cirkler vinklet mod midten af ​​den cirkulære formation.

Også i mellemfasen replikeres alle en celles basiske komponenter, inklusive centrosomet og dets par af centrioler. Oprindeligt forbliver de to centrosomer eller par af centrioler tæt på fysisk nærhed. Når mitose er fuldt i gang, er de to centrioler migrere mod modsatte ender af cellen, der forbereder sig på at opdele i to datterceller.

• Mellem centriolerne og den cellulære matrix, hvori de oprettes og opholder sig, har over 100 forskellige proteiner en funktion i strukturen af ​​centrosomet. Denne matrix er kendt som pericentriolar materiale, eller PCM.

Centrosome vs. Centromer: Hverken "centrosom" eller "centriole" skal forveksles med centromer, som er den fysiske knudepunkt mellem søsterkromatiderne i et kromosom, der forbereder sig på at dele sig som en del af mitosen.)

Mikrotubuli har som nævnt en række forskellige funktioner i celler, men deres hovedformål i celledeling er at tjene som spindelfibre, der hjælper med at kontrollere og udføre adskillelsen af ​​cellulære komponenter under delingen behandle.

Ud over at deltage i mitose, centrosomet spiller en vital strukturel rolle i cellen ved at generere mikrotubuli der danner cytoskelet, hvilket er det, der giver cellerne deres form og integritet.

Selvom det måske er fristende at forestille sig celler som skrøbelige, gelatinøse kloder, der er lidt mere end runde beholdere, hver celle er ekstremt dynamisk, inklusive dens membran, som nøje styrer, hvilke stoffer der måske eller ikke passerer ind i og uden for cellen.

• Hvis den mikrotubuli, der deltager i celledeling ved at danne spindlen er ligesom håndtag der styrer, hvor dele af cellen går, så dem, der udgør den statiske cytoskelet er som stillads.

Læs mere om mikrotubuli-cellernes hovedfunktion.

Deres formål svarer til det i din egen krops skelet, hvilket giver resten af ​​dig din generelle fysiske form og fungerer som en slags slags, der indeholder dine andre vigtige fysiske komponenter - dine organer, muskler og væv.

Cytoskeleton arrangement og sammensætning: Mikrotubuli, der danner cytoskeletet, er trådet over cytoplasmaet i celleens indre og danner en række seler mellem cellegrænsen og dens kerne tæt på centrum. Disse tubuli består igen af ​​monomere enheder fremstillet af et kaldet protein tubulin.

Dette tubulin, som mange proteiner i naturen, findes i en række undertyper; de mest almindelige i mikrotubuli er:

• alfa-tubulin
• beta-tubulin

Kun i nærværelse af et centrosom danner disse monomerer spontant sig i mikrotubuli, i meget høj grad på samme måde, da æg, sukker og chokolade kun udgør sig selv i cookies i nærværelse af en menneskelig bemandet køkken.

Derudover kaldes proteiner dyneiner og kinesins deltage i mitose disse hjælper med at orientere enderne af mikrotubuli til deres korrekte placeringer langs eller nær de snart opdelte kromosomer, som ligger langs metafasepladen.

Betydningen af ​​centrosomer: Det vides endnu ikke, hvordan nøjagtigt duplikering af centrosomer under interfase forekommer. Det er også bemærkelsesværdigt, at mens centrosomer og centrioler forekommer i de fleste planteceller, mitose kan forekomme i planter i fravær af disse strukturer. Faktisk kan mitose i nogle dyreceller fungere, selv når centriolerne er målrettet ødelagt, men dette resulterer generelt i et usædvanligt stort antal replikationsfejl.

Det menes derfor, at centrosomes hjælper med at give en vis kontrol gennem hele processen, og biokemikere stræber efter at belyse mekanismerne for dette, fordi de sandsynligvis er vigtige i oprindelsen og progressionen af ​​kræft og andre lidelser, der er betinget af celle replikation og division.

•••Dana Chen | Videnskabelig

Celledeling er en vigtig komponent i cellebiologi. Centrosomes spiller en vigtig rolle i denne proces.

Husk, at de to centrioler i et enkelt centrosom er orienteret vinkelret på hinanden, hvilket betyder, at mikrorørene i disse centrioler vil være anbragt i en af ​​to indbyrdes vinkelrette retninger. Husk også, at de to centrosomer i en endnu ikke helt opdelt celle ligger i modsatte ender af mellemfasecellen.

En implikation af denne geometri er, at når spindelfibrene af mitose begynder at dannes, dannes de strække sig fra hver side (eller “stang”) Af cellen mod dens centrum, hvor celledeling i sidste ende er mest tydelig, og de strækker sig også eller “blæser” udad i en række retninger fra hver centrosome selv.

Prøv at holde dine lukkede næver holdt lidt fra hinanden, og åbn dem derefter langsomt, mens du strækker dine nyligt synlige fingre mod hinanden; dette giver et generelt billede af, hvad der udfolder sig i centrosomerne, når mitosen fortsætter.

Mitosis i sig selv omfatter fire faser (undertiden opført som fem). I rækkefølge er disse:

1. Prophase
2. Metafase
3. Anafase
4. Telofase

Nogle kilder inkluderer også prometaphase mellem profase og metafase. Når mitose kommer i gang, bevæger mikrotubuli sig fra den spirende mitotiske spindel ved hver pol mod centrum af cellen, hvor de replikerede kromosomer arrangeret parvis er anbragt langs linjen såkaldte metafaseplade (en usynlig linje, langs hvilken spaltningen af ​​kernen forekommer).

Disse spændende ender af spindelfibrene ender op på et af tre steder: på kinetochore af hvert kromosompar, som er den struktur, hvormed kromosomer faktisk adskiller sig; på armene på kromosomerne og i selve cytoplasmaet godt på den anden side af cellen tættere på det modsatte centrosom end til disse fibres oprindelsessted.

Spindelfibre i drift: Omfanget af forankringspunkter i spindelfibrene ender vidner om den mitotiske proces elegance og kompleksitet. Det er en slags "trækkamp", men en, der skal være ekstremt koordineret, så opdeling "løber igennem" den nøjagtige midt i hvert kromosompar for at sikre, at hver dattercelle modtager nøjagtigt et kromosom fra hvert par.

Spindelfibrene gør derfor noget "skubber" såvel som meget "trækker" for at sikre, at celledeling ikke kun er kraftig, men nøjagtig. Mikrotubuli deltager i delingen af ​​kernen alene, men deltager også i delingen af ​​hele cellen (dvs. cytokinese) og genindeslutningen af ​​hver nye dattercelle i sin egen cellemembran.

En måde at måske forestille sig alt dette på: Celler har ikke muskler, men mikrotubuli er omtrent så tæt som cellekomponenter kommer.

Som nævnt replikerer cellernes centrosomer under interfasen, den forholdsvis lange del af cellecyklussen mellem mitotiske divisioner. Replikeringen af ​​centrioler i centrosomer er ikke fuldt ud konservativ, hvilket betyder at de to dannede dattercentrioler ikke er helt identiske, som det ville ske i en konservativ proces. I stedet er replikering af centriole halvkonservativ.

Mens den nøjagtige mekanisme for centrosomreplikation under S-fase (syntese fase) af celleinterfase, der stadig skal forstås fuldt ud, har forskere indset, at når en centriole deler sig, en af ​​de resulterende centrioler bevarer ”moderens” egenskaber og kan generere operationelle mikrotubuli.

Denne centriole har "stamcelle-lignende" egenskaber, mens den anden, "datteren" bliver fuldstændigt differentieret. Hver delende celle har et mor-datter centriole-par på hver pol, så hver nye dattercelle, som du måske forventer, indeholder en modercentriole og en dattercentriole i hvert par. Under den efterfølgende fase, vil denne centriole opdele sig for igen at skabe to moder centriole-datter centriole par.

Centrioler i differentierede strukturer: De subtile forskelle i funktion mellem de retvinklede centrioler i hvert par bliver tydelige, når f.eks F.eks. bliver modercentriolen fastgjort til det indre af cellens plasmamembran for at danne en struktur kaldes en basal krop. Denne krop er normalt en del af en cilium eller hårlignende multimikrotubuli-forlængelse, der ikke er bevægelig; det vil sige, det bevæger sig ikke.

Nogle cilia (flertal af "cilium") form flagella (ental "flagellum"), der bevæger sig, fremdriver ofte hele celler, mens de i andre tilfælde tjener som miniaturekost af en slags, der fjerner snavs fra flagellumområdet.

Mens biologer har meget at lære om den præcise dynamik af centrosomer, giver kræft et vindue til, hvad der går galt med centrosomer i tilfælde af unormal celledeling. Forskere har for eksempel observeret det kræftceller indeholder ofte usædvanligt antal centrosomer i stedet for det forventede et eller to, og visse lægemidler mod kræft (for eksempel Taxol og vincristin) udøver deres virkning ved at forstyrre mikrotubuli-samlingen.

Et flagellum er et udvalg af mikrotubuli, der giver mulighed for bevægelse, som i tilfældet med en sædcelle. Et flagellum stammer fra et enkelt basallegeme på den indre overflade af plasmamembranen. Således indeholder en sædcelle et enkelt centriole-par.

Fordi en sædcells ultimative skæbne er at smelte sammen med en ægcelle, og en ægcelle mangler en basallegeme, det er sædcellerne, der sikrer, at en nydannet zygote (produktet af sammenføjning af ægsæd og det første trin i genereringen af ​​en ny organisme i reproduktion) vil være i stand til at opdele, siden centriolen indeholder instruktioner og komponenter, der er nødvendige til delingsprocessen.

Nogle organismer har cilier på visse celler. Dette inkluderer nogle af cellerne i din egen luftvej. Det epitel (overfladeceller; din hud er en slags epitel), der linjer dine lunger, danner et antal tilsluttede basale kroppe, hvilket er, hvad et cilium faktisk er. De rørformede forlængelser af disse cilierede celler fungerer til at bevæge sig langs slim og partikler og beskytter derfor det indre af lungerne.