Centriole: Definition, Funktion & Struktur

Wenn Sie den Biologieunterricht überlebt haben, erinnern Sie sich vielleicht daran, sich körnige Fotos von Zellstrukturen wie Zentriolen angesehen zu haben. Wie der Name schon sagt, befindet sich ein Zentriol normalerweise in der Nähe des Zentrums einer Zelle. Die Zentriole ist eine Organelle und spielt eine wichtige Rolle bei der Zellteilung. Zentriolen sind normalerweise paarweise und befinden sich in der Nähe des Kerns.

Das Zentrosom enthält die Zentriolen in der Zelle. Das Zentrosom, auch als Mikrotubulus-organisierendes Zentrum bekannt, ist eine Organelle. Es hat ein Paar Zentriolen. Ein Zentriol hat normalerweise neun Bündel von Mikrotubuli, die hohle Röhren sind, die den Organellen ihre Form geben, die in einem Ring angeordnet sind. Einige Arten haben jedoch weniger als neun Bündel. Die Mikrotubuli verlaufen parallel zueinander. Ein Bündel besteht aus drei Mikrotubuli, die aus einem Protein namens Tubulin bestehen.

Nahe dem Zentrum der Zelle oder des Zellkerns liegen die beiden Zentriolen normalerweise nebeneinander. Sie neigen jedoch dazu, im rechten Winkel zueinander ausgerichtet zu sein. Manchmal werden sie als Mutter- und Tochter-Centriol bezeichnet. Im Allgemeinen sieht ein Zentriol wie ein kleiner Hohlzylinder aus. Leider können Sie es nicht sehen, bis die Zelle bereit ist, mit der Teilung zu beginnen.

Neben den Zentriolen enthält das Zentrosom perizentrioläres Material (PCM). Dies ist eine Masse von Proteinen, die die beiden Zentriolen umgibt. Forscher glauben, dass Zentriolen in der Lage sind, die Proteine ​​zu organisieren.

Die Hauptfunktion eines Zentriols besteht darin, den Chromosomen zu helfen, sich innerhalb der Zelle zu bewegen. Die Position der Zentriolen hängt davon ab, ob die Zelle sich teilt oder nicht. Sie können feststellen, dass Zentriolen während der Mitose und Meiose aktiv sind. Mitose ist eine Zellteilung, die zu zwei Tochterzellen mit der gleichen Anzahl von Chromosomen wie die ursprüngliche Mutterzelle führt. Auf der anderen Seite ist die Meiose eine Zellteilung, die zu Tochterzellen mit der halben Chromosomenzahl der ursprünglichen Mutterzelle führt.

Wenn eine Zelle zur Teilung bereit ist, bewegen sich die Zentriolen zu den entgegengesetzten Enden. Während der Zellteilung können Zentriolen die Bildung von Spindelfasern steuern. Dies ist, wenn sich eine mitotische Spindel oder ein Spindelapparat bildet. Es sieht aus wie Fadengruppen, die aus den Zentriolen kommen. Die Spindel ist in der Lage, die Chromosomen auseinander zu ziehen und zu trennen.

Die Zentriolen sind in bestimmten Phasen der Zellteilung aktiv. Während der Prophase der Mitose trennt sich das Zentrosom, sodass ein Paar Zentriolen zu gegenüberliegenden Seiten der Zelle wandern kann. An dieser Stelle werden die Zentriolen und das perizentrioläre Material als Astern bezeichnet. Die Zentriolen bilden Mikrotubuli, die wie Fäden aussehen und als Spindelfasern bezeichnet werden.

Die Mikrotubuli beginnen zum gegenüberliegenden Ende der Zelle zu wachsen. Dann heften sich einige dieser Mikrotubuli an die Zentromere der Chromosomen. Ein Teil der Mikrotubuli hilft dabei, die Chromosomen zu trennen, während die anderen dazu beitragen, dass sich die Zelle in zwei Teile teilt. Schließlich reihen sich die Chromosomen in der Mitte der Zelle auf. Dies wird als Metaphase bezeichnet.

Als nächstes beginnen sich während der Anaphase die Schwesterchromatiden zu trennen, und die Hälften bewegen sich entlang der Mikrotubuli-Fäden. Während der Telophase wandern die Chromatiden zu den gegenüberliegenden Enden der Zelle. Zu diesem Zeitpunkt beginnen die Spindelfasern der Zentriolen zu verschwinden, da sie nicht benötigt werden.

Zentriole und Zentromere sind nicht dasselbe. Ein Zentromer ist eine Region auf einem Chromosom, die die Anheftung von den Mikrotubuli des Zentriols ermöglicht. Wenn Sie ein Bild eines Chromosoms betrachten, erscheint das Zentromer als verengter Bereich in der Mitte. In dieser Region finden Sie spezialisiertes Chromatin. Zentromere spielen eine wesentliche Rolle bei der Trennung von Chromatiden während der Zellteilung. Es ist wichtig zu beachten, dass, obwohl die meisten Biologielehrbücher das Zentromer in der Mitte des Chromosoms zeigen, die Position variieren kann. Einige Zentromere befinden sich in der Mitte, andere näher an den Enden.

Sie können auch Zentriolen an den basalen Enden von Flagellen und Zilien sehen, die Vorsprünge sind, die aus einer Zelle kommen. Deshalb werden sie manchmal auch Basalkörper genannt. Die Mikrotubuli in Zentriolen bilden das Flagellum oder das Zilien. Zilien und Geißeln sollen entweder der Zelle bei der Bewegung helfen oder ihr helfen, die sie umgebenden Substanzen zu kontrollieren.

Wenn sich Zentriolen an die Peripherie einer Zelle bewegen, können sie die Zilien und Geißeln organisieren und bilden. Zilien bestehen in der Regel aus vielen kleinen Vorsprüngen. Sie können wie kleine Härchen aussehen, die eine Zelle bedecken. Einige Beispiele für Zilien sind die Vorsprünge auf der Gewebeoberfläche der Luftröhre eines Säugetiers. Auf der anderen Seite sind Flagellen unterschiedlich und haben nur einen langen Vorsprung. Es sieht oft aus wie ein Schwanz. Ein Beispiel für eine Zelle mit einem Flagellum ist eine Säugetierspermazelle.

Die meisten eukaryotischen Zilien und Flagellen haben ähnliche innere Strukturen, die aus Mikrotubuli bestehen. Sie werden als Dublett-Mikrotubuli bezeichnet und sind in einer Neun-plus-Zwei-Anordnung angeordnet. Neun Dublett-Mikrotubuli, bestehend aus zwei Teilen, umkreisen zwei innere Mikrotubuli.

Nur tierische Zellen haben Zentriolen, Bakterien, Pilze und Algen haben sie also nicht. Einige niedere Pflanzen haben Zentriolen, höhere Pflanzen jedoch nicht. Im Allgemeinen umfassen niedere Pflanzen Moose, Flechten und Lebermoose, da sie kein Gefäßsystem haben. Auf der anderen Seite haben höhere Pflanzen dieses System und umfassen Sträucher, Bäume und Blumen.

Wenn Mutationen in den Genen auftreten, die für die Proteine ​​​​in Zentriolen verantwortlich sind, können Probleme und genetische Erkrankungen auftreten. Wissenschaftler glauben, dass Zentriolen tatsächlich biologische Informationen tragen können. Es ist wichtig zu beachten, dass die Zentriolen in einer befruchteten Eizelle nur aus den Spermien des Männchens stammen, da sie in der Eizelle einer Frau nicht enthalten sind. Forscher haben herausgefunden, dass die ursprünglichen Zentriolen aus den Spermien mehrere Zellteilungen im Embryo überleben können.

Obwohl Zentriolen keine genetischen Informationen tragen, bedeutet ihre Persistenz in einem sich entwickelnden Embryo, dass sie andere Arten von Informationen beitragen können. Der Grund für das Interesse der Wissenschaftler an diesem Thema ist das Potenzial, das es für das Verständnis und die Behandlung von mit Zentriolen assoziierten Krankheiten birgt. Zum Beispiel können Zentriolen, die Probleme mit den Spermien eines Mannes haben, an den Embryo weitergegeben werden.

Forscher haben herausgefunden, dass Krebszellen oft mehr Zentriolen haben als nötig. Sie haben nicht nur zusätzliche Zentriolen, sondern auch längere als normal. Als Wissenschaftler jedoch in einer Studie Zentriolen aus Krebszellen entfernten, fanden sie heraus, dass sich die Zellen langsamer teilen könnten. Sie erfuhren, dass Krebszellen eine Mutation in p53 aufweisen, einem Gen, das für ein Protein kodiert, das für die Steuerung des Zellzyklus verantwortlich ist, sodass sie sich noch teilen können. Wissenschaftler glauben, dass diese Entdeckung dazu beitragen wird, Krebsbehandlungen zu verbessern.

Das Oral-Fazial-Digital-Syndrom (OFD) ist eine genetische Störung, die auch als OFDS abgekürzt wird. Diese angeborene Krankheit tritt aufgrund von Problemen mit Zilien auf, die zu Signalproblemen führen. Forscher fanden heraus, dass Mutationen in zwei Genen, OFD1 und C2CD3, zu Problemen mit Proteinen in Zentriolen führen können. Beide Gene sind für die Regulierung von Zentriolen verantwortlich, aber Mutationen verhindern, dass die Proteine ​​​​normal funktionieren. Dies führt zu defekten Zilien.

Das oral-fazial-digitale Syndrom verursacht Entwicklungsstörungen beim Menschen. Es betrifft Kopf, Mund, Kiefer, Zähne und andere Körperteile. Im Allgemeinen haben Menschen mit dieser Erkrankung Probleme mit der Mundhöhle, ihrem Gesicht und den Fingern. OFDS kann auch zu geistigen Behinderungen führen. Es gibt verschiedene Arten von oral-fazial-digitalem Syndrom, aber einige sind schwer voneinander zu unterscheiden.

Einige der OFDS-Symptome sind Gaumenspalte, Lippenspalte, kleiner Kiefer, Haarausfall, Zungentumore, kleine oder geweitete Augen, zusätzliche Ziffern, Krampfanfälle, Wachstumsprobleme, Herz- und Nierenerkrankungen, eingefallene Brust und Haut Läsionen. Es ist auch üblich, dass Menschen mit OFDS zusätzliche oder fehlende Zähne haben. Schätzungsweise eine von 50.000 bis 250.000 Geburten führt zu einem Oral-Gesichts-Digital-Syndrom. OFD-Syndrom Typ I ist der häufigste aller Typen.

Ein Gentest kann das oral-fazial-digitale Syndrom bestätigen, da er die Genmutationen aufzeigen kann, die es verursachen. Leider funktioniert es nur zur Diagnose des OFD-Syndroms Typ I und nicht der anderen Typen. Die anderen werden normalerweise anhand der Symptome diagnostiziert. Es gibt keine Heilung für OFDS, aber plastische oder rekonstruktive Operationen können helfen, einige der Gesichtsanomalien zu korrigieren.

Das oral-fazial-digitale Syndrom ist eine X-chromosomal vererbte genetische Störung. Dies bedeutet, dass eine Mutation auf dem X-Chromosom auftritt, die vererbt wird. Wenn eine Frau eine Mutation auf mindestens einem von zwei X-Chromosomen aufweist, wird sie die Störung haben. Da Männer jedoch nur ein X-Chromosom haben, ist eine Mutation tendenziell tödlich. Dies führt dazu, dass mehr Frauen als Männer OFDS haben.

Das Meckel-Gruber-Syndrom, auch Meckel-Syndrom oder Gruber-Syndrom genannt, ist eine genetisch bedingte Erkrankung. Es wird auch durch Defekte in den Zilien verursacht. Das Meckel-Gruber-Syndrom betrifft verschiedene Organe im Körper, einschließlich der Nieren, des Gehirns, der Finger und der Leber. Die häufigsten Symptome sind ein Vorsprung an einem Teil des Gehirns, Nierenzysten und zusätzliche Finger.

Einige Menschen mit dieser genetischen Krankheit haben Gesichts- und Kopfanomalien. Andere haben Probleme mit dem Gehirn und dem Rückenmark. Im Allgemeinen sterben viele Föten mit Meckel-Gruber-Syndrom vor der Geburt. Diejenigen, die geboren werden, leben meist nur für kurze Zeit. Normalerweise sterben sie an Atem- oder Nierenversagen.

Schätzungsweise eines von 3.250 bis 140.000 Babys hat diese genetische Störung. In bestimmten Teilen der Welt und einigen Ländern ist es jedoch häufiger. Zum Beispiel tritt es bei einem von 9.000 Menschen mit finnischer Abstammung, einem von 3.000 Menschen mit belgischer Abstammung und einem von 1.300 Menschen mit indischer Gujarati-Abstammung auf.

Die meisten Föten werden während der Schwangerschaft diagnostiziert, wenn ein Ultraschall durchgeführt wird. Es kann die Gehirnanomalie zeigen, die wie ein Vorsprung aussieht. Schwangere Frauen können auch eine Chorionzottenbiopsie oder eine Amniozentese durchführen lassen, um auf die Störung zu überprüfen. Auch ein Gentest kann die Diagnose bestätigen. Das Meckel-Gruber-Syndrom ist nicht heilbar.

Mutationen in mehreren Genen können zum Meckel-Gruber-Syndrom führen. Dadurch entstehen Proteine, die nicht richtig funktionieren und die Flimmerhärchen werden negativ beeinflusst. Die Zilien haben sowohl strukturelle als auch funktionelle Probleme, die zu Signalstörungen innerhalb der Zellen führen. Das Meckel-Gruber-Syndrom ist eine autosomal-rezessive Erkrankung. Das bedeutet, dass es Mutationen auf beiden Kopien eines Gens gibt, das ein Fötus erbt.

Johann Friedrich Meckel veröffentlichte in den 1820er Jahren einige der ersten Berichte über diese Krankheit. Dann, G. B. Gruber veröffentlichte seine Berichte über die Krankheit in den 1930er Jahren. Die Kombination ihrer Namen wird jetzt verwendet, um die Störung zu beschreiben.

Zentriolen sind wichtige Organellen innerhalb von Zellen. Sie sind Teil der Zellteilung, Zilien und Geißeln. Wenn jedoch Probleme auftreten, können sie zu mehreren Krankheiten führen. Wenn beispielsweise eine Mutation in einem Gen Proteinfehlfunktionen verursacht, die die Zilien betreffen, kann dies zu schwerwiegenden genetischen Störungen mit tödlichem Ausgang führen. Forscher untersuchen weiterhin Zentriolen, um mehr über ihre Funktion und Struktur zu erfahren.