Zentrosom: Definition, Struktur & Funktion (mit Diagramm)

Das Zentrosom ("mittlerer Körper") ist eine Struktur, die in den Zellen der meisten Pflanzen und Tiere vorkommt. Aus dieser Organelle stammen die Proteinstrukturen, die als. bekannt sind Mikrotubuli bilden und erweitern.

Diese Mikrotubuli gehen aus dem Mikrotubuli-Organisierungszentrum (MTOC) hervor und sind während der gesamten Lebensdauer einer Zelle für eine Reihe von eukaryotischen Zellfunktionen und -prozessen unverzichtbar. Sie sind vielleicht am besten für ihre wichtige Rolle bei der Zellteilung bekannt, zu der auch Mitose (die Aufteilung des Kernmaterials einer Zelle in Tochterkerne) gefolgt von Zytokinese (die Aufteilung einer ganzen Zelle in Tochterzellen).

Dieser Teilungsprozess wird vermittelt durch die Zentriolen von Zentrosomen.

Zentrosomen sind Strukturen, die die Zentriolen enthalten, aus denen die Mikrotubuli entstehen, die als mitotische Spindel fungieren. Das ist eine Menge, die man sich vorstellen kann, daher gibt ein Blick auf jeden dieser Begriffe eine klarere Vorstellung vom physikalischen Aufbau von Zentrosomen.

Während Zwischenphase, das ist der Zeitraum, in dem sich eine Zelle nicht aktiv teilt, enthält jede Zelle ein Zentrosom, das ein Paar Zentriolen enthält. Jede dieser Zentriolen besteht aus neun Mikrotubulustripletts in einer zylindrischen Anordnung; mit anderen Worten, ein einzelnes Zentriol umfasst insgesamt 27 Mikrotubuli von einem Ende zum anderen laufen. Die beiden Zentriolen sind rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Die Drillinge selbst ähneln winzigen parallelen Pfeifen, die in einer Linie liegen.
Lesen Sie mehr darüber, was in der Interphase passiert.

• Wenn Sie sich den Querschnitt eines Zentriols ansehen, sehen Sie a kreisförmige Bildung bestehend aus neun Gruppen...
• ...und jede dieser Gruppen hat eine Reihe von drei kleinere Kreise, wobei diese Linien kleinerer Kreise zur Mitte der kreisförmigen Formation hin abgewinkelt sind.

Auch während der Interphase werden alle Grundkomponenten einer Zelle repliziert, einschließlich des Zentrosoms und seines Zentriolenpaares. Anfänglich bleiben die beiden Zentrosomen oder Zentriolenpaare in enger physischer Nähe. Sobald die Mitose vollständig im Gange ist, werden die beiden Zentriolen zu entgegengesetzten Enden wandern der Zelle, die sich auf die Aufspaltung in zwei Tochterzellen vorbereitet.

• Zwischen den Zentriolen und der Zellmatrix, in der sie entstehen und sich befinden, haben über 100 verschiedene Proteine ​​eine Funktion in der Struktur des Zentrosoms. Diese Matrix wird als. bezeichnet perizentrioläres Material, oder PCM.

Zentrosom vs. Zentromer: Weder „Zentrosom“ noch „Zentriol“ sollten mit dem verwechselt werden Zentromer, das ist die physikalische Verbindung zwischen den Schwesterchromatiden eines Chromosoms, das sich im Rahmen der Mitose auf die Teilung vorbereitet.)

Mikrotubuli haben, wie bereits erwähnt, eine Reihe verschiedener Funktionen in Zellen, aber ihr Hauptzweck bei der Zellteilung besteht darin, dienen als Spindelfasern, die helfen, die Trennung von Zellbestandteilen während der Teilung zu kontrollieren und durchzuführen Prozess.

Neben der Teilnahme an Mitose, spielt das Zentrosom eine wichtige strukturelle Rolle in der Zelle, indem es die Mikrotubuli die bilden die Zytoskelett, die Zellen ihre Form und Integrität verleiht.

Obwohl es vielleicht verlockend ist, sich Zellen als zerbrechliche, gallertartige Klumpen vorzustellen, die kaum mehr als rundliche Behälter sind, ist jede Zelle ist extrem dynamisch, einschließlich seiner Membran, die sorgfältig kontrolliert, welche Substanzen in und aus der Zelle gelangen dürfen oder nicht.

• Wenn die Mikrotubuli, die an der Zellteilung teilnehmen durch Formen der Spindel sind wie Hebel die kontrollieren, wohin Teile der Zelle gehen, dann diejenigen, die die Statik ausmachen Zytoskelett sind wie Gerüst.

Lesen Sie mehr über die Hauptfunktion von Mikrotubuli-Zellen.

Ihr Zweck ist ähnlich dem des Skeletts Ihres eigenen Körpers, das dem Rest von Ihnen Ihre allgemeine körperliche Form verleiht und fungiert als eine Art Gestell, das Ihre anderen wichtigen physischen Komponenten hält – Ihre Organe, Muskeln und Gewebe.

Anordnung und Zusammensetzung des Zytoskeletts: Die Mikrotubuli, die das Zytoskelett bilden, sind durch das Zytoplasma des Zellinneren gefädelt und bilden eine Reihe von Klammern zwischen der Zellgrenze und ihrem Kern in der Nähe des Zentrums. Diese Tubuli wiederum bestehen aus monomeren Einheiten aus einem Protein namens protein Tubulin.

Dieses Tubulin kommt, wie viele Proteine ​​in der Natur, in einer Vielzahl von Subtypen vor; die am häufigsten in Mikrotubuli gefundenen sind:

• Alpha-Tubulin
• Betatubulin

Nur in Gegenwart eines Zentrosoms bilden sich diese Monomere spontan zu Mikrotubuli, in vielen Fällen Vielleicht genauso, wie Eier, Zucker und Schokolade sich nur in Anwesenheit eines Menschen zu Keksen formen Küche.

Darüber hinaus werden Proteine ​​namens dyneine und Kinesine an der Mitose teilnehmen; Diese helfen dabei, die Enden der Mikrotubuli an ihren korrekten Positionen entlang oder in der Nähe der sich bald teilenden Chromosomen auszurichten, die sich entlang der Metaphaseplatte ausrichten.

Bedeutung von Zentrosomen: Es ist noch nicht bekannt, wie genau die Duplikation von Zentrosomen während der Interphase abläuft. Es ist auch bemerkenswert, dass Zentrosomen und Zentriolen zwar in den meisten Pflanzenzellen vorkommen, Mitose kann in Pflanzen ohne diese Strukturen auftreten. In einigen tierischen Zellen kann die Mitose sogar funktionieren, wenn die Zentriolen gezielt zerstört wurden, aber dies führt im Allgemeinen zu einer ungewöhnlich hohen Anzahl von Replikationsfehlern.

Es wird daher angenommen, dass Zentrosomen helfen, ein gewisses Maß an Kontrolle zu verleihen über den gesamten Prozess hinweg, und Biochemiker versuchen, die Mechanismen aufzuklären, weil diese wahrscheinlich wichtig sind in Entstehung und Verlauf von Krebserkrankungen und andere Störungen, die von der Zellreplikation und -teilung abhängig sind.

•••Dana Chen | Wissenschaft

Die Zellteilung ist ein wesentlicher Bestandteil der Zellbiologie. Zentrosomen spielen bei diesem Prozess eine wichtige Rolle.

Denken Sie daran, dass die beiden Zentriolen eines einzelnen Zentrosoms im rechten Winkel zueinander ausgerichtet sind. Dies bedeutet, dass die Mikrotubuli in diesen Zentriolen in einem von zwei zueinander senkrechten angeordnet sind Richtungen. Denken Sie auch daran, dass die beiden Zentrosomen in einer sich noch nicht ganz teilenden Zelle an gegenüberliegenden Enden der Interphase-Zelle liegen.

Eine Folge dieser Geometrie ist, dass, wenn sich die Spindelfasern der Mitose zu bilden beginnen, sie sich von jeder Seite erstrecken (oder "Pole"“ der Zelle in Richtung ihres Zentrums, wo die Zellteilung letztendlich am deutlichsten ist, und sie dehnen sich auch aus oder „fächern“ nach außen in einer Reihe von Richtungen von jedem Zentrosom selbst aus.

Versuchen Sie, Ihre geschlossenen Fäuste leicht auseinander zu halten, und öffnen Sie sie dann langsam, während Sie Ihre neu sichtbaren Finger zueinander ausstrecken. Dies bietet ein allgemeines Bild davon, was sich an den Zentrosomen im Verlauf der Mitose entfaltet.

Die Mitose selbst umfasst vier Phasen (manchmal als fünf aufgeführt). Der Reihe nach sind dies:

1. Prophase
2. Metaphase
3. Anaphase
4. Telophase

Einige Quellen beinhalten auch Prometaphase zwischen Prophase und Metaphase. Wenn die Mitose beginnt, bewegen sich die Mikrotubuli, die aus der entstehenden mitotischen Spindel an jedem Pol wachsen pole zum Zentrum der Zelle, wo die paarweise replizierten Chromosomen entlang der sogenannt Metaphasenplatte (eine unsichtbare Linie, entlang derer die Kernspaltung erfolgt).

Diese sich erstreckenden Enden der Spindelfasern laufen an einer von drei Stellen auf: auf der Kinetochor von jedem Chromosomenpaar, das ist die Struktur, an der sich die Chromosomen tatsächlich trennen; auf den Armen der Chromosomen; und im Zytoplasma selbst gut auf der anderen Seite der Zelle, näher am gegenüberliegenden Zentrosom als am Ursprungspunkt dieser Fasern.

Spindelfasern im Einsatz: Die Vielfalt der Ankerpunkte der Enden der Spindelfasern zeugt von der Eleganz und Komplexität des mitotischen Prozesses. Es ist eine Art „Tauziehen“, aber eines, das extrem gut koordiniert sein muss, damit die Teilung genau durch die Mitte jedes Chromosomenpaares „läuft“, um sicherzustellen, dass jede Tochterzelle erhält von jedem Paar genau ein Chromosom.

Die Spindelfasern führen daher sowohl einiges „Schieben“ als auch viel „Ziehen“ aus, um sicherzustellen, dass die Zellteilung nicht nur kraftvoll, sondern auch genau ist. Die Mikrotubuli sind allein an der Teilung des Zellkerns, aber auch an der Teilung der gesamten Zelle beteiligt (d. h. Zytokinese) und der Wiedereinschluss jeder neuen Tochterzelle in ihre eigene Zellmembran.

Eine Möglichkeit, sich das alles vielleicht vorzustellen: Zellen haben keine Muskeln, aber die Mikrotubuli sind ungefähr so ​​nah wie Zellbestandteile.

Wie bereits erwähnt, replizieren sich die Zentrosomen der Zellen während der Interphase, dem vergleichsweise langen Teil des Zellzyklus zwischen mitotischen Teilungen. Die Replikation von Zentriolen in Zentrosomen ist nicht vollständig konservativ, Dies bedeutet, dass die beiden gebildeten Tochterzentriolen nicht völlig identisch sind, wie es bei einem konservativen Verfahren der Fall wäre. Stattdessen ist die Zentriolreplikation halbkonservativ.

Während der genaue Mechanismus der Zentrosomenreplikation während der S-Phase (Synthesephase) der Zellinterphase noch vollständig verstanden werden muss, haben Wissenschaftler erkannt, dass bei der Teilung eines Zentriols eines der resultierenden Zentriolen behält die Eigenschaften der „Mutter“ und kann funktionsfähige Mikrotubuli erzeugen.

Dieses Zentriol hat „stammzellähnliche“ Eigenschaften, während das andere, die „Tochter“, vollständig ausdifferenziert wird. Jede sich teilende Zelle hat an jedem Pol ein Mutter-Tochter-Zentriolpaar, also jede neue Tochterzelle enthält erwartungsgemäß ein Mutter- und ein Tochter-Zentriol in jedem Paar. Während der bald darauf folgenden Interphase teilt sich dieses Zentriol, um wieder zwei Mutter-Zentriol-Tochter-Zentriol-Paare zu bilden.

Zentriolen in differenzierten Strukturen: Die feinen Funktionsunterschiede zwischen den rechtwinkligen Zentriolen in jedem Paar werden offensichtlich, wenn für Zum Beispiel wird das Mutterzentriol an das Innere der Plasmamembran der Zelle gebunden, um eine Struktur zu bilden genannt Basalkörper. Dieser Körper ist normalerweise Teil einer Zilien- oder haarähnlichen Multi-Mikrotubulus-Erweiterung, die nicht beweglich ist; das heißt, es bewegt sich nicht.

Etwas Zilien (der Plural von „cilium“) form Geißeln (singuläres „Geißel“), die sich bewegen und oft ganze Zellen vorantreiben, während sie in anderen Fällen als Miniaturbesen einer Art dienen, die Trümmer aus der Region der Geißel entfernen.

Während Biologen noch viel über die genaue Dynamik von Zentrosomen lernen müssen, bietet Krebs einen Einblick in das, was bei einer abnormalen Zellteilung mit Zentrosomen schief geht. Forscher haben zum Beispiel beobachtet, dass Krebszellen enthalten oft ungewöhnlich viele Zentrosomen anstelle der erwarteten ein oder zwei, und bestimmte Krebsmedikamente (z. B. Taxol und Vincristin) üben ihre Wirkung aus, indem sie die Mikrotubuli-Zusammensetzung stören.

Ein Flagellum ist eine Ansammlung von Mikrotubuli, die die Fortbewegung ermöglicht, wie im Fall von a Samenzelle. Ein Flagellum entsteht aus einem einzigen Basalkörper auf der inneren Oberfläche der Plasmamembran. Somit enthält eine Samenzelle ein einzelnes Zentriolenpaar.

Denn das endgültige Schicksal einer Samenzelle ist die Verschmelzung mit einer Eizelle, und einer Eizelle fehlt ein Basalkörper, ist es das Sperma, das dafür sorgt, dass eine neu gebildete Zygote (das Produkt von Ei-Sperma-Verbindung und der erste Schritt bei der Erzeugung eines neuen Organismus bei der Fortpflanzung) sich teilen können, schon seit das Zentriol enthält Anweisungen und Komponenten, die für den Teilungsprozess benötigt werden.

Einige Organismen haben Flimmerhärchen auf bestimmten Zellen. Dazu gehören einige der Zellen Ihrer eigenen Atemwege. Das Epithel (Oberflächenzellen; Ihre Haut ist eine Art Epithel), das Ihre Lunge auskleidet, eine Reihe von miteinander verbundenen Basalkörpern bildet, was ein Zilien tatsächlich ist. Die röhrenförmigen Fortsätze dieser Flimmerzellen bewegen sich entlang von Schleim und Partikeln und schützen daher das Innere der Lunge.