Centrosome: Ορισμός, Δομή & Λειτουργία (με το Διάγραμμα)

ο κεντρόσωμα ("μεσαίο σώμα") είναι μια δομή που βρίσκεται στα κύτταρα των περισσότερων φυτών και ζώων. Είναι από αυτό το οργανίδιο που οι πρωτεϊνικές δομές είναι γνωστές ως μικροσωληνίσκοι μορφή και επέκταση.

Αυτοί οι μικροσωληνίσκοι αναδύονται από το κέντρο οργάνωσης μικροσωληνίσκων (MTOC) και είναι αναπόσπαστοι σε έναν αριθμό λειτουργιών και διαδικασιών ευκαρυωτικών κυττάρων καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής ενός κυττάρου. Είναι ίσως πιο γνωστοί για το σημαντικό ρόλο τους στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, η οποία περιλαμβάνει μίτωσις (η διαίρεση του πυρηνικού υλικού ενός κυττάρου σε θυγατρικούς πυρήνες) που ακολουθήθηκε σε σύντομη σειρά από κυτοκίνηση (ο διαχωρισμός ενός ολόκληρου κυττάρου σε θυγατρικά κύτταρα).

Αυτή η διαδικασία διαίρεσης διαμεσολαβείται από το centrioles κεντροσωμάτων.

Τα κεντροσώματα είναι δομές που περιέχουν τα centrioles, τα οποία δημιουργούν τους μικροσωληνίσκους που λειτουργούν ως μιτωτικός άξονας. Αυτό πρέπει να φανταστεί κανείς, οπότε μια ματιά σε κάθε ένα από αυτά δίνει μια σαφέστερη ιδέα για τη φυσική ρύθμιση των κεντροσωμάτων.

Στη διάρκεια ενδιάμεση φάση, η οποία είναι η περίοδος κατά την οποία ένα κελί δεν διαιρείται ενεργά, κάθε κελί περιέχει ένα κεντρόσωμα που περιλαμβάνει ένα ζεύγος εκατοστόλιων. Κάθε ένα από αυτά τα centrioles αποτελείται από εννέα τριπλέτες μικροσωληνίσκων σε κυλινδρική διάταξη. Με άλλα λόγια, ένα μόνο centriole περιλαμβάνει ένα σύνολο 27 μικροσωληνίσκοι τρέχει από άκρο σε άκρο. Τα δύο centrioles είναι προσανατολισμένα σε ορθή γωνία το ένα με το άλλο. Τα ίδια τα τρίδυμα μοιάζουν με μικροσκοπικούς παράλληλους σωλήνες που ευθυγραμμίζονται.
Διαβάστε περισσότερα σχετικά με το τι συμβαίνει στην ενδιάμεση φάση.

• Εάν επρόκειτο να κοιτάξετε μια διατομή ενός centriole, θα δείτε ένα κυκλικός σχηματισμός που αποτελείται από εννέα ομάδες ...
• ... και κάθε μία από αυτές τις ομάδες έχει μια γραμμή τρεις μικρότερους κύκλους, με αυτές τις γραμμές μικρότερων κύκλων υπό γωνία προς τα μέσα του κυκλικού σχηματισμού.

Επίσης κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, όλα τα βασικά συστατικά ενός κυττάρου αναπαράγονται, συμπεριλαμβανομένου του κεντροσώματος και του ζεύγους των κεντρολίλων. Αρχικά, τα δύο κεντροσώματα, ή ζεύγη εκατοστόμων, παραμένουν σε στενή φυσική γειτνίαση. Μόλις η μίωση είναι πλήρως σε εξέλιξη, τα δύο centrioles μεταναστεύστε προς αντίθετα άκρα του κελιού που ετοιμάζεται να χωριστεί σε δύο θυγατρικά κύτταρα.

• Μεταξύ των κεντρικών και της κυτταρικής μήτρας στην οποία δημιουργούνται και κατοικούν, πάνω από 100 διαφορετικές πρωτεΐνες λειτουργούν στη δομή του κεντροσώματος. Αυτή η μήτρα είναι γνωστή ως περικεντριοειδές υλικό, ή PCM.

Centrosome εναντίον Centromere: Ούτε το "centrosome" ούτε το "centriole" πρέπει να συγχέονται με το κεντρομερές, η οποία είναι η φυσική σύνδεση μεταξύ των αδελφών χρωματοειδών ενός χρωμοσώματος που ετοιμάζεται να διαιρεθεί ως μέρος της μίτωσης.)

Οι μικροσωληνίσκοι, όπως σημειώνεται, έχουν έναν αριθμό διαφορετικών λειτουργιών στα κύτταρα, αλλά ο κύριος σκοπός τους στην κυτταρική διαίρεση είναι να χρησιμεύουν ως ίνες ατράκτου που βοηθούν στον έλεγχο και πραγματοποιούν το διαχωρισμό των κυτταρικών συστατικών κατά τη διάρκεια της διαίρεσης επεξεργάζομαι, διαδικασία.

Εκτός από τη συμμετοχή σε μίτωσις, το κεντρόσωμα παίζει ζωτικό δομικό ρόλο στο κύτταρο δημιουργώντας το μικροσωληνίσκοι που σχηματίζουν το κυτταροσκελετός, αυτό είναι που δίνει στα κύτταρα το σχήμα και την ακεραιότητά τους.

Αν και είναι ίσως δελεαστικό να φανταστούμε τα κύτταρα ως εύθραυστα, ζελατινώδη σφαιρίδια που είναι λίγο περισσότερο από στρογγυλά δοχεία, κάθε κύτταρο είναι εξαιρετικά δυναμική, συμπεριλαμβανομένης της μεμβράνης της, η οποία ελέγχει προσεκτικά ποιες ουσίες μπορεί να διεισδύσουν μέσα ή έξω από το κύτταρο.

• Εάν το μικροσωληνίσκοι που συμμετέχουν στην κυτταρική διαίρεση σχηματίζοντας τον άξονα είναι σαν μοχλοί που ελέγχουν πού πηγαίνουν τα μέρη του κελιού, τότε αυτά που αποτελούν το στατικό κυτταροσκελετός είναι σαν σκαλωσιά.

Διαβάστε περισσότερα για την κύρια λειτουργία των κυττάρων μικροσωληνίσκων.

Ο σκοπός τους είναι παρόμοιος με αυτόν του σκελετού του σώματός σας, που δίνει στους υπόλοιπους το γενικό σας φυσικό σχήμα και λειτουργεί ως ράφι των ειδών που συγκρατεί τα άλλα σημαντικά φυσικά συστατικά σας - τα όργανα, τους μύες και τους ιστοί.

Σύνθεση και σύνθεση κυτταροσκελετού: Οι μικροσωληνίσκοι που σχηματίζουν τον κυτταροσκελετό είναι σπειρωμένοι κατά μήκος του κυτοπλάσματος του εσωτερικού του κυττάρου, σχηματίζοντας μια σειρά στηριγμάτων μεταξύ του ορίου του κυττάρου και του πυρήνα του κοντά στο κέντρο. Αυτά τα σωληνάρια με τη σειρά τους αποτελούνται από μονομερείς μονάδες κατασκευασμένες από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται τουμπουλίνη.

Αυτή η τουμπουλίνη, όπως πολλές πρωτεΐνες στη φύση, έρχεται σε μια ποικιλία υποτύπων. τα πιο συνηθισμένα που βρίσκονται στους μικροσωληνίσκους είναι:

• άλφα-τουμπουλίνη
• βήτα-τουμπουλίνη

Μόνο παρουσία κεντροσωμάτων αυτά τα μονομερή σχηματίζονται αυθόρμητα σε μικροσωληνίσκους, σε μεγάλο βαθμό με τον ίδιο τρόπο, ίσως, καθώς τα αυγά, η ζάχαρη και η σοκολάτα σχηματίζονται μόνο σε μπισκότα παρουσία ενός ανθρώπινου προσωπικού κουζίνα.

Επιπλέον, οι πρωτεΐνες ονομάζονται δυναίνες και κινίνες λάβετε μέρος στη μίτωση · Αυτά βοηθούν στον προσανατολισμό των άκρων των μικροσωληνίσκων στις σωστές τους θέσεις κατά μήκος ή κοντά στα χρωμοσώματα που πρόκειται να διαχωριστούν σύντομα, τα οποία ευθυγραμμίζονται κατά μήκος της πλάκας μεταφάσης.

Σημασία των κεντροσωμάτων: Δεν είναι ακόμη γνωστό πώς ακριβώς συμβαίνει ο διπλασιασμός των κεντροσωμάτων κατά την ενδιάμεση φάση. Επίσης, είναι αξιοσημείωτο ότι ενώ τα κεντροσώματα και τα κεντρόλια εμφανίζονται στα περισσότερα φυτικά κύτταρα, μίτωση μπορεί να συμβεί σε φυτά απουσία αυτών των δομών. Στην πραγματικότητα, σε ορισμένα ζωικά κύτταρα, η μίτωση μπορεί να λειτουργήσει ακόμη και όταν τα κεντρόλια έχουν καταστραφεί σκόπιμα, αλλά αυτό γενικά οδηγεί σε ασυνήθιστα υψηλό αριθμό σφαλμάτων αναπαραγωγής.

Πιστεύεται λοιπόν ότι τα κεντροσώματα συμβάλλουν στην παροχή ενός βαθμού ελέγχου σε όλη τη διαδικασία, και οι βιοχημικοί προσπαθούν να αποσαφηνίσουν τους μηχανισμούς αυτού, επειδή αυτοί είναι πιθανώς σημαντικοί τη γένεση και την πρόοδο των καρκίνων και άλλες διαταραχές που εξαρτώνται από την αναπαραγωγή και τη διαίρεση των κυττάρων.

•••Ντάνα Τσεν | Επιστήμη

Η κυτταρική διαίρεση είναι ένα κρίσιμο συστατικό της βιολογίας των κυττάρων. Τα κεντροσώματα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αυτή.

Θυμηθείτε ότι τα δύο centrioles ενός μόνο centrosome είναι προσανατολισμένα σε ορθή γωνία το ένα με το άλλο, που σημαίνει ότι οι μικροσωληνίσκοι σε αυτά τα centrioles θα τοποθετηθούν σε ένα από τα δύο αμοιβαία κάθετα κατευθύνσεις. Θυμηθείτε επίσης ότι τα δύο κεντροσώματα σε ένα κύτταρο που δεν διαιρείται ακόμα βρίσκονται στα αντίθετα άκρα του κυττάρου ενδιάμεσης φάσης.

Μια συνέπεια αυτής της γεωμετρίας είναι ότι όταν αρχίζουν να σχηματίζονται οι ίνες άξονα της μίτωσης, αυτές εκτείνεται από κάθε πλευρά (ή «πόλο") Του κελιού προς το κέντρο του, όπου η κυτταρική διαίρεση είναι τελικά πιο εμφανής, και επίσης επεκτείνονται ή «ανεμιστήρα» προς τα έξω σε μια σειρά κατευθύνσεων από κάθε κεντροσώματος.

Δοκιμάστε να κρατάτε τις κλειστές γροθιές που κρατούνται ελαφρώς μακριά και, στη συνέχεια, ανοίξτε τις αργά ενώ επεκτείνετε τα πρόσφατα ορατά δάχτυλά σας το ένα προς το άλλο. Αυτό προσφέρει μια γενική εικόνα του τι ξεδιπλώνεται στα κεντροσώματα καθώς προχωρά η μίτωση.

Η ίδια η μίωση περιλαμβάνει τέσσερις φάσεις (μερικές φορές αναφέρονται ως πέντε). Κατά σειρά, αυτά είναι:

1. Προφητεία
2. Μεταφάση
3. Ανάφαση
4. Τηλοφάση

Ορισμένες πηγές περιλαμβάνουν επίσης προμετάφαση μεταξύ προφάσης και μεταφάσης. Καθώς ξεκινά η μίτωση, οι μικροσωληνίσκοι αναπτύσσονται από τον νεογέννητο μιτωτικό άξονα σε κάθε πόλο προς το κέντρο του κυττάρου, όπου τα αναδιπλασιασμένα χρωμοσώματα διατεταγμένα σε ζεύγη ευθυγραμμίζονται κατά μήκος του λεγόμενο πλάκα μεταφάσης (μια αόρατη γραμμή κατά την οποία συμβαίνει η διάσπαση του πυρήνα).

Αυτά τα άκρα των ινών του άξονα καταλήγουν σε ένα από τα τρία μέρη: στο kinetochore κάθε ζεύγους χρωμοσωμάτων, που είναι η δομή στην οποία τα χρωμοσώματα διαχωρίζονται πραγματικά. στους βραχίονες των χρωμοσωμάτων · και στο ίδιο το κυτταρόπλασμα στην άλλη πλευρά του κυττάρου, πιο κοντά στο αντίθετο κεντρόσωμα παρά στο σημείο προέλευσης αυτών των ινών.

Ίνες ατράκτου σε λειτουργία: Το εύρος των σημείων αγκύρωσης των άκρων των ινών ατράκτου βεβαιώνει την κομψότητα και την πολυπλοκότητα της μιτωτικής διαδικασίας. Είναι ένα είδος «διελκυστίνδας», αλλά πρέπει να είναι εξαιρετικά καλά συντονισμένο, έτσι ώστε η διαίρεση να «διαπερνά» την ακριβή μέση κάθε ζεύγους χρωμοσωμάτων για να διασφαλίσει ότι κάθε θυγατρικό κύτταρο λαμβάνει ακριβώς ένα χρωμόσωμα από κάθε ζεύγος.

Οι ίνες ατράκτου επομένως κάνουν κάποια «ώθηση» καθώς επίσης και «τράβηγμα» για να βεβαιωθείτε ότι η κυτταρική διαίρεση δεν είναι μόνο ισχυρή αλλά ακριβής. Οι μικροσωληνίσκοι συμμετέχουν μόνο στη διαίρεση του πυρήνα, αλλά επίσης συμμετέχουν στη διαίρεση ολόκληρου του κυττάρου (δηλαδή, κυτοκίνηση) και η επανέγκλειση κάθε νέου θυγατρικού κυττάρου στη δική του κυτταρική μεμβράνη.

Ένας τρόπος ίσως να φανταστούμε όλα αυτά: Τα κύτταρα δεν έχουν μυς, αλλά οι μικροσωληνίσκοι είναι τόσο κοντά όσο τα συστατικά των κυττάρων.

Όπως αναφέρθηκε, τα κεντροσώματα των κυττάρων αναπαράγονται κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, το συγκριτικά μακρύ μέρος του κυτταρικού κύκλου μεταξύ μιτωτικών διαιρέσεων. Ο πολλαπλασιασμός των centrioles στα centrosomes δεν είναι πλήρως συντηρητικός, που σημαίνει ότι οι δύο θυγατρικές centrioles που σχηματίζονται δεν είναι απολύτως πανομοιότυπες, όπως θα συνέβαινε σε μια συντηρητική διαδικασία. Αντ 'αυτού, η αντιγραφή centriole είναι ημι-συντηρητικό.

Ενώ ο ακριβής μηχανισμός αντιγραφής κεντροσωμάτων κατά τη διάρκεια του Φάση S (φάση σύνθεσης) της κυτταρικής ενδιάμεσης φάσης πρέπει να γίνει πλήρως κατανοητή, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι όταν ένα centriole διαιρείται ένα από τα προκύπτοντα centrioles διατηρεί τα χαρακτηριστικά της «μητέρας» και μπορεί να δημιουργήσει λειτουργικούς μικροσωληνίσκους.

Αυτό το centriole έχει ιδιότητες «βλαστοκυττάρων», ενώ η άλλη, η «κόρη», διαφοροποιείται πλήρως. Κάθε διαχωριστικό κελί έχει ένα ζεύγος centriole μητέρας-κόρης σε κάθε πόλο, έτσι κάθε νέο θυγατρικό κελί, όπως θα περίμενε κανείς, περιέχει ένα centriole μητέρας και ένα centriole κόρης σε κάθε ζεύγος. Κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης που ακολουθεί σύντομα, αυτό το centriole θα διαιρεθεί για να δημιουργήσει ξανά δύο ζευγάρια centriole-centriole.

Centrioles σε διαφοροποιημένες δομές: Οι λεπτές διαφορές στη λειτουργία μεταξύ των ορθογώνιων εκατοστόλιων σε κάθε ζεύγος γίνονται εμφανείς όταν, για Για παράδειγμα, το μητρικό κέντρο προσκολλάται στο εσωτερικό της μεμβράνης πλάσματος του κυττάρου για να σχηματίσει μια δομή ονομάζεται α βασικό σώμα. Αυτό το σώμα είναι συνήθως μέρος ενός τσίλιου ή μιας επέκτασης πολλαπλών μικροσωληνίσκων που μοιάζει με μαλλιά, που δεν είναι κινητή. δηλαδή, δεν κινείται.

Μερικοί βλεφαρίδες (τον πληθυντικό του «cilium») μορφή μαστίγια (μοναδικό "μαστίγιο") που κινούνται, προωθούν συχνά ολόκληρα κελιά ενώ σε άλλες περιπτώσεις χρησιμεύουν ως μικροσκοπικές σκούπες ενός είδους που καθαρίζουν τα συντρίμμια από την περιοχή του μαστιγίου.

Ενώ οι βιολόγοι έχουν πολλά να μάθουν για την ακριβή δυναμική των κεντροσωμάτων, ο καρκίνος παρέχει ένα παράθυρο σε αυτό που πάει στραβά με τα κεντροσώματα σε περιπτώσεις μη φυσιολογικής κυτταρικής διαίρεσης. Οι ερευνητές παρατήρησαν, για παράδειγμα, ότι Τα καρκινικά κύτταρα περιέχουν συχνά ασυνήθιστο αριθμό κεντροσωμάτων αντί για το αναμενόμενο ένα ή δύο, και ορισμένα αντικαρκινικά φάρμακα (για παράδειγμα, Taxol και vincristine) ασκούν τα αποτελέσματά τους παρεμβαίνοντας στη συγκρότηση μικροσωληνίσκων.

Ένα μαστίγιο είναι μια ποικιλία μικροσωληνίσκων που επιτρέπει την κίνηση, όπως στην περίπτωση του a σπερματοζωάριο. Ένα μαστίγιο προέρχεται από ένα μόνο βασικό σώμα στην εσωτερική επιφάνεια της μεμβράνης πλάσματος. Έτσι, ένα σπερματοζωάριο περιέχει ένα μόνο ζεύγος centriole.

Επειδή η τελική μοίρα ενός σπέρματος είναι η σύντηξη με ένα κέλυφος αυγού, και ένα ωάριο στερείται βασικού σώματος, είναι το σπέρμα που εξασφαλίζει ότι ένας νεοσυσταθείς ζυγώτης (το προϊόν της ένωση σπέρματος ωαρίων και το πρώτο βήμα στη δημιουργία ενός νέου οργανισμού στην αναπαραγωγή) θα είναι σε θέση να διαιρέσει, Από Το centriole περιλαμβάνει οδηγίες και εξαρτήματα που απαιτούνται για τη διαδικασία διαίρεσης.

Ορισμένοι οργανισμοί έχουν βλεφαρίδες σε ορισμένα κύτταρα. Αυτό περιλαμβάνει μερικά από τα κύτταρα της δικής σας αναπνευστικής οδού. ο επιθήλιο (επιφανειακά κύτταρα; το δέρμα σας είναι ένα είδος επιθηλίου) που ευθυγραμμίζει τους πνεύμονές σας σχηματίζοντας έναν αριθμό συνδεδεμένων βασικών σωμάτων, κάτι που είναι πραγματικά ένα τσίλι. Οι σωληνοειδείς επεκτάσεις αυτών των ακτινωτών κυττάρων λειτουργούν για να κινούνται κατά μήκος της βλέννας και των σωματιδίων και επομένως προστατεύουν το εσωτερικό των πνευμόνων.