Centrosome: määratlus, struktuur ja funktsioon (koos diagrammiga)

The tsentrosoom ("keskkeha") on struktuur, mida leidub enamiku taimede ja loomade rakkudes. Sellest organellist pärinevad valgu struktuurid, mida nimetatakse mikrotuubulid vormi ja pikendada.

Need mikrotuubulid väljuvad mikrotuubulite organiseerimiskeskusest (MTOC) ja on raku eluea jooksul lahutamatu hulga rakkude eukarüootsete funktsioonide ja protsessidega. Nad on ehk kõige paremini tuntud oma olulise rolli poolest rakkude jagunemise protsessis, mis hõlmab ka: mitoos (raku tuumamaterjali jagunemine tütartuumadeks), millele järgnes lühike järjekord tsütokinees (terve raku jagunemine tütarrakkudeks).

Seda jagamisprotsessi vahendab tsentrioolid tsentrosoomidest.

Centrosoomid on struktuurid, mis sisaldavad tsentrioole, millest tekivad mikrotuubulid, mis toimivad mitootilise spindlina. Seda on palju ette kujutada, nii et nende mõiste vaatamine annab selgema ettekujutuse tsentrosoomide füüsilisest ülesehitusest.

Ajal interfaas, mis on periood, mille jooksul rakk aktiivselt ei jagune, sisaldab iga rakk ühte tsentrosoomi, mis sisaldab paari tsentrioole. Kõik need tsentrioolid koosnevad silindrikujulistest üheksast mikrotuubuli kolmikust; teisisõnu sisaldab üks tsentriool kokku

• Kui vaataksite tsentriooli ristlõiget, näeksite a ringikujuline moodustis koosnevad üheksa rühma ...
• ... ja igal neist rühmadest on rida kolm väiksemat ringi, kusjuures need väiksemate ringide jooned on ringikujulise keskosa poole kaldu.

Ka interfaasi ajal paljunevad kõik raku põhikomponendid, sealhulgas tsentrosoom ja selle paar tsentrioolid. Esialgu jäävad kaks tsentrosoomi ehk tsentrioolipaari füüsilisse lähedusse. Kui mitoos on täielikult alanud, on kaks tsentriooli rännata vastassuunaliste otste poole rakust, mis valmistub jagunema kaheks tütarrakuks.

• Tsentrioolide ja raku maatriksi vahel, milles nad on loodud ja asuvad, on tsentrosoomi struktuuris funktsioon üle 100 erineva valgu. Seda maatriksit nimetatakse peritsentriolaarne materjalvõi PCM.

Centrosome vs. Centromere: Kumbagi "tsentrosoomi" ega "tsentriooli" ei tohi segi ajada tsentromeer, mis on mitoosi osana jagunemiseks valmistuva kromosoomi sõsarkromatiidide füüsiline ristmik.)

Nagu märgitud, on mikrotuubulitel rakkudes mitmeid erinevaid funktsioone, kuid nende peamine eesmärk rakkude jagunemisel on toimivad spindli kiududena, mis aitavad raku komponentide jagunemise ajal kontrollida ja läbi viia protsess.

Lisaks osalemisele mitoos, mängib tsentrosoom rakus olulist struktuurilist rolli, genereerides selle mikrotuubulid mis moodustavad tsütoskelett, mis annab rakkudele nende kuju ja terviklikkuse.

Ehkki võib-olla on ahvatlev ette kujutada rakke habraste želatiinsete gloobustena, mis on veidi rohkem kui ümarad anumad, on äärmiselt dünaamiline, kaasa arvatud selle membraan, mis kontrollib hoolikalt, milliseid aineid võib rakku siseneda või mitte.

• Kui mikrotuubulid, mis osalevad rakkude jagunemises spindli moodustamise teel on nagu hoovad see kontrollib, kuhu raku osad lähevad, seejärel staatilise osa tsütoskelett on nagu tellingud.

Lisateavet mikrotuubulirakkude põhifunktsiooni kohta.

Nende eesmärk on sarnane teie enda keha luustikuga, mis annab teile kõigile teie üldise füüsilise kuju ja toimib mitmesuguste riiulitena, mis hoiab teie teisi olulisi füüsilisi komponente - teie elundeid, lihaseid ja koed.

Tsütoskeleti paigutus ja koostis: Tsütoskeleti moodustavad mikrotuubulid on keermestatud kogu raku siseruumide tsütoplasmasse, moodustades raku piiri ja selle keskpunkti lähedal oleva tuuma vahel rida klambreid. Need torukesed koosnevad omakorda monomeersetest üksustest, mis on valmistatud valgust, mida nimetatakse tubuliin.

See tubuliin, nagu paljud looduses olevad valgud, on mitmesuguseid alamtüüpe; mikrotuubulites on kõige levinumad järgmised:

• alfa-tubuliin
• beeta-tubuliin

Ainult tsentrosoomi juuresolekul moodustavad need monomeerid spontaanselt mikrotuubuliteks samamoodi võib-olla, kuna munad, suhkur ja šokolaad moodustuvad küpsisteks ainult personali juuresolekul köök.

Lisaks valgud nn dyneiinid ja kinsiinid osaleda mitoosis; need aitavad suunata mikrotuubulite otsad õigesse asukohta varsti jagunevate kromosoomide ääres või nende lähedal, mis asuvad metafaasiplaadil.

Centrosoomide tähtsus: Siiani pole teada, kuidas täpselt toimub tsentrosoomide dubleerimine faaside ajal. Samuti on tähelepanuväärne, et kui tsentrosoomid ja tsentrioolid ilmuvad enamikus taimerakkudes, mitoos võib taimedes esineda nende struktuuride puudumisel. Tegelikult võib mõnes loomarakus mitoos toimida ka siis, kui tsentrioolid on sihipäraselt hävitatud, kuid see toob tavaliselt kaasa ebatavaliselt palju replikatsioonivigu.

Seetõttu arvatakse, et tsentrosoomid aitavad anda teatud määral kontrolli kogu protsessi vältel ja biokeemikud püüavad selle mehhanisme selgitada, kuna need on tõenäoliselt olulised aastal vähkide teke ja areng ja muud häired, mis sõltuvad rakkude replikatsioonist ja jagunemisest.

•••Dana Chen | Teadmine

Rakkude jagunemine on rakubioloogia ülioluline komponent. Centrosoomidel on selles protsessis suur roll.

Pidage meeles, et ühe tsentrosoomi kaks tsentriooli on üksteise suhtes täisnurga all, mis tähendab, et nende tsentrioolide mikrotuubulid paiknevad ühes kahest vastastikku risti juhiseid. Samuti tuletage meelde, et kaks veel mitte päris jagunevas rakus olevat tsentrosoomi asuvad faasidevahelise raku vastaskülgedel.

Selle geomeetria tähendus on see, et kui mitoosi spindli kiud hakkavad moodustuma, siis need ka tekivad ulatuda mõlemalt küljelt (või “pole”) Raku keskpunkti poole, kus rakkude jagunemine on kõige ilmekam, ja nad laienevad või “lehvitavad” ka väljapoole igas tsentrosoomis endas mitmes suunas.

Proovige kinniseid rusikaid veidi eemal hoida ja avage need aeglaselt, sirutades oma äsja nähtavad sõrmed üksteise poole; see annab üldpildi sellest, mis mitoosi edenedes tsentrosoomides toimub.

Mitoos ise sisaldab nelja faasi (mõnikord loetletud kui viis). Selleks on need järgmised:

1. Ettekujutus
2. Metafaas
3. Anafaas
4. Telefaas

Mõned allikad sisaldavad ka prometafaas profaasi ja metafaasi vahel. Kui mitoos hakkab käima, liiguvad igas pooluses sündivast mitootilisest spindlist kasvavad mikrotuubulid raku keskpunkti suunas, kus paarikaupa paigutatud paljundatud kromosoomid on piki nn metafaasiplaat (nähtamatu joon, mida mööda toimub tuuma lõhustamine).

Need spindli kiudude ulatuvad otsad kerivad ühte kolmest kohast: kinetohoor iga kromosoomipaari kohta, mis on struktuur, mille juures kromosoomid tegelikult eralduvad; kromosoomide õlgadel; ja tsütoplasmas ise raku teisel küljel, lähemal vastas olevale tsentrosoomile kui nende kiudude lähtepunktile.

Spindli kiud töös: Spindli kiudude otste kinnituspunktide ulatus kinnitab mitootilise protsessi elegantsi ja keerukust. See on omamoodi “köievedu”, kuid see peab olema äärmiselt hästi koordineeritud, nii et jagunemine “läbiks” iga kromosoomipaari täpse keskosa, et tagada iga tütarrakk saab igast paarist täpselt ühe kromosoomi.

Spindli kiud teevad nii mõningast "surumist" kui ka palju "tõmbamist", et veenduda, et rakkude jagunemine pole mitte ainult jõuline, vaid ka täpne. Mikrotuubulid osalevad tuuma jagunemises üksi, kuid osalevad ka kogu raku jagunemises (s.t tsütokinees) ja iga uue tütarraku uuesti ümbritsemine oma rakumembraanis.

Üks võimalus seda kõike ette kujutada: rakkudel pole lihaseid, kuid mikrotuubulid on umbes nii lähedal, kui rakukomponendid jõuavad.

Nagu öeldud, paljunevad rakkude tsentrosoomid interfaasi ajal, rakuprotsessi suhteliselt pikk osa mitootiliste jagunemiste vahel. Tsentrioolide replikatsioon tsentrosoomides ei ole täielik konservatiivne, see tähendab, et kaks moodustunud tütartsentriooli ei ole täiesti identsed, nagu see juhtuks konservatiivses protsessis. Selle asemel on tsentriooli replikatsioon semikonservatiivne.

Kuigi tsentrosoomide replikatsiooni täpne mehhanism S faas (sünteesifaas) rakkude interfaas on veel täielikult mõistetav, on teadlased mõistnud, et kui tsentriool jaguneb, üks saadud tsentrioolidest säilitab “ema” omadused ja võib genereerida operatiivseid mikrotuubuleid.

Sellel tsentrioolil on „tüvirakkulaadsed” omadused, samal ajal kui teine, „tütar”, eristub täielikult. Igal jaguneval rakul on igas pooluses üks ema-tütre tsentrioolipaar, nii et iga uus tütarrakk, nagu võite arvata, sisaldab mõlemas paaris ühte emasentriooli ja ühte tütartsentriooli. Peagi järgneva interfaasi ajal see tsentriool jaguneb, et taas luua kaks ema tsentriooli ja tütre tsentriooli paari.

Centrioles diferentseeritud struktuurides: Peened funktsionaalsed erinevused iga paari täisnurksete tsentrioolide vahel ilmnevad siis, kui Näiteks kinnitub ema tsentriool struktuuri moodustamiseks raku plasmamembraani sisemusse nimetatakse a põhikeha. See keha on tavaliselt osa tsiliumi või juuksetaolise mitme mikrotuubuli pikendusest, mis pole liikuv; see tähendab, et see ei liigu.

Mõned cilia (mitmus „cilium”) vormis lipuke (ainsuse “flagellum”), mis liiguvad, liikudes sageli terveid rakke mööda, samal ajal kui muudel juhtudel toimivad sellised miniatuursed harjad, mis puhastavad prahi lipu piirkonnast.

Kui bioloogidel on tsentrosoomide täpse dünaamika kohta palju õppida, pakub vähk akna ebanormaalse rakujagunemise korral tsentrosoomidega valesti. Teadlased on seda näiteks täheldanud vähirakud sisaldavad sageli ebatavaliselt palju tsentrosoome oodatud ühe või kahe asemel avaldavad teatud vähivastased ravimid (näiteks taksool ja vinkristiin) mikrotuubulite kokkupanemist segades.

Flagellum on mikrotuubulite sortiment, mis võimaldab liikumist, nagu näiteks a seemnerakk. Flagellum pärineb ühest aluskehast plasmamembraani sisepinnal. Seega sisaldab seemnerakk ühte tsentrioolipaari.

Sest seemneraku lõplik saatus on sulanduda munarakkja munarakul puudub aluskeha, see on sperma, mis tagab äsja moodustunud sügoot ( munarakkude ja seemnerakkude ühinemine ning esimene samm uue organismi tekkimisel paljunemisel) suudab jagada, aastast tsentriool sisaldab jagamisprotsessi jaoks vajalikke juhiseid ja komponente.

Mõnel organismil on teatud rakkudes ripsmed. See hõlmab mõnda teie enda hingamisteede rakku. The epiteel (pinnarakud; teie nahk on omamoodi epiteel), mis ühendab teie kopse, moodustab hulga ühendatud aluskehasid, mis on tsilium tegelikult. Nende ripsmetega rakkude torukujulised pikendused toimivad mööda lima ja tahkeid aineid ning kaitsevad seetõttu kopsude sisemust.