Centrosome: Määritelmä, rakenne ja toiminta (kaavion kanssa)

sentrosomi ("keskirunko") on rakenne, joka löytyy useimpien kasvien ja eläinten soluista. Tästä organellista proteiinirakenteet tunnetaan nimellä mikrotubulukset muodosta ja laajenna.

Nämä mikrotubulukset tulevat esiin mikrotubulusten organisointikeskuksesta (MTOC) ja ovat kiinteitä useille eukaryoottisolujen toiminnoille ja prosesseille koko solun eliniän. Ne tunnetaan ehkä parhaiten tärkeästä roolistaan ​​solunjakautumisprosessissa, johon sisältyy mitoosi (solun ydinaineen jakaminen tytärytimiksi) seurasi lyhyessä järjestyksessä sytokineesi (koko solun jakaminen tytärsoluiksi).

Tämän jakamisprosessin välittää sentrioleja sentrosomeista.

Centrosomit ovat rakenteita, jotka sisältävät sentrioleja, jotka synnyttävät mikrotubulukset, jotka toimivat mitoottisena karana. Se on paljon kuviteltavissa, joten tarkastelemalla kaikkia näitä termejä saadaan selkeämpi käsitys sentrosomien fyysisestä kokoonpanosta.

Aikana välivaihe, joka on ajanjakso, jonka aikana solu ei aktiivisesti jakaudu, jokainen solu sisältää yhden sentrosoomin, joka sisältää parin sentrioleja. Kukin näistä centrioleista koostuu yhdeksästä mikroputken kolmiosasta sylinterimäisessä järjestelyssä; toisin sanoen, yksi sentrioli sisältää yhteensä

• Jos katsot sentriolin poikkileikkausta, näet a pyöreä muodostuminen joka koostuu yhdeksän ryhmää ...
• ... ja jokaisella näistä ryhmistä on viiva kolme pienempää ympyrää, näiden pienten ympyröiden viivojen ollessa kulmassa kohti pyöreän muodon keskiosaa.

Myös interfaasin aikana kaikki solun peruskomponentit replikoituvat, mukaan lukien sentrosomi ja sen sentriolipari. Aluksi kaksi sentrosomia tai sentrioliparia pysyvät lähellä fyysistä läheisyyttä. Kun mitoosi on täysin käynnissä, kaksi sentriolia siirtyä vastakkaisiin päihin solusta, joka valmistautuu jakautumaan kahteen tytärsoluun.

• Sentriolien ja solumatriisin, jossa ne syntyvät ja sijaitsevat, välissä yli 100 erillisellä proteiinilla on funktio sentrosomin rakenteessa. Tämä matriisi tunnetaan nimellä perisentriolaarinen materiaalitai PCM.

Centrosome vs. Centromere: Kumpikaan "sentrosomeista" tai "centrioleista" ei pidä sekoittaa sentromeri, joka on fyysinen liitos kromosomin sisarkromatidien välillä, joka valmistautuu jakautumaan osana mitoosia.)

Mikrotubuluksilla, kuten todettiin, on useita erilaisia ​​toimintoja soluissa, mutta niiden päätarkoitus solujen jakautumisessa on toimivat kara-kuiduina, jotka auttavat hallitsemaan ja suorittamaan solukomponenttien erottamisen jaon aikana prosessi.

Osallistumisen lisäksi mitoosi, sentrosomilla on elintärkeä rakenteellinen rooli solussa tuottamalla mikrotubulukset jotka muodostavat sytoskeleton, mikä antaa soluille muodon ja eheyden.

Vaikka on ehkä houkuttelevaa kuvitella soluja hauraiksi, hyytelömäisiksi palloiksi, jotka ovat vain pyöreitä astioita, jokainen solu on erittäin dynaaminen, sisältäen kalvonsa, joka valvoo huolellisesti, mitä aineita voi kulkeutua soluun ja sen ulkopuolelle.

• Jos mikrotubulukset, jotka osallistuvat solujen jakautumiseen muodostamalla kara ovat kuin vivut jotka ohjaavat solun osia, sitten ne, jotka muodostavat staattisen sytoskeleton ovat kuin rakennustelineet.

Lue lisää mikrotubulussolujen päätehtävästä.

Niiden tarkoitus on samanlainen kuin oman kehosi luuranko, joka antaa muille teille yleisen fyysisen muodon ja toimii eräänlaisena telineenä, johon mahtuu muut tärkeät fyysiset komponenttisi - elimet, lihakset ja kudoksiin.

Sytoskeleton järjestely ja kokoonpano: Sytoskeletonin muodostavat mikrotubulukset on kierretty solun sisäosan sytoplasman poikki, muodostaen sarjan tukia solun rajan ja sen keskuksen lähellä olevan ytimen väliin. Nämä putket puolestaan ​​koostuvat monomeerisistä yksiköistä, jotka on valmistettu proteiinista nimeltä tubuliini.

Tätä tubuliinia, kuten monia luonnossa olevia proteiineja, on useita alatyyppejä; Yleisimpiä mikrotubuluksia ovat:

• alfa-tubuliini
• beeta-tubuliini

Ainoastaan ​​sentrosomin läsnä ollessa nämä monomeerit muodostavat itsestään mikrotubulit suuressa osassa samalla tavalla ehkä, koska munat, sokeri ja suklaa muodostavat itsensä evästeiksi vain henkilökunnan läsnä ollessa keittiö.

Lisäksi kutsutaan proteiineja dyneiinit ja kinesiinit osallistua mitoosiin; nämä auttavat suuntaamaan mikrotubulusten päät oikeisiin paikkoihinsa pian jakautuvien kromosomien varrella tai lähellä, jotka asettuvat metafaasilevyä pitkin.

Centrosomien merkitys: Ei vielä tiedetä, kuinka tarkalleen centrosomien päällekkäisyys tapahtuu interfaasin aikana. On myös huomattava, että vaikka centrosomeja ja centrioleja esiintyy useimmissa kasvisoluissa, mitoosia voi esiintyä kasveissa näiden rakenteiden puuttuessa. Itse asiassa joissakin eläinsoluissa mitoosi voi toimia myös silloin, kun sentriolit on tuhottu tarkoituksellisesti, mutta tämä johtaa yleensä epätavallisen suureen määrään replikaatiovirheitä.

Siksi uskotaan sentrosomit auttavat antamaan jonkin verran hallintaa koko prosessin ajan, ja biokemistit pyrkivät selvittämään tämän mekanismit, koska ne ovat todennäköisesti tärkeitä syöpien syntyminen ja eteneminen ja muut häiriöt, jotka ovat riippuvaisia ​​solujen replikaatiosta ja jakautumisesta.

•••Dana Chen | Tutkiminen

Solunjako on solubiologian tärkeä osa. Centrosomeilla on tärkeä rooli tässä prosessissa.

Muista, että yhden sentrosomin kaksi sentriolia on suunnattu suorassa kulmassa toisiinsa nähden, mikä tarkoittaa, että mikrotubulukset näissä sentrioleissa sijoittuvat yhteen kahdesta keskenään kohtisuorasta suuntiin. Muista myös, että kaksi sentrosomia toistaiseksi ei-aivan jakautuvassa solussa ovat interfaasisolun vastakkaisissa päissä.

Tämän geometrian merkitys on, että kun mitoosin karakuidut alkavat muodostua, ne ulottuu molemmilta puolilta (tai “napa”) Solu kohti sen keskustaa, missä solujen jakautuminen on viime kädessä ilmeisin, ja ne myös ulottuvat tai “tuulettavat” ulospäin eri suuntiin kustakin itse sentrosomista.

Yritä pitää suljetut nyrkit pidettynä hieman erillään ja avaa ne sitten hitaasti samalla, kun ojensit vasta näkyviä sormiasi toisiaan kohti; tämä tarjoaa yleiskuvan siitä, mikä tapahtuu centrosomeissa mitoosin edetessä.

Mitoosi itsessään sisältää neljä vaihetta (joskus lueteltu viideksi). Järjestyksessä nämä ovat:

1. Prophase
2. Metafaasi
3. Anafaasi
4. Telefaasi

Jotkut lähteet sisältävät myös prometafaasi profaasin ja metafaasin välillä. Mitoosin liikkuessa mikrotubulit, jotka kasvavat syntyvästä mitoottisesta karasta kussakin navassa, liikkuvat kohti solun keskipistettä, jossa pareittain järjestetyt replikoidut kromosomit ovat rivissä pitkin niin sanottu metafaasilevy (näkymätön viiva, jota pitkin ytimen pilkkominen tapahtuu).

Nämä karakuidut vaihtelevat päät kääntyvät yhteen kolmesta paikasta: kinetochore jokaisen kromosomiparin kohdalla, mikä on rakenne, jossa kromosomit todella erottuvat; kromosomien käsivarsissa; ja sytoplasmassa itsessään hyvin solun toisella puolella, lähempänä vastakkaista sentrosomia kuin näiden kuitujen lähtöpistettä.

Karakuidut toiminnassa: Karakuitujen päiden ankkurointipisteiden alue osoittaa mitoottisen prosessin tyylikkyyden ja monimutkaisuuden. Se on eräänlainen "köydenveto", mutta sen on oltava erittäin hyvin koordinoitua, jotta jakautuminen "kulkee" jokaisen kromosomiparin tarkan keskikohdan läpi varmistaakseen, että kukin tytärsolu saa tarkalleen yhden kromosomin kustakin parista.

Karakuidut tekevät siis jonkin verran "työntöä" ja paljon "vetämistä" varmistaakseen, että solujen jakautuminen ei ole vain voimakasta, mutta myös tarkkaa. Mikrotubulit osallistuvat yksin ytimen jakautumiseen, mutta osallistuvat myös koko solun jakautumiseen (ts. sytokineesi) ja jokaisen uuden tytärsolun uudelleen sulkeminen omaan solukalvoonsa.

Yksi tapa ehkä kuvitella kaikki tämä: Soluilla ei ole lihaksia, mutta mikrotubulukset ovat suunnilleen yhtä lähellä solujen komponentteja.

Kuten todettiin, solujen centrosomit replikoituvat interfaasin aikana, mikä on suhteellisen pitkä osa solusyklistä mitoottisten jakautumisten välillä. Sentriolien replikaatio sentrosomeissa ei ole täysin konservatiivinen, mikä tarkoittaa, että muodostuneet kaksi tytärsentriolia eivät ole täysin identtisiä, kuten tapahtuisi konservatiivisessa prosessissa. Sen sijaan sentriolin replikaatio on puolihoitoinen.

Vaikka sentrosomien replikaation tarkka mekanismi S-vaihe (synteesivaihe) solujen välivaiheesta on vielä täysin ymmärrettävä, tiedemiehet ovat ymmärtäneet, että kun sentrioli jakautuu, yksi tuloksena olevista centrioleista säilyttää "äidin" ominaisuudet ja voi tuottaa operatiivisia mikrotubuluksia.

Tällä centriolilla on "kantasolumaisia" ominaisuuksia, kun taas toinen, "tytär", erottuu täysin. Jokaisessa jakautuvassa solussa on yksi äiti-tytär -sentriolipari kussakin napassa, joten jokainen uusi tytärsolu, kuten voit odottaa, sisältää yhden äiti-centriolin ja yhden tytärsentriolin kummassakin parissa. Pian seuraavan vaiheen aikana tämä centrioli jakautuu ja luo jälleen kaksi äiti-centrioli-tytär-centrioliparia.

Centrioles eriytetyissä rakenteissa: Jokaisen parin suorakulmaisten centriolien hienovaraiset toiminnalliset erot käyvät ilmi, kun esimerkiksi äiti-centrioli kiinnittyy solun plasmakalvon sisäosaan rakenteen muodostamiseksi kutsutaan a runko. Tämä runko on yleensä osa ciliumia tai hiusten kaltaista monimikrotubulusten jatetta, joka ei ole liikkuva; eli se ei liiku.

Jonkin verran cilia (monikko "cilium") -muoto lippu (yksikkö ”flagellum”), jotka liikkuvat, työntäen usein kokonaisia ​​soluja pitkin, kun taas muissa tapauksissa ne toimivat sellaisina pienikokoisina luudina, jotka puhdistavat roskat flagellumin alueelta.

Vaikka biologeilla on paljon opittavaa sentrosomien tarkasta dynamiikasta, syöpä tarjoaa ikkunan siihen, mikä menee pieleen centrosomien kanssa epänormaalissa solujen jakautumisessa. Tutkijat ovat havainneet esimerkiksi syöpäsolut sisältävät usein epätavallisen määrän sentrosomeja odotetun yhden tai kahden sijasta ja tietyt syöpälääkkeet (esimerkiksi taksoli ja vinkristiini) vaikuttavat häiritsemällä mikrotubulusten kokoonpanoa.

Lippu on mikrotubulien valikoima, joka sallii liikkumisen, kuten a siittiösolu. Lippu on peräisin yhdestä päärungosta plasmakalvon sisäpinnalla. Siten siittiösolu sisältää yhden centrioliparin.

Koska siittiösolun lopullinen kohtalo on sulautua munan kuorija munasolusta puuttuu peruskappale, sperma varmistaa, että uusi muodostunut sygootti ( muna-siittiöiden liittyminen ja ensimmäinen vaihe uuden organismin syntymisessä lisääntymisessä) pystyy jakamaan, siitä asti kun sentrioli sisältää jakoprosessin edellyttämät ohjeet ja komponentit.

Joillakin organismeilla on ripset tietyissä soluissa. Tämä sisältää joitain oman hengitysteiden soluja. epiteeli (pintasolut; ihosi on eräänlainen epiteeli), joka ympäröi keuhkosi, muodostaa joukon toisiinsa liitettyjä tyvikappaleita, mikä on silium todella. Näiden ripsisolujen putkimaiset jatkeet liikkuvat limaa ja hiukkasia pitkin ja suojaavat siten keuhkojen sisäosaa.