Centriole: Definicija, funkcija i struktura

Ako ste preživjeli nastavu biologije, možda ćete se sjetiti gledanja zrnastih fotografija staničnih struktura, poput centriola. Kao što mu samo ime govori, centriol je obično blizu središta stanice. Centriol je organela i igra važnu ulogu u diobi stanica. Obično su centrioli u parovima i nalaze se u blizini jezgre.

Centrosom sadrži centriole u stanici. Poznat i kao centar za organiziranje mikrotubula, centrosom je organela. Ima par centriola. Centriol obično ima devet snopova mikrotubula, koji su šuplje cijevi koje daju organelama oblik, poredane u prsten. Međutim, neke vrste imaju manje od devet snopova. Mikrotubule teku paralelno jedna s drugom. Jedan snop ima set od tri mikrotubule, koje su izrađene od proteina koji se naziva tubulin.

Smještene u blizini središta stanice ili jezgre, dvije centriole su obično jedna do druge. Međutim, oni su usmjereni pod pravim kutom jedni prema drugima. Ponekad ih možete vidjeti označene kao centriole majke i kćeri. Općenito, centriol izgleda poput malog šupljeg cilindra. Nažalost, ne možete ga vidjeti dok stanica nije spremna za početak dijeljenja.

Uz centriole, centrosom sadrži pericentriolarni materijal (PCM). Ovo je masa bjelančevina koja okružuje dva centriola. Istraživači vjeruju da su centrioli sposobni organizirati proteine.

Glavna funkcija centriola je pomoći kromosomima da se kreću unutar stanice. Mjesto centriola ovisi o tome prolazi li stanica kroz dijeljenje ili ne. Centriole možete pronaći aktivne tijekom mitoze i mejoze. Mitoza je stanična dioba koja dovodi do dvije stanice kćeri s jednakim brojem kromosoma kao i izvorna matična stanica. S druge strane, mejoza je stanična dioba koja dovodi do stanica kćeri s pola broja kromosoma kao izvorna matična stanica.

Kad je stanica spremna za dijeljenje, centrioli se pomiču na suprotne krajeve. Tijekom diobe stanica centrioli mogu kontrolirati stvaranje vlakana vretena. Tada nastaje mitotsko vreteno ili vretenasti aparat. Izgleda kao skupine niti koje izlaze iz centriola. Vreteno je u stanju razdvojiti kromosome i razdvojiti ih.

Centrioli su aktivni u određenim fazama stanične diobe. Tijekom profaze mitoze, centrosom se odvaja, tako da par centriola može putovati na suprotne strane stanice. U ovom trenutku centrioli i pericentriolarni materijal nazivaju se astrama. Centriole izrađuju mikrotubule, koje izgledaju poput niti i nazivaju se vretenasta vlakna.

Mikrotubule počinju rasti prema suprotnom kraju stanice. Zatim se neke od tih mikrotubula vežu za centromere kromosoma. Dio mikrotubula pomoći će razdvajanju kromosoma, dok će ostali pomoći stanici da se podijeli na dva dijela. Na kraju se kromosomi poređaju u sredini stanice. To se naziva metafaza.

Dalje, tijekom anafaze, sestrinske kromatide počinju se odvajati, a polovice se pomiču duž niti mikrotubula. Tijekom telofaze, kromatide se pomiču na suprotne krajeve stanice. U to vrijeme vretenasta vlakna centriola počinju nestajati jer nisu potrebna.

Centriole i centromere nisu isto. Centromera je područje na kromosomu koje omogućuje vezivanje iz mikrotubula iz centriola. Kad pogledate sliku kromosoma, centromera se pojavljuje kao suženo područje u sredini. U ovoj regiji možete pronaći specijalizirani kromatin. Centromere igraju bitnu ulogu u odvajanju kromatida tijekom diobe stanica. Važno je napomenuti da, iako većina udžbenika biologije pokazuje centromeru usred kromosoma, položaj može varirati. Neke centromere su u sredini, dok su druge bliže krajevima.

Centriole možete vidjeti i na bazalnim krajevima bičeva i cilija, koji su izbočine koje izlaze iz stanice. Zbog toga se ponekad nazivaju bazalnim tijelima. Mikrotubule u centriolima čine flagellum ili cilium. Cilia i bičevi dizajnirani su da pomognu stanici u kretanju ili da joj pomognu u kontroli tvari oko sebe.

Kad se centrioli pomaknu na periferiju stanice, mogu se organizirati i oblikovati cilije i bičeve. Cilia se obično sastoji od mnogih malih projekcija. Mogu izgledati poput malih dlačica koje prekrivaju ćeliju. Neki primjeri trepavica su izbočenja na površini tkiva dušnika sisavca. S druge strane, bičevi su različiti i imaju samo jednu dugu izbočinu. Često izgleda poput repa. Jedan od primjera stanice s flagelom je spermatozoid sisavaca.

Većina eukariotskih cilija i bičeva imaju slične unutarnje strukture sastavljene od mikrotubula. Zovu se dvostruke mikrotubule i poredane su na način devet plus dva. Devet dvostrukih mikrotubula, koji se sastoje od dva dijela, zaokružuju dvije unutarnje mikrotubule.

Samo životinjske stanice imaju centriole, pa ih bakterije, gljive i alge nemaju. Neke niže biljke imaju centriole, ali više ne. Općenito, niže biljke uključuju mahovine, lišajeve i jetrenice jer nemaju krvožilni sustav. S druge strane, više biljke imaju ovaj sustav i uključuju grmlje, drveće i cvijeće.

Kada se pojave mutacije u genima koji su odgovorni za proteine ​​koji se nalaze u centriolima, mogu se dogoditi problemi i genetske bolesti. Znanstvenici misle da centrioli zapravo mogu nositi biološke informacije. Važno je napomenuti da u oplođenom jajašcu centrioli dolaze samo iz muške sperme, jer ih jajašce ženke ne sadrži. Istraživači su otkrili da su izvorni centrioli iz sperme sposobni preživjeti višestruke diobe stanica u embriju.

Iako centrioli ne nose genetske informacije, njihovo postojanje u embriju u razvoju znači da mogu pridonijeti drugim vrstama informacija. Razlog zašto su znanstvenici zainteresirani za ovu temu je potencijal koji ima za razumijevanje i liječenje bolesti povezanih s centriolima. Na primjer, centrioli koji imaju problema sa spermom mužjaka mogu se prenijeti na embrij.

Istraživači su otkrili da stanice raka često imaju više centriola nego što je potrebno. Ne samo da imaju višak centriola, već imaju i duže nego što je normalno. Međutim, kada su znanstvenici uklonili centriole iz stanica raka u studiji, otkrili su da se stanice mogu nastaviti dijeliti sporijom brzinom. Saznali su da stanice raka imaju mutaciju u p53, koji je gen koji kodira protein koji je odgovoran za kontrolu staničnog ciklusa, pa se i dalje mogu dijeliti. Znanstvenici vjeruju da će ovo otkriće pomoći u poboljšanju liječenja raka.

Oralno-facijalno-digitalni (OFD) sindrom genetski je poremećaj koji se također skraćuje kao OFDS. Ova se urođena bolest događa zbog problema s cilijama koji dovode do problema sa signalizacijom. Istraživači su otkrili da mutacije dva gena, OFD1 i C2CD3, mogu dovesti do problema s proteinima u centriolima. Oba su gena odgovorna za regulaciju centriola, ali mutacije sprječavaju normalno funkcioniranje proteina. To dovodi do neispravnih cilija.

Oralno-facijalno-digitalni sindrom uzrokuje razvojne abnormalnosti u ljudi. Utječe na glavu, usta, čeljust, zube i druge dijelove tijela. Općenito, ljudi s ovim stanjem imaju problema s usnom šupljinom, licem i znamenkama. OFDS također može dovesti do intelektualnih teškoća. Postoje različite vrste oralno-facijalno-digitalnog sindroma, ali neke je teško međusobno razlikovati.

Neki od simptoma OFDS uključuju rascjep nepca, rascjep usne, malu čeljust, gubitak kose, tumore jezika, male ili raširene oči, suvišne znamenke, napadaji, problemi s rastom, bolesti srca i bubrega, utonula prsa i koža lezije. Također je uobičajeno da osobe s OFDS-om imaju dodatne ili nedostajuće zube. Procjenjuje se da jedan od 50 000 do 250 000 poroda rezultira oralno-facijalno-digitalnim sindromom. OFD sindrom tip I najčešći je od svih tipova.

Genetski test može potvrditi oralno-facijalno-digitalni sindrom jer može pokazati genske mutacije koje ga uzrokuju. Nažalost, djeluje samo za dijagnosticiranje sindroma OFD tipa I, a ne i za ostale tipove. Ostalima se obično dijagnosticira na temelju simptoma. Ne postoji lijek za OFDS, ali plastična ili rekonstruktivna kirurgija može pomoći u ispravljanju nekih abnormalnosti lica.

Oralno-facijalno-digitalni sindrom je genetski poremećaj povezan s X-om. To znači da se javlja mutacija na X kromosomu, koji se nasljeđuje. Kad ženka ima mutaciju barem jednog od dva kromosoma X, imat će poremećaj. Međutim, budući da mužjaci imaju samo jedan X kromosom, ako dobiju mutaciju, on je smrtonosan. To rezultira time da više žena nego muškaraca ima OFDS.

Meckel-Gruberov sindrom, koji se naziva i Meckelov sindrom ili Gruberov sindrom, genetski je poremećaj. Uzrokuju je i nedostaci na trepavicama. Meckel-Gruberov sindrom utječe na različite organe u tijelu, uključujući bubrege, mozak, znamenke i jetru. Najčešći simptomi su izbočina na dijelu mozga, ciste bubrega i dodatne znamenke.

Neki ljudi s ovom genetskom bolešću imaju abnormalnosti lica i glave. Drugi imaju problema s mozgom i leđnom moždinom. Općenito, mnogi fetusi koji imaju Meckel-Gruberov sindrom umiru prije rođenja. Oni koji su rođeni imaju tendenciju da žive kratko vrijeme. Obično umiru od zatajenja dišnog sustava ili bubrega.

Procjenjuje se da jedna od 3.250 do 140.000 beba ima ovaj genetski poremećaj. Međutim, češća je u određenim dijelovima svijeta i nekim zemljama. Primjerice, to se događa kod jedne od 9000 osoba s finskim podrijetlom, jedne od 3000 osoba s belgijskim podrijetlom i jedne od 1300 osoba s gudžaratskim indijanskim podrijetlom.

Većina fetusa dijagnosticira se tijekom trudnoće, kada se izvodi ultrazvuk. Može pokazati abnormalnost mozga koja izgleda poput izbočenja. Trudnice također mogu uzeti uzorke horionskih resica ili amniocentezu kako bi provjerile postoji li poremećaj. Genetski test također može potvrditi dijagnozu. Ne postoji lijek za Meckel-Gruberov sindrom.

Mutacije u više gena mogu dovesti do Meckel-Gruberovog sindroma. To stvara proteine ​​koji ne mogu ispravno funkcionirati, a na cilije utječe negativno. Trepavice imaju strukturne i funkcionalne probleme koji uzrokuju abnormalnosti u signaliziranju unutar stanica. Meckel-Gruberov sindrom je autosomno recesivno stanje. To znači da postoje mutacije na obje kopije gena koji fetus nasljeđuje.

Johann Friedrich Meckel objavio je neka od prvih izvještaja o ovoj bolesti 1820-ih. Zatim je G.B. Gruber je objavio svoja izvješća o bolesti 1930-ih. Kombinacija njihovih imena sada se koristi za opisivanje poremećaja.

Centriole su važne organele unutar stanica. Oni su dio stanične diobe, cilija i bičeva. Međutim, kada se pojave problemi, oni mogu dovesti do nekoliko bolesti. Na primjer, kada mutacija gena uzrokuje kvarove u radu proteina koji utječu na cilije, to može dovesti do ozbiljnih genetskih poremećaja koji su fatalni. Istraživači nastavljaju proučavati centriole kako bi saznali više o njihovoj funkciji i strukturi.