Centrosom: definicija, struktura i funkcija (s dijagramom)

The centrosom ("srednje tijelo") je struktura koja se nalazi u stanicama većine biljaka i životinja. Iz ove organele proteinske strukture poznate kao mikrotubule oblikujte i proširite.

Te mikrotubule izlaze iz centra za organiziranje mikrotubula (MTOC) i sastavni su dio brojnih eukariotskih funkcija i procesa tijekom životnog vijeka stanice. Možda su najpoznatiji po svojoj važnoj ulozi u procesu diobe stanica, koja uključuje mitoza (podjela nuklearnog materijala stanice na kćerne jezgre) praćena u kratkom redu od citokineza (podjela cijele stanice na stanice kćeri).

Ovaj postupak podjele posreduje centrioli centrosoma.

Centrosomi su strukture koje sadrže centriole koji stvaraju mikrotubule koji funkcioniraju kao mitotsko vreteno. To je mnogo za zamisliti, pa pogled na svaki od njih u terminima daje jasniju predstavu o fizičkoj postavci centrosoma.

Tijekom međufazni, što je razdoblje tijekom kojeg se stanica ne dijeli aktivno, svaka stanica sadrži jedan centrosom koji uključuje par centriola. Svaka od tih centriola sastoji se od devet trostrukih mikrotubula u cilindričnom rasporedu; drugim riječima, jedan centriol uključuje ukupno

• Kad biste pogledali presjek centriola, vidjeli biste kružna formacija koja se sastoji od devet skupina ...
• ... i svaka od ovih skupina ima liniju od tri manja kruga, s tim linijama manjih krugova nagnutih prema sredini kružne formacije.

Također tijekom interfaze, repliciraju se sve osnovne komponente stanice, uključujući centrosom i njegov par centriola. U početku su dva centrosoma ili parovi centriola i dalje u neposrednoj fizičkoj blizini. Nakon što je mitoza u potpunosti u tijeku, dva centriola migrirati prema suprotnim krajevima stanice koja se sprema podijeliti u dvije stanice kćeri.

• Između centriola i staničnog matriksa u kojem su stvoreni i borave, više od 100 različitih proteina ima funkciju u strukturi centrosoma. Ova je matrica poznata kao pericentriolarni materijal, ili PCM.

Centrosom vs. Centromera: Ni "centrosome" ni "centriole" ne treba miješati sa centromera, koji je fizički spoj između sestrinskih kromatida kromosoma koji se priprema za dijeljenje kao dio mitoze.)

Kao što je spomenuto, mikrotubuli imaju niz različitih funkcija u stanicama, ali njihova glavna svrha u diobi stanica je da služe kao vretenasta vlakna koja pomažu kontrolirati i provoditi odvajanje staničnih komponenata tijekom diobe postupak.

Pored sudjelovanja u mitoza, centrosom igra vitalnu strukturnu ulogu u stanici generirajući mikrotubule koji tvore citoskelet, što stanicama daje oblik i cjelovitost.

Iako je možda primamljivo stanice zamisliti kao krhke, želatinozne kuglice koje su tek nešto više od okruglih spremnika, svaka stanica je izuzetno dinamičan, uključujući membranu koja pažljivo kontrolira koje tvari mogu ili ne smiju proći u i izvan stanice.

• Ako je mikrotubule koje sudjeluju u diobi stanica formiranjem vretena su poput poluge koji kontroliraju kuda idu dijelovi stanice, zatim oni koji čine statiku citoskelet su kao skele.

Pročitajte više o glavnoj funkciji stanica mikrotubula.

Njihova je svrha slična namjeni kostura vašeg vlastitog tijela, što vama ostalima daje vaš opći fizički oblik i funkcionira kao vrsta police u kojoj se nalaze vaše druge važne fizičke komponente - vaši organi, mišići i tkiva.

Raspored i sastav citoskeleta: Mikrotubule koje tvore citoskelet provučene su kroz citoplazmu unutrašnjosti stanice, tvoreći niz zagrada između granice stanice i njezine jezgre blizu središta. Te se tubule pak sastoje od monomernih jedinica izrađenih od proteina tzv tubulin.

Ovaj tubulin, kao i mnogi proteini u prirodi, dolazi u raznim podtipovima; najčešće pronađene u mikrotubulama su:

• alfa-tubulin
• beta-tubulin

Samo u prisutnosti centrosoma, ti se monomeri spontano formiraju u mikrotubule, u većini slučajeva možda na isti način, kao što se jaja, šećer i čokolada oblikuju u kolačiće samo u nazočnosti ljudskog osoblja kuhinja.

Uz to, proteini tzv dineini i kinezini sudjelovati u mitozi; oni pomažu usmjeriti krajeve mikrotubula na njihova točna mjesta duž ili blizu kromosoma koji se uskoro dijele, a koji se nižu duž metafazne ploče.

Važnost centrosoma: Još nije poznato kako se točno događa umnožavanje centrosoma tijekom međufaze. Također, primjetno je da se centrosomi i centrioli pojavljuju u većini biljnih stanica, mitoza se može pojaviti u biljkama u nedostatku tih struktura. Zapravo, u nekim životinjskim stanicama mitoza može funkcionirati čak i kad su centrioli namjerno uništeni, ali to općenito rezultira neobično velikim brojem pogrešaka replikacije.

Stoga se vjeruje da centrosomi pomažu u postizanju određenog stupnja kontrole tijekom cijelog procesa, a biokemičari nastoje razjasniti mehanizme toga jer su oni vjerojatno važni u geneza i napredovanje karcinoma i drugi poremećaji koji su ovisni o replikaciji i diobi stanica.

•••Dana Chen | Znanstveno

Podjela stanica je presudna komponenta stanične biologije. Centrosomi igraju glavnu ulogu u ovom procesu.

Imajte na umu da su dva centriola pojedinog centrosoma orijentirana pod pravim kutom jedni prema drugima, što znači da će mikrotubule u tim centriolama biti smještene u jedan od dva međusobno okomita upute. Također se prisjetite da dva centrosoma u još uvijek ne baš podjeljujućoj stanici leže na suprotnim krajevima međufazne stanice.

Implikacija ove geometrije je da kada se vretenasta vlakna mitoze počnu stvarati, ona se produžiti sa svake strane (ili „pol") Stanice prema njezinom središtu, gdje je na kraju najočitija dioba stanice, i oni se također proširuju ili "navijaju" prema van u raznim smjerovima od svakog samog centrosoma.

Pokušajte držati zatvorene šake malo razmaknute, a zatim ih polako otvorite pružajući novo vidljive prste jedni prema drugima; ovo nudi opću sliku onoga što se odvija u centrosomima tijekom mitoze.

Sama mitoza uključuje četiri faze (ponekad navedene kao pet). Redom su to:

1. Profaza
2. Metafaza
3. Anafaza
4. Telofaza

Neki izvori također uključuju prometafaza između profaze i metafaze. Kako mitoza započinje, mikrotubule koje rastu iz novonastalog mitotskog vretena na svakom se polu kreću prema središtu stanice, gdje su replicirani kromosomi poredani u parovima poredani duž takozvani metafazna ploča (nevidljiva linija duž koje dolazi do cijepanja jezgre).

Ti se krajevi vretenastih vlakana završavaju na jednom od tri mjesta: na kinetohora svakog kromosomskog para, što je struktura u kojoj se kromosomi zapravo odvajaju; na krakovima kromosoma; i u samoj citoplazmi dobro s druge strane stanice, bliže suprotnom centrosomu nego izvoru tih vlakana.

Vlakna vretena u radu: Raspon sidrišta krajeva vlakana vretena svjedoči o eleganciji i složenosti mitotskog postupka. To je vrsta "potezanja konopa", ali ona koja mora biti izuzetno dobro koordinirana, tako da ta podjela "prolazi" kroz točnu sredinu svakog para kromosoma kako bi se osiguralo da svaka kćerka stanica prima točno jedan kromosom od svakog para.

Vlakna vretena stoga čine neko "guranje", kao i puno "povlačenja" kako bi se osiguralo da dioba stanica nije samo snažna, već i točna. Mikrotubule sudjeluju samo u diobi jezgre, ali sudjeluju i u diobi cijele stanice (tj. citokineza) i ponovno zatvaranje svake nove stanice kćeri u vlastitu staničnu membranu.

Jedan od načina da možda sve ovo zamislimo: Stanice nemaju mišiće, ali mikrotubule su otprilike onoliko blizu koliko se stanične komponente približavaju.

Kao što je rečeno, centrosomi stanica repliciraju se tijekom interfaze, razmjerno dugog dijela staničnog ciklusa između mitotičkih dioba. Replikacija centriola u centrosomima nije u potpunosti konzervativan, što znači da dvije formirane kćeri centriole nisu u potpunosti identične, kao što bi se dogodilo u konzervativnom procesu. Umjesto toga, replikacija centriola je polukonzervativni.

Iako je točan mehanizam replikacije centrosoma tijekom S faza (faza sinteze) stanične interfaze ostaje potpuno razumljivo, znanstvenici su shvatili da kad se centriol podijeli, jedan od nastalih centriola zadržava obilježja "majke" i mogu generirati operativne mikrotubule.

Ovaj centriol ima svojstva "nalik matičnim stanicama", dok drugi, "kći", postaje potpuno diferenciran. Svaka dijelića stanica ima po jedan par centriola majke i kćeri na svakom polu, dakle svaka nova kćerka stanica, kao što biste mogli očekivati, sadrži po jedan centriol majke i po jedan kćer centriol u svakom paru. Tijekom međufaze koja uskoro slijedi, ovaj centriol podijelit će se da bi ponovno stvorio dva para centriola majka-kćer.

Centriole u diferenciranim građevinama: Suptilne razlike u funkciji između pravokutnih centriola u svakom paru postaju očite kada, za na primjer, majčina centriol se veže za unutrašnjost stanične plazmatske membrane da bi stvorio strukturu pod nazivom a bazalno tijelo. Ovo je tijelo obično dio cilija ili ekstenzije multi-mikrotubula nalik dlaci, koja nije pokretna; odnosno ne miče se.

Neki cilija (množina od "cilium") oblik bičevi (jedinstveni "bičevi") koji se kreću, često pokrećući čitave stanice, dok u drugim slučajevima služe kao minijaturne metle vrste koje uklanjaju ostatke iz područja bičevića.

Iako biolozi moraju puno naučiti o preciznoj dinamici centrosoma, rak pruža prozor u ono što kreće po zlu sa centrosomima u slučajevima abnormalne diobe stanica. Primjerice, istraživači su to primijetili stanice raka često sadrže neobičan broj centrosoma umjesto očekivanog jednog ili dva, a određeni lijekovi protiv raka (na primjer, Taxol i vinkristin) djeluju ometajući sastav mikrotubula.

Flagelum je asortiman mikrotubula koji omogućuje kretanje, kao u slučaju a spermatozoida. Flagellum potječe iz jednog bazalnog tijela na unutarnjoj površini plazmatske membrane. Dakle, stanica sperme sadrži jedan par centriola.

Budući da je krajnja sudbina spermatozoida stopiti se s ljuska od jajeta, a jajnoj stanici nedostaje bazalno tijelo, sperma je ta koja osigurava da novonastala zigota (proizvod spajanje sperme jajašca i prvi korak u stvaranju novog organizma u reprodukciji) moći će se podijeliti, od centriol uključuje upute i komponente potrebne za postupak diobe.

Neki organizmi imaju na nekim stanicama trepavice. To uključuje neke stanice vašeg vlastitog respiratornog trakta. The epitel (površinske stanice; vaša je koža svojevrsni epitel) koji preko pluća tvori niz povezanih bazalnih tijela, što je zapravo cilij. Cjevasti nastavci ovih cilijarnih stanica funkcioniraju kako bi se kretali duž sluzi i čestica i stoga štite unutrašnjost pluća.