Centrosome: Definíció, felépítés és funkció (ábrával)

A centroszóma ("középtest") a legtöbb növény és állat sejtjeiben található szerkezet. Ebből az organellából származnak az úgynevezett fehérje szerkezetek mikrotubulusok formája és kiterjesztése.

Ezek a mikrotubulusok a mikrotubulus-szervező központból (MTOC) kerülnek ki, és szerves részét képezik számos eukarióta sejtfunkciónak és folyamatnak a sejt egész életében. Talán leginkább arról ismertek, hogy fontos szerepet játszanak a sejtosztódás folyamatában, amely magában foglalja mitózis (egy sejt maganyagának leánymagokká osztása) rövid sorrendben következett citokinezis (egy egész sejt leánysejtekre osztása).

Ezt a felosztási folyamatot a centriolák centroszómák.

A centroszómák olyan struktúrák, amelyek tartalmazzák a centriolákat, amelyek a mitotikus orsóként funkcionáló mikrotubulusokat eredményezik. Ezt sok elképzelni kell, ezért ezek mindegyikének áttekintése világosabb képet ad a centroszómák fizikai felépítéséről.

Alatt interfázis, amely időszak alatt egy sejt nem osztódik aktívan, minden sejt tartalmaz egy centrosómát, amely tartalmaz egy pár centriolt. Ezen centriolák mindegyike kilenc mikrotubulus triplettből áll, hengeres elrendezésben; más szavakkal, egyetlen centriolában összesen

• Ha megnézne egy centriole keresztmetszetét, akkor a körképződés a következőket tartalmazza kilenc csoport ...
• ... és ezeknek a csoportoknak mindegyikének van egy sora három kisebb kör, ezek a kisebb körök vonalai a köralakzat közepe felé hajlanak.

Az interfázis során is a sejt összes alapkomponense replikálódik, beleértve a centroszómát és annak pár centrioláját. Kezdetben a két centroszóma vagy centriolapár fizikai közvetlen közelében marad. Amint a mitózis teljesen elindult, a két centriole vándoroljon az ellenkező végek felé két leánysejtre osztódni készülő sejt sejtje.

• A centriolák és a sejtmátrix között, amelyben létrejönnek és tartózkodnak, több mint 100 különböző fehérje rendelkezik funkcióval a centroszóma felépítésében. Ez a mátrix a pericentrioláris anyag, vagy PCM.

Centrosome vs. Centromere: Sem a „centroszóma”, sem a „centriole” nem tévesztendő össze a centromér, amely a mitózis részeként osztódni készülő kromoszóma testvérkromatidái közötti fizikai csatlakozás.)

A mikrotubulusoknak, amint azt megjegyeztük, számos különböző funkciója van a sejtekben, de a sejtosztódás fő célja az orsószálakként szolgálnak, amelyek elősegítik a sejtkomponensek ellenőrzését és végrehajtását az osztódás során folyamat.

Amellett, hogy részt vesz a mitózis, a centroszóma létfontosságú strukturális szerepet játszik a sejtben azáltal, hogy létrehozza a mikrotubulusok amelyek alkotják a citoszkeleton, ami megadja a sejtek alakját és integritását.

Bár talán csábító a sejteket törékeny, kocsonyás gömbökként elképzelni, amelyek alig többek, mint kerek tartályok, minden sejt rendkívül dinamikus, beleértve a membránját is, amely gondosan ellenőrzi, hogy milyen anyagok kerülhetnek a sejtbe és azon kívül.

• Ha a mikrotubulusok, amelyek részt vesznek a sejtosztódásban az orsó kialakításával olyanok karok amelyek irányítják a cella egyes részeit, majd azokat, amelyek a statikus elemeket alkotják citoszkeleton olyanok, mint állvány.

További információ a mikrotubulus sejtek fő funkciójáról.

Céljuk hasonló a saját testük csontvázához, amely a többieknek általános fizikai formát ad és egyfajta állványként funkcionál, amely megtartja a többi fontos fizikai alkotóelemet - a szerveit, izmait és szövetek.

Citoszkeleton elrendezése és összetétele: A citoszkeletont alkotó mikrotubulusok a sejt belsejének citoplazmáján vannak átfűzve, és a zárójelek sorozatát képezik a sejt határa és a középpontjához közeli mag között. Ezek a tubulusok viszont monomer egységekből állnak, amelyek egy úgynevezett fehérjéből állnak tubulin.

Ez a tubulin, mint a természetben lévő sok fehérje, különféle altípusokban fordul elő; a mikrotubulusokban a leggyakoribbak a következők:

• alfa-tubulin
• béta-tubulin

Csak egy centroszóma jelenlétében alakulnak ki ezek a monomerek spontán mikrotubulusokká, nagy részben ugyanígy, talán, mivel a tojás, a cukor és a csokoládé csak egy személyzet jelenlétében formálódik sütivé konyha.

Ezenkívül a fehérjék ún dyneinek és kinezineket vegyen részt a mitózisban; ezek elősegítik a mikrotubulusok végének helyes elhelyezkedését a hamarosan megosztódó kromoszómák mentén vagy közelében, amelyek a metafázis lemez mentén sorakoznak.

A centroszómák fontossága: Egyelőre nem tudni, hogy pontosan hogyan történik a centroszómák duplikációja az interfázis során. Emellett figyelemre méltó, hogy míg a centroszómák és a centriolák a legtöbb növényi sejtben megjelennek, a növényekben ezen struktúrák hiányában mitózis léphet fel. Valójában egyes állati sejtekben a mitózis akkor is működhet, ha a centriolákat céltudatosan megsemmisítették, de ez általában szokatlanul sok replikációs hibát eredményez.

Ezért úgy gondolják, hogy a centroszómák elősegítik a kontroll bizonyos fokát az egész folyamat során, és a biokémikusok arra törekszenek, hogy tisztázzák ennek mechanizmusait, mert ezek valószínűleg fontosak a a rák kialakulása és progressziója és egyéb rendellenességek, amelyek a sejtek replikációjától és osztódásától függenek.

•••Dana Chen | Tudományosság

A sejtosztódás a sejtbiológia kritikus eleme. A centroszómák nagy szerepet játszanak ebben a folyamatban.

Ne feledje, hogy egyetlen centroszóma két centriolája egymással derékszögben helyezkedik el, ez azt jelenti, hogy az ezekben a centriolákban lévő mikrotubulusok a két egymásra merőleges egyikében helyezkednek el irányokat. Emlékezzünk arra is, hogy a két centroszóma egy még nem egészen megosztó sejtben az interfázisú sejt ellentétes végén helyezkedik el.

Ennek a geometriának az a következménye, hogy amikor a mitózis orsószálai kezdenek kialakulni, azok mindkét oldalról nyújtson (vagy „pole”) A sejt közepe felé, ahol a sejtosztódás végső soron a legnyilvánvalóbb, és kifelé is kiterjednek vagy „legyeznek” az egyes centroszómáktól számos irányban.

Próbáld kissé széttartva tartani zárt ökleidet, majd lassan nyisd ki őket, miközben az újonnan látható ujjaidat egymás felé nyújtod; ez általános képet nyújt arról, hogy mi alakul ki a centroszómákban a mitózis előrehaladtával.

Maga a mitózis négy fázist foglal magában (néha ötként sorolják). Ezek érdekében ezek a következők:

1. Előrejelzés
2. Metafázis
3. Anaphase
4. Telofázis

Egyes források is tartalmazzák prometaphase a profáz és a metafázis között. Amint a mitózis elindul, az egyes pólusoknál a kialakuló mitotikus orsóból növekvő mikrotubulusok mozognak a sejt közepe felé, ahol a párban elrendezett replikált kromoszómák sorakoznak a úgynevezett metafázis lemez (egy láthatatlan vonal, amely mentén a mag hasítása bekövetkezik).

Az orsószálak ezen végződő végei a három hely egyikén tekerednek fel: a kinetochore az egyes kromoszómapárok közül az a szerkezet, amelynél a kromoszómák valójában elválnak; a kromoszómák karjain; és maga a citoplazma a sejt másik oldalán, közelebb az ellentétes centroszómához, mint ezeknek a szálaknak a kiindulási pontjához.

Orsószálak üzem közben: Az orsószálak végeinek rögzítési pontjainak tartománya igazolja a mitotikus folyamat eleganciáját és összetettségét. Ez egyfajta „huzavona”, de rendkívül jól koordináltnak kell lennie annak érdekében, hogy az osztódás minden kromoszómapár pontos közepén „áthaladjon” annak biztosítására, hogy minden leánysejt pontosan egy kromoszómát kap minden párból.

Az orsószálak ezért némi „tolást”, valamint nagy „húzást” végeznek annak érdekében, hogy a sejtosztódás ne csak erőteljes, de pontos is legyen. A mikrotubulusok egyedül vesznek részt a mag megosztásában, de részt vesznek a teljes sejt felosztásában is (azaz citokinezis) és minden új leánysejt újrakezdése a saját sejtmembránjában.

Az egyik módja mindennek elképzelésére: A sejteknek nincsenek izmaik, de a mikrotubulusok körülbelül olyan közel vannak, amennyire a sejtkomponensek jutnak.

Mint már említettük, a sejtek centroszómái az interfázis során replikálódnak, ami a sejtciklus viszonylag hosszú része a mitotikus osztódások között. A centriolák centroszómákban történő replikációja nem teljes konzervatív, ami azt jelenti, hogy a kialakult két leány centriole nem teljesen azonos, mint egy konzervatív folyamatban előfordulna. Ehelyett a centriol replikációja félkonzervatív.

Míg a centroszóma replikációjának pontos mechanizmusa a S fázis (szintézis fázis) a sejtek közötti fázis még nem teljesen tisztázott, a tudósok rájöttek, hogy amikor egy centriole megoszlik, az egyik keletkező centriole megőrzi az „anya” jellemzőit és működőképes mikrotubulusokat tud létrehozni.

Ennek a centriolának „őssejtszerű” tulajdonságai vannak, míg a másik, a „lánya” teljesen differenciálódik. Minden osztódó sejtnek mindegyik póluson egy anya-lánya centriol pár van, tehát minden új leánysejt, amint arra számíthat, mindkét anyában egy anya centriolt és egy lány centriolt tartalmaz. A hamarosan következő interfázis során ez a centriole kettéválik, hogy ismét két anya centriol-lánya centriol pár alakuljon ki.

Centriolák differenciált szerkezetekben: Az egyes párok derékszögű centriolái közötti finom funkcióbeli különbségek akkor válnak nyilvánvalóvá, amikor például az anyacentriol a sejt plazmamembránjának belsejéhez kötődik, hogy szerkezetet képezzen hívott a alaptest. Ez a test általában egy cilium, vagy hajszerű multi-mikrotubulus kiterjesztés része, amely nem mozgékony; vagyis nem mozog.

Néhány csillók (a „cilium” többes számú alak) flagella (egyes számú „flagellum”), amelyek mozognak, gyakran teljes sejteket hajtanak végig, míg más esetekben miniatűr seprőként szolgálnak, amelyek eltávolítják a törmeléket a flagellum régiójából.

Míg a biológusoknak sokat kell tanulniuk a centroszómák pontos dinamikájáról, a rák lehetőséget ad arra, hogy mi legyen rosszul a centroszómákkal rendellenes sejtosztódás esetén. A kutatók megfigyelték például azt a rákos sejtek gyakran szokatlan számú centroszómát tartalmaznak a várt egy vagy kettő helyett bizonyos rákellenes gyógyszerek (például a Taxol és a vinkrisztin) a mikrotubulus összeállításának zavarásával fejtik ki hatásukat.

A flagellum egy mikrotubulus-választék, amely lehetővé teszi a mozgást, mint például az a hímivarsejt. A flagellum a plazmamembrán belső felületén egyetlen bazális testből származik. Így egy spermium sejt egyetlen centriol párot tartalmaz.

Mivel a spermium sejtek végső sorsa az, hogy összeolvadnak egy petesejt, és egy petesejtből hiányzik az alaptest, a spermium biztosítja, hogy egy újonnan képződött zigóta (a a petesejt-sperma csatlakozása és az új szervezet újratermelésének első lépése a szaporodásban) képesek lesznek megosztani, mivel a centriole utasításokat és összetevőket tartalmaz, amelyek szükségesek az osztási folyamathoz.

Egyes organizmusok bizonyos sejteken csillókkal rendelkeznek. Ez magában foglalja a saját légutak néhány sejtjét. A hámszövet (felszíni sejtek; a bőröd egyfajta hám), amely a tüdődet vonalazza, számos összekapcsolt alaptestet képez, ami valójában a cilium. Ezeknek a csillósejteknek a tubuláris kiterjesztései a nyálka és a részecskék mentén mozognak, és ezért megvédik a tüdő belsejét.