Centrosoma: definizione, struttura e funzione (con diagramma)

Il centrosoma ("corpo centrale") è una struttura che si trova nelle cellule della maggior parte delle piante e degli animali. È da questo organello che le strutture proteiche note come microtubuli formare ed estendere.

Questi microtubuli emergono dal centro di organizzazione dei microtubuli (MTOC) e sono parte integrante di una serie di funzioni e processi delle cellule eucariotiche durante la vita di una cellula. Sono forse meglio conosciuti per il loro ruolo importante nel processo di divisione cellulare, che include mitosi (la divisione del materiale nucleare di una cellula in nuclei figli) seguito in breve tempo da citochinesi (la divisione di un'intera cellula in cellule figlie).

Questo processo di divisione è mediato dal centrioli dei centrosomi.

I centrosomi sono strutture che contengono i centrioli, che danno origine ai microtubuli che fungono da fuso mitotico. C'è molto da immaginare, quindi uno sguardo a ciascuno di questi in termini dà un'idea più chiara della configurazione fisica dei centrosomi.

Durante interfase, che è il periodo durante il quale una cellula non si divide attivamente, ogni cellula contiene un centrosoma che include una coppia di centrioli. Ciascuno di questi centrioli è costituito da nove triplette di microtubuli in una disposizione cilindrica; in altre parole, un singolo centriolo include un totale di 27 microtubuli correndo da un capo all'altro. I due centrioli sono orientati ad angolo retto l'uno rispetto all'altro. Le terzine stesse assomigliano a minuscoli tubi paralleli disposti in linea.
Leggi di più su cosa succede nell'interfase.

• Se dovessi guardare una sezione trasversale di un centriolo, vedresti a formazione circolare consiste in nove gruppi...
• ...e ognuno di questi gruppi ha una linea di tre cerchi più piccoli, con queste linee di cerchi più piccoli inclinate verso il centro della formazione circolare.

Anche durante l'interfase, vengono replicati tutti i componenti di base di una cellula, incluso il centrosoma e la sua coppia di centrioli. Inizialmente, i due centrosomi, o coppie di centrioli, rimangono in stretta vicinanza fisica. Una volta che la mitosi è completamente in corso, i due centrioli migrare verso le estremità opposte della cellula che si prepara a dividersi in due cellule figlie.

• Tra i centrioli e la matrice cellulare in cui vengono creati e risiedono, oltre 100 proteine ​​distinte hanno una funzione nella struttura del centrosoma. Questa matrice è nota come materiale pericentriolare, o PCM.

Centrosoma vs. Centromero: Né “centrosoma” né “centriole” devono essere confusi con il with centromero, che è la giunzione fisica tra i cromatidi fratelli di un cromosoma che si prepara a dividersi come parte della mitosi.)

I microtubuli, come notato, hanno un numero di funzioni diverse nelle cellule, ma il loro scopo principale nella divisione cellulare è quello di fungono da fibre del fuso che aiutano a controllare ed eseguire la separazione dei componenti cellulari durante la divisione processi.

Oltre a partecipare a mitosi, il centrosoma svolge un ruolo strutturale vitale nella cellula generando il microtubuli che formano il citoscheletro, che è ciò che conferisce alle cellule la loro forma e integrità.

Sebbene sia forse allettante immaginare le cellule come globuli fragili e gelatinosi che sono poco più che contenitori tondeggianti, ogni cellula è estremamente dinamico, compresa la sua membrana, che controlla attentamente quali sostanze possono o meno passare all'interno e all'esterno della cellula.

• Se la microtubuli che partecipano alla divisione cellulare formando il mandrino sono come leve quel controllo dove vanno le parti della cellula, poi quelle che compongono la statica citoscheletro sono come impalcatura.

Maggiori informazioni sulla funzione principale delle cellule dei microtubuli.

Il loro scopo è simile a quello dello scheletro del tuo corpo, che dà al resto di te la tua forma fisica generale e funziona come una sorta di rack che contiene gli altri componenti fisici importanti: organi, muscoli e tessuti.

Disposizione e composizione del citoscheletro: I microtubuli che formano il citoscheletro sono infilati attraverso il citoplasma dell'interno della cellula, formando una serie di parentesi graffe tra il confine della cellula e il suo nucleo vicino al centro. Questi tubuli a loro volta sono costituiti da unità monomeriche costituite da una proteina chiamata tubulina.

Questa tubulina, come molte proteine ​​in natura, è disponibile in una varietà di sottotipi; i più comuni trovati nei microtubuli sono:

• alfa-tubulina
• beta-tubulina

Solo in presenza di un centrosoma questi monomeri si formano spontaneamente in microtubuli, in gran parte allo stesso modo, forse, come uova, zucchero e cioccolato si trasformano in biscotti solo in presenza di un personale umano cucina.

Inoltre, le proteine ​​chiamate dyneins e kinesine prendere parte alla mitosi; questi aiutano a orientare le estremità dei microtubuli nelle loro posizioni corrette lungo o vicino ai cromosomi che si stanno per dividere, che si allineano lungo la piastra metafase.

Importanza dei centrosomi: Non è ancora noto come avvenga esattamente la duplicazione dei centrosomi durante l'interfase. Inoltre, è da notare che mentre i centrosomi e i centrioli compaiono nella maggior parte delle cellule vegetali, la mitosi può verificarsi nelle piante in assenza di queste strutture. Infatti, in alcune cellule animali, la mitosi può funzionare anche quando i centrioli sono stati intenzionalmente distrutti, ma questo generalmente si traduce in un numero insolitamente elevato di errori di replicazione.

Si ritiene quindi che i centrosomi aiutano a conferire un certo grado di controllo durante l'intero processo, e i biochimici si stanno sforzando di chiarire i meccanismi di questo perché sono probabilmente importanti in la genesi e la progressione dei tumori e altri disturbi che dipendono dalla replicazione e dalla divisione cellulare.

•••Dana Chen | scienze

La divisione cellulare è una componente cruciale della biologia cellulare. I centrosomi svolgono un ruolo importante in questo processo.

Ricorda che i due centrioli di un singolo centrosoma sono orientati ad angolo retto tra loro, il che significa che i microtubuli in questi centrioli saranno disposti in uno dei due reciprocamente perpendicolari indicazioni. Ricorda anche che i due centrosomi in una cellula che non si è ancora del tutto divisa giacciono alle estremità opposte della cellula interfase.

Un'implicazione di questa geometria è che quando le fibre del fuso della mitosi iniziano a formarsi, esse estendersi da ogni lato (o “polo”) della cellula verso il suo centro, dove la divisione cellulare è in definitiva più evidente, e si estendono o si "sventano" anche verso l'esterno in una gamma di direzioni da ogni centrosoma stesso.

Prova a tenere i pugni chiusi leggermente divaricati, quindi aprili lentamente mentre estendi le dita appena visibili l'una verso l'altra; questo offre un quadro generale di ciò che si svolge nei centrosomi mentre procede la mitosi.

La stessa mitosi comprende quattro fasi (a volte elencate come cinque). In ordine questi sono:

1. profase
2. metafase
3. anafase
4. telofase

Alcune fonti includono anche prometafase tra profase e metafase. Quando la mitosi è in corso, i microtubuli che crescono dal nascente fuso mitotico si muovono ad ogni polo verso il centro della cellula, dove i cromosomi replicati disposti a coppie sono allineati lungo il cosiddetto piastra metafase (una linea invisibile lungo la quale avviene la scissione del nucleo).

Queste estremità variabili delle fibre del fuso si avvolgono in uno dei tre punti: sul cinetocore di ogni coppia di cromosomi, che è la struttura in cui i cromosomi si separano effettivamente; sulle braccia dei cromosomi; e nel citoplasma stesso ben dall'altra parte della cellula, più vicino al centrosoma opposto che al punto di origine di queste fibre.

Fibre del mandrino in funzione: La gamma dei punti di ancoraggio delle estremità delle fibre del fuso attesta l'eleganza e la complessità del processo mitotico. È una sorta di "tiro alla fune", ma deve essere estremamente ben coordinato, in modo che la divisione "attraversi" l'esatto centro di ogni coppia di cromosomi per garantire che ogni cellula figlia riceve esattamente un cromosoma da ciascuna coppia.

Le fibre del fuso quindi fanno un po' di "spinta" e una grande quantità di "tirare" per assicurarsi che la divisione cellulare non sia solo forte ma accurata. I microtubuli partecipano alla divisione del solo nucleo, ma partecipano anche alla divisione dell'intera cellula (cioè citochinesi) e il re-enclosure di ogni nuova cellula figlia nella propria membrana cellulare.

Un modo forse per immaginare tutto questo: le cellule non hanno muscoli, ma i microtubuli sono vicini quanto i componenti cellulari.

Come affermato, i centrosomi delle cellule si replicano durante l'interfase, la parte relativamente lunga del ciclo cellulare tra le divisioni mitotiche. La replicazione dei centrioli nei centrosomi non è completamente conservatore, il che significa che i due centrioli figli formati non sono del tutto identici, come accadrebbe in un processo conservativo. Invece, la replicazione centriolare è semiconservatore.

Mentre l'esatto meccanismo di replicazione del centrosoma durante il fase S (fase di sintesi) dell'interfase cellulare resta da comprendere appieno, gli scienziati si sono resi conto che quando un centriolo si divide, uno dei centrioli risultanti conserva le caratteristiche della “madre” e può generare microtubuli operativi.

Questo centriolo ha proprietà "simili alle cellule staminali", mentre l'altro, la "figlia", diventa completamente differenziato. Ogni cellula in divisione ha una coppia di centrioli madre-figlia a ciascun polo, quindi ogni nuova cellula figlia, come ci si potrebbe aspettare, contiene un centriolo madre e un centriolo figlia in ciascuna coppia. Durante l'interfase che segue presto, questo centriolo si dividerà per creare nuovamente due coppie centriolo madre-figlia.

Centrioli in strutture differenziate: Le sottili differenze di funzione tra i centrioli ad angolo retto in ciascuna coppia diventano evidenti quando, per esempio, il centriolo madre si attacca all'interno della membrana plasmatica della cellula per formare una struttura chiamato a corpo basale. Questo corpo è solitamente parte di un ciglio, o estensione multi-microtubulo simile a un capello, che non è mobile; cioè non si muove.

Alcuni ciglia (il plurale di “cilium”) forma flagelli (singolare "flagellum") che si muovono, spesso spingendo intere cellule lungo mentre in altri casi fungono da scope in miniatura di un tipo che eliminano i detriti dalla regione del flagello.

Mentre i biologi hanno molto da imparare sulle dinamiche precise dei centrosomi, il cancro fornisce una finestra su ciò che va storto con i centrosomi nei casi di divisione cellulare anormale. I ricercatori hanno osservato, ad esempio, che le cellule tumorali contengono spesso un numero insolito di centrosomi invece del previsto uno o due, e alcuni farmaci antitumorali (ad esempio Taxol e vincristina) esercitano i loro effetti interferendo con l'assemblaggio dei microtubuli.

Un flagello è un assortimento di microtubuli che consente la locomozione, come nel caso di a spermatozoi. Un flagello origina da un singolo corpo basale sulla superficie interna della membrana plasmatica. Pertanto, uno spermatozoo contiene una singola coppia di centrioli.

Perché il destino finale di uno spermatozoo è fondersi con un cellula uovo, e una cellula uovo manca di un corpo basale, è lo sperma che assicura che uno zigote appena formato (il prodotto di unione uovo-sperma e primo passo nella generazione di un nuovo organismo in riproduzione) sarà in grado di dividersi, da il centriolo include istruzioni e componenti necessari per il processo di divisione.

Alcuni organismi hanno ciglia su determinate cellule. Ciò include alcune delle cellule del proprio tratto respiratorio. Il epitelio (celle di superficie; la tua pelle è una sorta di epitelio) che riveste i tuoi polmoni forma un numero di corpi basali collegati, che è ciò che in realtà è un ciglio. Le estensioni tubulari di queste cellule ciliate funzionano per muoversi lungo il muco e il particolato e quindi proteggere l'interno dei polmoni.