Centriole: apibrėžimas, funkcija ir struktūra

Jei išgyvenote biologijos klasę, galite prisiminti žiūrėti į grūdėtas ląstelių struktūrų nuotraukas, pavyzdžiui, centrioles. Kaip rodo jo pavadinimas, centriolis paprastai yra šalia ląstelės centro. Centriolis yra organelė, ir jis vaidina svarbų vaidmenį dalijantis ląstelėmis. Paprastai centriolės yra poros ir yra šalia branduolio.

Centrosomoje yra ląstelėje esančios centriolės. Centrosoma, dar vadinama mikrovamzdelių organizavimo centru, yra organelė. Turi porą centriolių. Centriolis paprastai turi devynis mikrovamzdelių ryšulius, kurie yra tuščiaviduriai vamzdeliai, suteikiantys organeliams formą, išdėstyti žiedu. Tačiau kai kurios rūšys turi mažiau nei devynis ryšulius. Mikrovamzdeliai eina lygiagrečiai vienas su kitu. Viename ryšulyje yra trijų mikrovamzdelių rinkinys, pagamintas iš baltymo, vadinamo tubulinu.

Netoli ląstelės ar branduolio centro esančios dvi centriolės paprastai yra viena šalia kitos. Tačiau jie linkę orientuotis stačiu kampu vienas kito atžvilgiu. Kartais galite pamatyti, kaip jie pažymėti kaip motinos ir dukros centriolė. Apskritai centriolis atrodo kaip mažas tuščiaviduris cilindras. Deja, jūs negalite jo pamatyti, kol ląstelė nėra pasirengusi pradėti dalytis.

Be centriolių, centrosomoje yra pericentriolinės medžiagos (PCM). Tai yra baltymų masė, kuri supa abi centrioles. Tyrėjai mano, kad centriolės sugeba organizuoti baltymus.

Pagrindinė centriolio funkcija yra padėti chromosomoms judėti ląstelės viduje. Centriolių vieta priklauso nuo to, ar ląstelė išgyvena dalijimąsi. Centriolės gali būti aktyvios mitozės ir mejozės metu. Mitozė yra ląstelių dalijimasis, dėl kurio susidaro dvi dukterinės ląstelės, turinčios tą patį chromosomų skaičių kaip ir pirminė pirminė ląstelė. Kita vertus, mejozė yra ląstelių dalijimasis, kuris veda į dukterines ląsteles, kurių pirminė pirminė ląstelė turi pusę chromosomų skaičiaus.

Kai ląstelė yra pasirengusi dalytis, centriolės juda į priešingus galus. Ląstelių dalijimosi metu centriolės gali kontroliuoti verpstės pluošto susidarymą. Tai yra tada, kai susidaro mitozinis verpstas arba verpstės aparatas. Atrodo, kad iš centriolių išeina siūlų grupės. Verpstė sugeba ištraukti chromosomas ir jas atskirti.

Centriolės yra aktyvios tam tikrose ląstelių dalijimosi fazėse. Profiliuojant mitozę, centrosoma atsiskiria, todėl centriolių pora gali nukeliauti į priešingas ląstelės puses. Šiuo metu centriolės ir pericentriolinė medžiaga vadinamos astrėmis. Iš centriolių susidaro mikrovamzdeliai, kurie atrodo kaip siūlai ir vadinami verpstės pluoštais.

Mikrovamzdeliai pradeda augti priešingo ląstelės galo link. Tada kai kurios iš šių mikrovamzdelių prisijungia prie chromosomų centromerų. Dalis mikrovamzdelių padės atskirti chromosomas, o kitos - ląstelę suskaidyti į dvi dalis. Ilgainiui chromosomos išsirikiuoja ląstelės viduryje. Tai vadinama metafaze.

Tada anafazės metu seserinės chromatidės pradeda atsiskirti, o pusės juda išilgai mikrovamzdelių siūlų. Telofazės metu chromatidės juda į priešingus ląstelės galus. Šiuo metu centriolių verpstės pluoštai pradeda nykti, nes jų nereikia.

Centrioliai ir centromerai nėra vienodi. Centromeras yra chromosomos sritis, leidžianti prisijungti iš mikrotubulų iš centriolio. Pažvelgus į chromosomos paveikslėlį, centromeras pasirodo kaip susiaurinta sritis viduryje. Šiame regione galite rasti specializuoto chromatino. Centromerai vaidina esminę dalį chromatidžių atskyrimo ląstelių dalijimosi metu. Svarbu pažymėti, kad nors daugumoje biologijos vadovėlių centromera rodoma chromosomos viduryje, padėtis gali skirtis. Kai kurie centromerai yra viduryje, o kiti yra arčiau galų.

Taip pat pamatote centrioles pamatų ir blakstienų pamatiniuose galuose, tai yra projekcijos, išeinančios iš ląstelės. Štai kodėl jie kartais vadinami pamatiniais kūnais. Iš centriolių esančios mikrovamzdelės sudaro flagelį arba ciliumą. Cilia ir flagella yra skirtos arba padėti ląstelei judėti, arba padėti jai kontroliuoti aplink esančias medžiagas.

Centriolėms persikėlus į ląstelės periferiją, jos gali suorganizuoti ir suformuoti blakstienas ir vėliavėles. Cilia paprastai susideda iš daugybės mažų projekcijų. Jie gali atrodyti kaip maži plaukeliai, dengiantys ląstelę. Keli blakstienų pavyzdžiai yra žinduolio trachėjos audinio paviršiaus projekcijos. Kita vertus, vėliavos yra skirtingos ir turi tik vieną ilgą projekciją. Tai dažnai atrodo kaip uodega. Vienas ląstelės su vėliava pavyzdys yra žinduolio spermatozoidai.

Daugumos eukariotinių blakstienų ir vėliavėlių vidinės struktūros yra panašios, sudarytos iš mikrovamzdelių. Jie vadinami dvigubais mikrovamzdeliais ir yra išdėstyti devyni plius du. Devyni dvigubi mikrovamzdeliai, susidedantys iš dviejų dalių, apskrito du vidinius mikrovamzdelius.

Centrioles turi tik gyvūnų ląstelės, todėl bakterijos, grybai ir dumbliai jų neturi. Kai kurie žemesni augalai turi centrioles, tačiau aukštesni augalai neturi. Paprastai žemesniuose augaluose yra samanų, kerpių ir kepenėlių, nes jie neturi kraujagyslių sistemos. Kita vertus, aukštesniuose augaluose yra tokia sistema ir jie apima krūmus, medžius ir gėles.

Kai atsiranda genų, atsakingų už centrioliuose esančius baltymus, mutacijos, gali atsirasti problemų ir genetinių ligų. Mokslininkai mano, kad centrioliai iš tikrųjų gali turėti biologinę informaciją. Svarbu pažymėti, kad apvaisintame kiaušinyje centriolės yra tik iš patino spermos, nes patelės kiaušinyje jų nėra. Mokslininkai nustatė, kad pradinės spermos centriolės sugeba išgyventi daugybę embriono ląstelių dalijimosi.

Nors centrioliai neturi genetinės informacijos, jų išsilaikymas besivystančiame embrione reiškia, kad jie gali pateikti kitokio pobūdžio informaciją. Priežastis, kodėl mokslininkai domisi šia tema, yra jos potencialas suprasti ir gydyti ligas, susijusias su centrioliais. Pavyzdžiui, centriolės, turinčios patino spermos problemų, gali būti perduodamos embrionui.

Mokslininkai atrado, kad vėžinės ląstelės dažnai turi daugiau centriolių nei reikia. Jie turi ne tik papildomų centriolių, bet ir ilgesnių nei įprasta. Tačiau kai mokslininkai tyrimo metu pašalino centrioles iš vėžinių ląstelių, jie nustatė, kad ląstelės gali ir toliau dalytis lėčiau. Jie sužinojo, kad vėžinėse ląstelėse yra mutacija p53, kuris yra genas, koduojantis baltymą, atsakingą už ląstelių ciklo kontrolę, todėl jos vis tiek gali dalytis. Mokslininkai mano, kad šis atradimas padės pagerinti vėžio gydymą.

Burnos veido-skaitmeninis (OFD) sindromas yra genetinis sutrikimas, kuris taip pat sutrumpinamas kaip OFDS. Ši įgimta liga atsiranda dėl problemų su blakstienomis, dėl kurių kyla signalizacijos problemų. Tyrėjai nustatė, kad dviejų genų - OFD1 ir C2CD3 - mutacijos gali sukelti problemų dėl baltymų centrioliuose. Abu šie genai yra atsakingi už centriolių reguliavimą, tačiau mutacijos neleidžia baltymams normaliai veikti. Tai veda prie defektinių blakstienų.

Burnos-veido-skaitmeninis sindromas sukelia žmonių vystymosi anomalijas. Tai veikia galvą, burną, žandikaulį, dantis ir kitas kūno dalis. Apskritai žmonėms, sergantiems šia liga, kyla problemų dėl burnos ertmės, veido ir skaitmenų. OFDS taip pat gali sukelti intelekto negalią. Burnos ir veido-skaitmeninio sindromo tipai yra skirtingi, tačiau kai kuriuos sunku atskirti vienas nuo kito.

Kai kurie iš OFDS simptomų yra gomurio plyšys, lūpos plyšys, mažas žandikaulis, plaukų slinkimas, liežuvio navikai, maži ar plačios akys, papildomi skaitmenys, traukuliai, augimo problemos, širdies ir inkstų ligos, įdubusi krūtinė ir oda pažeidimai. Taip pat įprasta, kad žmonės, turintys OFDS, turi papildomų dantų arba jų trūksta. Apskaičiuota, kad vienas iš 50 000–250 000 gimimų sukelia burnos, veido ir skaitmeninį sindromą. I tipo OFD sindromas yra labiausiai paplitęs iš visų tipų.

Genetinis tyrimas gali patvirtinti burnos ir veido-skaitmeninį sindromą, nes gali parodyti jį sukeliančias genų mutacijas. Deja, tai tinka tik I tipo OFD sindromui diagnozuoti, o ne kitiems tipams. Kiti dažniausiai diagnozuojami atsižvelgiant į simptomus. OFDS nėra išgydomas, tačiau plastinė ar rekonstrukcinė chirurgija gali padėti ištaisyti kai kuriuos veido sutrikimus.

Burnos veido-skaitmeninis sindromas yra su X susijęs genetinis sutrikimas. Tai reiškia, kad X chromosomoje įvyksta mutacija, kuri yra paveldima. Kai patelė turi mutaciją bent vienoje X chromosomoje iš dviejų, ji turės sutrikimą. Tačiau kadangi vyrai turi tik vieną X chromosomą, jei jie gauna mutaciją, ji būna mirtina. Dėl to daugiau moterų nei vyrų turi OFDS.

Meckelio-Gruberio sindromas, kuris dar vadinamas Meckelio sindromu arba Gruberio sindromu, yra genetinis sutrikimas. Tai taip pat sukelia blakstienų defektai. Meckelio-Gruberio sindromas veikia skirtingus kūno organus, įskaitant inkstus, smegenis, skaitmenis ir kepenis. Dažniausi simptomai yra smegenų dalies išsikišimas, inkstų cistos ir papildomi skaitmenys.

Kai kuriems žmonėms, sergantiems šia genetine liga, yra veido ir galvos anomalijos. Kiti turi smegenų ir nugaros smegenų problemų. Apskritai, daugelis vaisių, kurie turi Meckelio-Gruberio sindromą, miršta prieš gimimą. Gimusieji linkę gyventi trumpai. Paprastai jie miršta nuo kvėpavimo ar inkstų nepakankamumo.

Apskaičiuota, kad vienas iš 3250–140 000 kūdikių turi šį genetinį sutrikimą. Tačiau tai labiau būdinga tam tikrose pasaulio dalyse ir kai kuriose šalyse. Pavyzdžiui, tai pasitaiko kiekvienam iš 9000 žmonių, turinčių suomių protėvius, kiekvienam iš 3000 žmonių, turinčių belgų protėvius, ir vienam iš 1 300 žmonių, turinčių indų gudžarati.

Dauguma vaisių diagnozuojami nėštumo metu, kai atliekamas ultragarsas. Tai gali parodyti smegenų anomaliją, kuri atrodo kaip iškyša. Nėščios moterys taip pat gali gauti choriono gaurelio mėginius arba amniocentezę, kad patikrintų sutrikimą. Genetinis tyrimas taip pat gali patvirtinti diagnozę. Meckelio-Gruberio sindromo išgydyti nėra.

Kelių genų mutacijos gali sukelti Meckel-Gruber sindromą. Tai sukuria baltymus, kurie negali tinkamai veikti, o blakstienos veikia neigiamai. Blakstienos turi tiek struktūrinių, tiek funkcinių problemų, kurios sukelia signalų anomalijas ląstelių viduje. Meckelio-Gruberio sindromas yra autosominė recesyvinė būklė. Tai reiškia, kad yra abiejų vaisiaus paveldėtų genų kopijų mutacijos.

Johannas Friedrichas Meckelis paskelbė keletą pirmųjų pranešimų apie šią ligą 1820-aisiais. Tada G.B. Gruberis paskelbė savo ataskaitas apie ligą 1930 m. Jų pavadinimų derinys dabar naudojamas apibūdinant sutrikimą.

Centriolės yra svarbūs organeliai ląstelių viduje. Jie yra ląstelių dalijimosi, blakstienų ir vėliavėlių dalis. Tačiau iškilus problemoms jos gali sukelti kelias ligas. Pavyzdžiui, kai geno mutacija sukelia baltymų sutrikimus, turinčius įtakos blakstienoms, tai gali sukelti rimtus genetinius sutrikimus, kurie yra mirtini. Tyrėjai toliau tiria centrioles, kad sužinotų daugiau apie jų funkciją ir struktūrą.