Centriole: definīcija, funkcija un struktūra

Ja jūs pārdzīvojāt bioloģijas klasi, varat atcerēties apskatīt graudainas šūnu struktūru fotogrāfijas, piemēram, centrioles. Kā norāda tās nosaukums, centriols parasti atrodas netālu no šūnas centra. Centriola ir organelle, un tai ir svarīga loma šūnu dalīšanās procesā. Parasti centrioles ir pa pāriem un atrodas netālu no kodola.

Centrosoma satur šūnā esošās centrioles. Centrosoma, kas pazīstama arī kā mikrotubulu organizēšanas centrs, ir organelle. Tam ir pāris centrioles. Centriolā parasti ir deviņi mikrotubulu saišķi, kas ir dobas caurules, kas piešķir organelliem formu, sakārtotas gredzenā. Tomēr dažām sugām ir mazāk nekā deviņi saiņi. Mikrocaurules iet paralēli viena otrai. Vienam saišķim ir trīs mikrotubulu komplekts, kas ir izgatavots no olbaltumvielām, ko sauc par tubulīnu.

Abas centrioles, kas atrodas netālu no šūnas centra vai kodola, atrodas blakus viena otrai. Tomēr tie mēdz būt vērsti taisnā leņķī viens pret otru. Dažreiz jūs varat redzēt tos kā etiķetes kā māte un meita centriole. Kopumā centriols izskatās kā mazs, dobs cilindrs. Diemžēl jūs to nevarat redzēt, kamēr šūna nav gatava sākt dalīšanos.

Papildus centriolēm centrosoma satur pericentriolāru materiālu (PCM). Šī ir olbaltumvielu masa, kas ieskauj abas centrioles. Pētnieki uzskata, ka centrioles spēj organizēt olbaltumvielas.

Centriola galvenā funkcija ir palīdzēt hromosomām pārvietoties šūnas iekšienē. Centriolu atrašanās vieta ir atkarīga no tā, vai šūna dalās vai nē. Centrioles var būt aktīvas mitozes un mejozes laikā. Mitoze ir šūnu dalīšanās, kas noved pie divām meitas šūnām ar tādu pašu hromosomu skaitu kā sākotnējā pamatšūnā. No otras puses, mejoze ir šūnu dalīšanās, kas noved pie meitas šūnām ar pusi no hromosomu skaita kā sākotnējās pamatšūnas.

Kad šūna ir gatava dalīties, centrioles pāriet uz pretējiem galiem. Šūnu dalīšanās laikā centrioli var kontrolēt vārpstas šķiedru veidošanos. Tas ir tad, kad veidojas mitotiskā vārpsta vai vārpstas aparāts. Izskatās, ka pavedienu grupas iziet no centriolām. Vārpsta spēj atdalīt hromosomas un atdalīt tās.

Centrioles ir aktīvas īpašās šūnu dalīšanās fāzēs. Mitozes profilakses laikā centrosoma atdalās, tāpēc centriolu pāris var ceļot uz šūnas pretējām pusēm. Šajā brīdī centrioles un pericentriolāro materiālu sauc par asters. Centrioli veido mikrotubulus, kas izskatās kā pavedieni un kurus sauc par vārpstas šķiedrām.

Mikrociļņi sāk augt pretī šūnas pretējam galam. Tad dažas no šīm mikrotubulām pievienojas hromosomu centromerām. Daļa mikrotubulu palīdzēs atdalīt hromosomas, bet pārējās - šūnai sadalīties divās daļās. Galu galā hromosomas ierindojas šūnas vidū. To sauc par metafāzi.

Pēc tam anafāzes laikā māsas hromatīdi sāk atdalīties, un puses pārvietojas pa mikrotubulu pavedieniem. Telofāzes laikā hromatīdi pārvietojas uz šūnu pretējiem galiem. Šajā laikā centriolu vārpstas šķiedras sāk pazust, jo tās nav vajadzīgas.

Centrioles un centromeres nav vienādas. Centromere ir reģions uz hromosomas, kas ļauj piestiprināties no mikrotubuliem no centriola. Aplūkojot hromosomas attēlu, centromēra parādās kā sašaurināta zona vidū. Šajā reģionā varat atrast specializētu hromatīnu. Centromeriem ir būtiska loma hromatīdu atdalīšanā šūnu dalīšanās laikā. Ir svarīgi atzīmēt, ka, lai arī lielākajā daļā bioloģijas mācību grāmatu centromēra ir redzama hromosomas vidū, stāvoklis var atšķirties. Daži centromeri atrodas vidū, bet citi ir tuvāk galiem.

Jūs varat arī redzēt centrioles pie flagellas un cilijas pamata galiem, kas ir projekcijas, kas iziet no šūnas. Tāpēc tos dažreiz sauc par bazālajiem ķermeņiem. Centriolēs esošie mikrotubulīši veido flagelu vai ciliju. Cilia un flagella ir paredzēti, lai vai nu palīdzētu šūnai pārvietoties, vai arī palīdzētu kontrolēt vielas ap to.

Kad centrioles pārvietojas uz šūnas perifēriju, tās var sakārtot un veidot cilijas un karodziņus. Cilia parasti sastāv no daudzām mazām projekcijām. Tie var izskatīties kā mazi matiņi, kas nosedz šūnu. Daži ciliju piemēri ir projekcijas uz zīdītāja trahejas audu virsmas. No otras puses, flagellas ir atšķirīgas, un tām ir tikai viena gara projekcija. Tas bieži izskatās kā aste. Viens šūnas ar karodziņu piemērs ir zīdītāju spermas šūna.

Lielākajai daļai eikariotu cilia un flagellu ir līdzīgas iekšējās struktūras, kas sastāv no mikrotubuliem. Tos sauc par dubultmikrotubuliem un tie ir sakārtoti pēc deviņiem plus diviem. Deviņi dubultmikrotubulīši, kas sastāv no diviem gabaliem, apvelk divus iekšējos mikrotubulus.

Centrioles ir tikai dzīvnieku šūnās, tāpēc baktērijām, sēnītēm un aļģēm to nav. Dažiem zemākiem augiem ir centrioles, bet augstākiem augiem nav. Parasti zemākos augos ietilpst sūnas, ķērpji un aknu vistas, jo tiem nav asinsvadu sistēmas. No otras puses, augstākiem augiem ir šī sistēma, un tie ietver krūmus, kokus un ziedus.

Kad mutācijas notiek gēnos, kas ir atbildīgi par centriolos esošajiem proteīniem, var rasties problēmas un ģenētiskas slimības. Zinātnieki domā, ka centrioles faktiski var pārvadāt bioloģisko informāciju. Ir svarīgi atzīmēt, ka apaugļotā olšūnā centrioles nāk tikai no vīriešu spermas, jo sievietes olšūnā tās nav. Pētnieki ir atklājuši, ka sākotnējie spermas centrioli spēj izdzīvot vairākas šūnu dalīšanās embrijā.

Lai gan centriolām nav ģenētiskas informācijas, to noturība embrijā, kas attīstās, nozīmē, ka tās var sniegt cita veida informāciju. Iemesls, kāpēc zinātniekus interesē šī tēma, ir potenciāls, lai izprastu un ārstētu ar centriolēm saistītās slimības. Piemēram, centrioles, kurām ir problēmas ar vīriešu spermu, var nodot embrijam.

Pētnieki ir atklājuši, ka vēža šūnās bieži ir vairāk centriolu nekā nepieciešams. Viņiem ir ne tikai papildu centrioles, bet arī garākas nekā parasti. Tomēr, kad zinātnieki pētījumā noņēma vēža šūnu centrioles, viņi atklāja, ka šūnas var turpināt dalīties lēnāk. Viņi uzzināja, ka vēža šūnās ir mutācija p53, kas ir gēns, kas kodē olbaltumvielu, kas atbild par šūnu cikla kontroli, tāpēc tās joprojām var sadalīties. Zinātnieki uzskata, ka šis atklājums palīdzēs uzlabot vēža ārstēšanu.

Orālais-sejas-digitālais (OFD) sindroms ir ģenētisks traucējums, ko saīsina arī kā OFDS. Šī iedzimta slimība rodas problēmu dēļ ar blakstiņiem, kas izraisa signālu problēmas. Pētnieki atklāja, ka divu gēnu - OFD1 un C2CD3 - mutācijas var izraisīt problēmas ar olbaltumvielām centriolās. Abi šie gēni ir atbildīgi par centriolu regulēšanu, taču mutācijas neļauj olbaltumvielām normāli darboties. Tas noved pie bojātām blakstiņām.

Orālais-sejas-digitālais sindroms cilvēkiem izraisa attīstības patoloģijas. Tas ietekmē galvu, muti, žokli, zobus un citas ķermeņa daļas. Parasti cilvēkiem ar šo stāvokli ir problēmas ar mutes dobumu, seju un cipariem. OFDS var izraisīt arī intelektuālās attīstības traucējumus. Mutes dobuma-sejas-digitālais sindroms ir dažāda veida, taču dažus no tiem ir grūti atšķirt.

Daži no OFDS simptomiem ir aukslēju šķeltne, lūpu plaisa, mazs žoklis, matu izkrišana, mēles audzēji, mazi vai plašas acis, papildu cipari, krampji, augšanas problēmas, sirds un nieru slimības, iegrimusi krūtis un āda bojājumi. Cilvēkiem ar OFDS ir arī parasti zobi vai to trūkst. Tiek lēsts, ka viens no 50 000 līdz 250 000 dzimušajiem rada orālo-sejas-digitālo sindromu. I tipa OFD sindroms ir visizplatītākais no visiem veidiem.

Ģenētiskais tests var apstiprināt orālo-sejas-digitālo sindromu, jo tas var parādīt gēnu mutācijas, kas to izraisa. Diemžēl tas darbojas tikai I tipa OFD sindroma diagnosticēšanai, nevis pārējiem. Pārējos parasti diagnosticē, pamatojoties uz simptomiem. OFDS nav iespējams izārstēt, taču plastiskās vai rekonstruktīvās operācijas var palīdzēt novērst dažas sejas patoloģijas.

Orālais-sejas-digitālais sindroms ir ar X saistīts ģenētisks traucējums. Tas nozīmē, ka X hromosomā notiek mutācija, kas ir iedzimta. Kad mātītei ir mutācija vismaz vienā X hromosomā no divām, viņai būs traucējumi. Tomēr, tā kā vīriešiem ir tikai viena X hromosoma, ja viņiem rodas mutācija, tā mēdz būt letāla. Tā rezultātā vairāk sieviešu nekā vīriešu ir OFDS.

Meckel-Gruber sindroms, ko sauc arī par Meckel sindromu vai Gruber sindromu, ir ģenētiski traucējumi. To izraisa arī cilia defekti. Mekela-Grūbera sindroms ietekmē dažādus ķermeņa orgānus, ieskaitot nieres, smadzenes, ciparus un aknas. Visizplatītākie simptomi ir smadzeņu daļas izvirzīšanās, nieru cistas un papildu cipari.

Dažiem cilvēkiem ar šo ģenētisko slimību ir sejas un galvas patoloģijas. Citiem ir smadzeņu un muguras smadzeņu problēmas. Parasti daudzi augļi, kuriem ir Mekela-Grūbera sindroms, mirst pirms dzimšanas. Dzimušie mēdz dzīvot īsu brīdi. Parasti viņi mirst no elpošanas vai nieru mazspējas.

Tiek lēsts, ka vienam no 3250 līdz 140 000 zīdaiņiem ir šis ģenētiskais traucējums. Tomēr tas ir biežāk sastopams noteiktās pasaules daļās un dažās valstīs. Piemēram, tas notiek vienam no 9000 cilvēkiem ar somu izcelsmi, vienam no 3000 cilvēkiem ar beļģu izcelsmi un vienam no 1300 cilvēkiem ar indiāņu gudžaratu.

Lielākā daļa augļu tiek diagnosticēti grūtniecības laikā, kad tiek veikta ultraskaņa. Tas var parādīt smadzeņu anomāliju, kas izskatās kā izvirzījums. Grūtnieces var arī saņemt koriona villus paraugus vai amniocentēzi, lai pārbaudītu traucējumus. Ģenētiskais tests var arī apstiprināt diagnozi. Mekela-Grūbera sindromu nevar izārstēt.

Vairāku gēnu mutācijas var izraisīt Mekela-Grūbera sindromu. Tas rada olbaltumvielas, kas nespēj pienācīgi darboties, un cilijas tiek negatīvi ietekmētas. Cilijām ir gan strukturālas, gan funkcionālas problēmas, kas izraisa signālu novirzes šūnu iekšienē. Mekela-Grūbera sindroms ir autosomāli recesīvs stāvoklis. Tas nozīmē, ka augļa mantotā gēna abās kopijās ir mutācijas.

Johans Frīdrihs Mekels publicēja dažus no pirmajiem ziņojumiem par šo slimību 1820. gados. Tad G.B. Grūbers publicēja savus ziņojumus par šo slimību pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados. Viņu vārdu kombinācija tagad tiek izmantota, lai aprakstītu traucējumus.

Centrioles ir nozīmīgi organoīdi šūnu iekšienē. Tie ir daļa no šūnu dalīšanās, cilijas un flagellas. Tomēr, kad rodas problēmas, tās var izraisīt vairākas slimības. Piemēram, ja gēna mutācija izraisa olbaltumvielu darbības traucējumus, kas ietekmē cilijas, tā var izraisīt nopietnus ģenētiskus traucējumus, kas ir letāli. Pētnieki turpina pētīt centrioles, lai uzzinātu vairāk par to funkciju un struktūru.