Centriole: definitie, functie en structuur

Als je de biologieles hebt overleefd, herinner je je misschien dat je naar korrelige foto's van celstructuren, zoals centriolen, keek. Zoals de naam al doet vermoeden, bevindt een centriol zich meestal in de buurt van het midden van een cel. De centriol is een organel en speelt een belangrijke rol bij de celdeling. Meestal zijn centriolen in paren en bevinden ze zich in de buurt van de kern.

Het centrosoom bevat de centriolen in de cel. Ook bekend als het microtubule-organiserende centrum, is het centrosoom een ​​organel. Het heeft een paar centriolen. Een centriol heeft meestal negen bundels microtubuli, holle buizen die organellen hun vorm geven, gerangschikt in een ring. Sommige soorten hebben echter minder dan negen bundels. De microtubuli lopen parallel aan elkaar. Eén bundel heeft een set van drie microtubuli, die zijn gemaakt van een eiwit dat tubuline wordt genoemd.

Gelegen nabij het centrum van de cel of de kern, bevinden de twee centriolen zich meestal naast elkaar. Ze hebben echter de neiging om haaks op elkaar te staan. Soms zie je ze misschien gelabeld als een moeder en dochter centriole. Over het algemeen ziet een centriole eruit als een kleine, holle cilinder. Helaas kun je het pas zien als de cel klaar is om te gaan delen.

Naast de centriolen bevat het centrosoom pericentriolair materiaal (PCM). Dit is een massa eiwitten, die de twee centriolen omringt. Onderzoekers geloven dat centriolen in staat zijn om de eiwitten te organiseren.

De belangrijkste functie van een centriol is om chromosomen te helpen in de cel te bewegen. De locatie van de centriolen hangt af van het feit of de cel al dan niet door deling gaat. Je kunt centriolen vinden die actief zijn tijdens mitose en meiose. Mitose is celdeling die leidt tot twee dochtercellen met hetzelfde aantal chromosomen als de oorspronkelijke oudercel. Aan de andere kant is meiose celdeling die leidt tot dochtercellen met de helft van het aantal chromosomen als de oorspronkelijke oudercel.

Wanneer een cel klaar is om te delen, gaan centriolen naar de tegenovergestelde uiteinden. Tijdens celdeling kunnen centriolen de vorming van spindelvezels regelen. Dit is wanneer een mitotische spil of spilapparaat wordt gevormd. Het ziet eruit als groepen draad die uit de centriolen komen. De spil is in staat om de chromosomen uit elkaar te trekken en te scheiden.

De centriolen zijn actief in specifieke fasen van celdeling. Tijdens de profase van de mitose scheidt het centrosoom zich, zodat een paar centriolen naar tegenovergestelde zijden van de cel kunnen reizen. Op dit punt worden de centriolen en het pericentriolaire materiaal asters genoemd. De centriolen maken microtubuli, die eruitzien als draden en spindelvezels worden genoemd.

De microtubuli beginnen te groeien naar het andere uiteinde van de cel. Vervolgens hechten sommige van deze microtubuli zich aan de centromeren van chromosomen. Een deel van de microtubuli helpt de chromosomen te scheiden, terwijl de andere de cel in tweeën helpen splitsen. Uiteindelijk komen de chromosomen in het midden van de cel te liggen. Dit wordt metafase genoemd.

Vervolgens, tijdens de anafase, beginnen de zusterchromatiden te scheiden en bewegen de helften langs de draden van de microtubuli. Tijdens de telofase bewegen de chromatiden naar tegenovergestelde uiteinden van de cel. Op dit moment beginnen de spindelvezels van de centriolen te verdwijnen omdat ze niet nodig zijn.

Centriolen en centromeren zijn niet hetzelfde. Een centromeer is een gebied op een chromosoom dat hechting van de microtubuli van het centriol mogelijk maakt. Als je naar een afbeelding van een chromosoom kijkt, verschijnt het centromeer als het vernauwde gebied in het midden. In deze regio vindt u gespecialiseerde chromatine. Centromeren spelen een essentiële rol bij de scheiding van chromatiden tijdens celdeling. Het is belangrijk op te merken dat hoewel de meeste biologieboeken het centromeer in het midden van het chromosoom laten zien, de positie kan variëren. Sommige centromeren bevinden zich in het midden, terwijl andere zich dichter bij de uiteinden bevinden.

Je kunt ook centriolen zien aan de basale uiteinden van flagella en trilhaartjes, dit zijn uitsteeksels die uit een cel komen. Daarom worden ze soms basale lichamen genoemd. De microtubuli in centriolen vormen het flagellum of cilium. Cilia en flagella zijn ontworpen om de cel te helpen bewegen of om de stoffen eromheen te beheersen.

Wanneer centriolen naar de periferie van een cel bewegen, kunnen ze de trilharen en flagellen organiseren en vormen. Cilia zijn meestal samengesteld uit vele kleine uitsteeksels. Ze kunnen eruitzien als kleine haartjes die een cel bedekken. Enkele voorbeelden van trilhaartjes zijn de uitsteeksels op het weefseloppervlak van de luchtpijp van een zoogdier. Aan de andere kant zijn flagella anders en hebben ze maar één lange projectie. Het lijkt vaak op een staart. Een voorbeeld van een cel met een flagellum is een zoogdierzaadcel.

De meeste eukaryote trilharen en flagellen hebben vergelijkbare interne structuren die bestaan ​​uit microtubuli. Ze worden doublet-microtubuli genoemd en zijn gerangschikt op een negen plus twee-manier. Negen doublet-microtubuli, bestaande uit twee stukken, omcirkelen twee binnenste microtubuli.

Alleen dierlijke cellen hebben centriolen, dus bacteriën, schimmels en algen hebben ze niet. Sommige lagere planten hebben centriolen, maar hogere planten niet. Over het algemeen omvatten lagere planten mossen, korstmossen en levermossen omdat ze geen vasculair systeem hebben. Aan de andere kant hebben hogere planten dit systeem en omvatten struiken, bomen en bloemen.

Wanneer mutaties optreden in de genen die verantwoordelijk zijn voor de eiwitten in centriolen, kunnen problemen en genetische ziekten optreden. Wetenschappers denken dat centriolen daadwerkelijk biologische informatie kunnen bevatten. Het is belangrijk op te merken dat in een bevruchte eicel de centriolen alleen uit het sperma van de man komen omdat ze niet in de eicel van een vrouw zitten. Onderzoekers hebben ontdekt dat de oorspronkelijke centriolen van het sperma in staat zijn om meerdere celdelingen in het embryo te overleven.

Hoewel centriolen geen genetische informatie bevatten, betekent hun persistentie in een zich ontwikkelend embryo dat ze andere soorten informatie kunnen bijdragen. De reden waarom wetenschappers geïnteresseerd zijn in dit onderwerp, is het potentieel dat het biedt voor het begrijpen en behandelen van ziekten die verband houden met centriolen. Zo kunnen centriolen die problemen hebben met het sperma van een man, worden doorgegeven aan het embryo.

Onderzoekers hebben ontdekt dat kankercellen vaak meer centriolen bevatten dan nodig is. Ze hebben niet alleen extra centriolen, maar ze hebben ook langere dan normaal. Toen wetenschappers in een onderzoek centriolen uit kankercellen verwijderden, ontdekten ze dat de cellen zich langzamer konden blijven delen. Ze ontdekten dat kankercellen een mutatie hebben in p53, een gen dat codeert voor een eiwit dat verantwoordelijk is voor het regelen van de celcyclus, zodat ze zich nog kunnen delen. Wetenschappers geloven dat deze ontdekking de kankerbehandelingen zal helpen verbeteren.

Oral-facial-digital (OFD) syndroom is een genetische aandoening die ook wordt afgekort als OFDS. Deze aangeboren ziekte treedt op vanwege problemen met trilhaartjes die leiden tot signaleringsproblemen. Onderzoekers ontdekten dat mutaties in twee genen, OFD1 en C2CD3, kunnen leiden tot problemen met eiwitten in centriolen. Beide genen zijn verantwoordelijk voor het reguleren van centriolen, maar mutaties voorkomen dat de eiwitten normaal functioneren. Dit leidt tot defecte trilhaartjes.

Oral-facial-digital syndroom veroorzaakt ontwikkelingsafwijkingen bij de mens. Het beïnvloedt het hoofd, de mond, de kaak, de tanden en andere delen van het lichaam. Over het algemeen hebben mensen met deze aandoening problemen met de mondholte, hun gezicht en cijfers. OFDS kan ook leiden tot een verstandelijke beperking. Er zijn verschillende soorten oraal-gezichts-digitaal syndroom, maar sommige zijn moeilijk van elkaar te onderscheiden.

Enkele van de OFDS-symptomen zijn gespleten gehemelte, gespleten lip, kleine kaak, haaruitval, tongtumoren, kleine of wijd openstaande ogen, extra cijfers, toevallen, groeiproblemen, hart- en nierziekte, verzonken borstkas en huid laesies. Het komt ook vaak voor dat mensen met OFDS extra of ontbrekende tanden hebben. Naar schatting één op de 50.000 tot 250.000 geboorten resulteert in oraal-gezichts-digitaal syndroom. OFD-syndroom type I is de meest voorkomende van alle typen.

Een genetische test kan het orale-faciale-digitale syndroom bevestigen omdat het de genmutaties kan aantonen die het veroorzaken. Helaas werkt het alleen voor het diagnosticeren van OFD-syndroom type I en niet voor de andere typen. De anderen worden meestal gediagnosticeerd op basis van symptomen. Er is geen remedie voor OFDS, maar plastische of reconstructieve chirurgie kan sommige gezichtsafwijkingen helpen corrigeren.

Oral-facial-digital syndrome is een X-gebonden genetische aandoening. Dit betekent dat er een mutatie optreedt op het X-chromosoom, dat wordt geërfd. Wanneer een vrouw een mutatie heeft op ten minste één van de twee X-chromosomen, zal ze de aandoening hebben. Omdat mannen echter maar één X-chromosoom hebben, is het dodelijk als ze een mutatie krijgen. Dit resulteert in meer vrouwen dan mannen met OFDS.

Meckel-Gruber-syndroom, ook wel Meckel-syndroom of Gruber-syndroom genoemd, is een genetische aandoening. Het wordt ook veroorzaakt door defecten in trilhaartjes. Meckel-Gruber-syndroom beïnvloedt verschillende organen in het lichaam, waaronder de nieren, hersenen, cijfers en lever. De meest voorkomende symptomen zijn een uitsteeksel op een deel van de hersenen, niercysten en extra cijfers.

Sommige mensen met deze genetische ziekte hebben gezichts- en hoofdafwijkingen. Anderen hebben problemen met de hersenen en het ruggenmerg. Over het algemeen sterven veel foetussen met het Meckel-Gruber-syndroom voor de geboorte. Degenen die worden geboren, hebben de neiging om voor een korte tijd te leven. Meestal sterven ze aan ademhalings- of nierfalen.

Naar schatting heeft één op de 3.250 tot 140.000 baby's deze genetische aandoening. Het komt echter vaker voor in bepaalde delen van de wereld en in sommige landen. Het komt bijvoorbeeld voor bij één op de 9.000 mensen met Finse afkomst, één op de 3.000 mensen met Belgische afkomst en één op de 1.300 mensen met Gujarati-Indiase afkomst.

De meeste foetussen worden gediagnosticeerd tijdens de zwangerschap, wanneer een echografie wordt uitgevoerd. Het kan de hersenafwijking vertonen die op een uitsteeksel lijkt. Zwangere vrouwen kunnen ook vlokkentest of vruchtwaterpunctie krijgen om de aandoening te controleren. Een genetische test kan ook de diagnose bevestigen. Er is geen remedie voor het Meckel-Gruber-syndroom.

Mutaties in meerdere genen kunnen leiden tot het Meckel-Gruber-syndroom. Hierdoor ontstaan ​​eiwitten die niet goed kunnen functioneren en worden de trilhaartjes negatief beïnvloed. De trilharen hebben zowel structurele als functionele problemen, die signaalafwijkingen in cellen veroorzaken. Meckel-Gruber syndroom is een autosomaal recessieve aandoening. Dit betekent dat er mutaties zijn op beide exemplaren van een gen dat een foetus erft.

Johann Friedrich Meckel publiceerde enkele van de eerste meldingen van deze ziekte in de jaren 1820. Dan, G. B. Gruber publiceerde zijn rapporten over de ziekte in de jaren dertig. De combinatie van hun namen wordt nu gebruikt om de aandoening te beschrijven.

Centriolen zijn belangrijke organellen in cellen. Ze maken deel uit van celdeling, trilhaartjes en flagellen. Wanneer zich echter problemen voordoen, kunnen deze tot verschillende ziekten leiden. Wanneer bijvoorbeeld een mutatie in een gen eiwitstoringen veroorzaakt die de trilhaartjes aantasten, kan dit leiden tot ernstige genetische aandoeningen die fataal zijn. Onderzoekers blijven centriolen bestuderen om meer te weten te komen over hun functie en structuur.