Centrosome: Definisjon, struktur og funksjon (med diagram)

De sentrosom ("mellomlegeme") er en struktur som finnes i cellene til de fleste planter og dyr. Det er fra denne organellen proteinstrukturene kjent som mikrorør form og utvide.

Disse mikrotubuli kommer fra mikrotubuliorganiseringssenteret (MTOC), og er integrerte i en rekke eukaryote cellefunksjoner og prosesser gjennom en celles levetid. De er kanskje mest kjent for sin viktige rolle i prosessen med celledeling, som inkluderer mitose (inndelingen av en celles kjernefysiske materiale i datterkjerner) fulgt i kort rekkefølge av cytokinese (delingen av en hel celle i datterceller).

Denne delingsprosessen formidles av sentrioler av sentrosomer.

Sentrosomer er strukturer som inneholder sentrioler, som gir opphav til mikrotubuli som fungerer som den mitotiske spindelen. Det er mye å se for seg, så en titt på hver av disse i termer gir en klarere ide om det fysiske oppsettet av sentrosomer.

I løpet av mellomfase, som er perioden der en celle ikke deler seg aktivt, inneholder hver celle ett sentrosom som inkluderer et par sentrioler. Hver av disse sentriolene består av ni mikrotubuli-tripletter i et sylindrisk arrangement; med andre ord inkluderer en enkelt sentriole totalt

• Hvis du skulle se på et tverrsnitt av en sentriole, ville du se en sirkulær formasjon bestående av ni grupper ...
• ... og hver av disse gruppene har en linje med tre mindre sirkler, med disse linjene av mindre sirkler vinklet mot midten av sirkulærformasjonen.

Også under mellomfase replikeres alle cellens grunnleggende komponenter, inkludert sentrosomet og dets sentrioler. I utgangspunktet forblir de to sentrosomene, eller par av sentrioler, i fysisk nærhet. Når mitose er helt i gang, er de to sentriolene migrere mot motsatte ender av cellen som forbereder seg på å dele seg i to datterceller.

• Mellom sentriolene og den cellulære matrisen der de er opprettet og ligger, har over 100 forskjellige proteiner en funksjon i strukturen til sentrosomet. Denne matrisen er kjent som perisentriolar materiale, eller PCM.

Centrosome vs. Sentromer: Verken "sentrosome" eller "centriole" skal forveksles med sentromer, som er det fysiske krysset mellom søsterkromatidene til et kromosom som forbereder seg på å dele seg som en del av mitosen.)

Mikrotubuli har, som nevnt, en rekke forskjellige funksjoner i celler, men deres hovedformål i celledeling er å tjene som spindelfibrene som hjelper til med å kontrollere og utføre separasjonen av mobilkomponenter under delingen prosess.

I tillegg til å ta del i mitose, sentrosomet spiller en viktig strukturell rolle i cellen ved å generere mikrorør som danner cytoskelett, som er det som gir celler deres form og integritet.

Selv om det kanskje er fristende å forestille seg celler som skjøre, gelatinøse kloder som er litt mer enn runde beholdere, hver celle er ekstremt dynamisk, inkludert membranen, som nøye kontrollerer hvilke stoffer som kan passere inn i og utenfor cellen.

• Hvis den mikrotubuli som deltar i celledeling ved å danne spindelen er som spaker som styrer hvor deler av cellen går, så de som utgjør den statiske cytoskelett er som stillas.

Les mer om hovedfunksjonen til mikrotubuli-celler.

Formålet deres ligner på skjelettet til din egen kropp, som gir resten av deg din generelle fysiske form og fungerer som et slags rack som inneholder andre viktige fysiske komponenter - organene, musklene og vev.

Cytoskeleton Arrangement og sammensetning: Mikrotubuli som danner cytoskjelettet er gjenget over cytoplasmaet i cellens indre, og danner en serie av seler mellom cellens grense og dens kjerne nær sentrum. Disse tubuli består i sin tur av monomere enheter laget av et protein som kalles tubulin.

Dette tubulinet, som mange proteiner i naturen, kommer i en rekke undertyper; de vanligste som finnes i mikrotubuli er:

• alfa-tubulin
• beta-tubulin

Bare i nærvær av et sentrosom danner disse monomerene seg spontant til mikrotubuli, i stor grad på samme måte, kanskje som egg, sukker og sjokolade bare danner seg til kaker i nærvær av et menneskelig personale kjøkken.

I tillegg kalte proteiner dyneins og kinesins ta del i mitose; disse hjelper deg med å orientere endene på mikrotubuli til deres riktige plasseringer langs eller nær de snart oppdelte kromosomene, som strekker seg langs metafaseplaten.

Viktigheten av sentrosomer: Det er ennå ikke kjent hvordan nøyaktig duplisering av sentrosomer under interfase forekommer. Det er også bemerkelsesverdig at mens sentrosomer og sentrioler vises i de fleste planteceller, mitose kan forekomme i planter i fravær av disse strukturene. Faktisk kan mitose i noen dyreceller fungere selv når sentriolene målrettet er ødelagt, men dette resulterer generelt i et uvanlig høyt antall replikasjonsfeil.

Det antas derfor at sentrosomer bidrar til å gi en viss kontroll over hele prosessen, og biokjemikere prøver å belyse mekanismene for dette fordi de sannsynligvis er viktige i oppstarten og progresjonen av kreft og andre lidelser som er betinget av cellereplikasjon og deling.

•••Dana Chen | Vitenskap

Celledeling er en avgjørende komponent i cellebiologi. Centrosomes spiller en viktig rolle denne prosessen.

Husk at de to sentriolene til et enkelt sentrosom er orientert vinkelrett på hverandre, noe som betyr at mikrorørene i disse sentriolene vil være anordnet i en av to gjensidig vinkelrett anvisninger. Husk også at de to sentrosomene i en ennå ikke helt delende celle ligger i motsatte ender av mellomfasecellen.

En implikasjon av denne geometrien er at når spindelfibrene til mitose begynner å dannes, blir de strekk ut fra hver side (eller “stang”) Av cellen mot sentrum, der celledeling til slutt er mest tydelig, og de strekker seg også eller "vifter" utover i en rekke retninger fra hvert sentrosom.

Prøv å holde de lukkede nevene litt fra hverandre, og åpne dem sakte mens du strekker de ny synlige fingrene mot hverandre. dette gir et generelt bilde av hva som utspiller seg i sentrosomene når mitosen fortsetter.

Mitosis i seg selv inkluderer fire faser (noen ganger oppført som fem). I rekkefølge er disse:

1. Prophase
2. Metafase
3. Anafase
4. Telofase

Noen kilder inkluderer også prometafase mellom profase og metafase. Når mitose kommer i gang, beveger mikrotubuli seg fra den fremvoksende mitotiske spindelen ved hver pol mot midten av cellen, hvor de replikerte kromosomene arrangert i par er stilt opp langs såkalt metafaseplate (en usynlig linje langs hvilken spaltningen av kjernen skjer).

Disse endene av spindelfibrene ender opp på ett av tre steder: på kinetochore av hvert kromosompar, som er strukturen der kromosomer faktisk skiller seg; på armene til kromosomene; og i cytoplasmaet godt på den andre siden av cellen, nærmere det motsatte sentrosomet enn til disse fibrenes utgangspunkt.

Spindelfibre i drift: Utvalget av ankerpunkter i endene av spindelfibrene vitner om den mitotiske prosessens eleganse og kompleksitet. Det er en slags "dragkamp", men en som må være ekstremt godt koordinert, slik at inndeling "går gjennom" den eksakte midten av hvert kromosompar for å sikre at hver dattercelle mottar nøyaktig ett kromosom fra hvert par.

Spindelfibrene gjør derfor noe "dytting" så vel som mye "trekking" for å sikre at celledeling ikke bare er kraftig, men nøyaktig. Mikrotubuli deltar i delingen av kjernen alene, men deltar også i delingen av hele cellen (dvs. cytokinese) og inneslutningen av hver nye dattercelle i sin egen cellemembran.

En måte å kanskje forestille seg alt dette på: Celler har ikke muskler, men mikrotubuli er omtrent så nærme som cellekomponenter kommer.

Som nevnt replikerer sentrosomene i celler under interfase, den relativt lange delen av cellesyklusen mellom mitotiske divisjoner. Replikasjonen av sentrioler i sentrosomer er ikke fullstendig konservativ, som betyr at de to dattersentriolene som er dannet, ikke er helt identiske, slik det ville forekomme i en konservativ prosess. I stedet er sentriolereplikasjon halvkonservativ.

Mens den eksakte mekanismen for sentrosomreplikasjon under S fase (syntesefase) av cellefasene gjenstår å bli fullstendig forstått, har forskere innsett at når en sentriole deler seg, en av de resulterende sentriolene beholder egenskapene til "moren" og kan generere operasjonelle mikrorør.

Denne sentriolen har "stamcelle-lignende" egenskaper, mens den andre, "datteren", blir fullt differensiert. Hver delecelle har ett mor-datter sentriolepar ved hver pol, så hver nye dattercelle inneholder, som du kanskje forventer, en morsentriole og en dattersentriole i hvert par. I løpet av interfasen som snart følger, vil denne sentriolen dele seg for å skape to mors sentriole-datter sentriole-par.

Sentrioler i differensierte strukturer: De subtile forskjellene i funksjon mellom de rettvinklede sentriolene i hvert par blir tydelige når, for for eksempel blir modersentriolen festet til det indre av cellens plasmamembran for å danne en struktur kalte en basal kropp. Denne kroppen er vanligvis en del av et cilium, eller hårlignende multimikrotubuli-forlengelse, som ikke er bevegelig; det vil si at den ikke beveger seg.

Noen cilia (flertall av "cilium") form flagella (entall "flagellum") som beveger seg, og driver ofte hele celler sammen mens de i andre tilfeller fungerer som miniatyrkoster av et slag som fjerner rusk fra regionen av flagellen.

Mens biologer har mye å lære om den nøyaktige dynamikken til sentrosomer, gir kreft et vindu inn i hva som går galt med sentrosomer i tilfeller av unormal celledeling. Forskere har for eksempel observert det kreftceller inneholder ofte uvanlig antall sentrosomer i stedet for det forventede ett eller to, og visse antikreftmedisiner (for eksempel Taxol og vinkristin) utøver effekten ved å forstyrre mikrotubuli.

Et flagellum er et utvalg mikrotubuli som muliggjør bevegelse, som i tilfellet med en spermcelle. Et flagellum stammer fra en enkelt basallegeme på den indre overflaten av plasmamembranen. Dermed inneholder en sædcelle et enkelt sentriolepar.

Fordi en sædcelle er den siste skjebnen er å smelte sammen med en eggcelle, og en eggcelle mangler en basallegeme, det er sædcellene som sørger for at en nydannet zygote (produktet av egg-sæd sammenføyning og det første trinnet i generasjonen av en ny reproduksjonsorganisme) vil være i stand til å dele seg, siden sentriolen inneholder instruksjoner og komponenter som trengs for delingsprosessen.

Noen organismer har flimmerhår på visse celler. Dette inkluderer noen av cellene i din egen luftveier. De epitel (overflateceller; huden din er en slags epitel) som strekker lungene dine og danner et antall sammenkoblede basale legemer, som er hva et cilium egentlig er. De rørformede forlengelsene av disse ciliated cellene fungerer for å bevege seg langs slim og partikler og beskytter derfor det indre av lungene.