Centriola: definicja, funkcja i struktura

Jeśli przeżyłeś zajęcia z biologii, możesz sobie przypomnieć, jak oglądałeś ziarniste zdjęcia struktur komórkowych, takich jak centriole. Jak sama nazwa wskazuje, centriola znajduje się zwykle w pobliżu środka komórki. Centriola jest organellą i odgrywa ważną rolę w podziale komórek. Zwykle centriole są parami i znajdują się w pobliżu jądra.

Centrosom zawiera centriole w komórce. Znany również jako centrum organizujące mikrotubule, centrosom jest organellą. Ma parę centrioli. Centriola ma zwykle dziewięć wiązek mikrotubul, które są pustymi rurkami nadającymi kształt organelli, ułożonymi w pierścień. Jednak niektóre gatunki mają mniej niż dziewięć wiązek. Mikrotubule biegną równolegle do siebie. Jedna wiązka zawiera zestaw trzech mikrotubul, które są wykonane z białka zwanego tubuliną.

Znajdujące się w pobliżu środka komórki lub jądra, dwie centriole są zwykle obok siebie. Jednak mają tendencję do orientacji pod kątem prostym do siebie. Czasami możesz zobaczyć je oznaczone jako centriola matki i córki. Ogólnie centriola wygląda jak mały, pusty cylinder. Niestety nie widać tego, dopóki komórka nie jest gotowa do rozpoczęcia podziału.

Oprócz centrioli centrosom zawiera materiał pericentriolarny (PCM). Jest to masa białek, która otacza dwie centriole. Naukowcy uważają, że centriole są zdolne do organizowania białek.

Główną funkcją centrioli jest pomoc chromosomom w poruszaniu się wewnątrz komórki. Lokalizacja centrioli zależy od tego, czy komórka przechodzi przez podział. Możesz znaleźć centriole aktywne podczas mitozy i mejozy. Mitoza to podział komórki, który prowadzi do powstania dwóch komórek potomnych z taką samą liczbą chromosomów jak pierwotna komórka rodzicielska. Z drugiej strony mejoza to podział komórki, który prowadzi do powstania komórek potomnych z o połowę mniejszą liczbą chromosomów niż pierwotna komórka rodzicielska.

Kiedy komórka jest gotowa do podziału, centriole przesuwają się na przeciwległe końce. Podczas podziału komórek centriole mogą kontrolować tworzenie włókien wrzeciona. To wtedy tworzy się wrzeciono mitotyczne lub aparat wrzecionowy. Wygląda jak grupy nici wychodzące z centrioli. Wrzeciono jest w stanie rozerwać chromosomy i je rozdzielić.

Centriole są aktywne w określonych fazach podziału komórek. Podczas profazy mitozy centrosomy oddzielają się, więc para centrioli może podróżować na przeciwne strony komórki. W tym momencie centriole i materiał pericentriolar są określane jako astry. Centriole tworzą mikrotubule, które wyglądają jak nici i nazywane są włóknami wrzecionowymi.

Mikrotubule zaczynają rosnąć w kierunku przeciwnego końca komórki. Następnie niektóre z tych mikrotubul przyczepiają się do centromerów chromosomów. Część mikrotubul pomoże rozdzielić chromosomy, podczas gdy inne pomogą komórce podzielić się na dwie części. Ostatecznie chromosomy ustawiają się w środku komórki. Nazywa się to metafazą.

Następnie, podczas anafazy, chromatydy siostrzane zaczynają się rozdzielać, a połówki poruszają się wzdłuż nici mikrotubul. Podczas telofazy chromatydy przemieszczają się na przeciwległe końce komórki. W tym czasie włókna wrzeciona centrioli zaczynają zanikać, ponieważ nie są potrzebne.

Centriole i centromery to nie to samo. Centromer to region na chromosomie, który umożliwia przyłączenie mikrotubul z centrioli. Kiedy patrzysz na obrazek chromosomu, centromer pojawia się jako zwężony obszar pośrodku. W tym regionie można znaleźć specjalistyczną chromatynę. Centromery odgrywają zasadniczą rolę w separacji chromatyd podczas podziału komórki. Należy zauważyć, że chociaż większość podręczników do biologii pokazuje centromer w środku chromosomu, pozycja może się różnić. Niektóre centromery znajdują się pośrodku, a inne bliżej końców.

Możesz również zobaczyć centriole na podstawnych końcach wici i rzęsek, które są wypustkami wychodzącymi z komórki. Dlatego czasami nazywa się je ciałami podstawowymi. Mikrotubule w centriolach tworzą wić lub rzęskę. Cilia i wici są zaprojektowane tak, aby pomagać komórce poruszać się lub pomagać w kontrolowaniu otaczających ją substancji.

Kiedy centriole przemieszczają się na obrzeża komórki, mogą organizować i tworzyć rzęski i wici. Cilia składają się z wielu małych wypustek. Mogą wyglądać jak małe włoski pokrywające komórkę. Niektóre przykłady rzęsek to występy na powierzchni tkanki tchawicy ssaka. Z drugiej strony wici są różne i mają tylko jedną długą projekcję. Często wygląda jak ogon. Jednym z przykładów komórki z wicią jest plemnik ssaka.

Większość rzęsek i wici eukariotycznych ma podobne struktury wewnętrzne zbudowane z mikrotubul. Nazywane są mikrotubulami dubletowymi i są ułożone w sposób dziewięć plus dwa. Dziewięć podwójnych mikrotubul, składających się z dwóch części, otacza dwie wewnętrzne mikrotubule.

Tylko komórki zwierzęce mają centriole, więc bakterie, grzyby i glony ich nie mają. Niektóre niższe rośliny mają centriole, ale wyższe nie. Ogólnie rzecz biorąc, rośliny niższe to mchy, porosty i wątrobowce, ponieważ nie mają układu naczyniowego. Z drugiej strony, wyższe rośliny mają ten system i obejmują krzewy, drzewa i kwiaty.

Gdy w genach odpowiedzialnych za białka znajdujące się w centriolach zachodzą mutacje, mogą wystąpić problemy i choroby genetyczne. Naukowcy uważają, że centriole mogą w rzeczywistości przenosić informacje biologiczne. Należy zauważyć, że w zapłodnionej komórce jajowej centriole pochodzą tylko z nasienia samca, ponieważ komórka jajowa samicy ich nie zawiera. Naukowcy odkryli, że pierwotne centriole z plemnika są w stanie przetrwać wiele podziałów komórkowych w zarodku.

Chociaż centriole nie przenoszą informacji genetycznej, ich utrzymywanie się w rozwijającym się zarodku oznacza, że ​​mogą wnosić inne rodzaje informacji. Powodem, dla którego naukowcy interesują się tym tematem, jest jego potencjał w zrozumieniu i leczeniu chorób związanych z centriolami. Na przykład centriole, które mają problemy z męskim nasieniem, mogą zostać przekazane do zarodka.

Naukowcy odkryli, że komórki rakowe często mają więcej centrioli niż to konieczne. Nie tylko mają dodatkowe centriole, ale mają też dłuższe niż normalnie. Jednak kiedy naukowcy usunęli centriole z komórek rakowych w badaniu, odkryli, że komórki mogą nadal dzielić się w wolniejszym tempie. Dowiedzieli się, że komórki rakowe mają mutację w p53, który jest genem kodującym białko odpowiedzialne za kontrolowanie cyklu komórkowego, dzięki czemu nadal mogą się dzielić. Naukowcy są przekonani, że to odkrycie pomoże ulepszyć leczenie raka.

Zespół ustno-twarzowo-cyfrowy (OFD) jest zaburzeniem genetycznym, które jest również określane w skrócie jako OFDS. Ta wrodzona choroba występuje z powodu problemów z rzęskami, które prowadzą do problemów z sygnalizacją. Naukowcy odkryli, że mutacje w dwóch genach, OFD1 i C2CD3, mogą prowadzić do problemów z białkami w centriolach. Oba te geny są odpowiedzialne za regulację centrioli, ale mutacje uniemożliwiają normalne funkcjonowanie białek. Prowadzi to do wadliwych rzęsek.

Zespół ustno-twarzowo-palcowy powoduje nieprawidłowości rozwojowe u ludzi. Wpływa na głowę, usta, szczękę, zęby i inne części ciała. Ogólnie rzecz biorąc, osoby z tym schorzeniem mają problemy z jamą ustną, twarzą i palcami. OFDS może również prowadzić do niepełnosprawności intelektualnej. Istnieją różne rodzaje zespołu ustno-twarzowo-palcowego, ale niektóre z nich trudno odróżnić od siebie.

Niektóre z objawów OFDS obejmują rozszczep podniebienia, rozszczep wargi, małą szczękę, wypadanie włosów, guzy języka, małe lub szeroko rozstawione oczy, dodatkowe palce, drgawki, problemy ze wzrostem, choroby serca i nerek, zapadnięta klatka piersiowa i skóra zmiany. Często zdarza się również, że osoby z OFDS mają dodatkowe lub brakujące zęby. Szacuje się, że jeden na 50 000 do 250 000 urodzeń powoduje zespół ustno-twarzowo-palcowy. Zespół OFD typu I jest najczęstszym ze wszystkich typów.

Test genetyczny może potwierdzić zespół ustno-twarzowo-palcowy, ponieważ może pokazać mutacje genów, które go powodują. Niestety działa tylko w przypadku diagnozowania zespołu OFD typu I, a nie innych typów. Pozostałe są zwykle diagnozowane na podstawie objawów. Nie ma lekarstwa na OFDS, ale chirurgia plastyczna lub rekonstrukcyjna może pomóc skorygować niektóre nieprawidłowości twarzy.

Zespół ustno-twarzowo-palcowy jest zaburzeniem genetycznym sprzężonym z chromosomem X. Oznacza to, że mutacja występuje na chromosomie X, który jest dziedziczony. Kiedy kobieta ma mutację na co najmniej jednym chromosomie X z dwóch, będzie miała zaburzenie. Ponieważ jednak samce mają tylko jeden chromosom X, jeśli dostaną mutację, zwykle jest ona śmiertelna. Powoduje to, że więcej kobiet niż mężczyzn ma OFDS.

Zespół Meckela-Grubera, zwany także zespołem Meckela lub zespołem Grubera, jest zaburzeniem genetycznym. Jest to również spowodowane wadami rzęsek. Zespół Meckela-Grubera wpływa na różne narządy w organizmie, w tym nerki, mózg, palce i wątrobę. Najczęstsze objawy to występ w części mózgu, torbiele nerek i dodatkowe palce.

Niektóre osoby z tą chorobą genetyczną mają nieprawidłowości twarzy i głowy. Inni mają problemy z mózgiem i rdzeniem kręgowym. Ogólnie rzecz biorąc, wiele płodów z zespołem Meckela-Grubera umiera przed urodzeniem. Ci, którzy się urodzili, żyją krótko. Zwykle umierają z powodu niewydolności oddechowej lub nerek.

Szacuje się, że jedno na 3250 do 140 000 dzieci ma to zaburzenie genetyczne. Jednak jest bardziej powszechny w niektórych częściach świata i niektórych krajach. Na przykład występuje u jednej na 9000 osób o pochodzeniu fińskim, u jednej na 3000 osób o pochodzeniu belgijskim i u jednej na 1300 osób o pochodzeniu indyjskim gudżarati.

Większość płodów jest diagnozowana w czasie ciąży, kiedy wykonuje się USG. Może pokazywać anomalię mózgu, która wygląda jak wypukłość. Kobiety w ciąży mogą również wykonać biopsję kosmówki lub amniopunkcję, aby sprawdzić, czy nie występuje zaburzenie. Test genetyczny może również potwierdzić diagnozę. Nie ma lekarstwa na zespół Meckela-Grubera.

Mutacje w wielu genach mogą prowadzić do zespołu Meckela-Grubera. W ten sposób powstają białka, które nie mogą prawidłowo funkcjonować, co negatywnie wpływa na rzęski. Rzęski mają zarówno problemy strukturalne, jak i funkcjonalne, które powodują nieprawidłowości w sygnalizacji wewnątrz komórek. Zespół Meckela-Grubera jest stanem autosomalnym recesywnym. Oznacza to, że w obu kopiach genu dziedziczonego przez płód występują mutacje.

Johann Friedrich Meckel opublikował kilka pierwszych doniesień o tej chorobie w latach dwudziestych XIX wieku. Następnie G.B. Gruber opublikował swoje raporty na temat choroby w latach 30. XX wieku. Kombinacja ich nazw jest teraz używana do opisania zaburzenia.

Centriole to ważne organelle wewnątrz komórek. Są częścią podziału komórkowego, rzęsek i wici. Jednak gdy pojawiają się problemy, mogą one prowadzić do kilku chorób. Na przykład, gdy mutacja w genie powoduje nieprawidłowe działanie białek, które wpływają na rzęski, może prowadzić do poważnych, śmiertelnych zaburzeń genetycznych. Naukowcy nadal badają centriole, aby dowiedzieć się więcej o ich funkcji i strukturze.