Centrosom: definicja, struktura i funkcja (z diagramem)

centrosom („ciało środkowe”) to struktura znajdująca się w komórkach większości roślin i zwierząt. To właśnie z tych organelli powstają struktury białkowe znane jako mikrotubule formować i rozszerzać.

Te mikrotubule wyłaniają się z centrum organizującego mikrotubule (MTOC) i są integralną częścią wielu funkcji i procesów komórek eukariotycznych przez całe życie komórki. Są chyba najbardziej znane ze swojej ważnej roli w procesie podziału komórek, który obejmuje: mitoza (podział materiału jądrowego komórki na jądra potomne), po którym następuje w krótkim czasie cytokineza (podział całej komórki na komórki potomne).

W tym procesie podziału pośredniczy by centriole centrosomów.

Centrosomy to struktury zawierające centriole, z których powstają mikrotubule pełniące funkcję wrzeciona mitotycznego. To dużo do wyobrażenia, więc spojrzenie na każdy z nich pod kątem daje jaśniejszy obraz fizycznej konfiguracji centrosomów.

W trakcie interfaza, czyli okres, w którym komórka nie dzieli się aktywnie, każda komórka zawiera jeden centrosom, który zawiera parę centrioli. Każda z tych centrioli składa się z dziewięciu trójek mikrotubul w układzie cylindrycznym; innymi słowy, pojedyncza centriola zawiera łącznie

• Gdybyś spojrzał na przekrój centrioli, zobaczyłbyś okrągła formacja składający się z dziewięć grup....
• ...a każda z tych grup ma linię trzy mniejsze kółka, z tymi liniami mniejszych okręgów ustawionych pod kątem w kierunku środka okrągłej formacji.

Również podczas interfazy replikowane są wszystkie podstawowe składniki komórki, w tym centrosom i para centrioli. Początkowo dwa centrosomy lub pary centrioli pozostają w bliskiej odległości fizycznej. Gdy mitoza jest już w pełni zaawansowana, dwie centriole migrować w kierunku przeciwnych końców komórki, która przygotowuje się do podziału na dwie komórki potomne.

• Pomiędzy centriolami a macierzą komórkową, w której są tworzone i przebywają, w strukturze centrosomów funkcjonuje ponad 100 różnych białek. Ta macierz jest znana jako materiał okołocentryczny, lub PCM.

Centrosom vs. Centromer: Ani „centrosomu” ani „centrioli” nie należy mylić z centromer, który jest fizycznym połączeniem między siostrzanymi chromatydami chromosomu, który przygotowuje się do podziału w ramach mitozy.)

Jak już wspomniano, mikrotubule pełnią w komórkach szereg różnych funkcji, ale ich głównym celem w procesie podziału komórek jest: służą jako włókna wrzeciona, które pomagają kontrolować i przeprowadzać separację składników komórkowych podczas podziału proces.

Oprócz udziału w mitoza, centrosom odgrywa istotną rolę strukturalną w komórce, generując mikrotubule które tworzą cytoszkielet, który nadaje komórkom ich kształt i integralność.

Chociaż być może kuszące jest wyobrażanie sobie komórek jako delikatnych, galaretowatych kuleczek, które są niewiele więcej niż okrągłymi pojemnikami, każda komórka jest niezwykle dynamiczny, w tym jego błona, która dokładnie kontroluje, jakie substancje mogą, a jakie nie mogą przedostawać się do i na zewnątrz komórki.

• Jeśli mikrotubule uczestniczące w podziale komórek tworząc wrzeciono są jak dźwignie które kontrolują, gdzie idą części komórki, a następnie te, które składają się na statykę cytoszkielet są jak rusztowanie.

Przeczytaj więcej o głównej funkcji komórek mikrotubul.

Ich przeznaczenie jest podobne do tego, jaki ma szkielet twojego własnego ciała, co daje reszcie ciebie ogólny kształt fizyczny i działa jako rodzaj stojaka, który utrzymuje inne ważne elementy fizyczne – narządy, mięśnie i tkanki.

Układ i skład cytoszkieletu: Mikrotubule tworzące cytoszkielet są nawleczone przez cytoplazmę wnętrza komórki, tworząc szereg nawiasów między granicą komórki a jej jądrem blisko środka. Te kanaliki z kolei składają się z jednostek monomerycznych zbudowanych z białka zwanego tubulina.

Ta tubulina, podobnie jak wiele białek występujących w naturze, występuje w różnych podtypach; najczęściej spotykane w mikrotubulach to:

• alfa-tubulina
• beta-tubulina

Dopiero w obecności centrosomu monomery te spontanicznie formują się w mikrotubule, w większości być może w ten sam sposób, jak jajka, cukier i czekolada formują się w ciasteczka tylko w obecności personelu ludzkiego kuchnia.

Ponadto białka zwane dyneiny i kinezyny brać udział w mitozie; pomagają one zorientować końce mikrotubul do ich prawidłowych lokalizacji wzdłuż lub w pobliżu chromosomów wkrótce podzielonych, które układają się wzdłuż płytki metafazowej.

Znaczenie centrosomów: Nie wiadomo jeszcze, jak dokładnie zachodzi duplikacja centrosomów podczas interfazy. Warto również zauważyć, że chociaż centrosomy i centriole pojawiają się w większości komórek roślinnych, mitoza może wystąpić w roślinach przy braku tych struktur. W rzeczywistości w niektórych komórkach zwierzęcych mitoza może funkcjonować nawet wtedy, gdy centriole zostały celowo zniszczone, ale na ogół skutkuje to niezwykle dużą liczbą błędów replikacji.

Dlatego uważa się, że centrosomy pomagają nadać pewien stopień kontroli przez cały proces, a biochemicy dążą do wyjaśnienia mechanizmów tego, ponieważ są one prawdopodobnie ważne w geneza i progresja nowotworów oraz inne zaburzenia zależne od replikacji i podziału komórek.

•••Dana Chen | Nauka

Podział komórek jest kluczowym elementem biologii komórki. Centrosomy odgrywają główną rolę w tym procesie.

Pamiętaj, że dwie centriole pojedynczego centrosomu są zorientowane względem siebie pod kątem prostym, co oznacza, że ​​mikrotubule w tych centriolach będą ułożone w jednym z dwóch wzajemnie prostopadłych wskazówki. Przypomnijmy również, że dwa centrosomy w jeszcze nie całkiem dzielącej się komórce leżą na przeciwległych końcach komórki interfazowej.

Implikacją tej geometrii jest to, że kiedy zaczynają się formować włókna wrzeciona mitozy, rozciągają się z każdej strony (lub „pole”) komórki w kierunku jej środka, gdzie podział komórki jest ostatecznie najbardziej widoczny, oraz również rozciągają się lub „wachlują” na zewnątrz w różnych kierunkach z każdego samego centrosomu.

Spróbuj trzymać zaciśnięte pięści lekko rozchylone, a następnie powoli je otwórz, jednocześnie wyciągając do siebie nowo widoczne palce; daje to ogólny obraz tego, co rozwija się w centrosomach w miarę postępu mitozy.

Sama mitoza obejmuje cztery fazy (czasami wymieniane jako pięć). W kolejności są to:

1. Profaza
2. Metafaza
3. Anafaza
4. Telofaza

Niektóre źródła obejmują również prometafaza między profazą a metafazą. W miarę postępu mitozy mikrotubule wyrastające z powstającego wrzeciona mitotycznego na każdym biegunie poruszają się w kierunku środka komórki, gdzie replikowane chromosomy ułożone w pary są ustawione wzdłuż tak zwana płyta metafazowa (niewidoczna linia, wzdłuż której następuje rozszczepienie jądra).

Te rozciągające się końce włókien wrzeciona nawijają się w jednym z trzech miejsc: na kinetochor każdej pary chromosomów, która jest strukturą, w której chromosomy faktycznie rozdzielają się; na ramionach chromosomów; a w samej cytoplazmie dobrze po drugiej stronie komórki, bliżej przeciwnego centrosomu niż miejsca pochodzenia tych włókien.

Włókna wrzeciona w działaniu: Rozpiętość punktów zakotwiczenia końców włókien wrzeciona świadczy o elegancji i złożoności procesu mitotycznego. Jest to swego rodzaju „przeciąganie liny”, ale musi być wyjątkowo dobrze skoordynowane, aby podział „przebiegał” dokładnie przez środek każdej pary chromosomów, aby zapewnić, że każda komórka potomna otrzymuje dokładnie jeden chromosom z każdej pary.

Włókna wrzeciona wykonują zatem pewne „pchanie”, a także wiele „ciągnięć”, aby upewnić się, że podział komórek jest nie tylko silny, ale także dokładny. Mikrotubule same biorą udział w podziale jądra, ale także uczestniczą w podziale całej komórki (tj. cytokineza) i ponowne zamknięcie każdej nowej komórki potomnej we własnej błonie komórkowej.

Jeden sposób, aby to wszystko sobie wyobrazić: komórki nie mają mięśni, ale mikrotubule są tak blisko siebie, jak składniki komórki.

Jak wspomniano, centrosomy komórek replikują się podczas interfazy, stosunkowo długiej części cyklu komórkowego między podziałami mitotycznymi. Replikacja centrioli w centrosomach nie jest w pełni konserwatywny, co oznacza, że ​​dwie utworzone centriole potomne nie są całkowicie identyczne, jak miałoby to miejsce w procesie konserwatywnym. Zamiast tego replikacja centrioli jest półkonserwatywny.

Podczas gdy dokładny mechanizm replikacji centrosomów podczas Faza S (faza syntezy) interfazy komórkowej pozostaje do pełnego zrozumienia, naukowcy zdali sobie sprawę, że kiedy centriola się dzieli, jedna z powstałych centrioli zachowuje cechy „matki” i może generować mikrotubule operacyjne.

Ta centriola ma właściwości „podobne do komórek macierzystych”, podczas gdy druga, „córka”, staje się w pełni zróżnicowana. Każda dzieląca się komórka ma jedną parę centrioli matka-córka na każdym biegunie, więc każda nowa komórka potomna, jak można się spodziewać, zawiera jedną centriolę macierzystą i jedną centriolę potomną w każdej parze. Podczas interfazy, która wkrótce nastąpi, ta centriola podzieli się, aby ponownie utworzyć dwie pary centrioli matka-córka.

Centriole w strukturach zróżnicowanych: Subtelne różnice w funkcji między prostopadłymi centriolami w każdej parze stają się widoczne, gdy dla na przykład, centriola macierzysta zostaje przyczepiona do wnętrza błony komórkowej komórki, tworząc strukturę nazywano go ciało podstawowe. To ciało jest zwykle częścią rzęski lub podobnego do włosa rozszerzenia wielu mikrotubul, które nie jest ruchome; to znaczy, nie porusza się.

Trochę rzęsy (liczba mnoga od „cilium”) forma wici (pojedyncza „flagellum”), które się poruszają, często napędzając całe komórki, podczas gdy w innych przypadkach służą jako miniaturowe miotły, które usuwają szczątki z obszaru wici.

Podczas gdy biolodzy mają wiele do nauczenia się na temat dokładnej dynamiki centrosomów, rak daje wgląd w to, co dzieje się nie tak z centrosomami w przypadkach nieprawidłowego podziału komórek. Badacze zaobserwowali na przykład, że komórki rakowe często zawierają niezwykłą liczbę centrosomów zamiast oczekiwanego jednego lub dwóch, a niektóre leki przeciwnowotworowe (na przykład Taxol i winkrystyna) wywierają swoje działanie poprzez ingerencję w tworzenie mikrotubul.

Wić to zestaw mikrotubul, który pozwala na poruszanie się, jak w przypadku a plemnik. Wić pochodzi z pojedynczego ciała podstawowego na wewnętrznej powierzchni błony plazmatycznej. Zatem plemnik zawiera pojedynczą parę centrioli.

Ponieważ ostatecznym przeznaczeniem plemnika jest połączenie się z komórka jajowa, a komórka jajowa nie ma ciała podstawowego, to plemnik zapewnia, że ​​nowo utworzona zygota (produkt łączenie jaja z plemnikiem i pierwszy krok w generowaniu nowego organizmu w rozmnażaniu) będzie w stanie się dzielić, od centriola zawiera instrukcje i komponenty potrzebne do procesu podziału.

Niektóre organizmy mają rzęski na niektórych komórkach. Obejmuje to niektóre komórki twojego własnego układu oddechowego. nabłonek (komórki powierzchniowe; twoja skóra jest rodzajem nabłonka), który wyściela twoje płuca, tworzy szereg połączonych podstawowych ciał, czym w rzeczywistości jest rzęska. Przedłużenia kanalikowe tych komórek rzęskowych poruszają się wzdłuż śluzu i cząstek stałych, a zatem chronią wnętrze płuc.