Centriole: definícia, funkcia a štruktúra

Ak ste prežili hodinu biológie, možno si spomeniete, že ste sa pozerali na zrnité fotografie bunkových štruktúr, napríklad centriolov. Ako naznačuje jeho názov, centriol je zvyčajne blízko stredu bunky. Centriol je organela a hrá dôležitú úlohu pri delení buniek. Centrioly sú zvyčajne v pároch a nachádzajú sa blízko jadra.

Centrozóm obsahuje centrioly v bunke. Centrozóm, tiež známy ako centrum organizovania mikrotubulov, je organela. Má dvojicu centriolov. Centriol má zvyčajne deväť zväzkov mikrotubulov, čo sú duté trubice, ktoré dávajú organelám ich tvar, usporiadané do krúžku. Niektoré druhy však majú menej ako deväť zväzkov. Mikrotubuly prebiehajú navzájom paralelne. Jeden zväzok má sadu troch mikrotubulov, ktoré sú vyrobené z proteínu nazývaného tubulín.

Tieto dva centrioly sa nachádzajú blízko stredu bunky alebo jadra, zvyčajne sú vedľa seba. Bývajú však navzájom orientované v pravom uhle. Niekedy ich môžete vidieť označené ako centriole matky a dcéry. Všeobecne platí, že centriol vyzerá ako malý, dutý valec. Bohužiaľ to nemôžete vidieť, kým bunka nie je pripravená začať deliť.

Okrem centriolov obsahuje centrozóm pericentriolárny materiál (PCM). Toto je masa bielkovín, ktorá obklopuje dva centrioly. Vedci sa domnievajú, že centrioly sú schopné organizovať proteíny.

Hlavnou funkciou centriolu je pomôcť chromozómom pohybovať sa v bunke. Umiestnenie centriolov závisí od toho, či bunka prechádza delením alebo nie. Môžete zistiť, že centrioly sú aktívne počas mitózy a meiózy. Mitóza je bunkové delenie, ktoré vedie k dvom dcérskym bunkám s rovnakým počtom chromozómov ako pôvodná rodičovská bunka. Na druhej strane, meióza je bunkové delenie, ktoré vedie k dcérskym bunkám s polovičným počtom chromozómov ako pôvodná rodičovská bunka.

Keď je bunka pripravená na rozdelenie, centrioly sa presunú na opačné konce. Počas delenia buniek môžu centrioly riadiť tvorbu vlákien vretena. To je prípad, keď sa vytvorí mitotické vreteno alebo vretenový aparát. Vyzerá to, že skupiny vlákien vychádzajú z centriolov. Vreteno je schopné chromozómy od seba oddeliť a oddeliť ich.

Centrioly sú aktívne v špecifických fázach bunkového delenia. Počas profázy mitózy sa centrozóm oddeľuje, takže dvojica centriolov môže cestovať na opačné strany bunky. V tomto okamihu sa centrioly a pericentriolárny materiál označujú ako astry. Centrioly vytvárajú mikrotubuly, ktoré vyzerajú ako vlákna a nazývajú sa vretenové vlákna.

Mikrotubuly začnú rásť na opačnom konci bunky. Potom sa niektoré z týchto mikrotubulov pripoja k centroméram chromozómov. Časť mikrotubulov pomôže oddeliť chromozómy, zatiaľ čo ostatné pomôžu bunke rozdeliť sa na dva. Nakoniec sa chromozómy zoradia uprostred bunky. Toto sa nazýva metafáza.

Ďalej sa počas anafázy začnú oddeľovať sesterské chromatidy a polovičky sa pohybujú pozdĺž závitov mikrotubulov. Počas telofázy sa chromatidy pohybujú na opačných koncoch bunky. V tomto okamihu začnú vretenové vlákna centriolov miznúť, pretože nie sú potrebné.

Centrioly a centroméry nie sú rovnaké. Centroméra je oblasť na chromozóme, ktorá umožňuje pripojenie z mikrotubulov z centriolu. Keď sa pozriete na obrázok chromozómu, centroméra sa objaví ako zúžená oblasť v strede. V tejto oblasti nájdete špecializovaný chromatín. Centroméry hrajú podstatnú úlohu pri separácii chromatidov počas delenia buniek. Je dôležité poznamenať, že hoci väčšina učebníc biológie ukazuje centroméru uprostred chromozómu, poloha sa môže líšiť. Niektoré centroméry sú v strede, zatiaľ čo iné sú bližšie ku koncom.

Môžete tiež vidieť centrioly na bazálnych koncoch bičíkov a mihalníc, ktoré sú výstupkami vychádzajúcimi z bunky. Preto sa im niekedy hovorí bazálne telieska. Mikrotubuly v centrioloch tvoria bičík alebo cilium. Cilia a bičíky sú navrhnuté tak, aby buď pomáhali bunke v pohybe, alebo jej pomáhali kontrolovať látky v jej okolí.

Keď sa centrioly presunú na perifériu bunky, môžu organizovať a vytvárať mihalnice a bičíky. Cilia bývajú zložené z mnohých malých projekcií. Môžu vyzerať ako malé chĺpky zakrývajúce bunku. Niektoré príklady riasiniek sú projekcie na povrch tkaniva priedušnice cicavca. Na druhej strane sú bičíky odlišné a majú iba jednu dlhú projekciu. Často to vyzerá ako chvost. Jedným príkladom bunky s bičíkom je bunka spermií cicavcov.

Väčšina eukaryotických mihalníc a bičíkov má podobné vnútorné štruktúry tvorené mikrotubulami. Nazývajú sa dubletové mikrotubuly a sú usporiadané spôsobom deväť plus dva. Deväť dubletových mikrotubulov, pozostávajúcich z dvoch kusov, obklopuje dva vnútorné mikrotubuly.

Iba živočíšne bunky majú centrioly, takže ich nemajú baktérie, huby a riasy. Niektoré nižšie rastliny majú centrioly, ale vyššie nie. Nižšie rastliny spravidla zahŕňajú machy, lišajníky a pečeňovníky, pretože nemajú cievny systém. Na druhej strane, vyššie rastliny majú tento systém a zahŕňajú kríky, stromy a kvety.

Keď sa vyskytnú mutácie v génoch zodpovedných za bielkoviny nachádzajúce sa v centrioloch, môžu nastať problémy a genetické choroby. Vedci si myslia, že centrioly môžu skutočne obsahovať biologické informácie. Je dôležité si uvedomiť, že v oplodnenom vajíčku centrioly pochádzajú iba zo mužských spermií, pretože ženské vajíčko ich neobsahuje. Vedci zistili, že pôvodné centrioly zo spermií sú schopné prežiť viacnásobné rozdelenie buniek v embryu.

Aj keď centrioly nie sú nositeľmi genetickej informácie, ich pretrvávanie vo vyvíjajúcom sa embryu znamená, že môžu prispievať ďalšími typmi informácií. Dôvod, prečo sa vedci zaujímajú o túto tému, je potenciál, ktorý ponúka pre pochopenie a liečbu chorôb spojených s centriolami. Napríklad centrioly, ktoré majú problémy so spermiami mužov, sa môžu preniesť do embrya.

Vedci zistili, že rakovinové bunky majú často viac centriolov, ako je potrebné. Nielen, že majú extra centrioly, ale majú aj dlhšie, ako je bežné. Keď však vedci v štúdii odstránili centrioly z rakovinových buniek, zistili, že bunky sa môžu ďalej deliť pomalšie. Dozvedeli sa, že rakovinové bunky majú mutáciu v p53, čo je gén, ktorý kóduje proteín zodpovedný za kontrolu bunkového cyklu, takže sa môžu stále deliť. Vedci veria, že tento objav pomôže zlepšiť liečbu rakoviny.

Syndróm orálne-tvárovo-digitálne (OFD) je genetická porucha, ktorá sa tiež označuje skratkou OFDS. Toto vrodené ochorenie sa vyskytuje z dôvodu problémov s mihalnicami, ktoré vedú k problémom so signalizáciou. Vedci zistili, že mutácie v dvoch génoch, OFD1 a C2CD3, môžu viesť k problémom s proteínmi v centrioloch. Oba tieto gény sú zodpovedné za reguláciu centriolov, ale mutácie bránia normálnemu fungovaniu proteínov. To vedie k poškodeniu mihalníc.

Orálno-tvárovo-digitálny syndróm spôsobuje vývojové abnormality u ľudí. Ovplyvňuje hlavu, ústa, čeľusť, zuby a ďalšie časti tela. Ľudia s týmto ochorením majú všeobecne problémy s ústnou dutinou, tvárou a číslicami. OFDS môže tiež viesť k mentálnemu postihnutiu. Existujú rôzne typy orálno-tvárovo-digitálneho syndrómu, niektoré sa však dajú len ťažko odlíšiť.

Medzi niektoré príznaky OFDS patrí rázštep podnebia, rázštep pery, malá čeľusť, vypadávanie vlasov, nádory jazyka, malé alebo rozšírené oči, číslice navyše, záchvaty, problémy s rastom, choroby srdca a obličiek, potopený hrudník a pokožka lézie. Je tiež bežné, že ľudia s OFDS majú zuby navyše alebo im chýbajú zuby. Odhaduje sa, že jeden z 50 000 až 250 000 pôrodov má za následok orálno-tvárovo-digitálny syndróm. OFD syndróm typu I je najbežnejší zo všetkých typov.

Genetický test môže potvrdiť orálno-tvárovo-digitálny syndróm, pretože dokáže preukázať génové mutácie, ktoré ho spôsobujú. Bohužiaľ funguje iba na diagnostiku syndrómu OFD typu I a nie ostatných typov. Ostatné sú zvyčajne diagnostikované na základe príznakov. Na OFDS neexistuje žiadny liek, ale niektoré z abnormalít tváre môže napraviť plastická alebo rekonštrukčná chirurgia.

Orálno-tvárovo-digitálny syndróm je genetická porucha viazaná na X. To znamená, že na chromozóme X, ktorý je zdedený, nastáva mutácia. Keď má žena mutáciu aspoň na jednom chromozóme X z dvoch, bude mať túto poruchu. Pretože však muži majú iba jeden chromozóm X, je mutácia smrteľná. To má za následok, že OFDS má viac žien ako mužov.

Meckel-Gruberov syndróm, ktorý sa tiež nazýva Meckelov syndróm alebo Gruberov syndróm, je genetická porucha. Je to tiež spôsobené poruchami mihalníc. Meckel-Gruberov syndróm ovplyvňuje rôzne orgány v tele, vrátane obličiek, mozgu, číslic a pečene. Najbežnejšie príznaky sú výbežky na časti mozgu, cysty obličiek a ďalšie číslice.

Niektorí ľudia s týmto genetickým ochorením majú abnormality tváre a hlavy. Iné majú problémy s mozgom a miechou. Všeobecne platí, že veľa plodov, ktoré majú Meckel-Gruberov syndróm, zomiera pred narodením. Tí, ktorí sa narodia, majú tendenciu žiť krátko. Zvyčajne zomierajú na zlyhanie dýchania alebo obličiek.

Odhaduje sa, že toto genetické ochorenie má asi 1 z 3 250 až 140 000 detí. Je to však bežnejšie v určitých častiach sveta a v niektorých krajinách. Napríklad sa vyskytuje u jedného z 9 000 ľudí s fínskym predkom, jedného z 3 000 ľudí s belgickým predkom a jedného z 1 300 ľudí s predkami indického pôvodu Gujarati.

Väčšina plodov je diagnostikovaná počas tehotenstva, keď sa vykonáva ultrazvuk. Môže ukázať mozgovú abnormalitu, ktorá vyzerá ako výčnelok. Tehotné ženy môžu tiež podstúpiť odber choriových klkov alebo amniocentézu na kontrolu poruchy. Diagnózu môže potvrdiť aj genetický test. Na Meckel-Gruberov syndróm neexistuje žiadny liek.

Mutácie vo viacerých génoch môžu viesť k Meckel-Gruberovmu syndrómu. Tak sa vytvárajú proteíny, ktoré nemôžu správne fungovať a mihalnice sú ovplyvnené negatívne. Riasinky majú štrukturálne aj funkčné problémy, ktoré spôsobujú signalizačné abnormality vo vnútri buniek. Meckel-Gruberov syndróm je autozomálne recesívny stav. To znamená, že na oboch kópiách génu, ktorý plod dedí, sú mutácie.

Johann Friedrich Meckel publikoval niektoré z prvých správ o tejto chorobe v 20. rokoch 20. storočia. Potom G.B. Gruber publikoval svoje správy o chorobe v 30. rokoch. Na opis poruchy sa teraz používa kombinácia ich mien.

Centrioly sú dôležité organely vo vnútri buniek. Sú súčasťou bunkového delenia, mihalníc a bičíkov. Ak sa však vyskytnú problémy, môžu viesť k niekoľkým chorobám. Napríklad, keď mutácia v géne spôsobí poruchy proteínov, ktoré ovplyvňujú mihalnice, môže to viesť k závažným genetickým poruchám, ktoré sú smrteľné. Vedci pokračujú v štúdiu centriolov, aby sa dozvedeli viac o ich funkcii a štruktúre.