Centrozóm: definícia, štruktúra a funkcia (s diagramom)

The centrozóm („stredné telo“) je štruktúra nachádzajúca sa v bunkách väčšiny rastlín a živočíchov. Práve z tejto organely sú známe proteínové štruktúry mikrotubuly formovať a rozširovať.

Tieto mikrotubuly vychádzajú z centra organizovania mikrotubulov (MTOC) a sú neoddeliteľnou súčasťou množstva eukaryotických bunkových funkcií a procesov počas celého života bunky. Možno sú najlepšie známi pre svoju dôležitú úlohu v procese bunkového delenia, ktorý zahŕňa mitóza (rozdelenie jadrového materiálu bunky na dcérske jadrá) nasledované v krátkom poradí znakom cytokinéza (rozdelenie celej bunky na dcérske bunky).

Tento proces rozdelenia je sprostredkovaný centrioly centrozómov.

Centrozómy sú štruktúry, ktoré obsahujú centrioly, z ktorých vznikajú mikrotubuly, ktoré fungujú ako mitotické vreteno. Je toho veľa, čo si možno predstaviť, takže pohľad na všetky tieto pojmy poskytuje jasnejšiu predstavu o fyzickom usporiadaní centrozómov.

Počas medzifáza, čo je obdobie, počas ktorého sa bunka aktívne nerozdeľuje, obsahuje každá bunka jeden centrozóm, ktorý obsahuje pár centriolov. Každý z týchto centriolov sa skladá z deviatich trojičiek mikrotubulov vo valcovom usporiadaní; inými slovami, jeden centriol obsahuje celkom

• Ak by ste sa pozreli na prierez centriolu, videli by ste a kruhový útvar skladajúci sa z deväť skupín ...
• ... a každá z týchto skupín má rad tri menšie kruhy, pričom tieto čiary menších kruhov sú zahnuté do stredu kruhového útvaru.

Aj počas medzifázy sa replikujú všetky základné komponenty bunky, vrátane centrozómu a jeho dvojice centriolov. Spočiatku dva centrozómy alebo páry centriolov zostávajú v tesnej fyzickej blízkosti. Akonáhle je mitóza plne v plnom prúde, dva centrioly migrovať na opačné konce bunky, ktorá sa pripravuje na rozdelenie na dve dcérske bunky.

• Medzi centriolami a bunkovou matricou, v ktorej sú tvorené a sídlia, má v štruktúre centrozómu funkciu viac ako 100 odlišných proteínov. Táto matica je známa ako pericentriolárny materiálalebo PCM.

Centrozóm vs. Centroméra: „Centrozóm“ ani „centriol“ by sa nemali zamieňať s centroméra, čo je fyzické spojenie medzi sesterskými chromatidami chromozómu, ktorý sa pripravuje na rozdelenie ako súčasť mitózy.)

Ako je uvedené, mikrotubuly majú v bunkách množstvo rôznych funkcií, ale ich hlavným účelom pri delení buniek je to slúžia ako vlákna vretena, ktoré pomáhajú riadiť a uskutočňovať separáciu bunkových zložiek počas delenia procesu.

Okrem účasti na mitóza, centrozóm hrá dôležitú štrukturálnu úlohu v bunke vytváraním mikrotubuly ktoré tvoria cytoskelet, čo dáva bunkám ich tvar a integritu.

Aj keď je možno lákavé predstaviť si bunky ako krehké, želatínové guľôčky, ktoré sú niečo viac ako zaoblené nádoby, každá bunka je mimoriadne dynamický, vrátane svojej membrány, ktorá starostlivo riadi, ktoré látky môžu alebo nemôžu prechádzať do a mimo bunky.

• Ak mikrotubuly, ktoré sa podieľajú na delení buniek tvorením vretena sú ako páky ktoré riadia, kam idú časti bunky, potom tie, ktoré tvoria statickú elektrinu cytoskelet sú ako lešenie.

Prečítajte si viac o hlavnej funkcii buniek mikrotubulov.

Ich účel je podobný ako kostra vášho vlastného tela, ktorá dáva vám ostatným všeobecný fyzický tvar a funguje ako vešiak, ktorý drží vaše ďalšie dôležité fyzické zložky - vaše orgány, svaly a tkanív.

Usporiadanie a zloženie cytoskeletu: Mikrotubuly tvoriace cytoskeleton sú prevlečené cez cytoplazmu vnútra bunky a tvoria sériu zložených zátvoriek medzi hranicou bunky a jej jadrom blízko stredu. Tieto tubuly zase pozostávajú z monomérnych jednotiek vyrobených z proteínu tzv tubulín.

Tento tubulín, rovnako ako mnoho iných proteínov v prírode, sa vyskytuje v rôznych podtypoch; najbežnejšie nájdené v mikrotubuloch sú:

• alfa-tubulín
• beta-tubulín

Iba za prítomnosti centrozómu sa tieto monoméry samy spontánne formujú do mikrotubulov možno rovnako, ako sa vajcia, cukor a čokoláda formujú do koláčikov iba v prítomnosti človeka kuchyňa.

Okrem toho bielkoviny tzv dyneíny a kinezíny zúčastniť sa mitózy; tieto pomáhajú orientovať konce mikrotubulov na ich správne miesta pozdĺž alebo v blízkosti čoskoro sa deliacich chromozómov, ktoré sa zoradia pozdĺž metafázovej platne.

Dôležitosť centrozómov: Zatiaľ nie je známe, ako presne dochádza k duplikácii centrozómov počas medzifázy. Je tiež pozoruhodné, že hoci sa centrozómy a centrioly vyskytujú vo väčšine rastlinných buniek, pri absencii týchto štruktúr sa môže u rastlín vyskytnúť mitóza. V skutočnosti môže v niektorých živočíšnych bunkách mitóza fungovať, aj keď boli centrioly úmyselne zničené, čo však zvyčajne vedie k neobvykle vysokému počtu replikačných chýb.

Preto sa verí, že centrozómy pomáhajú udeľovať určitý stupeň kontroly v priebehu celého procesu a biochemici sa snažia objasniť mechanizmy tohto postupu, pretože tie sú pravdepodobne dôležité v genézu a progresiu rakoviny a ďalšie poruchy, ktoré sú podmienené replikáciou a delením buniek.

•••Dana Chen | Vedenie

Bunkové delenie je rozhodujúcou súčasťou bunkovej biológie. Centrozómy zohrávajú v tomto procese hlavnú úlohu.

Pamätajte, že dva centrioly jedného centrozómu sú vzájomne orientované v pravom uhle, čo znamená, že mikrotubuly v týchto centrioloch budú usporiadané do jednej z dvoch navzájom kolmých smery. Pamätajte tiež, že dva centrozómy v zatiaľ nie celkom deliacej sa bunke ležia na opačných koncoch medzifázovej bunky.

Z tejto geometrie vyplýva, že keď sa vretenové vlákna mitózy začnú formovať, dôjde k ich vzniku predĺžiť z každej strany (alebo „pól") Bunky smerom k jej stredu, kde je nakoniec najviac zrejmé bunkové delenie, a tiež sa rozširujú alebo „ventilujú“ smerom von v rôznych smeroch od každého samotného centrozómu.

Pokúste sa držať zatvorené päste mierne od seba a potom ich pomaly otvárajte, zatiaľ čo vyťahujete novo viditeľné prsty smerom k sebe; toto ponúka všeobecný obraz o tom, čo sa odvíja v centrozómoch pri postupe mitózy.

Samotná mitóza zahrnuje štyri fázy (niekedy uvádzané ako päť). V poradí sú to:

1. Prophase
2. Metafáza
3. Anafáza
4. Telophase

Niektoré zdroje tiež obsahujú prometafáza medzi profázou a metafázou. Keď mitóza začína, mikrotubuly rastúce z rodiaceho sa mitotického vretienka sa pri každom póle pohnú smerom do stredu bunky, kde sú replikované chromozómy usporiadané v pároch zoradené pozdĺž tzv metafázová doska (neviditeľná čiara, pozdĺž ktorej nastáva štiepenie jadra).

Tieto končeky vlákien vretena sa vinú na jednom z troch miest: na kinetochore každého páru chromozómov, čo je štruktúra, v ktorej sa chromozómy skutočne oddeľujú; na ramenách chromozómov; a v samotnej cytoplazme dobre na druhej strane bunky, bližšie k opačnému centrozómu ako k miestu pôvodu týchto vlákien.

Vlákna vretena v prevádzke: Rozsah kotviacich bodov koncov vlákien vretena svedčí o elegancii a zložitosti mitotického procesu. Je to svojho druhu „preťahovanie lanom“, ktoré však musí byť mimoriadne dobre koordinované, aby rozdelenie „prešlo“ presným stredom každého páru chromozómov, aby sa zabezpečilo, že každá dcérska bunka dostane z každého páru presne jeden chromozóm.

Vlákna vretena preto nejako „tlačia“, ako aj veľa „ťahajú“, aby sa ubezpečili, že delenie buniek je nielen silné, ale aj presné. Mikrotubuly sa podieľajú na delení jadra samy, ale podieľajú sa tiež na delení celej bunky (t.j. cytokinéza) a opätovné uzavretie každej novej dcérskej bunky v jej vlastnej bunkovej membráne.

Jeden zo spôsobov, ako si to všetko predstaviť: Bunky nemajú svaly, ale mikrotubuly sú si tak blízke, ako sú len bunkové komponenty.

Ako už bolo uvedené, centrozómy buniek sa replikujú počas medzifázy, čo je porovnateľne dlhá časť bunkového cyklu medzi mitotickými deleniami. Replikácia centriolov v centrozómoch nie je úplná konzervatívny, čo znamená, že dve vzniknuté dcérske centrioly nie sú úplne identické, ako by tomu bolo v konzervatívnom procese. Namiesto toho je replikácia centriolov polokonzervatívny.

Zatiaľ čo presný mechanizmus replikácie centrozómu počas S fáza (fáza syntézy) bunkovej interfázy zostáva úplne pochopené, vedci si uvedomili, že keď sa centriol rozdelí, jeden z výsledných centriolov si zachováva vlastnosti „matky“ a môže generovať funkčné mikrotubuly.

Tento centriol má vlastnosti podobné „kmeňovým bunkám“, zatiaľ čo druhý, „dcéra“, sa stáva úplne diferencovaným. Každá deliaca bunka má na každom póle jeden pár centriolov matka - dcéra každá nová dcérska bunka, ako by ste čakali, obsahuje v každom páre jeden centriol matky a jednu dcéru centriole. Počas medzifázy, ktorá čoskoro nasleduje, sa tento centriol rozdelí, aby opäť vytvoril dva páry centriole matka - centriole - dcéra.

Centrioly v diferencovaných štruktúrach: Jemné rozdiely vo funkcii medzi pravouhlými centriolami v každom páre sa prejavia vtedy, keď, pre napríklad materský centriol sa pripojí k vnútornej časti plazmatickej membrány bunky a vytvorí štruktúru zavolal a bazálne telo. Toto telo je zvyčajne súčasťou rozšírenia cilium alebo vlasového multi-mikrotubulu, ktoré nie je pohyblivé; to znamená, že sa nehýbe.

Niektoré mihalnica (množné číslo slova „cilium“) bičíky (singulár „bičík“), ktoré sa pohybujú, často poháňajú celé bunky, zatiaľ čo v iných prípadoch slúžia ako miniatúrne metly, ktoré odstraňujú trosky z oblasti bičíka.

Zatiaľ čo sa biológovia majú čo učiť o presnej dynamike centrozómov, rakovina poskytuje okno do toho, čo sa s centrozómami pokazí v prípadoch abnormálneho delenia buniek. Vedci to napríklad pozorovali rakovinové bunky často obsahujú neobvyklý počet centrozómov namiesto očakávaného jedného alebo dvoch, a niektoré protirakovinové lieky (napríklad Taxol a vinkristín) uplatňujú svoje účinky interferenciou so zostavením mikrotubulov.

Bičík je sortiment mikrotubulov, ktorý umožňuje pohyb, ako v prípade a bunka spermií. Bičík pochádza z jedného bazálneho tela na vnútornom povrchu plazmatickej membrány. Spermiová bunka teda obsahuje jeden pár centriolov.

Pretože konečným osudom spermiálnej bunky je spojiť sa s vaječná bunka, a vaječnej bunke chýba bazálne telo, sú to spermie, ktoré zabezpečujú, že novovzniknutá zygota (produkt spojenie vajíčok a spermií a prvý krok v generácii nového organizmu v reprodukcii) sa bude môcť deliť, odkedy centriol obsahuje pokyny a komponenty potrebné pre proces rozdelenia.

Niektoré organizmy majú na určitých bunkách riasinky. Patria sem niektoré bunky vašich vlastných dýchacích ciest. The epitel (povrchové bunky; vaša pokožka je akýmsi epitelom), ktorý lemuje vaše pľúca a vytvára množstvo spojených bazálnych telies, čo je vlastne to, čo je vlastne cilium. Rúrkové rozšírenia týchto ciliárnych buniek fungujú tak, že sa pohybujú pozdĺž hlienu a pevných častíc, a preto chránia vnútro pľúc.