Centriole: opredelitev, funkcija in struktura

Če ste preživeli tečaj biologije, se lahko spomnite pogleda na zrnate fotografije celičnih struktur, kot so centrioli. Kot že ime pove, je centriol običajno blizu središča celice. Centriol je organela in ima pomembno vlogo pri delitvi celic. Običajno so centrioli v parih in se nahajajo v bližini jedra.

Centrosom vsebuje centriole v celici. Centrosom, znan tudi kot center za organiziranje mikrotubulov, je organela. Ima par centriolov. Centriol ima običajno devet snopov mikrotubulov, ki so votle cevi, ki dajejo organelom obliko, razporejene v obroču. Nekatere vrste pa imajo manj kot devet snopov. Mikrotubule potekajo vzporedno med seboj. En snop vsebuje tri mikrotubule, ki so narejeni iz beljakovine, imenovane tubulin.

Nahajata se blizu središča celice ali jedra in sta običajno dva centriola drug ob drugem. Vendar so ponavadi usmerjeni pravokotno drug na drugega. Včasih jih lahko vidite označene kot centrioli za mamo in hčerko. Na splošno je centriol videti kot majhen votli valj. Na žalost ga ne morete videti, dokler celica ni pripravljena za začetek delitve.

Poleg centriolov vsebuje centrosom tudi pericentriolarni material (PCM). To je masa beljakovin, ki obkroža dva centriola. Raziskovalci verjamejo, da so centrioli sposobni organizirati beljakovine.

Glavna naloga centriola je pomagati kromosomom pri gibanju znotraj celice. Lokacija centriolov je odvisna od tega, ali gre celica skozi delitev ali ne. Centriole lahko najdete med mitozo in mejozo. Mitoza je delitev celic, ki vodi do dveh hčerinskih celic z enakim številom kromosomov kot prvotna matična celica. Po drugi strani pa je mejoza delitev celic, ki vodi do hčerinskih celic s polovico števila kromosomov kot prvotna matična celica.

Ko je celica pripravljena na delitev, se centrioli premaknejo na nasprotne konce. Med delitvijo celic lahko centrioli nadzorujejo tvorbo vlaken vretena. Takrat nastane mitotsko vreteno ali vretenski aparat. Videti je kot skupine niti, ki prihajajo iz centriolov. Vreteno lahko ločuje kromosome in jih ločuje.

Centrioli so aktivni v določenih fazah celične delitve. Med fazo mitoze se centrosom loči, tako da lahko par centriolov potuje na nasprotne strani celice. Na tej točki se centriole in pericentriolarni material imenujejo astere. Centriole tvorijo mikrotubule, ki so videti kot niti in se imenujejo vretenasta vlakna.

Mikrotubule začnejo rasti proti nasprotnemu koncu celice. Nato se nekatere od teh mikrotubulov pritrdijo na centromere kromosomov. Del mikrotubulov bo pomagal ločiti kromosome, drugi pa celici, ki se bo razdelila na dva dela. Sčasoma se kromosomi poravnajo sredi celice. To se imenuje metafaza.

Nato se med anafazo sestrske kromatide začnejo ločevati, polovice pa se premikajo vzdolž niti mikrotubulov. Med telofazo se kromatide premaknejo na nasprotne konce celice. V tem času začnejo vretena vlakna centriolov izginjati, saj niso potrebna.

Centriole in centromere niso enake. Centromera je regija na kromosomu, ki omogoča pritrditev iz mikrotubulov iz centriole. Ko si ogledate sliko kromosoma, je centromera videti kot zoženo območje na sredini. V tej regiji lahko najdete specializiran kromatin. Centromere igrajo bistveno vlogo pri ločevanju kromatid med delitvijo celic. Pomembno je omeniti, da čeprav večina učbenikov biologije kaže centromero sredi kromosoma, se položaj lahko razlikuje. Nekatere centromere so na sredini, druge pa bližje koncem.

Centriole lahko vidite tudi na bazalnih koncih bičkov in trepalnic, ki so štrline, ki prihajajo iz celice. Zato jih včasih imenujejo bazalna telesa. Mikrotubule v centriolah tvorijo flagellum ali cilium. Cilia in bičevi so zasnovani tako, da pomagajo celici pri premikanju ali ji pomagajo nadzorovati snovi okoli sebe.

Ko se centrioli premaknejo na obod celice, se lahko organizirajo in tvorijo trepalnice in bičeve. Cilia je ponavadi sestavljena iz številnih majhnih projekcij. Izgledajo lahko kot majhne dlake, ki pokrivajo celico. Nekaj ​​primerov cilij so štrline na površini tkiva sapnika sesalca. Po drugi strani pa so bičevi različni in imajo samo eno dolgo štrlino. Pogosto je videti kot rep. En primer celice z bičkom je spermična celica sesalcev.

Večina evkariontskih cilij in bičkov ima podobne notranje strukture, sestavljene iz mikrotubulov. Imenujejo se dvojne mikrotubule in so razporejene na način devet plus dva. Devet dvojnih mikrotubulov, sestavljenih iz dveh kosov, kroži dve notranji mikrotubuli.

Centriole imajo samo živalske celice, zato jih bakterije, glive in alge nimajo. Nekatere nižje rastline imajo centriole, višje pa ne. Splošno med spodnje rastline spadajo mahovi, lišaji in jetrnice, ker nimajo žilnega sistema. Po drugi strani imajo višje rastline ta sistem in vključujejo grmičevje, drevesa in cvetje.

Ko pride do mutacij v genih, ki so odgovorni za beljakovine v centriolih, se lahko pojavijo težave in genetske bolezni. Znanstveniki menijo, da lahko centrioli dejansko nosijo biološke informacije. Pomembno je omeniti, da v oplojenem jajčecu centrioli prihajajo samo iz moške sperme, ker jih jajčece samice ne vsebuje. Raziskovalci so ugotovili, da prvotni centrioli iz sperme lahko preživijo več celičnih delitev v zarodku.

Čeprav centrioli nimajo genskih informacij, njihovo vztrajanje v razvijajočem se zarodku pomeni, da lahko prispevajo druge vrste informacij. Razlog, zakaj se znanstveniki zanimajo za to temo, je potencial, ki ga ima za razumevanje in zdravljenje bolezni, povezanih s centrioli. Na primer, centrioli, ki imajo težave z moško spermo, se lahko prenesejo na zarodek.

Raziskovalci so odkrili, da imajo rakave celice pogosto več centriolov, kot je potrebno. Ne samo, da imajo odvečne centriole, ampak imajo tudi daljše kot običajno. Ko pa so znanstveniki v študiji odstranili centriole iz rakavih celic, so ugotovili, da se lahko celice še naprej delijo počasneje. Izvedeli so, da imajo rakave celice mutacijo p53, ki je gen, ki kodira beljakovino, odgovorno za nadzor celičnega cikla, zato se lahko še vedno delijo. Znanstveniki verjamejo, da bo to odkritje pomagalo izboljšati zdravljenje raka.

Ustno-obrazno-digitalni (OFD) sindrom je genetska motnja, ki je okrajšana tudi kot OFDS. Ta prirojena bolezen se zgodi zaradi težav s cilijami, ki povzročajo težave s signalizacijo. Raziskovalci so ugotovili, da lahko mutacije dveh genov, OFD1 in C2CD3, povzročijo težave z beljakovinami v centriolih. Oba gena sta odgovorna za uravnavanje centriolov, mutacije pa beljakovinam preprečujejo normalno delovanje. To vodi do okvarjenih cilij.

Oralno-obrazno-digitalni sindrom povzroča razvojne nepravilnosti pri ljudeh. Vpliva na glavo, usta, čeljust, zobe in druge dele telesa. Ljudje s tem stanjem imajo na splošno težave z ustno votlino, obrazom in številkami. OFDS lahko povzroči tudi motnje v duševnem razvoju. Obstajajo različne vrste oralno-obrazno-digitalnega sindroma, vendar jih je težko ločiti med seboj.

Nekateri simptomi OFDS vključujejo razpoko neba, razpoko ustnice, majhno čeljust, izpadanje las, tumorje jezika, majhne oz široko razširjene oči, dodatne številke, epileptični napadi, težave z rastjo, bolezni srca in ledvic, potopljeni prsni koš in koža lezije. Pogosto imajo ljudje z OFDS odvečne ali manjkajoče zobe. Ocenjuje se, da eden od 50.000 do 250.000 rojstev povzroči oralno-obrazno-digitalni sindrom. OFD sindrom tipa I je najpogostejši med vsemi tipi.

Genetski test lahko potrdi oralno-obrazno-digitalni sindrom, ker lahko pokaže genske mutacije, ki ga povzročajo. Na žalost deluje samo za diagnosticiranje sindroma OFD tipa I in ne tudi za druge vrste. Pri drugih se običajno diagnosticira glede na simptome. Zdravila OFDS ni mogoče pozdraviti, vendar lahko plastična ali rekonstruktivna kirurgija pomaga popraviti nekatere obrazne nepravilnosti.

Oralno-obrazno-digitalni sindrom je s X povezana genetska motnja. To pomeni, da pride do mutacije na X-kromosomu, ki je podedovan. Ko ima samica mutacijo vsaj enega od dveh kromosomov X, bo imela motnjo. Ker pa imajo moški samo en X-kromosom, je v primeru mutacije ponavadi smrtonosen. Posledica tega je, da ima več žensk kot moških, ki imajo OFDS.

Meckel-Gruberjev sindrom, ki ga imenujemo tudi Meckelov sindrom ali Gruberjev sindrom, je genetska motnja. Povzročajo jo tudi okvare trepalnic. Meckel-Gruberjev sindrom prizadene različne organe v telesu, vključno z ledvicami, možgani, številkami in jetri. Najpogostejši simptomi so izboklina na delu možganov, ciste na ledvicah in dodatne številke.

Nekateri ljudje s to genetsko boleznijo imajo nepravilnosti na obrazu in glavi. Drugi imajo težave z možgani in hrbtenjačo. Na splošno mnogi plodi, ki imajo Meckel-Gruberjev sindrom, umrejo pred rojstvom. Kdor se rodi, ponavadi živi kratek čas. Običajno umrejo zaradi odpovedi dihal ali ledvic.

Ocenjuje se, da ima ta genetska motnja eden od 3.250 do 140.000 dojenčkov. Vendar je pogostejša v nekaterih delih sveta in nekaterih državah. Na primer, pojavlja se pri vsakem od 9000 ljudi s finskim poreklom, pri vsakem od 3000 ljudi z belgijskim poreklom in pri vsakem od 1300 prebivalcev z indijanskim poreklom iz gudžaratov.

Večina plodov se diagnosticira med nosečnostjo, ko se opravi ultrazvok. Lahko pokaže nenormalnost možganov, ki je videti kot štrlenje. Nosečnice lahko dobijo tudi vzorčenje horionskih resic ali amniocentezo, da preverijo motnjo. Diagnozo lahko potrdi tudi genetski test. Zdravila za Meckel-Gruberjev sindrom ni.

Mutacije v več genih lahko privedejo do Meckel-Gruberjevega sindroma. Tako nastanejo beljakovine, ki ne morejo pravilno delovati, in na trepalnice vpliva negativno. Trepalnice imajo tako strukturne kot funkcionalne težave, ki povzročajo signalne nepravilnosti znotraj celic. Meckel-Gruberjev sindrom je avtosomno recesivno stanje. To pomeni, da obstajajo mutacije na obeh kopijah gena, ki ga plod podeduje.

Johann Friedrich Meckel je objavil nekaj prvih poročil o tej bolezni v dvajsetih letih 20. stoletja. Nato je G.B. Gruber je svoja poročila o bolezni objavil v tridesetih letih prejšnjega stoletja. Kombinacija njihovih imen se zdaj uporablja za opis motnje.

Centriole so pomembne organele znotraj celic. So del celične delitve, trepalnic in bičkov. Ko pa se pojavijo težave, lahko vodijo do več bolezni. Na primer, kadar mutacija gena povzroči okvare beljakovin, ki prizadenejo trepalnice, lahko povzroči resne genske motnje, ki so usodne. Raziskovalci še naprej preučujejo centriole, da bi izvedeli več o njihovi funkciji in strukturi.