Centrosom: opredelitev, struktura in funkcija (z diagramom)

The centrosom ("srednje telo") je struktura, ki jo najdemo v celicah večine rastlin in živali. Iz te organele nastanejo beljakovinske strukture, znane kot mikrotubule obliko in podaljšati.

Te mikrotubule izvirajo iz organizacijskega centra mikrotubulov (MTOC) in so sestavni del številnih funkcij in procesov evkariontskih celic skozi celotno življenjsko dobo celice. Morda so najbolj znani po svoji pomembni vlogi v procesu delitve celic, ki vključuje mitoza (delitev jedrskega materiala celice na hčerinska jedra), ki ji je v kratkem zaporedju sledil citokineza (delitev celotne celice na hčerinske celice).

Ta postopek delitve posreduje centrioli centrosomov.

Centrosomi so strukture, ki vsebujejo centriole, ki povzročajo mikrotubule, ki delujejo kot mitotično vreteno. To si lahko veliko zamislimo, zato pogled na vsakega od teh z jasnejšo predstavo o fizični postavitvi centrosomov.

Med medfazni, to je obdobje, v katerem se celica ne deli aktivno, vsaka celica vsebuje en centrosom, ki vključuje par centriolov. Vsaka od teh centriol je sestavljena iz devetih trojčkov mikrotubulov v valjasti obliki; z drugimi besedami, en sam centriol vključuje skupaj

• Če bi pogledali prerez centriola, bi videli krožna tvorba ki jo sestavljajo devet skupin ...
• ... in vsaka od teh skupin ima vrsto trije manjši krogi, s temi črtami manjših krogov, nagnjenih proti sredini krožne formacije.

Tudi med medfazo se presnovijo vse osnovne sestavine celice, vključno s centrosomom in njegovim parom centriolov. Sprva sta centrosoma ali par centriolov še vedno v neposredni fizični bližini. Ko je mitoza v celoti v teku, dva centriola selijo proti nasprotnim koncem celice, ki se pripravlja na razdelitev na dve hčerinski celici.

• Med centriolami in celičnim matriksom, v katerem nastajajo in prebivajo, ima več kot 100 različnih proteinov funkcijo v strukturi centrosoma. Ta matrica je znana kot pericentriolarni material, ali PCM.

Centrosom vs. Centromera: Niti „centrosoma“ niti „centriola“ ne smemo zamenjati z centromere, ki je fizični spoj med sestrskimi kromatidami kromosoma, ki se pripravlja na delitev kot del mitoze.)

Kot smo že omenili, imajo mikrotubule številne različne funkcije v celicah, vendar je njihov glavni namen delitve celic to služijo kot vretenska vlakna, ki pomagajo nadzirati in izvajati ločevanje celičnih komponent med delitvijo proces.

Poleg sodelovanja v mitoza, centrosom igra ključno strukturno vlogo v celici z ustvarjanjem mikrotubule ki tvorijo citoskelet, kar daje celicam obliko in celovitost.

Čeprav je morda skušnjava predstavljati celice kot krhke, želatinaste globuse, ki so le malo več kot okrogle posode, vsaka celica je izjemno dinamičen, vključno z njegovo membrano, ki natančno nadzoruje, katere snovi lahko prehajajo v celico in zunaj nje.

• Če je mikrotubule, ki sodelujejo pri delitvi celic z oblikovanjem vretena so podobni vzvodi ki nadzorujejo, kam gredo deli celice, nato tisti, ki tvorijo statiko citoskelet so všeč gradbeni odri.

Preberite več o glavni funkciji celic mikrotubulov.

Njihov namen je podoben okostju lastnega telesa, kar ostalim daje splošno telesno obliko in deluje kot vrsta stojala, ki vsebuje druge pomembne fizične sestavne dele - vaše organe, mišice in tkiva.

Razporeditev in sestava citoskeleta: Mikrotubule, ki tvorijo citoskelet, so napete čez citoplazmo v notranjosti celice in tvorijo vrsto opornikov med mejo celice in njenim jedrom blizu središča. Te tubule so nato sestavljene iz monomernih enot, izdelanih iz beljakovine, imenovane tubulin.

Ta tubulin, tako kot mnogi proteini v naravi, je v različnih podtipih; najpogostejši v mikrotubulih so:

• alfa-tubulina
• beta-tubulin

Le v prisotnosti centrosoma se ti monomeri spontano oblikujejo v mikrotubule, v veliki meri Morda na enak način, saj se jajca, sladkor in čokolada v piškotkih oblikujejo le v prisotnosti človeškega osebja kuhinjo.

Poleg tega beljakovine, imenovane dineini in kinezini sodelujejo pri mitozi; ti pomagajo usmeriti konce mikrotubulov na njihova pravilna mesta vzdolž ali blizu kromosomov, ki se kmalu delijo, in se poravnajo vzdolž metafazne plošče.

Pomen centrosomov: Zaenkrat še ni znano, kako natančno pride do podvajanja centrosomov med medfazo. Opaziti je tudi, da čeprav se centrosomi in centrioli pojavljajo v večini rastlinskih celic, mitoza se lahko pojavi v rastlinah brez teh struktur. Dejansko lahko v nekaterih živalskih celicah deluje mitoza, tudi če so centrioli namensko uničeni, vendar to na splošno povzroči nenavadno veliko napak pri replikaciji.

Zato se verjame, da centrosomi pomagajo doseči določeno mero nadzora skozi celoten proces, biokemiki pa si prizadevajo razjasniti mehanizme tega, ker so ti verjetno geneza in napredovanje raka in druge motnje, ki so odvisne od replikacije in delitve celic.

•••Dana Chen | Učenje

Delitev celic je ključna sestavina celične biologije. Centrosomi igrajo glavno vlogo v tem procesu.

Ne pozabite, da sta dve centrioli posameznega centrosoma usmerjeni pravokotno drug na drugega, kar pomeni, da bodo mikrotubule v teh centriolah postavljene v enega od dveh medsebojno pravokotnih navodila. Spomnimo se tudi, da dva centrosoma v še ne povsem ločeni celici ležita na nasprotnih koncih medfazne celice.

Posledica te geometrije je, da ko se začnejo oblikovati vretenasta vlakna mitoze, se ta razširiti z vsake strani (ali “pol") Celice proti njenemu središču, kjer je celična delitev na koncu najbolj očitna, in razširijo se ali "navijajo" navzven v različnih smereh od vsakega centrosoma samega.

Poskusite držati zaprte pesti nekoliko narazen in jih nato počasi odprite, medtem ko na novo vidne prste usmerite drug proti drugemu; to ponuja splošno sliko o tem, kaj se odvija v centrosomih, ko mitoza poteka.

Sama mitoza vključuje štiri faze (včasih tudi pet). Po vrsti so to:

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

Nekateri viri vključujejo tudi prometafaza med profazo in metafazo. Ko mitoza teče, se mikrotubule, ki rastejo iz nastajajočega mitotskega vretena na vsakem polu premikajo proti središču celice, kjer se replicirani kromosomi, razporejeni v parih, razvrstijo vzdolž tako imenovani metafazna plošča (nevidna črta, vzdolž katere pride do cepitve jedra).

Ti razmikani konci vretenskih vlaken se končajo na enem od treh mest: na kinetohore vsakega para kromosomov, ki je struktura, pri kateri se kromosomi dejansko ločijo; na krakih kromosomov; in v sami citoplazmi tudi na drugi strani celice, bližje nasprotnemu centrosomu kot izvoru teh vlaken.

Vlakna vretena v obratovanju: Razpon pritrdilnih točk koncev vretena vlaken potrjuje eleganco in kompleksnost mitotskega procesa. Gre za nekakšno "vlečenje vrvi", vendar takšno, ki mora biti izjemno dobro usklajena, tako da delitev "poteka skozi" natančno sredino vsakega para kromosomov, da se zagotovi, da vsaka hčerinska celica prejme natanko en kromosom od vsakega para.

Vretenasta vlakna zato naredijo nekaj "potiskanja" in tudi veliko "vlečenja", da zagotovijo, da delitev celic ni le močna, ampak natančna. Mikrotubule sodelujejo samo pri delitvi jedra, sodelujejo pa tudi pri delitvi celotne celice (tj. citokineza) in ponovno zaprtje vsake nove hčerinske celice v lastno celično membrano.

Eden od načinov, kako si lahko vse to predstavljamo: celice nimajo mišic, mikrotubule pa so približno tako blizu, kot se približajo celične komponente.

Kot rečeno, se centrosomi celic med interfazo razmnožujejo, sorazmerno dolg del celičnega cikla med mitotskimi delitvami. Replikacija centriolov v centrosomih ni v celoti konzervativni, kar pomeni, da dve nastali hčerki centrioli nista povsem enaki, kot bi se zgodilo v konzervativnem procesu. Namesto tega je replikacija centriola polkonzervativni.

Medtem ko je natančen mehanizem replikacije centrosomov med S faza (sintezna faza) znanstveniki so ugotovili, da ko se centriol deli, eden od nastalih centriolov ohrani značilnosti "matere" in lahko ustvarjajo operativne mikrotubule.

Ta centriol ima lastnosti, podobne matičnim celicam, medtem ko se druga, "hči", popolnoma razlikuje. Vsaka delilna celica ima na vsakem polu en par centriolov mati-hči kot lahko pričakujete, vsaka nova hčerinska celica vsebuje en mater centriol in en hčer centriol v vsakem paru. Med vmesno fazo, ki kmalu sledi, se bo ta centriol razdelil in tako spet ustvaril dva para centriole mati-hči in centriole.

Centriole v diferenciranih strukturah: Subtilne razlike v funkciji med pravokotnimi centrioli v vsakem paru so očitne, ko za na primer, matični centriol se pritrdi na notranjost plazemske membrane celice in tvori strukturo imenovano a bazalno telo. To telo je ponavadi del ciliuma ali las podobnega podaljška z več mikrotubulami, ki ni gibljiv; to pomeni, da se ne premakne.

Nekateri trepalnice (množina "cilium") bičkov (edninski »bič«), ki se premikajo, pogosto poganjajo celotne celice, medtem ko v drugih primerih služijo kot miniaturne metle, ki odstranjujejo ostanke iz območja flageluma.

Medtem ko se morajo biologi marsikaj naučiti o natančni dinamiki centrosomov, rak ponuja okno, kaj gre s centrosomi v primerih nenormalne delitve celic. Raziskovalci so na primer opazili to rakave celice pogosto vsebujejo nenavadno število centrosomov namesto pričakovanega enega ali dveh nekatera zdravila proti raku (na primer Taxol in vinkristin) učinkujejo tako, da motijo ​​sestavljanje mikrotubulov.

Flagellum je izbor mikrotubulov, ki omogoča gibanje, tako kot v primeru semenčic. Bič izvira iz enega samega bazalnega telesa na notranji površini plazemske membrane. Tako semenčicna celica vsebuje en centriolski par.

Ker je končna usoda semenčic združiti se z jajčne celice, in jajčni celici manjka bazalno telo, je sperma tista, ki zagotavlja, da novonastala zigota (produkt jajčne sperme in prvi korak pri ustvarjanju novega organizma v razmnoževanju) se bo lahko razdelil, od centriol vključuje navodila in komponente, potrebne za postopek delitve.

Nekateri organizmi imajo na določenih celicah cilije. Sem spadajo nekatere celice lastnih dihal. The epitelij (površinske celice; vaša koža je nekakšen epitelij), ki pljuča skozi pljuča, tvori več povezanih bazalnih teles, kar je dejansko cilij. Cevni podaljški teh trepalnic delujejo tako, da se premikajo vzdolž sluzi in delcev in tako varujejo notranjost pljuč.