Centrosome: ความหมาย โครงสร้าง และหน้าที่ (พร้อมไดอะแกรม)

centrosome ("ลำตัวตรงกลาง") เป็นโครงสร้างที่พบในเซลล์ของพืชและสัตว์ส่วนใหญ่ จากออร์แกเนลล์นี้เองที่โครงสร้างโปรตีนที่เรียกว่า ไมโครทูบูล แบบฟอร์มและขยาย.

ไมโครทูบูลเหล่านี้โผล่ออกมาจากศูนย์จัดระเบียบไมโครทูบูล (MTOC) และเป็นส่วนสำคัญของฟังก์ชันและกระบวนการของเซลล์ยูคาริโอตจำนวนมากตลอดช่วงอายุของเซลล์ อาจเป็นที่รู้จักดีที่สุดสำหรับบทบาทสำคัญในกระบวนการแบ่งเซลล์ ซึ่งรวมถึง which ไมโทซิส (การแบ่งวัสดุนิวเคลียสของเซลล์ออกเป็นนิวเคลียสลูกสาว) ตามด้วย followed ไซโตไคเนซิส (การแบ่งเซลล์ทั้งหมดออกเป็นเซลล์ลูกสาว)

กระบวนการแบ่งส่วนนี้เป็นสื่อกลางโดย centrioles ของเซนโทรโซม

เซนโทรโซมเป็นโครงสร้างที่มีเซนทริโอล ซึ่งก่อให้เกิดไมโครทูบูลที่ทำหน้าที่เป็นแกนหมุนไมโทติค นั่นเป็นเรื่องที่ต้องจินตนาการมาก ดังนั้นการดูแต่ละเงื่อนไขเหล่านี้จะช่วยให้มีแนวคิดที่ชัดเจนขึ้นเกี่ยวกับการจัดวางเซนโตรโซมทางกายภาพ

ระหว่าง อินเตอร์เฟสซึ่งเป็นช่วงเวลาที่เซลล์ไม่มีการแบ่งตัวอย่างแข็งขัน แต่ละเซลล์มีหนึ่งเซ็นโตรโซมที่มีเซนทริโอลหนึ่งคู่ แต่ละ centrioles เหล่านี้ประกอบด้วยสาม microtubule เก้าในการจัดเรียงทรงกระบอก กล่าวอีกนัยหนึ่ง centriole เดียวรวมถึง

• ถ้าคุณต้องดูที่หน้าตัดของเซนทริโอล คุณจะเห็น a การก่อตัวเป็นวงกลม ซึ่งประกอบด้วย เก้ากลุ่ม...
• ...และแต่ละกลุ่มมีสายของ วงกลมเล็กสามวงโดยมีเส้นวงกลมเล็กๆ เหล่านี้ทำมุมไปตรงกลางของรูปแบบวงกลม

นอกจากนี้ ในระหว่างเฟส ส่วนประกอบพื้นฐานของเซลล์ทั้งหมดจะถูกจำลองแบบ รวมทั้งเซนโทรโซมและเซนทริโอลคู่ของเซลล์ ในขั้นต้น เซนโทรโซมทั้งสองหรือเซ็นทริโอลคู่ ยังคงอยู่ในบริเวณใกล้เคียงกัน เมื่อไมโทซิสทำงานเต็มที่ เซนทริโอทั้งสองตัว อพยพไปทางฝั่งตรงข้าม ของเซลล์ที่กำลังเตรียมที่จะแยกออกเป็นสองเซลล์ลูกสาว

• ระหว่างเซนทริโอลและเมทริกซ์เซลล์ที่สร้างและอาศัยอยู่ โปรตีนที่แตกต่างกันมากกว่า 100 ชนิดมีหน้าที่ในโครงสร้างของเซนโทรโซม เมทริกซ์นี้เรียกว่า the วัสดุปริมณฑล, หรือ PCM.

Centrosome เทียบกับ เซนโทรเมียร์: ไม่ควรสับสนระหว่าง "centrosome" หรือ "centriole" กับ centromereซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อทางกายภาพระหว่างซิสเตอร์โครมาทิดของโครโมโซมที่กำลังเตรียมการแบ่งตัวเป็นส่วนหนึ่งของไมโทซิส)

ตามที่ระบุไว้ ไมโครทูบูลมีหน้าที่หลายอย่างในเซลล์ แต่จุดประสงค์หลักในการแบ่งเซลล์คือเพื่อ ทำหน้าที่เป็นเส้นใยสปินเดิลที่ช่วยควบคุมและแยกส่วนประกอบเซลลูลาร์ระหว่างการแบ่งตัว กระบวนการ.

นอกจากการเข้าร่วม ไมโทซิส, centrosome มีบทบาทโครงสร้างที่สำคัญในเซลล์โดยการสร้าง ไมโครทูบูล ที่ก่อตัว โครงร่างเซลล์ซึ่งทำให้เซลล์มีรูปร่างและความสมบูรณ์

แม้ว่าบางทีอาจดึงดูดให้จินตนาการว่าเซลล์เป็นลูกกลมๆ ที่เปราะบางและเปราะบางซึ่งมีมากกว่าภาชนะทรงกลมเพียงเล็กน้อย ทุกๆ เซลล์ เป็นไดนามิกอย่างยิ่ง รวมถึงเมมเบรนของมัน ซึ่งควบคุมอย่างระมัดระวังว่าสารใดที่อาจผ่านเข้าและออกจากเซลล์ได้อย่างระมัดระวัง

• ถ้า ไมโครทูบูลที่มีส่วนร่วมในการแบ่งเซลล์ โดยการสร้างแกนหมุนเป็นเหมือน คันโยก ที่ควบคุมส่วนต่างๆ ของเซลล์ ตามด้วยส่วนที่ประกอบเป็นสถิต โครงร่างเซลล์ เป็นเหมือน นั่งร้าน.

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับหน้าที่หลักของเซลล์ไมโครทูบูล

จุดประสงค์ของมันคล้ายกับโครงกระดูกของร่างกายคุณ ซึ่งทำให้ส่วนที่เหลือของคุณมีรูปร่างโดยรวม และทำหน้าที่เป็นชั้นเก็บส่วนประกอบทางกายภาพที่สำคัญอื่นๆ ของคุณ – อวัยวะ กล้ามเนื้อ และ เนื้อเยื่อ

การจัดเรียงและองค์ประกอบของโครงร่างโครงกระดูก: ไมโครทูบูลที่สร้างโครงร่างโครงร่างเซลล์นั้นถูกร้อยเกลียวข้ามไซโทพลาสซึมภายในเซลล์ ทำให้เกิดชุดเครื่องมือจัดฟันระหว่างขอบเขตของเซลล์และนิวเคลียสใกล้กับศูนย์กลาง ในทางกลับกัน ท่อเหล่านี้ประกอบด้วยหน่วยโมโนเมอร์ที่ทำจากโปรตีนที่เรียกว่า ทูบูลิน.

ทูบูลินนี้ ก็เหมือนกับโปรตีนหลายชนิดในธรรมชาติ มีหลายประเภทย่อย พบมากที่สุดในไมโครทูบูล ได้แก่

• อัลฟ่า-ทูบูลิน
• เบต้าทูบูลิน

เฉพาะเมื่อมีเซนโตรโซมเท่านั้นที่โมโนเมอร์เหล่านี้จะก่อตัวขึ้นเองเป็นไมโครทูบูล ในทำนองเดียวกัน บางทีไข่ น้ำตาล และช็อกโกแลตจะก่อตัวเป็นคุกกี้ต่อหน้าเจ้าหน้าที่เท่านั้น ครัว.

นอกจากนี้ โปรตีนที่เรียกว่า ไดไนน์ และ kinesins มีส่วนร่วมในไมโทซิส สิ่งเหล่านี้ช่วยปรับปลายไมโครทูบูลไปยังตำแหน่งที่ถูกต้องตามหรือใกล้กับโครโมโซมที่จะแบ่งในไม่ช้า ซึ่งเรียงตามแผ่นเมตาเฟส

ความสำคัญของเซนโตรโซม: ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าการทำซ้ำของ centrosomes ระหว่างเฟสเกิดขึ้นได้อย่างไร นอกจากนี้ ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าในขณะที่เซนโตรโซมและเซนทริโอลปรากฏในเซลล์พืชส่วนใหญ่ ไมโทซิสสามารถเกิดขึ้นได้ในพืชหากไม่มีโครงสร้างเหล่านี้. ในความเป็นจริง ในเซลล์สัตว์บางชนิด ไมโทซีสสามารถทำงานได้แม้ว่าเซนทริโอลจะถูกทำลายโดยเจตนา แต่โดยทั่วไปแล้วจะส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการจำลองแบบจำนวนมากผิดปกติ

จึงเชื่อได้ว่า centrosomes ช่วยบอกระดับการควบคุม ตลอดกระบวนการทั้งหมด และนักชีวเคมีกำลังพยายามอธิบายกลไกของสิ่งนี้ เพราะสิ่งเหล่านี้น่าจะมีความสำคัญใน การกำเนิดและความก้าวหน้าของมะเร็ง และความผิดปกติอื่น ๆ ที่อาจเกิดขึ้นกับการจำลองและการแบ่งตัวของเซลล์

•••ดาน่า เฉิน | วิทยาศาสตร์

การแบ่งเซลล์เป็นองค์ประกอบสำคัญของชีววิทยาเซลล์ Centrosomes มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้

โปรดจำไว้ว่าเซนทริโอลทั้งสองของเซนโตรโซมเดียวมีการวางแนวที่มุมฉากซึ่งกันและกัน หมายความว่าไมโครทูบูลในเซนทริโอลเหล่านี้จะถูกจัดเรียงในหนึ่งในสองอันตั้งฉากกัน ทิศทาง ยังจำได้ว่าเซนโตรโซมสองตัวในเซลล์ที่ยังไม่มีการแบ่งตัวค่อนข้างมาก อยู่บนปลายอีกด้านของเซลล์ระหว่างเฟส

นัยของเรขาคณิตนี้คือเมื่อเส้นใยแกนหมุนของไมโทซิสเริ่มก่อตัว พวกมัน ขยายจากแต่ละด้าน (หรือ “เสา”) ของเซลล์ไปยังจุดศูนย์กลาง ซึ่งในท้ายที่สุดการแบ่งเซลล์มีความชัดเจนมากที่สุด และ พวกเขายังขยายหรือ "พัด" ออกไปด้านนอก ในขอบเขตของทิศทางจากแต่ละเซนโตรโซมเอง

ลองแยกหมัดที่ปิดไว้ออกจากกันเล็กน้อย จากนั้นค่อยๆ เปิดออกพร้อมกับยื่นนิ้วที่มองเห็นใหม่เข้าหากัน นี่เป็นภาพรวมของสิ่งที่เกิดขึ้นที่ centrosomes เมื่อไมโทซีสดำเนินไป

Mitosis เองประกอบด้วยสี่ขั้นตอน (บางครั้งระบุเป็นห้า) ตามลำดับ ได้แก่

1. คำทำนาย
2. เมตาเฟส
3. อนาเฟส
4. เทโลเฟส

บางแหล่งยังรวมถึง โปรเมตาเฟส ระหว่างการพยากรณ์และเมตาเฟส เมื่อไมโทซิสเริ่มดำเนินไป ไมโครทูบูลจะเติบโตจากสปินเดิลไมโทติสที่เพิ่งตั้งไข่ที่แต่ละขั้วเคลื่อนที่ ไปยังศูนย์กลางของเซลล์ โดยที่โครโมโซมที่จำลองแบบเรียงคู่เรียงกันจะเรียงกันไปตาม ที่เรียกว่า เมตาเฟสเพลท (เส้นที่มองไม่เห็นซึ่งเกิดความแตกแยกของนิวเคลียส)

ปลายของเส้นใยสปินเดิลที่เรียงต่อกันเหล่านี้จะม้วนขึ้นในหนึ่งในสามแห่ง: บน kinetochore ของโครโมโซมแต่ละคู่ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่โครโมโซมแยกจากกันจริง ๆ บนแขนของโครโมโซม และในไซโตพลาสซึมนั้นเองที่อีกด้านหนึ่งของเซลล์ ใกล้กับเซนโตรโซมที่เป็นปฏิปักษ์มากกว่าจุดกำเนิดของเส้นใยเหล่านี้

เส้นใยแกนหมุนในการทำงาน: ช่วงของจุดยึดที่ปลายเส้นใยสปินเดิลเป็นเครื่องยืนยันถึงความสง่างามและความซับซ้อนของกระบวนการไมโทติค มันเป็น "ชักเย่อ" แปลก ๆ แต่เป็นสิ่งที่ต้องประสานงานกันอย่างมากเพื่อให้ส่วน "วิ่งผ่าน" ตรงกลางของโครโมโซมทุกคู่เพื่อให้แน่ใจว่า เซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์ได้รับโครโมโซมหนึ่งอันจากแต่ละคู่

เส้นใยสปินเดิลจึงทำการ "ดัน" และ "ดึง" อย่างมาก เพื่อให้แน่ใจว่าการแบ่งเซลล์ไม่เพียงแต่มีพลังแต่แม่นยำเท่านั้น microtubules มีส่วนร่วมในการแบ่งนิวเคลียสเพียงอย่างเดียว แต่ยังมีส่วนร่วมในการแบ่งเซลล์ทั้งหมดด้วย entire (กล่าวคือ ไซโตไคเนซิส) และการห่อหุ้มเซลล์ลูกสาวใหม่แต่ละเซลล์ใหม่ในเยื่อหุ้มเซลล์ของตัวเอง

วิธีหนึ่งที่จะจินตนาการถึงสิ่งนี้ทั้งหมด: เซลล์ไม่มีกล้ามเนื้อ แต่ไมโครทูบูลอยู่ใกล้ที่สุดเท่าที่ส่วนประกอบของเซลล์ได้รับ

ตามที่ระบุไว้ เซนโทรโซมของเซลล์จะทำซ้ำระหว่างเฟส ซึ่งเป็นส่วนที่ค่อนข้างยาวของวัฏจักรเซลล์ระหว่างการแบ่งไมโทติค การจำลองแบบของ centrioles ใน centrosomes ไม่สมบูรณ์ อนุรักษ์นิยม, หมายความว่าลูกสาวสองคน centrioles ที่เกิดขึ้นไม่เหมือนกันทั้งหมด อย่างที่จะเกิดขึ้นในกระบวนการอนุรักษ์นิยม การจำลองแบบ centriole คือ กึ่งอนุรักษ์นิยม.

ในขณะที่กลไกที่แน่นอนของการจำลองแบบ centrosome ในช่วง during เอสเฟส (ระยะการสังเคราะห์) ของเฟสระหว่างเซลล์ยังคงต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้ นักวิทยาศาสตร์ได้ตระหนักว่าเมื่อเซนทริโอลแบ่งตัว Centrioles ผลลัพธ์หนึ่งยังคงคุณลักษณะของ "แม่" และสามารถสร้างไมโครทูบูลที่ปฏิบัติการได้

เซนทริโอลนี้มีคุณสมบัติ "เหมือนเซลล์ต้นกำเนิด" ในขณะที่ "ลูกสาว" จะมีความแตกต่างอย่างสิ้นเชิง เซลล์แบ่งแต่ละเซลล์มีเซนทริโอลแม่ลูกหนึ่งคู่ที่แต่ละขั้ว ดังนั้น เซลล์ลูกสาวใหม่แต่ละเซลล์ อย่างที่คุณคาดไว้ มีแม่เซนทริโอหนึ่งคนและเซนทริโอลลูกสาวหนึ่งคนในแต่ละคู่ ระหว่างเฟสที่ตามมาเร็วๆ นี้ เซนทริโอลนี้จะแบ่งออกเพื่อสร้างคู่เซนทริโอลของแม่และลูกอีก 2 คู่

Centrioles ในโครงสร้างที่แตกต่าง: ความแตกต่างที่ลึกซึ้งในหน้าที่ระหว่างเซนทริโอที่มีมุมฉากในแต่ละคู่ปรากฏชัดเมื่อ for ตัวอย่าง เซนทริโอลของแม่จะยึดติดกับเยื่อหุ้มพลาสมาภายในเซลล์เพื่อสร้างโครงสร้าง เรียกว่า ฐานร่างกาย. ร่างกายนี้มักจะเป็นส่วนหนึ่งของซีเลียม หรือส่วนขยายไมโครทูบูลที่มีลักษณะคล้ายขน ซึ่งไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ นั่นคือมันไม่เคลื่อนไหว

บาง cilia (พหูพจน์ของ “ซีลีเนียม”) แบบฟอร์ม แฟลกเจลลา ("แฟลเจลลัม") ที่เคลื่อนที่ มักจะขับเคลื่อนเซลล์ทั้งหมดไปพร้อม ๆ กัน ในขณะที่ในกรณีอื่นๆ ทำหน้าที่เป็นไม้กวาดขนาดเล็กที่ขจัดเศษซากออกจากบริเวณแฟลเจลลัม

ในขณะที่นักชีววิทยาต้องเรียนรู้มากมายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่แม่นยำของเซนโตรโซม มะเร็งให้หน้าต่างที่ชี้ให้เห็นถึงสิ่งผิดปกติที่เกิดขึ้นกับเซนโทรโซมในกรณีที่มีการแบ่งเซลล์ผิดปกติ นักวิจัยได้สังเกตเช่นว่า เซลล์มะเร็งมักจะมีจำนวนเซนโตรโซมผิดปกติ unusual แทนที่จะใช้อย่างที่คาดไว้หนึ่งหรือสองยา และยาต้านมะเร็งบางชนิด (เช่น Taxol และ vincristine) ออกฤทธิ์โดยการรบกวนการประกอบไมโครทูบูล

แฟลเจลลัมคือกลุ่มของไมโครทูบูลที่ช่วยให้เคลื่อนที่ได้ เช่นเดียวกับในกรณีของ เซลล์อสุจิ. แฟลเจลลัมมีต้นกำเนิดมาจากตัวฐานเดียวบนพื้นผิวด้านในของพลาสมาเมมเบรน ดังนั้น เซลล์อสุจิจึงมีเซนทริโอลคู่หนึ่งคู่

เพราะชะตากรรมสุดท้ายของเซลล์อสุจิคือการหลอมรวมกับ an เซลล์ไข่และเซลล์ไข่ขาดร่างกายพื้นฐานคือตัวอสุจิที่ทำให้ตัวอ่อนที่สร้างขึ้นใหม่ (ผลิตภัณฑ์ของ การรวมไข่ - อสุจิและขั้นตอนแรกในการสร้างสิ่งมีชีวิตใหม่ในการสืบพันธุ์) จะสามารถแบ่งได้ ตั้งแต่ centriole มีคำแนะนำและส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับกระบวนการแบ่ง

สิ่งมีชีวิตบางชนิดมี cilia ในเซลล์บางชนิด ซึ่งรวมถึงเซลล์บางส่วนในระบบทางเดินหายใจของคุณเอง เยื่อบุผิว (เซลล์ผิว; ผิวของคุณเป็นเยื่อบุผิวชนิดหนึ่ง) ที่เรียงต่อกันที่ปอดของคุณก่อตัวเป็นฐานที่เชื่อมต่อกัน ซึ่งจริงๆ แล้วซีลีเนียมเป็น ส่วนขยายของท่อของเซลล์ ciliated เหล่านี้ทำงานเพื่อเคลื่อนที่ไปตามเมือกและอนุภาค และดังนั้นจึงปกป้องภายในของปอด