Центріоля: визначення, функція та структура

Якщо ви пережили клас біології, ви можете згадати, як дивилися зернисті фотографії клітинних структур, таких як центріолі. Як випливає з назви, центріоль зазвичай знаходиться поблизу центру клітини. Центріоля - органела, і вона відіграє важливу роль у поділі клітин. Зазвичай центріолі знаходяться попарно і розташовані поблизу ядра.

Центросома містить центриолі в клітині. Також відомий як центр організації мікротрубочок, центросома - це органела. У ньому є пара центріолей. У центріолі зазвичай є дев'ять пучків мікротрубочок - це порожнисті трубки, що надають органелам форму, розташованої в кільці. Однак деякі види мають менше дев’яти пучків. Мікротрубочки проходять паралельно один одному. Один пучок має набір з трьох мікротрубочок, які виготовлені з білка, званого тубуліном.

Розташовані поблизу центру клітини або ядра, дві центріолі зазвичай знаходяться поруч. Однак вони, як правило, орієнтовані під прямим кутом один до одного. Іноді ви можете побачити, як їх позначають як центріолі матері та дочки. Загалом центриоль виглядає як маленький порожнистий циліндр. На жаль, ви не можете його побачити, поки клітина не буде готова розпочати ділення.

Крім центріолей, центросома містить перицентриолярний матеріал (ПКМ). Це маса білків, яка оточує дві центріолі. Дослідники вважають, що центріолі здатні організувати білки.

Основна функція центріолі - допомагати хромосомам рухатися всередині клітини. Розташування центріолей залежить від того, проходить клітина через поділ чи ні. Ви можете виявити активність центріолів під час мітозу та мейозу. Мітоз - це поділ клітин, що веде до двох дочірніх клітин з такою ж кількістю хромосом, як і вихідна батьківська клітина. З іншого боку, мейоз - це поділ клітин, який веде до дочірніх клітин із половиною кількості хромосом, як вихідна батьківська клітина.

Коли клітина готова до поділу, центріолі рухаються до протилежних кінців. Під час поділу клітини центріолі можуть контролювати утворення волокна веретена. Це коли утворюється мітотичне веретено або веретеновий апарат. Це схоже на групи ниток, що виходять із центріолей. Веретено здатне розірвати хромосоми і розділити їх.

Центріолі активні в певних фазах клітинного поділу. Під час профази мітозу центросома відокремлюється, тому пара центріолей може рухатися до протилежних сторін клітини. У цей момент центріолі та перицентриолярний матеріал називаються айстрами. Центріолі роблять мікротрубочки, які схожі на нитки і називаються веретеновими волокнами.

Мікротрубочки починають рости до протилежного кінця клітини. Потім деякі з цих мікротрубочок прикріплюються до центромер хромосом. Частина мікротрубочок допоможе розділити хромосоми, тоді як інші допоможуть клітині розділитися на дві частини. Зрештою, хромосоми шикуються в середині клітини. Це називається метафазою.

Далі, під час анафази, сестринські хроматиди починають відокремлюватися, а половинки рухаються уздовж ниток мікротрубочок. Під час телофази хроматиди рухаються до протилежних кінців клітини. У цей час волокна веретена центріолей починають зникати, оскільки вони не потрібні.

Центриолі та центромери - це не одне і те ж. Центромера - це область на хромосомі, яка дозволяє прикріпитися до мікротрубочок від центріолі. Коли ви дивитесь на зображення хромосоми, центромера виглядає як звужена область посередині. У цьому регіоні ви можете знайти спеціалізований хроматин. Центромери відіграють важливу роль у поділі хроматид під час поділу клітин. Важливо зазначити, що, хоча більшість підручників біології показують центромеру в середині хромосоми, положення може змінюватися. Деякі центромери знаходяться посередині, а інші - ближче до кінців.

Ви також можете побачити центріолі на базальних кінцях джгутиків та війках, які є виступами, що виходять з клітини. Ось чому їх іноді називають базальними тілами. Мікротрубочки в центріолях складають джгутик або війку. Війки та джгутики призначені або для того, щоб допомогти клітині рухатися, або допомагати їй контролювати речовини, що оточують її.

Коли центріолі переміщаються по периферії клітини, вони можуть організуватись і сформувати війки та джгутики. Війки, як правило, складаються з безлічі невеликих виступів. Вони можуть виглядати як маленькі волоски, що покривають клітинку. Деякі приклади війок - це виступи на поверхні тканини трахеї ссавця. З іншого боку, джгутики різні і мають лише один довгий виступ. Це часто схоже на хвіст. Одним із прикладів клітини з джгутиком є ​​сперма клітин ссавців.

Більшість еукаріотичних війок та джгутиків мають подібні внутрішні структури, складені з мікротрубочок. Їх називають дублетними мікротрубочками і вони розташовані у дев'ять плюс два способи. Дев'ять дублетних мікротрубочок, що складаються з двох частин, обводять дві внутрішні мікротрубочки.

Тільки клітини тварин мають центріолі, тому бактерії, гриби та водорості їх не мають. Деякі нижчі рослини мають центріолі, а вищі - ні. Як правило, до нижчих рослин належать мохи, лишайники та печінкові свічки, оскільки вони не мають судинної системи. З іншого боку, вищі рослини мають цю систему і включають кущі, дерева та квіти.

Коли відбуваються мутації в генах, які відповідають за білки, знайдені в центріолях, можуть виникнути проблеми та генетичні захворювання. Вчені вважають, що центриолі можуть насправді нести біологічну інформацію. Важливо зазначити, що в заплідненій яйцеклітині центріолі походять лише від сперми самця, оскільки яйцеклітина самки їх не містить. Дослідники виявили, що оригінальні центріолі із сперми здатні виживати в декількох клітинних відділах ембріона.

Хоча центріолі не несуть генетичної інформації, їх наполегливість у зародку, що розвивається, означає, що вони можуть надавати інші типи інформації. Причиною того, чому вчених цікавить ця тема, є потенціал, який вона має для розуміння та лікування захворювань, пов’язаних з центріолями. Наприклад, центріолі, які мають проблеми зі спермою самця, можуть передаватися ембріону.

Дослідники виявили, що ракові клітини часто мають більше центріолів, ніж потрібно. У них не тільки додаткові центріолі, але і довші, ніж зазвичай. Однак, коли вчені вилучили центріолі з ракових клітин під час дослідження, вони виявили, що клітини можуть продовжувати ділитися повільніше. Вони дізналися, що ракові клітини мають мутацію р53, який є геном, який кодує білок, відповідальний за контроль клітинного циклу, тому вони все ще можуть ділитися. Вчені вважають, що це відкриття допоможе поліпшити лікування раку.

Усно-лицево-цифровий синдром (OFD) - це генетичний розлад, який також скорочується як OFDS. Це вроджене захворювання трапляється через проблеми з віями, які призводять до проблем із сигналізацією. Дослідники виявили, що мутації двох генів, OFD1 і C2CD3, можуть призвести до проблем з білками в центріолях. Обидва ці гени відповідають за регуляцію центріолів, але мутації заважають білкам нормально функціонувати. Це призводить до дефекту війок.

Усно-лицево-цифровий синдром спричиняє порушення розвитку у людини. Впливає на голову, рот, щелепу, зуби та інші частини тіла. Взагалі, люди з таким захворюванням мають проблеми з ротовою порожниною, обличчям та цифрами. OFDS також може призвести до порушення інтелекту. Існують різні типи орально-лицьово-цифрового синдрому, але деякі важко відрізнити один від одного.

Деякі з симптомів OFDS включають розщеплення піднебіння, розщеплення губи, малу щелепу, випадання волосся, пухлини язика, малі або широко розширені очі, зайві цифри, судоми, проблеми росту, хвороби серця та нирок, запалі груди та шкіра ураження. Також часто у людей із OFDS є зайві або відсутні зуби. За оцінками, одне з 50 000 до 250 000 пологів призводить до розвитку орально-лицьово-цифрового синдрому. OFD-синдром I типу є найпоширенішим з усіх типів.

Генетичний тест може підтвердити орально-лицьово-цифровий синдром, оскільки може показати генні мутації, які його викликають. На жаль, він працює лише для діагностики синдрому OFD типу I, а не для інших типів. Інші зазвичай діагностуються на основі симптомів. Лікування OFDS не існує, але пластична або реконструктивна хірургія може допомогти виправити деякі аномалії обличчя.

Усно-лицево-цифровий синдром є Х-зчепленим генетичним розладом. Це означає, що відбувається мутація Х-хромосоми, яка передається у спадок. Коли самка має мутацію принаймні однієї Х-хромосоми з двох, у неї буде розлад. Однак, оскільки у чоловіків є лише одна Х-хромосома, якщо вони отримують мутацію, вона, як правило, смертельна. Це призводить до того, що більше жінок, ніж чоловіків, мають OFDS.

Синдром Меккеля-Грубера, який також називають синдромом Меккеля або синдромом Грубера, є генетичним розладом. Це також спричинено дефектами війок. Синдром Меккеля-Грубера вражає різні органи тіла, включаючи нирки, мозок, пальці та печінку. Найпоширенішими симптомами є випинання на частині мозку, кісти нирок і зайві цифри.

Деякі люди з цим генетичним захворюванням мають аномалії обличчя та голови. Інші мають проблеми з головним та спинним мозком. Загалом, багато плодів, які мають синдром Меккеля-Грубера, гинуть до народження. Народжені, як правило, живуть недовго. Зазвичай вони гинуть від дихальної або ниркової недостатності.

За оцінками, один із 3250 до 140 000 немовлят має цей генетичний розлад. Однак це частіше зустрічається в певних частинах світу та деяких країнах. Наприклад, це трапляється у кожного з 9000 осіб з походженням з Фінляндії, у кожного з 3000 осіб із походженням з Бельгії та у кожного з 1300 людей з походженням від гуджараті.

Більшість плодів діагностується під час вагітності, коли проводиться УЗД. Це може показати патологію мозку, яка виглядає як випинання. Вагітні жінки можуть також взяти проби ворсин хоріона або амніоцентез, щоб перевірити наявність розладу. Генетичний тест також може підтвердити діагноз. Лікування синдрому Меккеля-Грубера не існує.

Мутації в декількох генах можуть призвести до синдрому Меккеля-Грубера. Це створює білки, які не можуть нормально функціонувати, а інфузорії впливають негативно. Інфузорії мають як структурні, так і функціональні проблеми, які викликають сигнальні аномалії всередині клітин. Синдром Меккеля-Грубера - це аутосомно-рецесивний стан. Це означає, що є мутації в обох копіях гена, який успадковується плодом.

Йоганн Фрідріх Меккель опублікував деякі перші повідомлення про цю хворобу в 1820-х роках. Потім Г.Б. Грубер опублікував свої звіти про цю хворобу в 1930-х роках. Комбінація їх назв зараз використовується для опису розладу.

Центріолі - важливі органели всередині клітин. Вони входять до складу клітинного поділу, війок і джгутиків. Однак, коли виникають проблеми, вони можуть призвести до кількох захворювань. Наприклад, коли мутація гена спричиняє збої в роботі білка, які вражають вії, це може призвести до серйозних генетичних розладів, які мають летальний результат. Дослідники продовжують вивчати центриолі, щоб дізнатися більше про їх функції та будову.