Zawartość
- Struktura centrioli
- Centrosom jako część cytoszkieletu
- Rola centrosomu w podziale komórek
- Replikacja centrioli
- Rola w formacji rzęsek
The centrosom („ciało środkowe”) to struktura występująca w komórkach większości roślin i zwierząt. Z tych organelli znane są struktury białkowe mikrotubule uformować i przedłużyć.
Te mikrotubule wyłaniają się z ośrodka organizującego mikrotubule (MTOC) i są integralne z wieloma funkcjami i procesami komórek eukariotycznych przez cały okres ich życia. Być może są najbardziej znani ze swojej ważnej roli w procesie podziału komórek, który obejmuje mitoza (podział materiału jądrowego komórki na jądro potomne), a następnie w krótkim czasie cytokineza (podział całej komórki na komórki potomne).
W tym procesie podziału pośredniczy centrioles centrosomów.
Struktura centrioli
Centrosomy to struktury zawierające centriole, które dają początek mikrotubulom, które działają jak wrzeciono mitotyczne. To wiele do wyobrażenia, więc spojrzenie na każde z nich w kategoriach daje jaśniejsze wyobrażenie o fizycznej konfiguracji centrosomów.
Podczas interfaza, który jest okresem, w którym komórka nie aktywnie się dzieli, każda komórka zawiera jeden centrosom, który zawiera parę centrioli. Każdy z tych centrioli składa się z dziewięciu trójek mikrotubuli w układzie cylindrycznym; innymi słowy, jedna centriole zawiera łącznie 27 mikrotubul biegać od końca do końca. Dwa centriole są ustawione względem siebie pod kątem prostym. Same trojaczki przypominają małe równoległe rury, które są w linii.
Przeczytaj więcej o tym, co dzieje się w interfazie.
Również podczas interfazy replikowane są wszystkie podstawowe składniki komórki, w tym centrosom i jego para centrioli. Początkowo dwa centrosomy lub pary centrioli pozostają blisko siebie. Po pełnym rozpoczęciu mitozy dwa centriole migrować w kierunku przeciwnych końców komórki, która przygotowuje się do podziału na dwie komórki potomne.
Centrosome vs. Centromere: Ani „centrosomu”, ani „centrioli” nie należy mylić z centromer, który jest fizycznym połączeniem między chromatydami siostrzanymi chromosomu, który przygotowuje się do podziału w ramach mitozy).
Mikrotubule, jak wspomniano, mają wiele różnych funkcji w komórkach, ale ich głównym celem w podziale komórek jest służenie jako włókna wrzeciona, które pomagają kontrolować i przeprowadzać separację składników komórkowych podczas procesu podziału.
Centrosom jako część cytoszkieletu
Oprócz udziału w mitoza, centrosom odgrywa istotną rolę strukturalną w komórce, generując mikrotubule które tworzą cytoszkielet, co nadaje komórkom ich kształt i integralność.
Chociaż może kuszące jest wyobrażenie sobie komórek jako delikatnych, galaretowatych globusów, które są niewiele więcej niż okrągłymi pojemnikami, każda komórka jest niezwykle dynamiczna, w tym jej błona, która dokładnie kontroluje, jakie substancje mogą, ale nie muszą, przenikać do i na zewnątrz komórki.
Przeczytaj więcej o głównej funkcji komórek mikrotubul.
Ich cel jest podobny do szkieletu twojego ciała, który nadaje reszcie ogólny kształt fizyczny i funkcjonuje jako półka, w której przechowywane są inne ważne elementy fizyczne - narządy, mięśnie i tkanki.
Układ i skład cytoszkieletu: Mikrotubule tworzące cytoszkielet są przewleczone w cytoplazmie wnętrza komórki, tworząc szereg nawiasów klamrowych między granicą komórki a jej jądrem blisko centrum. Te kanaliki z kolei składają się z jednostek monomerycznych wykonanych z białka zwanego tubulina.
Ta tubulina, podobnie jak wiele białek w przyrodzie, występuje w różnych podtypach; najczęściej spotykane w mikrotubulach to:
Tylko w obecności centrosomu monomery te spontanicznie formują się w mikrotubule, w podobny sposób, być może, ponieważ jajka, cukier i czekolada formują się w ciasteczka tylko w obecności personelu z kuchnią.
Ponadto białka zwane dyniny i kinezyny brać udział w mitozie; pomagają one zorientować końce mikrotubul we właściwych miejscach wzdłuż lub w pobliżu wkrótce dzielących się chromosomów, które wyrównują się wzdłuż płytki metafazowej.
Znaczenie centrosomów: Nie wiadomo jeszcze, jak dokładnie zachodzi duplikacja centrosomów podczas interfazy. Warto również zauważyć, że podczas gdy centrosomy i centriole pojawiają się w większości komórek roślinnych, mitoza może wystąpić u roślin przy braku tych struktur. W rzeczywistości w niektórych komórkach zwierzęcych mitoza może funkcjonować nawet wtedy, gdy centriole zostały celowo zniszczone, ale generalnie skutkuje to wyjątkowo dużą liczbą błędów replikacji.
Dlatego uważa się, że centrosomy pomagają w pewnym stopniu kontrolować w trakcie całego procesu, a biochemicy starają się wyjaśnić mechanizmy tego, ponieważ są one prawdopodobnie ważne geneza i postęp nowotworów i inne zaburzenia, które są uwarunkowane replikacją i podziałem komórek.
••• Dana Chen | NaukaRola centrosomu w podziale komórek
Podział komórek jest kluczowym składnikiem biologii komórki. Centrosomy odgrywają ważną rolę w tym procesie.
Pamiętaj, że dwa centriole pojedynczego centrosomu są ustawione pod kątem prostym do siebie, co oznacza, że mikrotubule w tych centriolach będą rozmieszczone w jednym z dwóch wzajemnie prostopadłych kierunków. Przypomnij również, że dwa centrosomy w komórce jeszcze nie do końca dzielącej leżą na przeciwnych końcach komórki międzyfazowej.
Implikacją tej geometrii jest to, że kiedy zaczynają się formować włókna wrzeciona mitozy, to one rozciągają się z każdej strony (lub „biegun”) Komórki w kierunku jej środka, gdzie podział komórek jest ostatecznie najbardziej widoczny, oraz rozciągają się lub „wachlują” na zewnątrz w różnych kierunkach z każdego centrosomu.
Spróbuj trzymać lekko zamknięte pięści, a następnie powoli je otwieraj, jednocześnie wyciągając do siebie nowo widoczne palce; daje to ogólny obraz tego, co dzieje się w centrosomach wraz z postępem mitozy.
Sama mitoza obejmuje cztery fazy (czasem wymienione jako pięć). W kolejności są to:
Niektóre źródła obejmują również prometafaza między profazą a metafazą. W miarę trwania mitozy mikrotubule rosnące z powstającego wrzeciona mitotycznego na każdym biegunie przemieszczają się w kierunku środka komórki, gdzie replikowane chromosomy ułożone w pary są ułożone wzdłuż tzw. płyta metafazowa (niewidoczna linia, wzdłuż której następuje rozszczepienie jądra).
Końcowe końce włókien wrzeciona zwijają się w jednym z trzech miejsc: w kinetochor każdej pary chromosomów, która jest strukturą, w której chromosomy faktycznie się rozdzielają; na ramionach chromosomów; oraz w samej cytoplazmie również po drugiej stronie komórki, bliżej przeciwnego centrosomu niż do punktu początkowego tych włókien.
Włókna wrzeciona w działaniu: Zakres punktów kotwiczenia końców włókien wrzeciona świadczy o elegancji i złożoności procesu mitotycznego. Jest to swego rodzaju „przeciąganie liny”, ale musi być niezwykle dobrze skoordynowane, aby podział „przebiegał” dokładnie przez środek każdej pary chromosomów, aby zapewnić, że każda komórka potomna otrzymuje dokładnie jeden chromosom z każdej pary.
Włókna wrzeciona wykonują zatem pewne „pchanie”, a także wiele „ciągnięcia”, aby upewnić się, że podział komórek jest nie tylko silny, ale dokładny. Mikrotubule biorą udział w podziale samego jądra, ale także uczestniczą w podziale całej komórki (tj. cytokineza) i ponowne zamknięcie każdej nowej komórki potomnej we własnej błonie komórkowej.
Można to sobie wyobrazić: komórki nie mają mięśni, ale mikrotubule są tak blisko, jak tylko składniki komórek się zbliżają.
Replikacja centrioli
Jak stwierdzono, centrosomy komórek replikują się podczas interfazy, stosunkowo długiej części cyklu komórkowego między podziałami mitotycznymi. Replikacja centrioli w centrosomach nie jest w pełni konserwatywny, co oznacza, że dwa utworzone centriole potomne nie są całkowicie identyczne, co miałoby miejsce w procesie konserwatywnym. Zamiast tego replikacja centriole to półkonserwatywny.
Podczas gdy dokładny mechanizm replikacji centrosomu podczas Faza S (faza syntezy) interfazy komórkowej pozostaje do pełnego zrozumienia, naukowcy zdali sobie sprawę, że kiedy centriole dzieli się, jedno z powstałych centrioli zachowuje cechy „matki” i może generować działające mikrotubule.
Ta centriola ma właściwości „podobne do komórek macierzystych”, podczas gdy druga, „córka”, staje się w pełni zróżnicowana. Każda dzieląca komórka ma jedną parę centrioli matka-córka na każdym biegunie, więc każda nowa komórka potomna, jak można się spodziewać, zawiera jedną centriolę matki i jedną centriolę córki w każdej parze. Podczas interfazy, która wkrótce nastąpi, ta centriola podzieli się, aby ponownie utworzyć dwie pary centriole matka-córka centriole.
Centriole w zróżnicowanych strukturach: Subtelne różnice w funkcjonowaniu między prostymi kątami w środku pary w każdej parze stają się widoczne, gdy na przykład centralna matka jest przymocowana do wnętrza błony komórkowej komórki, tworząc strukturę zwaną ciało podstawowe. Ciało to jest zwykle częścią cilium lub przedłużenia mikrotubuli podobnego do włosów, które nie jest ruchliwe; to znaczy się nie rusza.
Trochę rzęsy (liczba mnoga „cilium”) wici (pojedyncze „wici”), które się poruszają, często napędzając całe komórki, podczas gdy w innych przypadkach służą jako miniaturowe miotły, które usuwają zanieczyszczenia z okolicy wici.
Podczas gdy biolodzy mają wiele do nauczenia się o dokładnej dynamice centrosomów, rak zapewnia okno na to, co dzieje się nie tak z centrosomami w przypadkach nieprawidłowego podziału komórek. Naukowcy zaobserwowali na przykład, że komórki rakowe często zawierają niezwykłą liczbę centrosomów zamiast oczekiwanego jednego lub dwóch, a niektóre leki przeciwnowotworowe (na przykład taksol i winkrystyna) wywierają swoje działanie, zakłócając tworzenie się mikrotubul.
Rola w formacji rzęsek
Wici to asortyment mikrotubul, który umożliwia poruszanie się, tak jak w przypadku plemnik. Wici powstają z jednego podstawowego ciała na wewnętrznej powierzchni błony plazmatycznej. Zatem plemnik zawiera pojedynczą parę centriol.
Ponieważ ostatecznym przeznaczeniem plemników jest połączenie się z komórka jajowa, a komórka jajowa nie ma ciała podstawowego, to nasienie zapewnia, że nowo utworzona zygota (produkt łączenia nasienia jaja i pierwszy krok w tworzeniu nowego organizmu reprodukcyjnego) będzie mogła się dzielić, ponieważ środkowa część zawiera instrukcje i elementy potrzebne do procesu podziału.
Niektóre organizmy mają rzęski na niektórych komórkach. Dotyczy to niektórych komórek własnego układu oddechowego. The nabłonek (komórki powierzchniowe; twoja skóra jest rodzajem nabłonka), który wyścieła twoje płuca, tworzy szereg połączonych ciałek podstawnych, czyli tak naprawdę cilium. Rozszerzenia rurkowe tych rzęskowych komórek poruszają się wzdłuż śluzu i cząstek stałych, a tym samym chronią wnętrze płuc.