Sentrosom: Definisjon, struktur og funksjon (med diagram)

Innhold

• Strukturen til sentriolen
• Sentrosomet som en del av cytoskelettet
• Sentrosomets rolle i celledivisjon
• Centriole Replication
• Rolle i Cilia-formasjon

De sentrosomen ("mellomkropp") er en struktur som finnes i cellene til de fleste planter og dyr. Det er fra denne organellen proteinstrukturer kjent som mikrotubuli form og utvid.

Disse mikrotubuli kommer fra mikrotubulusorganiseringssenteret (MTOC), og er integrert i en rekke eukaryote cellefunksjoner og prosesser gjennom en cellers levetid. De er kanskje mest kjent for sin viktige rolle i prosessen med celledeling, som inkluderer mitose (inndelingen av et cellekjernemateriale i datterkjerner) fulgte i kort rekkefølge av cytokinese (inndelingen av en hel celle i datterceller).

Denne delingsprosessen er formidlet av Sentrioler av sentrosomer.

Strukturen til sentriolen

Sentrosomer er strukturer som inneholder sentriolene, som gir opphav til mikrotubulene som fungerer som den mitotiske spindelen. Det er mye å se for seg, så en titt på hver av disse i termer gir en klarere ide om den fysiske oppsettingen av sentrosomer.

I løpet av inter, som er perioden der en celle ikke deler seg aktivt, inneholder hver celle ett sentrosom som inkluderer et par sentrioler. Hver av disse sentriolene består av ni mikrotubuli-tripletter i et sylindrisk arrangement; med andre ord inkluderer en enkelt sentriole totalt 27 mikrotubuli løper fra ende til ende. De to sentriolene er rett i vinkel på hverandre. Tripplene selv ligner små parallelle rør som er i en linje.
Les mer om hva som skjer i grensesnitt.

Også i løpet av fasen blir alle cellens basiske komponenter replikert, inkludert sentrosomet og parets sentrioler. Opprinnelig forblir de to sentrosomene, eller par sentrioler, i nær fysisk nærhet. Når mitose er helt i gang, er de to sentriolene vandre mot motsatte ender av cellen som forbereder seg på å dele opp i to datterceller.

Centrosome vs. Centromere: Verken "sentrosom" eller "sentriole" bør forveksles med cent, som er det fysiske krysset mellom søsterkromatidene til et kromosom som forbereder seg på å dele seg som en del av mitose.)

Mikrotubuli har som nevnt en rekke forskjellige funksjoner i celler, men deres viktigste formål i celledeling er å tjene som spindelfibrene som hjelper til med å kontrollere og utføre separasjonen av cellulære komponenter under delingsprosessen.

Sentrosomet som en del av cytoskelettet

I tillegg til å ta del i mitose, spiller sentrosomet en viktig strukturell rolle i cellen ved å generere mikrotubuli som danner cytoskjelettet, som er det som gir cellene deres form og integritet.

Selv om det kanskje er fristende å forestille seg celler som skjøre, geléholdige klatter som er lite mer enn runde beholdere, er hver celle ekstremt dynamisk, inkludert dens membran, som nøye kontrollerer hvilke stoffer som kanskje ikke vil passere inn i og utenfor cellen.

Les mer om hovedfunksjonen til mikrotubulusceller.

Formålet deres ligner på det som er i din egen kropps skjelett, som gir resten av deg din generelle fysiske form og fungerer som et rack av slags som inneholder dine andre viktige fysiske komponenter - dine organer, muskler og vev.

Cytoskelettarrangement og sammensetning: Mikrotubulene som danner cytoskjelettet er gjenget over cytoplasmaet i cellenes indre, og danner en serie seler mellom cellegrensen og dens kjern nær sentrum. Disse tubulene består igjen av monomere enheter laget av et protein som heter tubulin.

Dette tubulinet, som mange proteiner i naturen, kommer i en rekke undertyper; de vanligste i mikrotubuli er:

Bare i nærvær av et sentrosom, danner disse monomerer seg spontant til mikrotubuli, på omtrent samme måte, kanskje, ettersom egg, sukker og sjokolade bare former seg til cookies i nærvær av et bemannet kjøkken.

I tillegg heter proteiner dyneins og kinesins delta i mitose; disse hjelper til med å orientere endene av mikrotubulene til de riktige stedene langs eller i nærheten av de snart delte kromosomene, som stiller seg opp langs metafaseplaten.

Viktigheten av sentrosomer: Det er foreløpig ikke kjent hvordan nøyaktig duplisering av sentrosomer under interfase skjer. Det er også bemerkelsesverdig at mens sentrosomer og sentrioler vises i de fleste planteceller, mitose kan forekomme i planter i fravær av disse strukturene. I noen dyreceller kan mitose faktisk fungere selv når sentriolene er blitt ødelagt målrettet, men dette resulterer generelt i et uvanlig høyt antall replikasjonsfeil.

Det antas derfor sentrosomer hjelper til med å gi en grad av kontroll over hele prosessen, og biokjemikere prøver å belyse mekanismene til dette fordi de sannsynligvis er viktige i genes og progresjon av kreft og andre lidelser som er betinget av celle replikasjon og deling.

••• Dana Chen | Sciencing

Sentrosomets rolle i celledivisjon

Celledeling er en avgjørende komponent i cellebiologien. Sentrosomer spiller en viktig rolle denne prosessen.

Husk at de to sentriolene til et enkelt sentrosom er orientert i rette vinkler på hverandre, noe som betyr at mikrotubulene i disse sentriolene vil bli anordnet i en av to innbyrdes vinkelrett retninger. Husk også at de to sentrosomene i en ennå-ikke-helt-delende celle ligger i motsatte ender av grensesnittcellen.

En implikasjon av denne geometrien er at når spindelfibrene til mitose begynner å dannes, de strekker seg fra hver side (eller “pol”) Av cellen mot sentrum, hvor celledelingen til syvende og sist er mest tydelig, og de strekker seg også eller “vifter” utover i en rekke retninger fra hver sentrosom selv.

Prøv å holde de lukkede nevene holdt litt fra hverandre, og åpne dem sakte mens du forlenger de nylig synlige fingrene mot hverandre; Dette gir et generelt bilde av hva som utspiller seg ved sentrosomene når mitosen fortsetter.

Mitose i seg selv inkluderer fire faser (noen ganger listet som fem). I rekkefølge er disse:

Noen kilder inkluderer også prometafase mellom profase og metafase. Når mitose kommer i gang, beveger mikrotubulene som vokser fra den begynnende mitotiske spindelen ved hver pol mot midten av cellen, hvor de replikerte kromosomene anordnet i par er stilt opp langs den såkalte metafaseplate (en usynlig linje langs hvilken spaltningen av kjernen oppstår).

Disse varierende endene av spindelfibrene havner på et av tre steder: på kinetochore av hvert kromosompar, som er strukturen som kromosomene faktisk skiller seg fra; på armene til kromosomene; og i selve cytoplasmaet godt på den andre siden av cellen, nærmere det motsatte sentrosomet enn til disse fibrenes utgangspunkt.

Spindelfibre i drift: Utvalget av ankerpunkter på endene av spindelfibrene vitner om elegansen og kompleksiteten i den mitotiske prosessen. Det er en slags "dragkamp", men en som må være ekstremt godt koordinert, slik at divisjon "løper gjennom" den eksakte midten av hvert kromosompar for å sikre at hver dattercelle mottar nøyaktig ett kromosom fra hvert par.

Spindelfibrene gjør derfor litt "skyving" så vel som mye "trekking" for å sikre at celledelingen ikke bare er kraftig, men nøyaktig. Mikrotubulene tar del i delingen av kjernen alene, men deltar også i delingen av hele cellen (dvs. cytokinesis) og omslutningen av hver nye dattercelle i sin egen cellemembran.

En måte å forestille seg alt dette på: celler har ikke muskler, men mikrotubulene er omtrent så nærme som cellekomponenter kommer.

Centriole Replication

Som sagt replikeres sentrosomene i celler under interfase, den relativt lange delen av cellesyklusen mellom mitotiske divisjoner. Replikasjonen av sentrioler i sentrosomer er ikke helt konservative, noe som betyr at de to danningssentriolene som er dannet ikke er helt identiske, som det ville oppstå i en konservativ prosess. I stedet er sentriole replikasjon semikonservativ.

Mens den nøyaktige mekanismen for sentrosomreplikasjon i løpet av S-fase (syntesefase) gjenstår å forstå forståelsen av celleinterfase, har forskere innsett at når en sentriole deler seg, en av de resulterende sentriolene beholder egenskapene til "moren" og kan generere operasjonelle mikrotubuli.

Denne sentriolen har "stamcelle-lignende" egenskaper, mens den andre, "datteren" blir fullstendig differensiert. Hver delende celle har ett mor-datter sentriolepar ved hver pol, altså hver ny dattercelle inneholder, som du kanskje forventer, en morsentriole og en dattercentriole i hvert par. I løpet av interfasen som snart følger, vil denne sentriolen dele seg for å opprette to morsentriole-datter sentriolepar igjen.

Sentrioler i differensierte strukturer: De subtile forskjellene i funksjon mellom de rettvinklede sentriolene i hvert par blir tydelige når for eksempel morsentriolen blir festet til det indre av cellens plasmamembran for å danne en struktur som kalles en basal kropp. Denne kroppen er vanligvis en del av en cilium, eller hårlignende multi-mikrotubule forlengelse, som ikke er bevegelig; det vil si at den ikke beveger seg.

Noen cilia (flertall av “cilium”) form flag (entall “flagellum”) som beveger seg, som ofte driver hele celler langs mens de i andre tilfeller fungerer som miniatyrkost med en slags art som fjerner rusk fra regionen til flagellum.

Mens biologer har mye å lære om den nøyaktige dynamikken i sentrosomer, gir kreft et vindu i hva som går galt med sentrosomer i tilfeller av unormal celledeling. Forskere har for eksempel observert det kreftceller inneholder ofte uvanlige antall sentrosomer i stedet for den forventede en eller to, og visse antikreftmedisiner (for eksempel Taxol og vincristine) utøver sine virkninger ved å forstyrre mikrotubulersamlingen.

Rolle i Cilia-formasjon

Et flagellum er et utvalg av mikrotubuli som gir rom for bevegelse, som i tilfelle a spermcelle. Et flagellum stammer fra en enkelt basal kropp på den indre overflaten av plasmamembranen. Således inneholder en sædcelle et enkelt sentriolepar.

Fordi en sædcelle endelig skjebne er å smelte sammen med en eggcelle, og en eggcelle mangler en basal kropp, er det sædcellene som sikrer at en nydannet zygote (produktet av egg-sædforbindelse og det første trinnet i generasjonen av en ny organisme i reproduksjon) vil kunne dele seg, siden sentriolen inneholder instruksjoner og komponenter som er nødvendige for delingsprosessen.

Noen organismer har cilia på visse celler. Dette inkluderer noen av cellene i din egen luftveie. De epitel (overflateceller; huden din er en slags epitel) som linjer lungene dine og danner en rekke tilkoblede basallegemer, som er hva et cilium faktisk er. De rørformede forlengelsene av disse cilierte cellene fungerer for å bevege seg langs slim og svevestøv og beskytter derfor det indre av lungene.