CENTRIOLOS: λειτουργίες, χαρακτηριστικά και δομή

Σε όλη τη ζωή ενός ατόμου, τους τα κύτταρα πεθαίνουν και για να διατηρηθούν, πρέπει να χωριστούν σε δύο θυγατρικά κύτταρα κατά τη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης. Ωστόσο, για να πραγματοποιηθεί σωστά αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητο μια σειρά από κυτταρικές δομές εκπληρώνουν σωστά τη λειτουργία τους. Μεταξύ αυτών των δομών είναι η μιτωτική άτρακτος, η οποία προκύπτει από δομές γνωστές ως κεντρόλες. Σε αυτό το μάθημα από έναν ΔΑΣΚΑΛΟ θα δούμε τι είναι τα κεντρόλια, οι λειτουργίες, τα χαρακτηριστικά και η δομή τους. Διαβάστε μας παρακάτω για να μάθετε περισσότερα για αυτούς!

Τα κεντρόλια είναι μια τυπική δομή από τα περισσότερα από τα ευκαρυωτικά κύτταρα και αποτελούνται από μικροσωληνίσκους που αποτελούνται από πρωτεΐνες τουμπουλίνης.

Οι κεντρόλες θα αποτελούν με τη σειρά τους δύο δομές που είναι θεμελιώδεις για τα κύτταρα, όπως π.χ Κεντροσώματα που δρουν στην κυτταρική διαίρεση και βασικά σώματα που σχηματίζουν τις βλεφαρίδες και τα μαστίγια, δομές που εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες.

Τόσο τα κεντρόλια όσο και τα βασικά σώματα έχουν την ίδια μοριακή δομή και είναι εναλλάξιμα στο κύτταρο, δηλαδή, τα κεντρόλια μπορούν να μετακινηθούν προς τη μεμβράνη για να σχηματίσουν βλεφαρίδες και τα βασικά σώματα να κινηθούν μέσα στα κύτταρα και να σχηματίσουν ένα κεντρόσωμα.

ο λειτουργία των κεντρολίων στο κεντρόσωμα είναι αυτό του οργανώστε τα, ενώ η λειτουργία του στα βασικά σώματα είναι να οργανώνει και να αρχίζει να σχηματίζει τους μικροσωληνίσκους που θα σχηματίσουν το αξόνιο ή τον σκελετό των βλεφαρίδων και των μαστιγίων.

Στους ανθρώπινους ευκαρυώτες, τα ώριμα κεντρόλια ή τα βασικά σώματα είναι κυκλικές δομές με μεταξύ 150 και 500 nm σε ύψος (είναι πιο μεταβλητό και δεν είναι γνωστό πώς καθορίζεται) και περίπου 250 nm σε διάμετρο, για τόσο πολύ, τα κεντρόλια και τα βασικά σώματα είναι δύο από τις μεγαλύτερες πρωτεϊνικές δομές του ευκαρυωτικού κυττάρου.

Τα τοιχώματα των κεντρολίων σχηματίζονται από εννέα τριπλέτες μικροσωληνίσκων διατεταγμένα κατά μήκος και προσανατολισμένα όλα προς την ίδια κατεύθυνση, με τα άκρα πάνω από τους μικροσωληνίσκους να αποτελούν μέρος του κύλινδρο και τα άκρα λιγότερο στο άλλο, σχηματίζοντας ένα άπω και ένα εγγύς άκρο του κεντρολίου ή του βασικού σώματος, δηλαδή είναι δομές πολωμένος. Ωστόσο, αυτή η δομή δεν πληρούνται σε όλους τους οργανισμούς, όπως για παράδειγμα σε μερικά έμβρυα μύγας, όπου υπάρχουν 9 ζεύγη, ή στο νηματώδη ΝΤΟ. Elegans, όπου υπάρχουν 9 απλοί μικροσωληνίσκοι.

Στην τριπλέτα του μικροσωληνίσκου, μόνο ένα είναι πλήρες και αποτελείται από το 13 πρωτονημάτια (σχηματίζεται από 13 νήματα τουμπουλίνης συναρμολογημένα μαζί). Αυτός ο πλήρης μικροσωληνίσκος ονομάζεται μικροσωληνίσκος Α, ενώ οι μικροσωληνίσκοι Β και Γ είναι ατελείς και αποτελούνται μόνο από 10 πρωτονήματα, τα οποία μοιράζονται τα 3 με αυτά του Α. Στο απομακρυσμένο άκρο του κεντρολίου, μόνο οι μικροσωληνίσκοι Α και Β φτάνουν και το C είναι πιο κοντό. Στο εγγύς άκρο στα νεαρά κεντρόλια σχηματίζεται μια δομή που μοιάζει με καρότσι και βοηθά στην οργάνωση και τη συναρμολόγηση των τριδύμων των 9 μικροσωληνίσκων.

Τα κεντροσώματα των κυττάρων είναι δομές που σχηματίζονται από δύο κεντρόλια, ένα ώριμο και ένα ανώριμο. Το ώριμο κεντριόλιο έχει πρωτεϊνικές δομές που θα αποτελούν απομακρυσμένα και υποκρυσταλλικά προσαρτήματα και είναι τα άπω εξαρτήματα που συνδέονται με την πλασματική μεμβράνη. να σχηματίσουν τα βασικά σώματα των βλεφαρίδων τη στιγμή που το ώριμο κεντριόλιο μεταναστεύει κοντά στη μεμβράνη, ενώ οι υποκρύσταλλοι είναι υπεύθυνοι για την αγκύρωση του μικροσωληνίσκους.

Τα βασικά σώματα επίσης έχουν ένα είδος σκωληκοειδούς απόφυσης στα απομακρυσμένα άκρα τους, αλλά στην περίπτωση αυτή ονομάζονται βασικά πόδια και συνδετικές ή μεταβατικές ίνες, ενώ στο εγγύς άκρο τους έχουν ραβδωτές ακτινωτές ρίζες. Αυτά τα εξαρτήματα βοηθούν το βασικό σώμα να αγκιστρωθεί στην πλασματική μεμβράνη και οι ραβδωτές ρίζες βοηθούν στην οργάνωση της κυτταρικής δομής του βασικού σώματος.

Εικόνα: Atlas of Plant and Animal History

Τα κεντρόλια έχουν διάφορες λειτουργίες για το ευκαρυωτικό κύτταρο και για τη σωστή λειτουργία του. Μεταξύ αυτών των λειτουργιών είναι οι ακόλουθες.

Σχηματισμός των κεντροσωμάτων

Τα κεντροσώματα είναι τα κύρια στοιχεία των ζωικών κυττάρων που χρησιμεύουν για να αρχίσουν να σχηματίζονται μικροσωληνίσκοι του κυτοσώματος, διαδικασία γνωστή ως πυρήνωση μικροσωληνίσκων. Ένα κεντρόσωμα αποτελείται από ένα ζεύγος κεντρολίων (ένα ώριμο και ένα ανώριμο) που περιβάλλονται από ένα νέφος μορίων που σχηματίζουν το περικεντρικό υλικό. Τα στοιχεία μας δείχνουν ότι τα κεντρόλια μπορεί να είναι υπεύθυνα για τη συναρμολόγηση του κεντρολίου, καθώς είναι αυτά που στρατολογούν το περικεντρικό υλικό και το δακτύλιοι των υπομονάδων γάμμα της πρωτεΐνης τουμπουλίνης που βρίσκονται στην περικεντρική μήτρα και φαίνεται να είναι αυτοί που πραγματικά χρησιμεύουν για τον πυρήνα του μικροσωληνίσκους

Τα κεντρόλια και το περικεντρικό υλικό που τα περιβάλλουν παίζουν έναν από τους σημαντικότερους ρόλους κατά την κυτταρική διαίρεση των ζωικών κυττάρων, καθώς είναι υπεύθυνα για αποτελούν τη μιτωτική άτρακτο. Ωστόσο, δεν είναι το ίδιο σε όλα τα κύτταρα και έχει φανεί ότι στους νευρώνες, τα επιθηλιακά κύτταρα και τα μυϊκά κύτταρα, το κεντρόσωμα δεν είναι ο κύριος πυρηνοποιητής μικροσωληνίσκων. Τα κεντροσώματα απουσιάζουν επίσης σε κύτταρα φυτών και ζυμομυκήτων, όπου το μιτωτική άτρακτος συνίσταται απουσία κεντρολίων.

Σχηματισμός βλεφαρίδων ή κυλινδρογένεση

ο βλεφαρίδεςείναι Κινητές ή μη διεργασίες της επιφάνειας της πλασματικής μεμβράνης ορισμένων ευκαρυωτικών κυττάρων. Εκτελούν σημαντικές λειτουργίες όπου βρίσκονται, όπως π.χ άμυνα ενάντια στους μικροοργανισμούς και την κίνηση της βλέννας στις αναπνευστικές επιφάνειες, μετατόπιση του ωαρίου που σχηματίζεται από τις σάλπιγγες ή αισθητηριακές λειτουργίες στην ακουστική συσκευή και σε άλλα αισθητήρια όργανα. Ο σχηματισμός του συμβαίνει από τα βασικά σώματα με επιμήκυνση που συμβαίνει με πολυμερισμό των μικροσωληνίσκων Α και Β καθενός από τις τριπλέτες.

Όταν ένα κύτταρο τελειώνει την κυτταρική του διαίρεση, ένα παλιό κεντριόλιο μεταναστεύει προς την πλασματική μεμβράνη και γίνεται το βασικό σώμα που σχηματίζει βλεφαρίδες. Υπάρχουν κύτταρα που έχουν χιλιάδες βλεφαρίδες στην ελεύθερη τους επιφάνεια, όπως τα κύτταρα της τραχείας, του επενδύματος ή των ωοθηκών. Για το σχηματισμό ανεξάρτητων βλεφαρίδων σε αυτά τα κύτταρα, τα βασικά σώματα πρέπει να μεταναστεύσουν στην επιφάνεια του κυττάρου και άλλα στοιχεία του κυτταροσκελετού όπως μικρονημάτια ακτίνης και μικροσωληνίσκους.

Δεδομένου ότι η παρουσία βλεφαρίδων δεν είναι συμβατή με τη διαίρεση του κυττάρου, αυτά πρέπει να αποσυναρμολογηθούν όταν πρόκειται να διαιρεθεί το κελί και να συναρμολογηθούν ξανά μόλις ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία. Αυτή η αποσυναρμολόγηση πιστεύεται ότι συμβαίνει έτσι ώστε τα βασικά σώματα να μην παρεμβαίνουν στα κεντρόλια κατά τον σχηματισμό μιτωτικής ατράκτου.

Κυτταρική ασυμμετρία

Στις ασύμμετρες διαιρέσεις υπάρχει άνιση κατανομή μεταξύ των θυγατρικών κυττάρων και τα κεντρόλια είναι απαραίτητα για αυτόν τον τύπο διαίρεσης, αφού θα συμβάλουν στον σωστό προσανατολισμό της μιτωτικής ατράκτου. Ένας άλλος τρόπος για να δημιουργήσετε μια ασυμμετρία εξαρτάται από το ποιο θυγατρικό κύτταρο παίρνει το παλαιότερο κεντριόλιο.

Το παλαιότερο κεντρόλιο φαίνεται να περιβάλλεται από μόρια ελαφρώς διαφορετικά από εκείνα που περιβάλλουν τα νεότερα, εξυπηρετώντας τα βλαστοκύτταρα να διανεμηθούν μεταξύ των θυγατρικά κύτταρα τα διαφορετικά μόρια που σχετίζονται με το περικεντρικό υλικό του ενός ή του άλλου κεντρολίου, όπως το αγγελιοφόρο RNA ή οι διαφορετικοί παράγοντες ότι βοηθούν στην έναρξη και τη διατήρηση της μεταγραφής.

Μια υπόθεση που έχει παρατηρηθεί είναι ότι το κύτταρο που καταφέρνει να συλλάβει το κεντρόσωμα που έχει το παλαιότερο κεντρίλιο καταλήγει πρώτα να αναπτύξει τις βλεφαρίδες που Χρησιμεύουν για να ανταποκρίνονται νωρίτερα στα διαφορετικά σήματα στο περιβάλλον, δηλαδή, αυτή η άνιση κατανομή μπορεί να προκαλέσει διαφορετική συμπεριφορά μεταξύ των δύο κυψελών κόρες.

Οργάνωση κυττάρων

Η θέση στην οποία βρίσκονται τα κεντρόλια στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων, που αποτελούν τα κεντροσώματα των κυττάρων, είναι σημαντική για καθορίζει την οργάνωση πολλών κυττάρων, ή για να επιτρέψουν την κίνηση των κυττάρων, καθώς βοηθούν στη δημιουργία διαφοροποίησης μεταξύ του προπορευόμενου μπροστινού και του πίσω μέρους του κυττάρου. Για παράδειγμα, στα αστροκύτταρα του κεντρικού νευρικού συστήματος (κύτταρα που βοηθούν τους νευρώνες), το Συσκευή Golgi είναι διατεταγμένο προς το προπορευόμενο μέτωπο του κυττάρου λόγω της δράσης του κεντροσώματος. Ωστόσο, στους ινοβλάστες ο κυτταρικός πυρήνας είναι διατεταγμένος στο πιο ουραίο τμήμα του κυττάρου, επίσης χάρη στη δράση του κεντροσώματος.

Η θέση τόσο των κεντρολίων όσο και του κεντροσώματος στα κύτταρα φαίνεται να καθορίζεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ των μικροσωληνίσκων και των μικρονημάτων ακτίνης. Έχει φανεί ότι η θέση του κεντροσώματος στο κύτταρο εξαρτάται από την αλληλεπίδραση μεταξύ των μικροσωληνίσκων που παράγει και ο κυτταρικός φλοιός που βρίσκεται στην εσωτερική επιφάνεια της πλασματικής μεμβράνης και αποτελείται από μικρονημάτια ακτίνη.

Ωστόσο, μερικές φορές το κεντρόσωμα βρίσκεται κοντά στον πυρήνα του κυττάρου λόγω της αλληλεπίδρασης με πρωτεΐνες που αποτελούν μέρος του πυρηνικού περιβλήματος και το αγκυρώνουν σε αυτή τη θέση. Σε άλλα ευκαρυωτικά κύτταρα, η σχέση μεταξύ κεντροσωμάτων και πυρηνικού περιβλήματος οφείλεται στις ίνες πρωτεΐνες που σχετίζονται με τα κεντρόλια που ονομάζονται ραβδωτές ίνες, οι οποίες χρησιμεύουν ως ένωση και για τα δύο δομές.

Έναρξη εμβρυϊκής ανάπτυξης

Μετά τη σύντηξη των δύο απλοειδών κυττάρων στη διαδικασία γονιμοποίησης, μόνο το σπερματοζώοθα παραμείνει με κεντρόλιο που προέρχεται από το βασικό σώμα του μαστιγίου. Αυτό το κεντρόλιο θα στρατολογήσει το περικεντρικό υλικό που βρίσκεται στο ωάριο για να σχηματίσει το κεντρόσωμα.

Αυτό το νεοσύστατο κεντρόσωμα θα φροντίσει για το πυρήνωση και οργάνωση του συστήματος μικροσωληνίσκων κύτταρα απαραίτητα για τη μετανάστευση και τη σύντηξη των δύο προπυρήνων (απλοειδείς πυρήνες και των δύο γαμετών). Αργότερα, θα διαιρεθεί και θα σχηματίσει τη μιτωτική άτρακτο που είναι υπεύθυνη για την πραγματοποίηση της πρώτης διαίρεσης του κυττάρου.

Αν θέλετε να διαβάσετε περισσότερα άρθρα παρόμοια με Κεντριόλια: συναρτήσεις, χαρακτηριστικά και δομή, σας συνιστούμε να εισαγάγετε την κατηγορία μας βιολογία.