Det är bevisat att cellerna i eukaryota organismer representeras av ett system av membran som bildar organeller av protein-fosfolipidsammansättning. Det finns dock ett viktigt undantag från denna regel. Två organeller (cellcentrum och ribosom), samt rörelseorganeller (flageller och flimmerhår) har en icke-membranstruktur. Hur utbildas de? I det här arbetet kommer vi att försöka hitta svaret på denna fråga, och även studera strukturen för cellens cellcentrum, ofta kallad centrosomen.
Innehåller alla celler ett cellcenter
Det första faktum som forskare är intresserade av är den valfria närvaron av denna organoid. Så i lägre svampar - chytridiomycetes - och i högre växter är det frånvarande. Som det visade sig, i alger, i mänskliga celler och i de flesta djur, är närvaron av ett cellcentrum nödvändigt för genomförandet av processerna för mitos och meios. Somatiska celler delas på det första sättet, och könsceller delas på det andra sättet. En obligatorisk deltagare i båda processerna ärcentrosom. Divergensen av dess centrioler till polerna i den delande cellen och sträckningen av fissionsspindelfilamenten mellan dem säkerställer ytterligare divergens av kromosomerna fästa vid dessa filament och till modercellens poler.
Mikroskopiska studier avslöjade strukturella egenskaper hos cellcentret. Den innehåller från en till flera täta kroppar - centrioler, från vilka mikrotubuli fläktar ut. Låt oss studera utseendet och cellcentrets struktur mer i detalj.
Centrosom i interfascell
I en cells livscykel kan cellcentret ses under en period som kallas interfas. Två mikrocylindrar är vanligtvis placerade nära kärnmembranet. Var och en av dem består av proteinrör, samlade i tre delar (tripletter). Nio sådana strukturer bildar ytan av centriolen. Om det finns två av dem (vilket händer oftast) är de placerade i rät vinkel mot varandra. Under levnadsperioden mellan två divisioner är strukturen av cellcentrum i cellen nästan densamma i alla eukaryoter.
Centrosomens ultrastruktur
Det blev möjligt att i detalj studera cellcentrets struktur genom att använda ett elektronmikroskop. Forskare har funnit att centrosomcylindrar har följande dimensioner: deras längd är 0,3-0,5 mikron, deras diameter är 0,2 mikron. Antalet centrioler fördubblas innan divisionen börjar. Detta är nödvändigt så att moder- och dottercellerna själva, som ett resultat av delning, tar emotcellcentrum, bestående av två centrioler. De strukturella egenskaperna hos cellcentret ligger i det faktum att de centrioler som utgör det inte är likvärdiga: en av dem, den mogna (modern), innehåller ytterligare element: den pericentrioära satelliten och dess bihang. Den omogna centriolen har en specifik plats som kallas ett vagnhjul.
Centrosomens beteende i mitos
Det är välkänt att tillväxten av en organism, såväl som dess reproduktion, sker på nivån av den elementära enheten av levande natur, som är cellen. Cellens struktur, lokalisering och funktioner hos cellen, såväl som dess organeller, beaktas av cytologi. Trots det faktum att forskare har gjort mycket forskning är cellcentret fortfarande otillräckligt studerat, även om dess roll i celldelningen är helt klarlagd. I mitosprofasen och i profasen om reduktionsdelningen av meios divergerar centriolerna mot modercellens poler, och då bildas fissionsspindeltråden. De är fästa vid centromererna i den primära förträngningen av kromosomer. Vad är det till för?
Spindel av anafascelldelning
Experimenten av G. Boveri, A. Neil och andra forskare gjorde det möjligt att fastställa att cellcentrets struktur och dess funktioner är sammankopplade. Närvaron av två centrioler placerade bipolärt med avseende på cellens poler, och spindelfilament mellan dem, säkerställer en jämn fördelning av kromosomer kopplade till mikrotubuli till var och en av modercellens poler.
Därmed kommer antalet kromosomer att vara detsamma i dotterceller som ett resultat av mitos, eller hälften så mycket (i meios) som i den ursprungliga modercellen. Av särskilt intresse är det faktum att cellcentrets struktur förändras och är korrelerad med stadierna i celllivscykeln.
Kemisk analys av organellen
För en bättre förståelse av centrosomens funktioner och roll, låt oss studera vilka organiska föreningar som ingår i dess sammansättning. Som man kan förvänta sig är proteiner ledande. Det räcker med att påminna om att cellmembranets struktur och funktioner också beror på närvaron av peptidmolekyler i det. Observera att proteiner i centrosomen har en sammandragningsförmåga. De är en del av mikrotubuli och kallas tubuliner. När vi studerade cellcentrets externa och interna struktur nämnde vi hjälpelement: pericentriolära satelliter och centriolbihang. De inkluderar cenexin och myricitin.
Det finns också proteiner som reglerar metabolismen av organoiden. Dessa är kinas och fosfatas - speciella peptider som ansvarar för kärnbildning av mikrotubuli, det vill säga för bildandet av en aktiv frömolekyl, från vilken tillväxten och syntesen av radiella mikrofilament börjar.
Cellcenter som organisatör av fibrillära proteiner
Inom cytologi har idén om centrosomen som den huvudsakliga organellen ansvarig för bildandet av mikrotubuli äntligen fått fäste. Tack vare K. Fultons generaliserande studier kan man hävda att cellen centrerartillhandahåller denna process på fyra sätt. Till exempel: polymerisation av fissionsspindelfilament, bildning av centrioler, skapande av ett radiellt system av mikrotubuli i interfascellen, och slutligen syntes av element i det primära cilium. Detta är en speciell formation som är karakteristisk för moderns centriol. Genom att studera cellmembranets struktur och funktioner upptäcker forskare det under ett elektronmikroskop i cellcentret efter mitotisk celldelning eller vid tiden för mitosens början. I G2-stadiet av interfas, såväl som i de tidiga stadierna av profas, försvinner cilium. Enligt sin kemiska sammansättning består den av tubulinmolekyler och är en märkning genom vilken en mogen maternell centriol kan identifieras. Så hur uppstår centrosommognad? Tänk på alla nyanser av denna process.
Stadier av centriolbildning
Cytologer har fastställt att dotter- och moderns centrioler som bildar diplosomen inte har samma struktur. Så den mogna strukturen kantas av ett lager av pericentriolär substans - en mitotisk halo. Full mognad av dottercentriolen tar längre tid än en celllivscykel. I slutet av G1-stadiet av den andra cellcykeln fungerar den nya centriolen redan som en organisatör av mikrotubuli och kan bilda fissionsspindelfilament, såväl som bildandet av speciella rörelseorganeller. De kan vara flimmerhår och flageller, som finns i encelliga protozoer (till exempel grön euglena, ciliates-skor), såväl som i många alger, såsom chlamydomonas. Flagella som bildas på grund av mikrotubuli i cellcentret levereras med mångasporer i alger, samt könsceller från djur och människor.
Centrosomens roll i celllivet
Så, vi har sett att en av de minsta cellorganellerna (upptar mindre än 1 % av cellvolymen) spelar en ledande roll för att reglera metabolismen av både växt- och djurceller. Brott mot bildandet av delningsspindeln medför bildandet av genetiskt defekta dotterceller. Deras uppsättningar av kromosomer skiljer sig från det normala antalet, vilket leder till kromosomavvikelser. Som ett resultat, utvecklingen av onormala individer eller deras död. Inom medicinen har förhållandet mellan antalet centrioler och risken att utveckla cancer fastställts. Till exempel, om normala hudceller innehåller 2 centrioler, visar en vävnadsbiopsi vid hudcancer en ökning av antalet till 4-6. Dessa resultat ger bevis för centrosomens nyckelroll i kontrollen av celldelning. Nya experimentella data pekar på den viktiga roll som denna organell har i processerna för intracellulär transport. Cellcentrets unika struktur gör att det kan reglera både formen på cellen och dess förändring. I en norm alt utvecklande enhet är centrosomen belägen bredvid Golgi-apparaten, nära kärnan, och ger tillsammans med dem integrerande och signalerande funktioner i implementeringen av mitos, meios, såväl som programmerad celldöd - apoptos. Det är därför moderna cytologer anser att centrosomen är en viktig förenande organell i cellen, ansvarig både för dess delning och för helatotal metabolism.
