Het is bewezen dat de cellen van eukaryote organismen worden vertegenwoordigd door een systeem van membranen die organellen vormen met een eiwit-fosfolipide-samenstelling. Er is echter een belangrijke uitzondering op deze regel. Twee organellen (celcentrum en ribosoom), evenals bewegingsorganellen (flagella en cilia) hebben een niet-membraanstructuur. Hoe worden ze opgevoed? In dit werk zullen we proberen het antwoord op deze vraag te vinden, en ook de structuur van het celcentrum van de cel bestuderen, vaak het centrosoom genoemd.
Bevatten alle cellen een celcentrum
Het eerste feit waar wetenschappers in geïnteresseerd zijn, is de optionele aanwezigheid van deze organoïde. Dus in lagere schimmels - chytridiomyceten - en in hogere planten is het afwezig. Het bleek dat in algen, in menselijke cellen en bij de meeste dieren de aanwezigheid van een celcentrum noodzakelijk is voor de implementatie van de processen van mitose en meiose. Somatische cellen worden op de eerste manier verdeeld en geslachtscellen op de andere manier. Een verplichte deelnemer aan beide processen is:centrosoom. De divergentie van zijn centriolen naar de polen van de delende cel en het uitrekken van de splijtingsspoelfilamenten daartussen zorgt voor een verdere divergentie van de chromosomen die aan deze filamenten en aan de polen van de moedercel zijn bevestigd.
Microscopische studies onthulden structurele kenmerken van het celcentrum. Het omvat van één tot meerdere dichte lichamen - centriolen, van waaruit microtubuli uitwaaieren. Laten we het uiterlijk en de structuur van het celcentrum in meer detail bestuderen.
Centrosoom in interfasecel
In de levenscyclus van een cel kan het celcentrum worden gezien tijdens een periode die interfase wordt genoemd. Twee microcilinders bevinden zich meestal in de buurt van het kernmembraan. Elk van hen bestaat uit eiwitbuisjes, verzameld in drie stukken (tripletten). Negen van dergelijke structuren vormen het oppervlak van de centriol. Als er twee zijn (wat het vaakst gebeurt), staan ze haaks op elkaar. Tijdens de levensperiode tussen twee delingen is de structuur van het celcentrum in de cel bij alle eukaryoten bijna hetzelfde.
Ultrastructuur van het centrosoom
Het werd mogelijk om de structuur van het celcentrum in detail te bestuderen met behulp van een elektronenmicroscoop. Wetenschappers hebben ontdekt dat centrosoomcilinders de volgende afmetingen hebben: hun lengte is 0,3-0,5 micron, hun diameter is 0,2 micron. Het aantal centriolen verdubbelt voordat de deling begint. Dit is nodig zodat de moeder- en dochtercellen zelf, als gevolg van deling, ontvangencelcentrum, bestaande uit twee centriolen. De structurele kenmerken van het celcentrum liggen in het feit dat de centriolen waaruit het bestaat niet equivalent zijn: een van hen, de volwassen (moederlijke) één, bevat extra elementen: de pericentriolaire satelliet en zijn aanhangsels. De onrijpe centriole heeft een specifieke plaats die een radslag wordt genoemd.
Gedrag van het centrosoom bij mitose
Het is algemeen bekend dat de groei van een organisme, evenals de voortplanting ervan, plaatsvindt op het niveau van de elementaire eenheid van de levende natuur, namelijk de cel. De structuur van de cel, lokalisatie en functies van de cel, evenals zijn organellen, worden door cytologie beschouwd. Ondanks dat wetenschappers veel onderzoek hebben gedaan, is het celcentrum nog onvoldoende onderzocht, hoewel de rol ervan bij de celdeling volledig is opgehelderd. In de profase van mitose en in de profase van de reductiedeling van meiose, divergeren de centriolen naar de polen van de moedercel en vervolgens wordt de splijtingsspoeldraad gevormd. Ze zijn bevestigd aan de centromeren van de primaire vernauwing van chromosomen. Waar is het voor?
Spil van anafase celdeling
De experimenten van G. Boveri, A. Neil en andere wetenschappers maakten het mogelijk om vast te stellen dat de structuur van het celcentrum en zijn functies met elkaar verbonden zijn. De aanwezigheid van twee centriolen die bipolair zijn gelokaliseerd ten opzichte van de polen van de cel, en spilfilamenten daartussen, zorgt voor een gelijkmatige verdeling van chromosomen die zijn verbonden met microtubuli naar elk van de polen van de moedercel.
Het aantal chromosomen zal dus hetzelfde zijn in dochtercellen als gevolg van mitose, of half zoveel (bij meiose) als in de oorspronkelijke moedercel. Van bijzonder belang is het feit dat de structuur van het celcentrum verandert en gecorreleerd is met de stadia van de cellevenscyclus.
Chemische analyse van het organel
Laten we, voor een beter begrip van de functies en rol van het centrosoom, bestuderen welke organische verbindingen in de samenstelling zijn opgenomen. Zoals je zou verwachten, zijn eiwitten leidend. Het volstaat te herinneren dat de structuur en functies van het celmembraan ook afhangen van de aanwezigheid van peptidemoleculen daarin. Merk op dat eiwitten in het centrosoom een contractiel vermogen hebben. Ze maken deel uit van microtubuli en worden tubulines genoemd. Bij het bestuderen van de externe en interne structuur van het celcentrum, noemden we hulpelementen: pericentriolaire satellieten en centriol-aanhangsels. Ze omvatten cenexine en myricitine.
Er zijn ook eiwitten die het metabolisme van de organoïde reguleren. Dit zijn kinase en fosfatase - speciale peptiden die verantwoordelijk zijn voor de kiemvorming van microtubuli, dat wil zeggen voor de vorming van een actief zaadmolecuul, van waaruit de groei en synthese van radiale microfilamenten begint.
Celcentrum als organisator van fibrillaire eiwitten
In de cytologie heeft het idee van het centrosoom als het belangrijkste organel dat verantwoordelijk is voor de vorming van microtubuli eindelijk ingang gevonden. Dankzij de generaliserende studies van K. Fulton kan worden gesteld dat het celcentrumbiedt dit proces op vier manieren. Bijvoorbeeld: polymerisatie van splijtingsspoelfilamenten, vorming van centriolen, vorming van een radiaal systeem van microtubuli in de interfasecel, en tenslotte synthese van elementen in de primaire cilium. Dit is een speciale formatie die kenmerkend is voor de maternale centriol. Door de structuur en functies van het celmembraan te bestuderen, detecteren wetenschappers het onder een elektronenmicroscoop in het celcentrum na mitotische celdeling of op het moment van het begin van mitose. In de G2-fase van de interfase, evenals in de vroege stadia van de profase, verdwijnt de cilium. Volgens zijn chemische samenstelling bestaat het uit tubulinemoleculen en is het een label waarmee een volwassen maternale centriol kan worden geïdentificeerd. Dus hoe vindt centrosoomrijping plaats? Overweeg alle nuances van dit proces.
Stappen van centriolenvorming
Cytologen hebben vastgesteld dat de dochter- en moedercentriolen die het diplosoom vormen, niet dezelfde structuur hebben. Dus de volwassen structuur wordt begrensd door een laag pericentriolaire substantie - een mitotische halo. Volledige rijping van de dochtercentriole duurt langer dan één cellevenscyclus. Aan het einde van de G1-fase van de tweede celcyclus fungeert de nieuwe centriol al als een organisator van microtubuli en is hij in staat om splijtingsspoelfilamenten te vormen, evenals de vorming van speciale bewegingsorganellen. Het kunnen trilhaartjes en flagellen zijn, gevonden in eencellige protozoa (bijvoorbeeld groene euglena, ciliaten-schoenen), evenals in veel algen, zoals chlamydomonas. Flagella gevormd door microtubuli van het celcentrum worden geleverd met veelsporen in algen, evenals kiemcellen van dieren en mensen.
De rol van het centrosoom in het celleven
Dus we hebben gezien dat een van de kleinste celorganellen (minder dan 1% van het celvolume in beslag neemt) een leidende rol speelt bij het reguleren van het metabolisme van zowel plantaardige als dierlijke cellen. Schending van de vorming van de delingsspoel brengt de vorming van genetisch defecte dochtercellen met zich mee. Hun sets chromosomen verschillen van het normale aantal, wat leidt tot chromosomale aberraties. Dientengevolge, de ontwikkeling van abnormale individuen of hun dood. In de geneeskunde is het verband tussen het aantal centriolen en het risico op het ontwikkelen van kanker vastgesteld. Als normale huidcellen bijvoorbeeld 2 centriolen bevatten, dan onthult een weefselbiopsie in geval van huidkanker een toename van hun aantal tot 4-6. Deze resultaten leveren bewijs voor de sleutelrol van het centrosoom bij de controle van celdeling. Recente experimentele gegevens wijzen op de belangrijke rol van dit organel in de processen van intracellulair transport. Door de unieke structuur van het celcentrum kan het zowel de vorm van de cel als de verandering ervan reguleren. In een zich normaal ontwikkelende eenheid bevindt het centrosoom zich naast het Golgi-apparaat, in de buurt van de kern, en samen met hen biedt het integratie- en signaleringsfuncties bij de implementatie van mitose, meiose, evenals geprogrammeerde celdood - apoptose. Dat is de reden waarom moderne cytologen het centrosoom beschouwen als een belangrijk verenigend organel van de cel, verantwoordelijk voor zowel de deling als voor de gehelealgehele stofwisseling.
