Centrosoom: definitie, structuur en functie (met diagram)

Inhoud

• De structuur van de centriole
• Het centrosoom als onderdeel van het cytoskelet
• Rol van het centrosoom in celdeling
• Centriole-replicatie
• Rol in Cilia-formatie

De centrosome ("middenlichaam") is een structuur die wordt aangetroffen in de cellen van de meeste planten en dieren. Het is van dit organel dat de eiwitstructuren bekend staan ​​als microtubules vorm en uitbreiding.

Deze microtubuli komen voort uit het microtubule-organiserende centrum (MTOC) en zijn een integraal onderdeel van een aantal eukaryotische celfuncties en -processen gedurende de levensduur van een cel. Ze zijn misschien het best bekend om hun belangrijke rol in het proces van celdeling, waaronder mitosis (de verdeling van een cel nucleair materiaal in dochterkernen) gevolgd in korte volgorde door cytokinese (de verdeling van een hele cel in dochtercellen).

Dit deelproces wordt gemedieerd door de centrioles van centrosomen.

De structuur van de centriole

Centrosomen zijn structuren die de centriolen bevatten, die aanleiding geven tot de microtubuli die fungeren als de mitotische spil. Dat is veel om voor te stellen, dus een blik op elk van deze in termen geeft een duidelijker beeld van de fysieke opzet van centrosomen.

Gedurende interfase, wat de periode is waarin een cel niet actief deelt, elke cel bevat één centrosoom met een paar centriolen. Elk van deze centriolen bestaat uit negen microtubulus-drieling in een cilindrische opstelling; met andere woorden, een enkele centriole omvat in totaal 27 microtubuli loopt van begin tot eind. De twee centriolen staan ​​haaks op elkaar. De drielingen zelf lijken op kleine parallelle pijpen die in een lijn liggen.
Lees meer over wat er gebeurt in interfase.

Tijdens de interfase worden ook alle basiscomponenten van cellen gerepliceerd, inclusief het centrosoom en het paar centriolen. Aanvankelijk blijven de twee centrosomen, of paren van centriolen, dicht bij elkaar in de buurt. Zodra de mitose volledig aan de gang is, de twee centriolen migreren naar tegenovergestelde uiteinden van de cel die zich voorbereidt om te splitsen in twee dochtercellen.

Centrosome versus Centromere: Noch "centrosome" of "centriole" moet worden verward met de centromeer, wat de fysieke verbinding is tussen de zusterchromatiden van een chromosoom dat zich voorbereidt om te delen als onderdeel van mitose.)

Microtubuli, zoals opgemerkt, hebben een aantal verschillende functies in cellen, maar hun hoofddoel bij celdeling is om te dienen als de spilvezels die helpen bij het regelen en uitvoeren van de scheiding van cellulaire componenten tijdens het delingproces.

Het centrosoom als onderdeel van het cytoskelet

Naast deelname aan mitosis, speelt het centrosoom een ​​vitale structurele rol in de cel door het genereren van de microtubules die de vormen cytoskelet, dat is wat cellen hun vorm en integriteit geeft.

Hoewel het misschien verleidelijk is om cellen voor te stellen als fragiele, gelatineachtige globs die weinig meer zijn dan ronde containers, is elke cel extreem dynamisch, inclusief het membraan, dat zorgvuldig regelt welke stoffen wel en niet in en buiten de cel kunnen komen.

Lees meer over de hoofdfunctie van microtubuli cellen.

Hun doel is vergelijkbaar met dat van het skelet van uw eigen lichaam, dat de rest van u uw algemene fysieke vorm geeft en functioneert als een soort rek dat uw andere belangrijke fysieke componenten bevat - uw organen, spieren en weefsels.

Opstelling en samenstelling van Cytoskeleton: De microtubuli die het cytoskelet vormen, worden over het cytoplasma van het inwendige van de cel geschroefd en vormen een reeks accolades tussen de cellengrens en de kern ervan dicht bij het centrum. Deze buisjes bestaan ​​op hun beurt uit monomere eenheden gemaakt van een eiwit genaamd tubuline.

Deze tubuline komt, net als veel andere eiwitten in de natuur, in verschillende subtypen; de meest voorkomende gevonden in microtubuli zijn:

Alleen in de aanwezigheid van een centrosoom vormen deze monomeren zichzelf spontaan in microtubuli, op ongeveer dezelfde manier, misschien, omdat eieren, suiker en chocolade zichzelf alleen in koekjes vormen in de aanwezigheid van een keuken met menspersoneel.

Bovendien worden eiwitten genoemd dyneins en kinesins deelnemen aan mitose; deze helpen de uiteinden van de microtubuli naar hun juiste locaties te oriënteren langs of nabij de snel te delen chromosomen, die zich op een lijn bevinden langs de metafaseplaat.

Het belang van centrosomen: Het is nog niet bekend hoe precies de duplicatie van centrosomen tijdens interfase optreedt. Het is ook opmerkelijk dat hoewel centrosomen en centriolen in de meeste plantencellen voorkomen, mitose kan voorkomen in planten in afwezigheid van deze structuren. In sommige dierlijke cellen kan mitose zelfs functioneren wanneer de centriolen doelbewust zijn vernietigd, maar dit resulteert in het algemeen in een ongewoon hoog aantal replicatiefouten.

Men gelooft daarom dat centrosomen helpen een mate van controle te geven gedurende het hele proces, en biochemici proberen de mechanismen hiervan op te helderen omdat die waarschijnlijk belangrijk zijn in het ontstaan ​​en de progressie van kanker en andere aandoeningen die afhankelijk zijn van celreplicatie en deling.

••• Dana Chen | Sciencing

Rol van het centrosoom in celdeling

Celdeling is een cruciaal onderdeel van celbiologie. Centrosomen spelen een belangrijke rol in dit proces.

Onthoud dat de twee centriolen van een enkel centrosoom haaks op elkaar zijn georiënteerd, wat betekent dat de microtubuli in deze centriolen in een van twee onderling loodrechte richtingen worden gerangschikt. Bedenk ook dat de twee centrosomen in een tot nu toe niet geheel delende cel aan tegenovergestelde uiteinden van de interfasecel liggen.

Een implicatie van deze geometrie is dat wanneer de spilvezels van mitose zich beginnen te vormen, zij strekken van elke kant (of 'paal”) Van de cel naar het midden toe, waar celdeling uiteindelijk het duidelijkst is, en ze breiden zich ook uit of "waaieren" naar buiten in verschillende richtingen van elk centrosoom zelf.

Probeer je gesloten vuisten iets uit elkaar te houden en open ze langzaam terwijl je je nieuw zichtbare vingers naar elkaar uitstrekt; dit biedt een algemeen beeld van wat zich bij de centrosomen ontvouwt naarmate de mitose voortschrijdt.

Mitosis zelf omvat vier fasen (soms vermeld als vijf). In volgorde zijn dit:

Sommige bronnen omvatten ook prometaphase tussen profase en metafase. Terwijl mitose op gang komt, bewegen de microtubuli die uit de ontluikende mitotische spindel aan elke pool groeien naar het midden van de cel, waar de gerepliceerde chromosomen in paren gerangschikt zijn opgesteld langs de zogenaamde metafase plaat (een onzichtbare lijn waarlangs de splitsing van de kern plaatsvindt).

Deze zich uitstrekkende uiteinden van de spilvezels komen op een van de drie plaatsen terecht: op de kinetochore van elk chromosoompaar, dat is de structuur waarbij chromosomen feitelijk scheiden; op de armen van de chromosomen; en in het cytoplasma zelf, goed aan de andere kant van de cel, dichter bij het tegenovergestelde centrosoom dan bij het punt van oorsprong van deze vezels.

Spilvezels in bedrijf: Het bereik van ankerpunten van de uiteinden van de spilvezels getuigt van de elegantie en complexiteit van het mitotische proces. Het is een soort "touwtrekken", maar een die zeer goed gecoördineerd moet zijn, zodat die verdeling precies door het midden van elk chromosoompaar "loopt" om ervoor te zorgen dat elke dochtercel ontvangt precies één chromosoom van elk paar.

De spilvezels doen daarom wat "duwen" evenals veel "trekken" om ervoor te zorgen dat de celdeling niet alleen krachtig maar nauwkeurig is. De microtubuli nemen alleen deel aan de deling van de kern, maar nemen ook deel aan de deling van de hele cel (d.w.z. cytokinese) en het opnieuw insluiten van elke nieuwe dochtercel in zijn eigen celmembraan.

Een manier om dit allemaal voor te stellen: cellen hebben geen spieren, maar de microtubuli zijn ongeveer zo dichtbij als celcomponenten.

Centriole-replicatie

Zoals gezegd repliceren de centrosomen van cellen tijdens interfase, het relatief lange deel van de celcyclus tussen mitotische divisies. De replicatie van centriolen in centrosomen is niet volledig conservatief, wat betekent dat de twee gevormde centriolen van de dochter niet volledig identiek zijn, zoals zou gebeuren in een conservatief proces. In plaats daarvan is centriole replicatie semiconservatieve.

Terwijl het exacte mechanisme van centrosome replicatie tijdens de S fase (synthesefase) van celinterfase moet nog volledig worden begrepen, wetenschappers hebben zich gerealiseerd dat wanneer een centriole verdeelt, een van de resulterende centriolen behoudt de kenmerken van de 'moeder' en kan operationele microtubuli genereren.

Deze centriole heeft "stamcelachtige" eigenschappen, terwijl de andere, de "dochter" volledig gedifferentieerd raakt. Elke deelcel heeft één moeder-dochter centriole paar op elke pool, dus elke nieuwe dochtercel, zoals je zou verwachten, bevat een moeder centriole en een dochter centriole in elk paar. Tijdens de interfase die snel volgt, zal deze centriole delen om opnieuw twee moeder centriole-dochter centriole paren te creëren.

Centriolen in gedifferentieerde structuren: De subtiele functieverschillen tussen de haakse centriolen in elk paar worden duidelijk wanneer het moedercentriol bijvoorbeeld gehecht raakt aan het inwendige van het plasmamembraan van de cel om een ​​structuur te vormen die een basaal lichaam. Dit lichaam maakt meestal deel uit van een cilium, of haarachtige multi-microtubule-extensie, die niet beweeglijk is; dat wil zeggen, het beweegt niet.

Sommige wimpers (het meervoud van "cilium") vorm flagella (enkelvoud "flagellum") die bewegen, vaak hele cellen voortstuwen, terwijl ze in andere gevallen dienen als miniatuurbezems van een soort die puin uit de regio van het flagellum verwijdert.

Hoewel biologen veel moeten leren over de precieze dynamiek van centrosomen, biedt kanker een venster op wat er misgaat met centrosomen in gevallen van abnormale celdeling. Onderzoekers hebben dat bijvoorbeeld opgemerkt kankercellen bevatten vaak ongebruikelijke aantallen centrosomen in plaats van de verwachte één of twee, en bepaalde geneesmiddelen tegen kanker (bijvoorbeeld Taxol en vincristine) oefenen hun effecten uit door interfereren met de assemblage van microtubuli.

Rol in Cilia-formatie

Een flagellum is een assortiment van microtubuli die beweging mogelijk maakt, zoals in het geval van een zaadcel. Een flagellum is afkomstig van een enkel basaal lichaam op het binnenoppervlak van het plasmamembraan. Aldus bevat een zaadcel een enkel centriolepaar.

Omdat een zaadcel uiteindelijk lot is om te fuseren met een eicelen een eicel mist een basaal lichaam, het is het sperma dat ervoor zorgt dat een nieuw gevormde zygote (het product van het samenvoegen van eicellen en de eerste stap in de voortplanting van een nieuw organisme in reproductie) zich zal kunnen delen, omdat de centriole bevat instructies en componenten die nodig zijn voor het deelproces.

Sommige organismen hebben trilhaartjes op bepaalde cellen. Dit omvat enkele cellen van uw eigen luchtwegen. De epitheel (oppervlaktecellen; je huid is een soort epitheel) dat je longen vormt, vormt een aantal verbonden basale lichamen, wat een cilium eigenlijk is. De buisvormige extensies van deze ciliated cellen functioneren om langs slijm en deeltjes te bewegen en beschermen daarom de binnenkant van de longen.