Dokazano je da su ćelije eukariotskih organizama predstavljene sistemom membrana koje formiraju organele proteinsko-fosfolipidnog sastava. Međutim, postoji važan izuzetak od ovog pravila. Dvije organele (ćelijski centar i ribosom), kao i organele pokreta (biča i cilije) imaju nemembransku strukturu. Kako se obrazuju? U ovom radu pokušaćemo da pronađemo odgovor na ovo pitanje, a takođe i proučimo strukturu ćelijskog centra ćelije, koji se često naziva centrosom.
Da li sve ćelije sadrže ćelijski centar
Prva činjenica koja zanima naučnike je opciono prisustvo ovog organoida. Dakle, u nižim gljivama - chytridiomycetes - iu višim biljkama, nema ga. Kako se pokazalo, u algama, u ljudskim ćelijama i kod većine životinja neophodno je prisustvo ćelijskog centra za sprovođenje procesa mitoze i mejoze. Somatske ćelije se dele na prvi način, a polne ćelije na drugi način. Obavezni učesnik u oba procesa jecentrosom. Divergencija njegovih centriola prema polovima ćelije koje se dijele i istezanje filamenta fisionog vretena između njih osigurava daljnju divergenciju hromozoma vezanih za ove filamente i za polove matične ćelije.
Mikroskopske studije otkrile su strukturne karakteristike ćelijskog centra. Uključuje od jednog do nekoliko gustih tijela - centriola, iz kojih se šire mikrotubule. Proučimo detaljnije izgled, kao i strukturu ćelijskog centra.
Centrosom u interfaznoj ćeliji
U životnom ciklusu ćelije, ćelijski centar se može videti tokom perioda koji se naziva interfaza. Dva mikrocilindra se obično nalaze u blizini nuklearne membrane. Svaki od njih se sastoji od proteinskih cijevi, sakupljenih u tri dijela (trojke). Devet takvih struktura formira površinu centriola. Ako ih ima dva (što se najčešće događa), onda se nalaze pod pravim uglom jedan prema drugom. Tokom perioda života između dve deobe, struktura ćelijskog centra u ćeliji je skoro ista kod svih eukariota.
Ultrastruktura centrosoma
Postalo je moguće detaljno proučavati strukturu ćelijskog centra kao rezultat upotrebe elektronskog mikroskopa. Naučnici su otkrili da cilindri centrosoma imaju sljedeće dimenzije: njihova dužina je 0,3-0,5 mikrona, njihov promjer je 0,2 mikrona. Broj centriola se udvostručuje prije početka dijeljenja. To je neophodno kako bi same ćelije majke i kćeri, kao rezultat podjele, dobilećelijski centar, koji se sastoji od dva centriola. Strukturne karakteristike ćelijskog centra leže u činjenici da centriole koje ga čine nisu ekvivalentne: jedna od njih, zrela (majčinska), sadrži dodatne elemente: pericentriolarni satelit i njegove dodatke. Nezreli centriol ima specifično mjesto zvano kotač.
Ponašanje centrosoma u mitozi
Poznato je da se rast organizma, kao i njegova reprodukcija, odvija na nivou elementarne jedinice žive prirode, a to je ćelija. Citologija razmatra strukturu ćelije, lokalizaciju i funkcije ćelije, kao i njene organele. Uprkos činjenici da su naučnici uradili mnoga istraživanja, ćelijski centar je još uvek nedovoljno proučen, iako je njegova uloga u deobi ćelija u potpunosti rasvetljena. U profazi mitoze iu profazi redukcijske diobe mejoze, centriole se razilaze prema polovima matične stanice i tada se formira fisiona nit vretena. Oni su vezani za centromere primarne konstrikcije hromozoma. Čemu služi?
Vreteno diobe anafazne ćelije
Eksperimenti G. Boverija, A. Neila i drugih naučnika omogućili su da se ustanovi da su struktura ćelijskog centra i njegove funkcije međusobno povezane. Prisustvo dva centriola locirana bipolarno u odnosu na polove ćelije, i filamenata vretena između njih, osigurava ravnomjernu distribuciju hromozoma povezanih sa mikrotubulama do svakog od polova matične ćelije.
Dakle, broj hromozoma će biti isti u ćelijama kćeri kao rezultat mitoze, ili upola manji (u mejozi) nego u originalnoj matičnoj ćeliji. Posebno je zanimljiva činjenica da se struktura ćelijskog centra mijenja i da je u korelaciji sa fazama životnog ciklusa ćelije.
Hemijska analiza organela
Za bolje razumijevanje funkcija i uloge centrosoma, proučimo koja su organska jedinjenja uključena u njegov sastav. Kao što se i očekivalo, proteini su vodeći. Dovoljno je podsjetiti da struktura i funkcije ćelijske membrane također zavise od prisustva peptidnih molekula u njoj. Imajte na umu da proteini u centrosomu imaju kontraktilnu sposobnost. Oni su dio mikrotubula i nazivaju se tubulini. Proučavajući vanjsku i unutrašnju strukturu ćelijskog centra, spomenuli smo pomoćne elemente: pericentriolarne satelite i dodatke centriola. Oni uključuju cenexin i miricitin.
Postoje i proteini koji regulišu metabolizam organoida. To su kinaza i fosfataza - posebni peptidi odgovorni za nukleaciju mikrotubula, odnosno za formiranje aktivne sjemenske molekule, od koje počinje rast i sinteza radijalnih mikrofilamenata.
Ćelijski centar kao organizator fibrilarnih proteina
U citologiji je konačno zavladala ideja o centrosomu kao glavnoj organeli odgovornoj za formiranje mikrotubula. Zahvaljujući generalizirajućim studijama K. Fultona, može se tvrditi da ćelijski centarpruža ovaj proces na četiri načina. Na primjer: polimerizacija filamentnih vretenastih filamenata, formiranje centriola, stvaranje radijalnog sistema mikrotubula u interfaznoj ćeliji i, konačno, sinteza elemenata u primarnoj ciliji. Ovo je posebna formacija karakteristična za majčinski centriol. Proučavajući strukturu i funkcije stanične membrane, naučnici je otkrivaju pod elektronskim mikroskopom u ćelijskom centru nakon mitotičke diobe ćelije ili u vrijeme početka mitoze. U G2 stadijumu interfaze, kao iu ranim fazama profaze, cilija nestaje. Po svom hemijskom sastavu sastoji se od molekula tubulina i oznaka je po kojoj se može identifikovati zreli majčinski centriol. Dakle, kako dolazi do sazrevanja centrosoma? Uzmite u obzir sve nijanse ovog procesa.
Fazije formiranja centriola
Citolozi su ustanovili da centriole kćerke i majke koje formiraju diplozom nisu iste strukture. Dakle, zrela struktura omeđena je slojem pericentriolarne supstance - mitotički oreol. Potpuno sazrijevanje ćerke centriole traje duže od jednog životnog ciklusa ćelije. Na kraju G1 stadijuma drugog ćelijskog ciklusa, novi centriol već deluje kao organizator mikrotubula i sposoban je da formira filamente fisionog vretena, kao i formiranje posebnih organela kretanja. Mogu biti cilije i flagele, koje se nalaze u jednoćelijskim protozoama (na primjer, zelena euglena, cilijati-cipele), kao iu mnogim algama, poput hlamidomonas. Flagele nastale zbog mikrotubula staničnog centra opskrbljene su mnogimaspore u algama, kao i zametne ćelije životinja i ljudi.
Uloga centrosoma u životu ćelije
Dakle, vidjeli smo da jedna od najmanjih ćelijskih organela (zauzima manje od 1% volumena ćelije) igra vodeću ulogu u regulaciji metabolizma i biljnih i životinjskih ćelija. Povreda formiranja vretena diobe povlači stvaranje genetski defektnih ćelija kćeri. Njihovi skupovi hromozoma razlikuju se od normalnog broja, što dovodi do hromozomskih aberacija. Kao rezultat, razvoj abnormalnih pojedinaca ili njihova smrt. U medicini je utvrđena činjenica povezanosti između broja centriola i rizika od razvoja raka. Na primjer, ako normalne stanice kože sadrže 2 centriola, tada biopsija tkiva u slučaju raka kože otkriva povećanje njihovog broja na 4-6. Ovi rezultati pružaju dokaze o ključnoj ulozi centrosoma u kontroli diobe stanica. Noviji eksperimentalni podaci ukazuju na važnu ulogu ove organele u procesima unutarćelijskog transporta. Jedinstvena struktura ćelijskog centra omogućava mu da reguliše i oblik ćelije i njenu promenu. U jedinici koja se normalno razvija, centrosom se nalazi pored Golgijevog aparata, u blizini jezgra, i zajedno sa njima obezbeđuje integrativne i signalne funkcije u sprovođenju mitoze, mejoze, kao i programirane ćelijske smrti – apoptoze. Zato savremeni citolozi smatraju centrosom važnom objedinjujućom organelom ćelije, odgovornom kako za njenu deobu, tako i za celokupnuukupni metabolizam.
