Dokazano je, da so celice evkariontskih organizmov predstavljene s sistemom membran, ki tvorijo organele proteinsko-fosfolipidne sestave. Vendar pa obstaja pomembna izjema od tega pravila. Dve organeli (celični center in ribosom) ter organeli gibanja (biča in cilije) imajo nemembransko strukturo. Kako so izobraženi? V tem delu bomo poskušali najti odgovor na to vprašanje in preučiti tudi strukturo celičnega središča celice, ki se pogosto imenuje centrosom.
Ali vse celice vsebujejo središče celic
Prvo dejstvo, ki zanima znanstvenike, je neobvezna prisotnost tega organoida. Torej, pri nižjih glivah - chytridiomycetes - in v višjih rastlinah je odsoten. Kot se je izkazalo, je v algah, v človeških celicah in pri večini živali prisotnost celičnega centra nujna za izvajanje procesov mitoze in mejoze. Somatske celice se delijo na prvi način, spolne celice pa na drugi način. Obvezen udeleženec obeh procesov jecentrosom. Razhajanje njegovih centriolov do polov delilne celice in raztezanje filamentov cepitvenega vretena med njimi zagotavlja nadaljnjo divergenco kromosomov, pritrjenih na te filamente, in na polove matične celice.
Mikroskopske študije so razkrile strukturne značilnosti celičnega centra. Vključuje od enega do več gostih teles - centriolov, iz katerih se raztezajo mikrotubule. Podrobneje preučimo videz, pa tudi strukturo celičnega centra.
Centrosom v interfazni celici
V življenjskem ciklu celice je celično središče mogoče videti v obdobju, imenovanem interfaza. Dva mikrocilindra se običajno nahajata v bližini jedrske membrane. Vsaka od njih je sestavljena iz beljakovinskih cevk, zbranih v tri kose (trojčke). Devet takšnih struktur tvori površino centriola. Če sta dva (kar se najpogosteje zgodi), se nahajata pod pravim kotom drug na drugega. V obdobju življenja med dvema delitvama je struktura celičnega središča v celici pri vseh evkariontih skoraj enaka.
Ultrastruktura centrosoma
Z uporabo elektronskega mikroskopa je postalo mogoče podrobno preučiti strukturo celičnega centra. Znanstveniki so ugotovili, da imajo centrosomski valji naslednje dimenzije: njihova dolžina je 0,3-0,5 mikrona, njihov premer je 0,2 mikrona. Pred začetkom delitve se število centriolov podvoji. To je potrebno, da mati in hčerinske celice same dobijo kot rezultat delitvecelični center, sestavljen iz dveh centriolov. Strukturne značilnosti celičnega centra so v tem, da centriole, ki ga sestavljajo, niso enakovredne: ena od njih, zrela (materina), vsebuje dodatne elemente: pericentriolarni satelit in njegove dodatke. Nezreli centriol ima posebno mesto, imenovano kolovoz.
Vedenje centrosoma v mitozi
Znano je, da se rast organizma, pa tudi njegova reprodukcija, dogaja na ravni osnovne enote žive narave, to je celica. Citologija obravnava strukturo celice, lokalizacijo in funkcije celice ter njene organele. Kljub temu, da so znanstveniki opravili veliko raziskav, je celični center še vedno premalo raziskan, čeprav je njegova vloga pri celični delitvi v celoti razjasnjena. V profazi mitoze in v profazi redukcijske delitve mejoze se centrioli razhajajo proti polom matične celice, nato pa nastane nit cepitvenega vretena. Pritrjeni so na centromere primarne zožitve kromosomov. Za kaj je?
vreteno anafazne celične delitve
Poskusi G. Boverija, A. Neila in drugih znanstvenikov so omogočili ugotovitev, da sta struktura celičnega centra in njegove funkcije medsebojno povezane. Prisotnost dveh centriolov, ki se nahajata bipolarno glede na pola celice, in vretenastih filamentov med njima zagotavlja enakomerno porazdelitev kromosomov, povezanih z mikrotubulami, na vsak od polov matične celice.
Tako bo število kromosomov v hčerinskih celicah zaradi mitoze enako ali polovico manj (v mejozi) kot v prvotni matični celici. Posebej zanimivo je dejstvo, da se struktura celičnega centra spreminja in je povezana s stopnjami življenjskega cikla celice.
Kemijska analiza organelov
Za boljše razumevanje funkcij in vloge centrosoma preučimo, katere organske spojine so vključene v njegovo sestavo. Kot bi pričakovali, so beljakovine vodilne. Dovolj je, da se spomnimo, da sta struktura in funkcije celične membrane odvisne tudi od prisotnosti peptidnih molekul v njej. Upoštevajte, da imajo beljakovine v centrosomu kontraktilno sposobnost. So del mikrotubulov in se imenujejo tubulini. Pri proučevanju zunanje in notranje strukture celičnega središča smo omenili pomožne elemente: pericentriolarne satelite in centriolne dodatke. Vključujejo cenexin in miricitin.
Obstajajo tudi beljakovine, ki uravnavajo presnovo organoidov. To sta kinaza in fosfataza - posebna peptida, ki sta odgovorna za nukleacijo mikrotubulov, torej za tvorbo aktivne semenske molekule, iz katere se začne rast in sinteza radialnih mikrofilamentov.
Celični center kot organizator fibrilarnih proteinov
V citologiji se je končno uveljavila ideja o centrosomu kot glavnem organeli, ki je odgovoren za tvorbo mikrotubul. Zahvaljujoč posploševanju študij K. Fultona je mogoče trditi, da je celični centerzagotavlja ta postopek na štiri načine. Na primer: polimerizacija filamentov cepitvenega vretena, tvorba centriolov, ustvarjanje radialnega sistema mikrotubulov v interfazni celici in končno sinteza elementov v primarnem ciliju. To je posebna tvorba, značilna za materin centriol. S preučevanjem strukture in funkcij celične membrane jo znanstveniki zaznajo pod elektronskim mikroskopom v celičnem središču po mitotični celični delitvi ali v času začetka mitoze. V fazi G2 interfaze, pa tudi v zgodnjih fazah profaze, cilij izgine. Glede na svojo kemično sestavo je sestavljen iz molekul tubulina in je oznaka, po kateri je mogoče prepoznati zrelo materino centriolo. Kako torej pride do zorenja centrosoma? Upoštevajte vse nianse tega postopka.
Fape tvorbe centriola
Citologi so ugotovili, da hčerinski in materinski centrioli, ki tvorijo diplosom, niso enaki po strukturi. Torej je zrela struktura obrobljena s plastjo pericentrilarne snovi - mitotični halo. Popolno zorenje hčerinskega centriola traja dlje kot en življenjski cikel celice. Na koncu stopnje G1 drugega celičnega cikla novi centriol že deluje kot organizator mikrotubulov in je sposoben tvoriti filamente cepitvenega vretena ter tvorbe posebnih gibalnih organelov. Lahko so cilije in flagele, ki jih najdemo v enoceličnih protozojih (na primer zelena euglena, ciliates-čevlji), pa tudi v številnih algah, kot je klamidomona. Flagele, ki nastanejo zaradi mikrotubul celičnega centra, so oskrbljene z mnogimispore v algah, pa tudi zarodne celice živali in ljudi.
Vloga centrosoma v življenju celice
Torej smo videli, da ima ena najmanjših celičnih organelov (zavzema manj kot 1 % volumna celice) vodilno vlogo pri uravnavanju presnove tako rastlinskih kot živalskih celic. Kršitev tvorbe vretena delitve povzroči nastanek genetsko okvarjenih hčerinskih celic. Njihovi nizi kromosomov se razlikujejo od običajnega števila, kar vodi do kromosomskih aberacij. Posledica tega je razvoj nenormalnih posameznikov ali njihova smrt. V medicini je bilo ugotovljeno dejstvo razmerja med številom centriolov in tveganjem za nastanek raka. Na primer, če normalne kožne celice vsebujejo 2 centrioli, potem biopsija tkiva v primeru kožnega raka pokaže povečanje njihovega števila na 4-6. Ti rezultati dokazujejo ključno vlogo centrosoma pri nadzoru delitve celic. Najnovejši eksperimentalni podatki kažejo na pomembno vlogo te organele v procesih znotrajceličnega transporta. Edinstvena struktura celičnega centra omogoča, da uravnava tako obliko celice kot njeno spremembo. V normalno razvijajoči se enoti se centrosom nahaja ob Golgijevem aparatu, v bližini jedra in skupaj z njimi zagotavlja integrativne in signalne funkcije pri izvajanju mitoze, mejoze, pa tudi programirane celične smrti – apoptoze. Zato sodobni citologi menijo, da je centrosom pomembna povezovalna organela celice, ki je odgovorna tako za njeno delitev kot za celotnoceloten metabolizem.
