Dokazano je da su stanice eukariotskih organizama predstavljene sustavom membrana koje tvore organele proteinsko-fosfolipidnog sastava. Međutim, postoji važna iznimka od ovog pravila. Dvije organele (stanični centar i ribosom), kao i organele pokreta (biča i trepetljika) imaju nemembransku strukturu. Kako se obrazuju? U ovom radu pokušat ćemo pronaći odgovor na ovo pitanje, a također proučiti strukturu staničnog središta stanice, koji se često naziva centrosom.
Sadrže li sve ćelije centar stanica
Prva činjenica koja zanima znanstvenike je neobavezna prisutnost ovog organoida. Dakle, u nižim gljivama - chytridiomycetes - iu višim biljkama, nema ga. Kako se pokazalo, u algama, u ljudskim stanicama i u većini životinja, prisutnost staničnog centra neophodna je za provedbu procesa mitoze i mejoze. Somatske stanice se dijele na prvi, a spolne stanice na drugi način. Obvezni sudionik u oba procesa jecentrosom. Divergencija njegovih centriola prema polovima stanice za dijeljenje i rastezanje filamenta fisijskog vretena između njih osigurava daljnju divergenciju kromosoma vezanih za te filamente i na polove matične stanice.
Mikroskopske studije otkrile su strukturne značajke staničnog centra. Obuhvaća od jednog do nekoliko gustih tijela - centriola, iz kojih se mikrotubule šire. Proučimo detaljnije izgled, kao i strukturu staničnog centra.
Centrosom u interfaznoj stanici
U životnom ciklusu stanice, stanični centar se može vidjeti tijekom perioda koji se naziva interfaza. Dva mikrocilindra obično se nalaze u blizini nuklearne membrane. Svaki od njih sastoji se od proteinskih cijevi, sakupljenih u tri dijela (trojke). Devet takvih struktura tvori površinu centriola. Ako ih ima dva (što se najčešće događa), tada se nalaze pod pravim kutom jedna na drugu. Tijekom razdoblja života između dvije diobe, struktura staničnog centra u stanici je gotovo ista kod svih eukariota.
Ultrastruktura centrosoma
Postalo je moguće detaljno proučavati strukturu staničnog centra kao rezultat korištenja elektronskog mikroskopa. Znanstvenici su otkrili da cilindri centrosoma imaju sljedeće dimenzije: njihova duljina 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 stanice majke i kćeri, kao rezultat podjele, dobilestanični centar, koji se sastoji od dva centriola. Strukturne značajke staničnog 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 koje se zove kotačić.
Ponašanje centrosoma u mitozi
Poznato je da se rast organizma, kao i njegova reprodukcija, odvija na razini elementarne jedinice žive prirode, a to je stanica. Citologija razmatra građu stanice, lokalizaciju i funkcije stanice, kao i njezine organele. Unatoč činjenici da su znanstvenici obavili mnogo istraživanja, stanični centar je još uvijek nedovoljno istražen, iako je njegova uloga u diobi stanica u potpunosti razjašnjena. U profazi mitoze i u profazi redukcijske diobe mejoze centriole se razilaze prema polovima matične stanice i tada nastaje fisijska vretenasta nit. Pričvršćeni su na centromere primarne konstrikcije kromosoma. Čemu služi?
Vreteno anafazne stanične diobe
Pokusi G. Boverija, A. Neila i drugih znanstvenika omogućili su da se ustanovi da su struktura staničnog centra i njegove funkcije međusobno povezane. Prisutnost dvaju centriola smještenih bipolarno u odnosu na polove stanice, i vretenastih filamenata između njih, osigurava ravnomjernu raspodjelu kromosoma povezanih s mikrotubulama na svaki od polova matične stanice.
Dakle, broj kromosoma će biti isti u stanicama kćeri kao rezultat mitoze, ili upola manji (u mejozi) nego u izvornoj matičnoj stanici. Posebno je zanimljiva činjenica da se struktura staničnog centra mijenja i da je u korelaciji sa fazama životnog ciklusa stanice.
Kemijska analiza organela
Za bolje razumijevanje funkcija i uloge centrosoma, proučimo koji su organski spojevi uključeni u njegov sastav. Kao što se i očekivalo, proteini su vodeći. Dovoljno je podsjetiti da struktura i funkcije stanične membrane također ovise o prisutnosti 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 unutarnju građu staničnog centra, spomenuli smo pomoćne elemente: pericentriolarne satelite i privjeske centriola. Oni uključuju cenexin i miricitin.
Postoje i proteini koji reguliraju metabolizam organoida. To su kinaza i fosfataza - posebni peptidi odgovorni za nukleaciju mikrotubula, odnosno za stvaranje aktivne sjemenske molekule, od koje počinje rast i sinteza radijalnih mikrofilamenata.
Stanični centar kao organizator fibrilarnih proteina
U citologiji je konačno zavladala ideja o centrosomu kao glavnoj organeli odgovornoj za stvaranje mikrotubula. Zahvaljujući generalizirajućim studijama K. Fultona, može se tvrditi da je stanični centarpruža ovaj proces na četiri načina. Na primjer: polimerizacija filamenata fisijskog vretena, formiranje centriola, stvaranje radijalnog sustava mikrotubula u interfaznoj stanici i, konačno, sinteza elemenata u primarnoj ciliji. Ovo je posebna formacija karakteristična za majčinski centriol. Proučavajući strukturu i funkcije stanične membrane, znanstvenici je otkrivaju pod elektronskim mikroskopom u staničnom središtu nakon mitotičke diobe stanice ili u vrijeme početka mitoze. U stadiju G2 interfaze, kao i u ranim fazama profaze, cilija nestaje. Prema svom kemijskom sastavu sastoji se od molekula tubulina i oznaka je po kojoj se može identificirati zreli majčinski centriol. Dakle, kako dolazi do sazrijevanja centrosoma? Razmotrite sve nijanse ovog procesa.
Fazije formiranja centriola
Citolozi su ustanovili da centriole kćeri i majke koje tvore diplosom nisu iste strukture. Dakle, zrela struktura omeđena je slojem pericentriolarne tvari - mitotičkim haloom. Potpuno sazrijevanje kćerinskog centriola traje dulje od jednog životnog ciklusa stanice. Na kraju G1 faze drugog staničnog ciklusa, novi centriol već djeluje kao organizator mikrotubula i sposoban je za formiranje filamentnih vretenastih filamenata, kao i za stvaranje posebnih organela kretanja. Mogu biti cilije i flagele, koje se nalaze u jednostaničnih protozoa (na primjer, zelena euglena, cilijati-cipele), kao i u mnogim algama, poput klamidomonas. Flagele nastale zbog mikrotubula staničnog centra opskrbljene su mnogimaspore u algama, kao i zametne stanice životinja i ljudi.
Uloga centrosoma u životu stanice
Dakle, vidjeli smo da jedna od najmanjih staničnih organela (zauzima manje od 1% volumena stanice) igra vodeću ulogu u regulaciji metabolizma i biljnih i životinjskih stanica. Povreda formiranja vretena diobe povlači stvaranje genetski defektnih stanica kćeri. Njihovi skupovi kromosoma razlikuju se od normalnog broja, što dovodi do kromosomskih aberacija. Kao rezultat toga, razvoj abnormalnih pojedinaca ili njihova smrt. U medicini je utvrđena činjenica povezanosti 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 stanične diobe. Noviji eksperimentalni podaci ukazuju na važnu ulogu ove organele u procesima unutarstaničnog transporta. Jedinstvena struktura staničnog centra omogućuje mu da regulira i oblik stanice i njezinu promjenu. U jedinici koja se normalno razvija, centrosom se nalazi uz Golgijev aparat, u blizini jezgre, te zajedno s njima pruža integrativne i signalne funkcije u provedbi mitoze, mejoze, kao i programirane stanične smrti – apoptoze. Zato moderni citolozi centrosom smatraju važnom sjedinjavajućom organelom stanice, odgovornom kako za njezinu diobu, tako i za cjelokupnuukupni metabolizam.
