È dimostrato che le cellule degli organismi eucarioti sono rappresentate da un sistema di membrane che formano organelli di composizione proteico-fosfolipidica. Tuttavia, c'è un'importante eccezione a questa regola. Due organelli (centro cellulare e ribosoma), così come gli organelli del movimento (flagella e ciglia) hanno una struttura non di membrana. Come vengono educati? In questo lavoro, cercheremo di trovare la risposta a questa domanda e studieremo anche la struttura del centro cellulare della cellula, spesso chiamato centrosoma.
Tutte le celle contengono un centro di celle
Il primo fatto che interessa agli scienziati è la presenza opzionale di questo organoide. Quindi, nei funghi inferiori - chitridiomiceti - e nelle piante superiori, è assente. Come si è scoperto, nelle alghe, nelle cellule umane e nella maggior parte degli animali, la presenza di un centro cellulare è necessaria per l'attuazione dei processi di mitosi e meiosi. Le cellule somatiche sono divise nel primo modo e le cellule sessuali sono divise nell' altro. Un partecipante obbligatorio in entrambi i processi ècentrosoma. La divergenza dei suoi centrioli ai poli della cellula in divisione e l'allungamento dei filamenti del fuso di fissione tra di loro assicura un'ulteriore divergenza dei cromosomi attaccati a questi filamenti e ai poli della cellula madre.
Studi microscopici hanno rivelato le caratteristiche strutturali del centro cellulare. Comprende da uno a più corpi densi - centrioli, da cui si aprono a ventaglio i microtubuli. Studiamo più in dettaglio l'aspetto e la struttura del centro cellulare.
Centrosoma nella cellula interfase
Nel ciclo di vita di una cellula, il centro cellulare può essere visto durante un periodo chiamato interfase. Di solito due microcilindri si trovano vicino alla membrana nucleare. Ognuno di essi è costituito da tubi proteici, raccolti in tre pezzi (triplette). Nove di queste strutture formano la superficie del centriolo. Se ce ne sono due (cosa che accade più spesso), si trovano ad angolo retto l'uno rispetto all' altro. Durante il periodo di vita tra due divisioni, la struttura del centro cellulare nella cellula è quasi la stessa in tutti gli eucarioti.
Ultrastruttura del centrosoma
Divenne possibile studiare in dettaglio la struttura del centro cellulare grazie all'utilizzo di un microscopio elettronico. Gli scienziati hanno scoperto che i cilindri del centrosoma hanno le seguenti dimensioni: la loro lunghezza è di 0,3-0,5 micron, il loro diametro è di 0,2 micron. Il numero di centrioli raddoppia prima che inizi la divisione. Ciò è necessario affinché le stesse cellule madri e figlie, a seguito della divisione, ricevanocentro cellulare, costituito da due centrioli. Le caratteristiche strutturali del centro cellulare risiedono nel fatto che i centrioli che lo compongono non sono equivalenti: uno di essi, quello maturo (materno), contiene elementi aggiuntivi: il satellite pericentriolare e le sue appendici. Il centriolo immaturo ha un sito specifico chiamato ruota di carro.
Comportamento del centrosoma nella mitosi
È noto che la crescita di un organismo, così come la sua riproduzione, avviene a livello dell'unità elementare della natura vivente, che è la cellula. La citologia considera la struttura della cellula, la localizzazione e le funzioni della cellula, nonché i suoi organelli. Nonostante il fatto che gli scienziati abbiano svolto molte ricerche, il centro cellulare non è ancora sufficientemente studiato, sebbene il suo ruolo nella divisione cellulare sia stato completamente chiarito. Nella profase della mitosi e nella profase della divisione riduttiva della meiosi, i centrioli divergono verso i poli della cellula madre, e quindi si forma il filo del fuso di fissione. Sono attaccati ai centromeri della costrizione primaria dei cromosomi. A cosa serve?
Mandrino della divisione cellulare in anafase
Gli esperimenti di G. Boveri, A. Neil e altri scienziati hanno permesso di stabilire che la struttura del centro cellulare e le sue funzioni sono interconnesse. La presenza di due centrioli posizionati bipolarmente rispetto ai poli della cellula, e di filamenti fusi tra loro, assicura una distribuzione uniforme dei cromosomi collegati ai microtubuli a ciascuno dei poli della cellula madre.
Quindi, il numero di cromosomi sarà lo stesso nelle cellule figlie a causa della mitosi, o la metà (nella meiosi) rispetto alla cellula madre originale. Di particolare interesse è il fatto che la struttura del centro cellulare cambia ed è correlata alle fasi del ciclo di vita cellulare.
Analisi chimica dell'organello
Per una migliore comprensione delle funzioni e del ruolo del centrosoma, studiamo quali composti organici sono inclusi nella sua composizione. Come ci si aspetterebbe, le proteine sono in testa. Basti ricordare che la struttura e le funzioni della membrana cellulare dipendono anche dalla presenza in essa di molecole peptidiche. Si noti che le proteine nel centrosoma hanno una capacità contrattile. Fanno parte dei microtubuli e sono detti tubuline. Studiando la struttura esterna ed interna del centro cellulare, abbiamo menzionato elementi ausiliari: satelliti pericentriolari e appendici centriole. Includono cenexina e miricitina.
Ci sono anche proteine che regolano il metabolismo dell'organoide. Si tratta di chinasi e fosfatasi - peptidi speciali responsabili della nucleazione dei microtubuli, cioè della formazione di una molecola di semi attiva, da cui inizia la crescita e la sintesi dei microfilamenti radiali.
Centro cellulare come organizzatore di proteine fibrillari
In citologia ha finalmente preso piede l'idea del centrosoma come principale organello responsabile della formazione dei microtubuli. Grazie agli studi generalizzanti di K. Fulton, si può affermare che il centro cellularefornisce questo processo in quattro modi. Ad esempio: polimerizzazione dei filamenti del fuso di fissione, formazione di centrioli, creazione di un sistema radiale di microtubuli nella cellula interfase e, infine, sintesi di elementi nel cilio primario. Questa è una formazione speciale caratteristica del centriolo materno. Studiando la struttura e le funzioni della membrana cellulare, gli scienziati la rilevano al microscopio elettronico nel centro cellulare dopo la divisione cellulare mitotica o al momento dell'inizio della mitosi. Nella fase G2 dell'interfase, così come nelle prime fasi della profase, il ciglio scompare. Secondo la sua composizione chimica, è costituito da molecole di tubulina ed è un'etichetta con la quale è possibile identificare un centriolo materno maturo. Quindi, come avviene la maturazione del centrosoma? Considera tutte le sfumature di questo processo.
Stadi di formazione dei centrioli
I citologi hanno stabilito che i centrioli figli e materni che formano il diplosoma non hanno la stessa struttura. Quindi, la struttura matura è delimitata da uno strato di sostanza pericentriolare - un alone mitotico. La piena maturazione del centriolo figlia richiede più tempo di un ciclo di vita cellulare. Al termine della fase G1 del secondo ciclo cellulare, il nuovo centriolo funge già da organizzatore di microtubuli ed è in grado di formare filamenti del fuso di fissione, nonché la formazione di speciali organelli di movimento. Possono essere ciglia e flagelli, che si trovano nei protozoi unicellulari (ad esempio, euglena verde, ciliati-scarpe), così come in molte alghe, come chlamydomonas. I flagelli formati a causa dei microtubuli del centro cellulare sono forniti con moltispore nelle alghe, nonché cellule germinali di animali e umani.
Il ruolo del centrosoma nella vita cellulare
Quindi, abbiamo visto che uno degli organelli cellulari più piccoli (occupa meno dell'1% del volume cellulare) svolge un ruolo di primo piano nella regolazione del metabolismo delle cellule vegetali e animali. La violazione della formazione del fuso di divisione comporta la formazione di cellule figlie geneticamente difettose. I loro set di cromosomi differiscono dal numero normale, il che porta ad aberrazioni cromosomiche. Di conseguenza, lo sviluppo di individui anormali o la loro morte. In medicina è stato stabilito il fatto della relazione tra il numero di centrioli e il rischio di sviluppare il cancro. Ad esempio, se le cellule della pelle normali contengono 2 centrioli, una biopsia tissutale in caso di cancro della pelle rivela un aumento del loro numero a 4-6. Questi risultati forniscono prove del ruolo chiave del centrosoma nel controllo della divisione cellulare. Dati sperimentali recenti indicano l'importante ruolo di questo organello nei processi di trasporto intracellulare. La struttura unica del centro cellulare gli consente di regolare sia la forma della cellula che il suo cambiamento. In un'unità normalmente in via di sviluppo, il centrosoma si trova vicino all'apparato del Golgi, vicino al nucleo, e insieme a loro fornisce funzioni integrative e di segnalazione nell'implementazione della mitosi, della meiosi e della morte cellulare programmata - apoptosi. Ecco perché i citologi moderni considerano il centrosoma un importante organello unificante della cellula, responsabile sia della sua divisione che dell'interametabolismo generale.
