Chia sẻ:
Chức năng và đặc điểm của Centriolos
các ly tâm là các cấu trúc tế bào hình trụ bao gồm các cụm vi ống. Chúng được hình thành bởi protein tubulin, được tìm thấy trong hầu hết các tế bào nhân chuẩn.
Một cặp ly tâm liên kết, được bao quanh bởi một khối vật chất dày đặc được gọi là vật liệu màng ngoài tim (PCM), tạo nên một cấu trúc gọi là centrosome.
Chức năng của máy ly tâm là chỉ đạo việc lắp ráp các vi ống, tham gia vào tổ chức tế bào (vị trí của sự sắp xếp nhân và không gian của tế bào), sự hình thành và chức năng của Flagella và lông mao (ciliogenesis) và phân chia tế bào.
Centrioles được tìm thấy trong các cấu trúc tế bào được gọi là centrosome của tế bào động vật và không có trong các tế bào thực vật.
Khiếm khuyết trong cấu trúc hoặc số lượng trung tâm trong mỗi tế bào có thể gây ra hậu quả đáng kể cho sinh lý của một sinh vật, tạo ra sự thay đổi trong phản ứng căng thẳng trong quá trình viêm, vô sinh nam, bệnh thoái hóa thần kinh và hình thành khối u, trong số những người khác..
Một ly tâm là một cấu trúc hình trụ. Một cặp máy ly tâm liên kết, được bao quanh bởi một khối vật chất dày đặc (gọi là "vật liệu màng ngoài tim", hay PCM), tạo thành một cấu trúc hỗn hợp gọi là "centrosome".
Chúng được coi là không quan trọng cho đến vài năm trước, khi kết luận rằng chúng là cơ quan chính trong việc dẫn truyền phân chia và nhân đôi tế bào (nguyên phân) trong các tế bào nhân chuẩn (chủ yếu ở người và các động vật khác).
Tế bào
Tổ tiên chung cuối cùng của mọi sự sống trên Trái đất là một tế bào duy nhất và tổ tiên chung cuối cùng của tất cả các sinh vật nhân chuẩn là một tế bào lông có ly tâm.
Mỗi sinh vật được cấu thành bởi một nhóm các tế bào tương tác. Các sinh vật chứa các cơ quan, các cơ quan được tạo thành từ các mô, các mô được tạo thành từ các tế bào và các tế bào được tạo thành từ các phân tử.
Tất cả các tế bào sử dụng cùng một "khối xây dựng" phân tử, các phương pháp tương tự để lưu trữ, duy trì và biểu hiện thông tin di truyền và các quá trình chuyển hóa năng lượng tương tự, vận chuyển phân tử, tín hiệu, phát triển và cấu trúc..
Các vi ống
Trong những ngày đầu của kính hiển vi điện tử, các nhà sinh học tế bào đã quan sát các ống dài trong tế bào chất mà họ gọi là vi ống.
Các vi ống tương tự về mặt hình thái đã được quan sát thấy hình thành các sợi của trục chính phân bào, như là thành phần của sợi trục của các tế bào thần kinh, và là các yếu tố cấu trúc trong lông mao và khuẩn mao.
Việc kiểm tra cẩn thận các vi ống riêng lẻ chỉ ra rằng tất cả chúng được hình thành bởi 13 đơn vị dọc (bây giờ được gọi là protofilaments) được tạo thành bởi một protein chính (bao gồm một tiểu đơn vị của α-tubulin và một trong số-tubulin có liên quan vi ống (MAP).
Ngoài các chức năng của chúng trong phần còn lại của các tế bào, các vi ống rất cần thiết cho sự tăng trưởng, hình thái, di cư và sự phân cực của tế bào thần kinh, cũng như cho sự phát triển, duy trì và tồn tại của một hệ thần kinh hiệu quả..
Tầm quan trọng của sự tương tác tinh tế giữa các thành phần của tế bào (microtubules, sợi Actin, sợi trung gian và vách ngăn) được phản ánh trong một số rối loạn thoái hóa thần kinh ở người liên quan đến động lực học bất thường của vi ống, bao gồm cả bệnh Parkinson và bệnh Alzheimer.
Cilios và Flagella
Cilia và Flagella là các bào quan được tìm thấy trên bề mặt của hầu hết các tế bào nhân chuẩn. Chúng bao gồm chủ yếu là vi ống và màng.
Khả năng di chuyển của tinh trùng là do các yếu tố tế bào học di động có trong đuôi của nó, được gọi là sợi trục. Cấu trúc của các sợi trục bao gồm 9 nhóm 2 vi ống, mỗi động cơ phân tử (dynein) và cấu trúc điều tiết của chúng.
Centrioles đóng một vai trò trung tâm trong quá trình hình thành và phát triển của chu kỳ tế bào. Sự trưởng thành của các máy ly tâm tạo ra sự thay đổi chức năng, dẫn đến sự phân chia tế bào đến sự hình thành của cilium.
Khiếm khuyết trong cấu trúc hoặc chức năng của axoneme hoặc lông mao gây ra nhiều rối loạn ở người được gọi là ciliopathies. Những bệnh này ảnh hưởng đến các mô khác nhau, bao gồm mắt, thận, não, phổi và khả năng vận động của tinh trùng (thường dẫn đến vô sinh nam).
Máy ly tâm
Chín bộ ba vi ống được sắp xếp xung quanh một chu vi (tạo thành một hình trụ rỗng ngắn), là "khối xây dựng" và cấu trúc chính của một ly tâm.
Trong nhiều năm, cấu trúc và chức năng của máy ly tâm đã bị bỏ qua, mặc dù đến thập niên 1880, trung tâm đã được hiển thị bằng kính hiển vi ánh sáng.
Theodor Boveri đã xuất bản một công trình tinh dịch vào năm 1888, mô tả nguồn gốc của trung tâm từ tinh trùng sau khi thụ tinh. Trong cuộc giao tiếp ngắn năm 1887, Boveri đã viết rằng:
"Trung tâm đại diện cho trung tâm động của tế bào; Bộ phận của nó tạo ra trung tâm của các tế bào con được hình thành, xung quanh đó tất cả các thành phần tế bào khác được tổ chức đối xứng ... Trung tâm là cơ quan phân chia thực sự của tế bào, nó làm trung gian cho sự phân chia hạt nhân và tế bào "(Scheer, 2014: 1) . [Bản dịch của tác giả].
Ngay sau thế kỷ XX, với sự phát triển của kính hiển vi điện tử, hành vi của máy ly tâm đã được nghiên cứu và giải thích bởi Paul Schafer.
Thật không may, công việc này đã bị bỏ qua phần lớn do sự quan tâm của các nhà nghiên cứu bắt đầu tập trung vào phát hiện của Watson và Krick về DNA.
Các trung tâm
Một cặp ly tâm, nằm liền kề với hạt nhân và vuông góc với nhau, là "một centrosome". Một trong những máy ly tâm được gọi là "cha" (hoặc mẹ). Cái còn lại được gọi là "con trai" (hay con gái, ngắn hơn một chút và có đế gắn liền với đế của người mẹ).
Đầu tận cùng (trong kết nối của hai tâm) được đặt chìm trong một "đám mây" protein (có thể lên tới 300 hoặc hơn) được gọi là trung tâm tổ chức microtubule (MTOC), vì nó cung cấp protein cần thiết cho việc xây dựng của vi ống.
MTOC còn được gọi là "vật liệu màng ngoài tim" và có điện tích âm. Ngược lại, các đầu xa (cách xa kết nối của hai tâm) được tích điện dương.
Cặp ly tâm, cùng với MTOC xung quanh, được gọi là "centrosome".
Bản sao của trung tâm
Khi các máy ly tâm bắt đầu nhân đôi, hai cha con tách ra một chút và sau đó mỗi máy ly tâm bắt đầu hình thành một máy ly tâm mới ở cơ sở của nó: người cha có một đứa con trai mới và đứa con trai có một đứa con trai mới của chính mình (một "đứa cháu").
Trong khi sự nhân đôi của ly tâm xảy ra, DNA của hạt nhân cũng đang được nhân đôi và tách ra. Đó là, nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng sự sao chép của ly tâm và tách DNA, theo một cách nào đó, được liên kết.
Nhân đôi và phân chia tế bào (nguyên phân)
Quá trình phân bào thường được mô tả dưới dạng giai đoạn khởi đầu, được gọi là "giao diện", theo sau là bốn giai đoạn phát triển.
Trong giao diện, các trung tâm được nhân đôi và tách thành hai cặp (một trong những cặp này bắt đầu di chuyển về phía đối diện của hạt nhân) và DNA được phân chia..
Sau khi nhân đôi của máy ly tâm, các vi ống của máy ly tâm mở rộng và thẳng hàng dọc theo trục chính của hạt nhân, tạo thành "trục chính phân bào".
Trong giai đoạn đầu tiên trong bốn giai đoạn phát triển (Giai đoạn I hoặc "Tiên tri"), nhiễm sắc thể ngưng tụ và tiếp cận, và màng nhân bắt đầu suy yếu và hòa tan. Đồng thời trục chính phân bào được hình thành với các cặp ly tâm bây giờ nằm ở hai đầu của trục chính.
Trong giai đoạn thứ hai (Giai đoạn II hoặc "Metaphase"), chuỗi nhiễm sắc thể được liên kết với trục của trục chính phân bào.
Trong giai đoạn thứ ba (Giai đoạn III hoặc "Anaphase"), các chuỗi nhiễm sắc thể phân chia và di chuyển về phía đầu đối diện của trục chính phân bào, hiện đã kéo dài.
Cuối cùng, trong giai đoạn thứ tư (Giai đoạn IV hoặc "Telophase"), màng nhân mới được hình thành xung quanh các nhiễm sắc thể tách biệt, trục chính phân bào hòa tan và tách tế bào bắt đầu hoàn thành với một nửa tế bào chất đi cùng với mỗi nhân mới..
Ở mỗi đầu của trục chính phân bào, các cặp ly tâm tạo ra một ảnh hưởng quan trọng (rõ ràng có liên quan đến các lực gây ra bởi các trường điện từ được tạo ra bởi các điện tích âm và dương của các đầu gần và xa của chúng) trong toàn bộ quá trình phân chia tế bào.
Các trung tâm và phản ứng miễn dịch
Tiếp xúc với căng thẳng ảnh hưởng đến chức năng, chất lượng và thời gian sống của một sinh vật. Căng thẳng được tạo ra, ví dụ do nhiễm trùng, có thể dẫn đến viêm các mô bị nhiễm trùng, kích hoạt phản ứng miễn dịch trong cơ thể. Phản ứng này bảo vệ các sinh vật bị ảnh hưởng, loại bỏ mầm bệnh.
Nhiều khía cạnh của chức năng của hệ thống miễn dịch đã được biết đến. Tuy nhiên, các sự kiện phân tử, cấu trúc và sinh lý trong đó các trung tâm có liên quan vẫn còn là một bí ẩn.
Các nghiên cứu gần đây đã phát hiện ra những thay đổi năng động bất ngờ trong cấu trúc, vị trí và chức năng của trung tâm trong các điều kiện khác nhau liên quan đến căng thẳng. Ví dụ, sau khi bắt chước các điều kiện của nhiễm trùng, sự gia tăng sản xuất PCM và vi ống trong các tế bào xen kẽ đã được tìm thấy.
Các trung tâm trong khớp thần kinh miễn dịch
Các centrosome đóng một vai trò rất quan trọng trong cấu trúc và chức năng của khớp thần kinh miễn dịch (SI). Cấu trúc này được hình thành bởi các tương tác chuyên biệt giữa tế bào T và tế bào trình diện kháng nguyên (APC). Sự tương tác giữa tế bào và tế bào này bắt đầu sự di chuyển của trung tâm đến SI và sự ghép nối tiếp theo của nó với màng plasma.
Sự ghép nối của trung tâm trong SI tương tự như quan sát được trong quá trình hình thành hạt nhân. Tuy nhiên, trong trường hợp này, nó không khởi tạo sự lắp ráp của lông mao mà tham gia vào việc tổ chức SI và tiết ra các túi độc tế bào để tách các tế bào đích, tạo thành một cơ quan quan trọng trong việc kích hoạt các tế bào T..
Các trung tâm và căng thẳng nhiệt
Các centrosome được nhắm mục tiêu bởi "người đi kèm phân tử" (một bộ protein có chức năng giúp gấp, lắp ráp và vận chuyển tế bào của các protein khác) giúp bảo vệ chống lại tiếp xúc với sốc nhiệt và căng thẳng.
Các yếu tố căng thẳng ảnh hưởng đến trung tâm bao gồm tổn thương DNA và nhiệt (chẳng hạn như các tế bào của bệnh nhân sốt). Sự phá hủy DNA bắt đầu con đường sửa chữa DNA, có thể ảnh hưởng đến chức năng của trung tâm và thành phần của protein.
Ứng suất được tạo ra bởi nhiệt gây ra sự thay đổi cấu trúc của máy ly tâm, sự phá vỡ của trung tâm và sự bất hoạt hoàn toàn khả năng của nó để hình thành các vi ống, thay đổi sự hình thành của trục chính phân bào và ngăn chặn sự giảm thiểu.
Sự gián đoạn chức năng trung tâm trong sốt có thể là một phản ứng thích nghi để làm bất hoạt các cực của trục chính và ngăn chặn sự phân chia DNA bất thường trong quá trình nguyên phân, đặc biệt là do rối loạn chức năng của nhiều protein sau khi biến tính do nhiệt..
Ngoài ra, nó có thể cung cấp cho tế bào thêm thời gian để phục hồi nhóm protein chức năng trước khi khởi động lại quá trình phân chia tế bào.
Một hậu quả khác của việc bất hoạt trung tâm khi bị sốt là không thể di chuyển đến SI để tổ chức và tham gia vào việc tiết ra các túi gây độc tế bào.
Sự phát triển bất thường của máy ly tâm
Sự phát triển của máy ly tâm là một quá trình rất phức tạp và mặc dù nó liên quan đến một loạt các protein điều tiết, các loại thất bại khác nhau có thể xảy ra..
Nếu có sự mất cân đối về tỷ lệ protein, thì ly tâm con có thể bị khiếm khuyết, hình dạng của nó có thể bị biến dạng, trục của một cặp có thể lệch khỏi độ vuông góc, nhiều tâm ly con có thể phát triển, ly tâm con có thể đạt đến chiều dài trước thời gian, hoặc việc tách rời các đồng nghiệp có thể bị trì hoãn.
Khi có sự trùng lặp sai hoặc nhầm lẫn của máy ly tâm (có khiếm khuyết hình học và / hoặc nhân đôi), sự sao chép DNA bị thay đổi, mất ổn định nhiễm sắc thể (CIN).
Tương tự như vậy, các khiếm khuyết của trung tâm (ví dụ, một trung tâm mở rộng hoặc mở rộng) dẫn đến CIN và thúc đẩy sự phát triển của nhiều trung tâm trẻ em..
Những lỗi phát triển này gây ra thiệt hại cho các tế bào có thể dẫn đến ác tính.
Centriolos bất thường và các tế bào ác tính
Nhờ sự can thiệp của các protein điều hòa, khi sự bất thường được phát hiện trong sự phát triển của các trung tâm và / hoặc trung tâm, các tế bào có thể thực hiện việc tự điều chỉnh các bất thường.
Tuy nhiên, việc không tự sửa lỗi dị thường, ly tâm bất thường hoặc nhiều trẻ em ("siêu tâm ly siêu âm") có thể dẫn đến việc tạo ra các khối u ("khối u") hoặc chết tế bào.
Các trung tâm siêu tân tinh có xu hướng kết hợp với nhau, dẫn đến cụm trung tâm ("khuếch đại trung tâm", đặc trưng của tế bào ung thư), làm thay đổi sự phân cực của tế bào và sự phát triển bình thường của nguyên phân, dẫn đến sự xuất hiện của các khối u.
Các tế bào có ly tâm siêu nổi được đặc trưng bởi sự dư thừa của vật liệu màng ngoài tim, sự gián đoạn của cấu trúc hình trụ hoặc chiều dài quá mức của ly tâm và ly tâm không vuông góc hoặc đặt kém.
Người ta đã đề xuất rằng các cụm trung tâm hoặc centrosome trong các tế bào ung thư có thể đóng vai trò là "dấu ấn sinh học" trong việc sử dụng các tác nhân trị liệu và hình ảnh, như các hạt nano siêu thuận từ..
Tài liệu tham khảo
- Borisy, G., Heald, R., Howard, J., Janke, C., Musacchio, A., & Nogales, E. (2016). Microtubules: 50 năm kể từ khi phát hiện ra tubulin. Tự nhiên Nhận xét Sinh học tế bào phân tử, 17 (5), 322-328.
- Buchwalter, R. A., Chen, J.V., Zheng, Y., & Megraw, T. L. Centrosome trong bộ phận tế bào, phát triển và bệnh tật. eLS.
- Gambarotto, D., & Basto, R. (2016). Hậu quả của khiếm khuyết Centrosome trong phát triển và bệnh tật. Trong Microtubule Cytoskeleton (trang 117-149). Springer Vienna.
- Huston, R. L. (2016). Đánh giá về hoạt động của máy ly tâm và hoạt động sai trong quá trình phân chia tế bào. Những tiến bộ trong khoa học sinh học và công nghệ sinh học, 7 (03), 169.
- Inaba, K., & Mizuno, K. (2016). Rối loạn chức năng tinh trùng và bệnh lý. Y học sinh sản và sinh học, 15 (2), 77-94.
- Keeling, J., Tsiokas, L., & Maskey, D. (2016). Cơ chế tế bào của kiểm soát chiều dài đường mật. Các tế bào, 5 (1), 6.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, K.C. (2016). Sinh học tế bào phân tử. New York: W. H. Freeman và Công ty.
- Matamoros, A. J., & Baas, P. W. (2016). Các vi ống trong sức khỏe và bệnh thoái hóa của hệ thần kinh. Bản tin nghiên cứu về não, 126, 217-225.
- Pellegrini, L., Wetzel, A., Granno, S., Heaton, G., & Harvey, K. (2016). Trở lại ống thận: động lực học vi ống trong bệnh Parkinson. Khoa học đời sống tế bào và phân tử, 1-26.
- Scheer, Hoa Kỳ (2014). Nguồn gốc lịch sử của nghiên cứu trung tâm: khám phá các phiến kính hiển vi của Boveri ở Wurzburg. Phil. Xuyên R. Sóc. B, 369 (1650), 20130469.
- Severson, A. F., von Dassow, G., & Bowerman, B. (2016). Chương Năm-Oocyte Meiotic Trục chính hội và chức năng. Các chủ đề hiện tại trong sinh học phát triển, 116, 65-98.
- Soley, J. T. (2016). Một tổng quan so sánh về phức hợp ly tâm tinh trùng ở động vật có vú và chim: Biến thể về một chủ đề. Khoa học sinh sản động vật, 169, 14-23.
- Vertii, A., & Doxsey, S. (2016). The Centrosome: A Phoenix Organelle of the Immune. Sinh học đơn bào, 2016.
- Vertii, A., Hehnly, H., & Doxsey, S. (2016). Centrosome, một Organelle Phục hưng đa năng. Quan điểm về cảng mùa xuân lạnh trong sinh học, 8 (12), a025049.
- Kích hoạt tế bào lympho T. Công việc ban đầu của Chính phủ Liên bang Hoa Kỳ - phạm vi công cộng. Được dịch bởi BQmUB2012110.
- Alejandro Porto - Xuất phát từ tập tin: Aufbau einer Tierischen Zelle.jpg từ Petr94. Phác thảo cơ bản của một tế bào nhân chuẩn động vật.
- Kelvinsong - Chu kỳ Centrosome (phiên bản biên tập viên) .svg. Được dịch sang tiếng Tây Ban Nha bởi Alejandro Porto.
- Kelvinsong - Công việc riêng. Sơ đồ của một trung tâm, không có khung màu vàng.
- Kelvinsong, Centriole-en, CC BY 3.0.
- NIAID / NIH - Photostream của NIAID Flickr. Ảnh vi mô của tế bào lympho T ở người (còn gọi là tế bào T) của hệ thống miễn dịch của một người hiến tặng khỏe mạnh.
- Silvia Márquez và Andrea Lassalle, Tubulina, CC BY 3.0
- Sơ đồ tinh trùng đơn giản.svg: Công cụ phái sinh Mariana Ruiz: Miguelferig.