CENTROSOM: FUNKCJE I STRUKTURA - BIOLOGIA - 2026

Centrosomu jest błoną organellum komórkowego wolny, który uczestniczy w procesach podziału komórek, ruchliwości komórek, komórki polaryzacji, transportu wewnątrzkomórkowego organizacji sieci mikrotubul i w produkcji rzęsek i wici.

Ze względu na swoją główną funkcję nazywany jest „centrum organizacyjnym mikrotubul”. W większości przypadków ta struktura znajduje się bardzo blisko jądra komórkowego i jest silnie związana z otoczką jądrową.

W komórkach zwierzęcych centrosomy są tworzone przez dwie centriole zanurzone w matrycy okołośrodkowej, bogatej w różne typy białek. Centriole są odpowiedzialne za organizację mikrotubul wrzeciona.

Jednak struktury te nie są niezbędne dla procesów podziału komórek. Rzeczywiście, u większości roślin i innych eukariontów centrosomy nie mają centrioli.

Wszystkie centrosomy są pochodzenia rodzicielskiego, ponieważ w momencie zapłodnienia następuje inaktywacja centrosomu komórki jajowej. Dlatego centrosom, który kieruje procesami podziału komórek po zapłodnieniu, pochodzi wyłącznie z plemników. Na przykład w przeciwieństwie do mitochondriów, które są pochodzenia matczynego.

Ustalono dość ścisły związek między zmianami w centrosomach a rozwojem komórek rakowych.

Główne funkcje centrosomu

W różnych liniach eukariontów centrosomy są uważane za wielofunkcyjne organelle, które wykonują znaczną liczbę zadań komórkowych.

Główną funkcją centrosomów jest organizowanie mikrotubul i wspomaganie polimeryzacji podjednostek białka zwanego „tubuliną”. Białko to jest głównym składnikiem mikrotubul.

Centrosomy są częścią aparatu mitotycznego. Oprócz centrosomów urządzenie to zawiera wrzeciono mitotyczne, utworzone przez mikrotubule, które rodzą się w każdym centrosomie i łączą chromosomy z biegunami komórek.

W przypadku podziału komórek równa segregacja chromosomów do komórek potomnych zależy zasadniczo od tego procesu.

Gdy komórka ma nierówny lub nieprawidłowy zestaw chromosomów, organizm może być niezdolny do życia lub może sprzyjać wzrostowi guzów.

Funkcje drugorzędne

Centrosomy biorą udział w utrzymaniu kształtu komórki, a także w ruchach błony, ponieważ są bezpośrednio związane z mikrotubulami i innymi elementami cytoszkieletu.

Ostatnie badania zasugerowały nową funkcję centrosomów, związaną ze stabilnością genomu. Ma to kluczowe znaczenie dla normalnego rozwoju komórek, a jeśli się nie powiedzie, może prowadzić do rozwoju różnych patologii.

To, czy komórki zwierzęce mogą rozwijać się prawidłowo przy braku centrioli, jest przedmiotem gorącej dyskusji w literaturze.

Niektórzy eksperci popierają pogląd, że chociaż niektóre komórki zwierzęce mogą się rozmnażać i przeżyć pod nieobecność centrioli, ich rozwój jest nieprawidłowy. Z drugiej strony istnieją również dowody przemawiające za przeciwnym stanowiskiem.

Struktura

Centrosomy składają się z dwóch centrioli (pary, zwanej również diplosomami) otoczonych macierzą okołocentriolarną.

Centrioles

Centriole mają kształt cylindrów i przypominają beczkę. U kręgowców mają one szerokość 0,2 µm i długość od 0,3 do 0,5 µm.

Z kolei te cylindryczne struktury są zorganizowane w dziewięć pierścieniowych trojaczków mikrotubul. Ta kolejność jest zwykle oznaczana jako 9 + 0.

Liczba 9 oznacza dziewięć mikrotubul, a zero oznacza ich brak w części centralnej. Mikrotubule działają jako rodzaj systemów dźwigarów, które są odporne na kompresję cytoszkieletu.

W centrosomach istnieją trzy typy mikrotubul, każdy o określonej funkcji i rozkładzie:

-Astralne mikrotubule, które zakotwiczają centrosom w błonie komórkowej za pomocą krótkich przedłużeń.

-Mikrotubule kinetochoru (kinetochor to struktura chromosomu znajdująca się w jego centromerach), które sprzęgają kinetochor związany z chromosomem z centrosomami.

-W końcu polarne mikrotubule, znajdujące się na obu biegunach użytkowania.

Ponadto z centrioli powstają ciała podstawowe. Oba elementy są wymienialne. Są to struktury, z których pochodzą rzęski i wici, elementy umożliwiające poruszanie się w określonych organizmach.

Macierz okołocentriolarna

Macierz lub materiał pericentriolar to ziarnisty i dość gęsty obszar cytoplazmy. Składa się z różnorodnego zestawu białek.

Głównymi białkami tej amorficznej macierzy są tubulina i pericentryna. Obie mają zdolność do interakcji z mikrotubulami w celu zjednoczenia chromosomów.

W szczególności to pierścienie ɣ tubuliny służą jako miejsca zarodkowania dla rozwoju mikrotubul, które następnie promieniują z centrosomu.

Centrosomy i cykl komórkowy

Rozmiar i skład białek w centrosomach różni się znacznie na różnych etapach cyklu komórkowego. Aby się powielić, centrosomy robią to z już istniejącego.

Komórki międzyfazowe zawierają tylko jeden centrosom. Jest to powielane tylko raz podczas cyklu komórkowego i daje początek dwóm centrosomom.

W fazie G1 cyklu obie centriole są zorientowane ortogonalnie (pod kątem 90 stopni), co jest ich charakterystycznym położeniem.

Kiedy komórka przechodzi przez fazę G1, ważny punkt kontrolny cyklu komórkowego, DNA replikuje się i następuje podział komórki. W tym samym czasie rozpoczyna się replikacja centrosomów.

W tym momencie dwie centriole są oddzielone niewielką odległością, a każda pierwotna centriola daje początek nowej. Najwyraźniej ta synchronizacja wydarzeń zachodzi przez działanie enzymów zwanych kinazami.

W fazie G ₂ / M duplikacja centrosomów jest zakończona i każdy nowy centrosom składa się z nowej i starej centrioli. Ten proces jest znany jako cykl centrosomów.

Te dwie centriole, znane również jako centriola „matki” i centriola „dziecka”, nie są całkowicie identyczne.

Centriole macierzyste mają przedłużenia lub wypustki, które mogą służyć do zakotwiczenia mikrotubul. Struktury te są nieobecne w centriolach potomnych.

Bibliografia

1. Alieva, IB i Uzbekov, RE (2016). Gdzie są granice centrosomu? Bioarchitecture, 6 (3), 47–52.
2. Azimzadeh, J. (2014). Badanie ewolucyjnej historii centrosomów. Filozoficzne transakcje Royal Society of London. Seria B, 369 (1650), 20130453.
3. Azimzadeh, J. i Bornens, M. (2007). Struktura i powielanie centrosomu. Journal of cell science, 120 (13), 2139-2142.
4. D'Assoro, AB, Lingle, WL i Salisbury, JL (2002). Amplifikacja centrosomu i rozwój raka. Oncogene, 21 (40), 6146.
5. Kierszenbaum, A. i Tres, L. (2017). Histologia i biologia komórki. Wprowadzenie do anatomii patologicznej. Druga edycja. Elsevier.
6. Lerit, DA i Poulton, JS (2016). Centrosomy to wielofunkcyjne regulatory stabilności genomu. Badania chromosomów, 24 (1), 5-17.
7. Lodish, H. (2005). Biologia komórkowa i molekularna. Artykuł redakcyjny Médica Panamericana.
8. Matorras, R., Hernández, J. i Molero, D. (2008). Traktat o rozmnażaniu ludzi do celów pielęgniarskich. Pan American.
9. Tortora, GJ, Funke, BR i Case, CL (2007). Wprowadzenie do mikrobiologii. Artykuł redakcyjny Médica Panamericana.