CYKLOZA: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY - BIOLOGIA - 2026

Cyclosis lub citoplasmáticoes ruch przemieszczenia, które mogą wykonywać wewnątrz cytoplazmy komórki pewnych żywych organizmów, takich jak rośliny wyższe, bakterie i zwierząt. Dzięki temu transportowane mogą być między innymi substancje odżywcze, organelle i białka.

Cykloza odgrywa bardzo ważną rolę w niektórych procesach biologicznych, takich jak szybki wzrost występujący na końcach włośników i rozwój łagiewki pyłkowej. Podobnie, dzięki temu ruchowi chloroplasty mogą poruszać się w komórkach roślinnych.

Zwierzęca komórka eukariotyczna. Źródło: Nikol Valentina Romero Ruiz

Przeprowadzono różne badania dotyczące przemieszczenia cytoplazmatycznego. Niektórzy są nastawieni na pogląd, że motorem tego procesu są białka „motoryczne”. Zawierają one dwa białka, które są mobilizowane dzięki ATP.

W tym sensie miozyna jest przyłączona do organelli i przemieszcza się przez włókna aktynowe zbudowane z białek motorycznych. Z tego powodu organelle i inna zawartość cytoplazmy mogą również zostać wypłukane.

Jednak obecnie proponuje się teorię, w której jako elementy uczestniczące w cyklozie zaangażowane są lepkość cytoplazmy i właściwości błony cytoplazmatycznej.

cechy

Odpowiada za ruch struktur komórkowych

Komórki, czy to zwierzęce, roślinne czy grzybowe, mają organelle. Składniki te spełniają różne funkcje życiowe, takie jak przetwarzanie składników odżywczych, udział w procesie podziału komórek i kierowanie różnymi działaniami komórki.

Ponadto zawierają materiał genetyczny gwarantujący przekazanie cech każdego organizmu.

Struktury te, w przeciwieństwie do organów zwierząt i roślin, nie są naprawione. Znajdują się „unoszące się” i poruszające się w cytoplazmie poprzez cyklozę.

Przemieszczenie zmotoryzowane

Istnieje teoria, która próbuje wyjaśnić ruch cytoplazmatyczny. Takie podejście sugeruje, że jest to wynikiem działania białek motorycznych. Są to włókna składające się z aktyny i miozyny, znajdujące się w błonie komórkowej.

Jej działanie zawdzięcza wykorzystaniu ATP, czyli paliwa energetycznego wytwarzanego w komórce. Dzięki tej cząsteczce trójfosforanu adenozyny i samoorganizacji, między innymi procesami wewnętrznymi, w cytoplazmie mogą poruszać się organelle i białka.

Wyraźnym tego przykładem jest przemieszczenie chloroplastów w cytoplazmie. Dzieje się tak, ponieważ płyn jest przenoszony przez cząsteczki motoryczne.

Podczas gdy cząsteczki białka miozyny poruszają się przez włókna aktyny, przeciągają one chloroplasty, które są do nich przyczepione.

W komórkach roślinnych występują różne wzorce tego przemieszczenia. Jednym z nich jest źródło przepływu. Charakteryzuje się centralnym przepływem w komórce, który jest w kierunku przeciwnym do obwodu. Przykład takiego wzorca ruchu występuje w łagiewce pyłkowej lilii.

Istnieje również spiralna transmisja obrotowa, obecna w Chara, rodzaju zielonych alg należących do rodziny Characeae.

Najnowsze badania

W wyniku ostatnich badań wyłania się nowy model. Sugeruje to, że prawdopodobnie silniki białkowe miozyny nie muszą łączyć się bezpośrednio z jakąś elastyczną siecią.

Przemieszczenie można było przeprowadzić ze względu na wysoką lepkość, jaką ma cytoplazma, oprócz cienkiej warstwy ślizgowej.

Prawdopodobnie mogłoby to wystarczyć, aby cytoplazma poruszała się w płaskim gradiencie prędkości, z mniej więcej taką samą prędkością jak cząstki aktywne.

Komórki, w których występuje

Ruchy cytoplazmatyczne zwykle występują w komórkach większych niż 0,1 milimetra. W mniejszych komórkach dyfuzja molekularna jest szybka, podczas gdy w większych komórkach ulega spowolnieniu. Z tego powodu prawdopodobnie duże komórki wymagają cyklozy, aby sprawnie funkcjonować narząd.

Czynniki wpływowe

Przesunięcie cytoplazmatyczne zależy od temperatury wewnątrzkomórkowej i pH. Badania pokazują, że temperatura w cyklozie ma bezpośredni proporcjonalny związek z wysokimi wartościami termicznymi.

W komórkach roślinnych chloroplasty poruszają się. Ma to zapewne związek z poszukiwaniem lepszej pozycji, która pozwoli mu pochłonąć jak najskuteczniejsze światło do przeprowadzenia procesu fotosyntezy.

Na szybkość, z jaką następuje to przemieszczenie, ma wpływ pH i temperatura.

Według badań przeprowadzonych na ten temat, neutralne pH jest optymalne, aby zagwarantować szybki ruch cytoplazmatyczny. Ta wydajność znacznie spada w kwaśnym lub zasadowym pH.

Przykłady cyklozy

Pantofelek

Niektóre gatunki Pantofelków wykazują rotacyjną mobilizację cytoplazmy. W tym przypadku większość cząstek cytoplazmatycznych i organelli płynie wzdłuż stałej ścieżki i w stałym kierunku.

W niektórych pracach badawczych, w których zastosowano nowatorskie metody obserwacji, immobilizacji i rejestracji, opisano różne właściwości ruchu cytoplazmy.

W tym sensie podkreśla się, że profil prędkości w warstwach współosiowych plazmy ma kształt paraboli. Ponadto przepływ w przestrzeni międzykomórkowej jest stały.

W konsekwencji cząstki użyte jako markery tego przemieszczenia mają ruchy o charakterze skokowym. Te cechy Pantofelka, typowe dla cyklozy rotacyjnej, mogą służyć jako model do badań związanych z funkcją i dynamiką ruchliwości cytoplazmatycznej.

Chara corallina

Wypieranie cytoplazmatyczne jest bardzo częstym zjawiskiem w komórkach roślinnych, często przedstawiającym różne wzorce.

W pracy eksperymentalnej wykazano, że zachodzą autonomiczne procesy samoorganizacji mikrofilamentów. Takie podejście zachęca do tworzenia wzorców transmisji w morfogenezie. W nich występuje połączenie dynamiki silnika i hydrodynamiki, zarówno makroskopowej, jak i mikroskopowej.

Z drugiej strony łodygi międzywęźli zieleniny Chara corallina mają pojedyncze komórki o średnicy około 1 milimetra i kilku centymetrach długości. W komórkach o tak dużych rozmiarach dyfuzja termiczna nie jest realną opcją skutecznej mobilizacji ich struktur wewnętrznych.

Model ruchu cytoplazmatycznego

W tym przypadku cykloza jest skuteczną alternatywą, ponieważ mobilizuje cały płyn wewnątrzkomórkowy.

Mechanizm tego przemieszczenia polega na ukierunkowanym przepływie miozyny w ścieżkach aktyny, gdzie może nastąpić przeniesienie płynu cytoplazmatycznego. To z kolei mobilizuje wakuolę, między innymi organelle, ponieważ przenosi impuls przez błonę oddzielającą ją od cytoplazmy.

Fakt, że włókna, przez które poruszają się silniki białkowe, są spiralne, stwarza problem w odniesieniu do dynamiki płynów. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy uwzględnili istnienie przepływu wtórnego.

Bibliografia

1. Encyklopedia Britannica. (2019). Strumieniowanie cytoplazmatyczne. Odzyskany z britannica.com.
2. Liu, H.Liu, M.Lin, F.Xu, TJLu. (2017). Wewnątrzkomórkowy transport mikropłynów w szybko rosnących rurkach pyłkowych. Science direct. Odzyskany z sciencedirect.com.
3. Sikora (1981). Strumieniowanie cytoplazmatyczne w Pantofelku. Odzyskany z link.springer.com.
4. Francis G. Woodhouse i Raymond E. Goldstein (2013). Przepływ cytoplazmatyczny w komórkach roślinnych pojawia się naturalnie w wyniku samoorganizacji mikrofilamentów. Odzyskany z pnas.org.
5. Wolff, D. Marenduzzo, ME Cates (2012). Przepływ cytoplazmatyczny w komórkach roślinnych: rola poślizgu ściany. Odzyskany z royalsocietypublishing.org.
6. Blake Flournoy (2018). Przyczyny strumieni cytoplazmatycznych. Odzyskany z sciencing.com.
7. F. Pickard (2003). Rola przepływu cytoplazmatycznego w transporcie symplastycznym. Odzyskany z onlinelibrary.wiley.com.