Ir pierādīts, ka eikariotu organismu šūnas ir attēlotas ar membrānu sistēmu, kas veido proteīna-fosfolipīdu sastāva organellus. Tomēr šim noteikumam ir svarīgs izņēmums. Divām organellām (šūnu centram un ribosomām), kā arī kustību organellām (karogiem un cilijām) ir nemembrānas struktūra. Kā viņi tiek izglītoti? Šajā darbā mēs centīsimies rast atbildi uz šo jautājumu, kā arī pētīsim šūnas šūnu centra struktūru, ko bieži sauc par centrosomu.
Vai visās šūnās ir šūnu centrs
Pirmais zinātnieku intereses fakts ir šī organoīda klātbūtne pēc izvēles. Tātad zemākajās sēnēs - chitridiomicetes - un augstākajos augos tā nav. Kā izrādījās, aļģēs, cilvēka šūnās un lielākajā daļā dzīvnieku šūnu centra klātbūtne ir nepieciešama mitozes un meiozes procesu īstenošanai. Pirmajā veidā tiek sadalītas somatiskās šūnas, un otrā veidā tiek sadalītas dzimumšūnas. Obligāts dalībnieks abos procesos ircentrosoma. Tā centriolu novirzīšanās uz dalošās šūnas poliem un dalīšanās vārpstas pavedienu stiepšanās starp tiem nodrošina tālāku šiem pavedieniem un mātes šūnas poliem piesaistīto hromosomu novirzi.
Mikroskopiskie pētījumi atklāja šūnu centra strukturālās iezīmes. Tas ietver no viena līdz vairākiem blīviem ķermeņiem - centrioliem, no kuriem izplūst mikrocaurules. Sīkāk izpētīsim šūnu centra izskatu, kā arī uzbūvi.
Centrosoma starpfāzu šūnā
Šūnas dzīves ciklā šūnas centru var redzēt laika posmā, ko sauc par starpfāzi. Kodola membrānas tuvumā parasti atrodas divi mikrocilindri. Katrs no tiem sastāv no olb altumvielu caurulēm, kas savāktas trīs gabalos (tripleti). Deviņas šādas struktūras veido centriola virsmu. Ja ir divi no tiem (kas notiek visbiežāk), tad tie atrodas taisnā leņķī viens pret otru. Dzīves periodā starp diviem dalījumiem šūnu centra struktūra šūnā ir gandrīz vienāda visiem eikariotiem.
Centrosomas ultrastruktūra
Detalizēti izpētīt šūnu centra uzbūvi kļuva iespējams elektronu mikroskopa izmantošanas rezultātā. Zinātnieki ir noskaidrojuši, ka centrosomu cilindriem ir šādi izmēri: to garums ir 0,3-0,5 mikroni, diametrs ir 0,2 mikroni. Pirms dalīšanas sākuma centriolu skaits dubultojas. Tas nepieciešams, lai pašas mātes un meitas šūnas dalīšanās rezultātā saņemtušūnu centrs, kas sastāv no diviem centrioliem. Šūnu centra strukturālās iezīmes slēpjas faktā, ka centrioli, kas to veido, nav līdzvērtīgi: viens no tiem, nobriedušais (mātes), satur papildu elementus: pericentriolāro pavadoni un tā piedēkļus. Nenobriedušai centriolei ir īpaša vieta, ko sauc par rata ratu.
Centrosomas uzvedība mitozē
Ir labi zināms, ka organisma augšana, kā arī tā vairošanās notiek dzīvās dabas elementārās vienības līmenī, kas ir šūna. Citoloģija ņem vērā šūnas struktūru, lokalizāciju un šūnas funkcijas, kā arī tās organellus. Neskatoties uz to, ka zinātnieki ir veikuši daudz pētījumu, šūnu centrs joprojām ir nepietiekami pētīts, lai gan tā loma šūnu dalīšanā ir pilnībā noskaidrota. Mitozes profāzē un meiozes reducējošā dalījuma profāzē centrioli novirzās uz mātes šūnas poliem, un tad veidojas skaldīšanas vārpstas vītne. Tie ir pievienoti hromosomu primārās sašaurināšanās centromēriem. Kam tas paredzēts?
Anafāzes šūnu dalīšanās vārpsta
G. Boveri, A. Nīla un citu zinātnieku eksperimenti ļāva konstatēt, ka šūnu centra uzbūve un tā funkcijas ir savstarpēji saistītas. Divu centriolu klātbūtne, kas atrodas bipolāri attiecībā pret šūnas poliem, un vārpstas pavedieni starp tiem nodrošina vienmērīgu hromosomu sadalījumu, kas savienotas ar mikrotubulām katrā no mātes šūnas poliem.
Tādējādi hromosomu skaits meitas šūnās mitozes rezultātā būs vienāds vai uz pusi mazāks (meiozē) nekā sākotnējā mātes šūnā. Īpaši interesanti ir fakts, ka šūnu centra struktūra mainās un ir saistīta ar šūnu dzīves cikla posmiem.
Organellu ķīmiskā analīze
Lai labāk izprastu centrosomas funkcijas un lomu, izpētīsim, kādi organiskie savienojumi ir iekļauti tā sastāvā. Kā varētu gaidīt, olb altumvielas ir vadošās. Pietiek atgādināt, ka šūnu membrānas struktūra un funkcijas ir atkarīgas arī no peptīdu molekulu klātbūtnes tajā. Ņemiet vērā, ka olb altumvielām centrosomā ir saraušanās spēja. Tie ir daļa no mikrotubuliem un tiek saukti par tubulīniem. Pētot šūnu centra ārējo un iekšējo struktūru, mēs minējām palīgelementus: pericentriolārus pavadoņus un centriolu piedēkļus. Tie ietver ceneksīnu un miricitīnu.
Ir arī proteīni, kas regulē organoīda vielmaiņu. Tie ir kināze un fosfatāze – īpaši peptīdi, kas atbild par mikrotubulu kodolu veidošanu, tas ir, par aktīvas sēklas molekulas veidošanos, no kuras sākas radiālo mikrofilamentu augšana un sintēze.
Šūnu centrs kā fibrilāro proteīnu organizētājs
Citoloģijā beidzot ir nostiprinājusies ideja par centrosomu kā galveno organellu, kas ir atbildīga par mikrotubulu veidošanos. Pateicoties K. Fultona vispārinošiem pētījumiem, var apgalvot, ka šūnu centrsnodrošina šo procesu četros veidos. Piemēram: skaldīšanas vārpstas pavedienu polimerizācija, centriolu veidošanās, radiālās mikrotubulu sistēmas izveidošana starpfāzu šūnā un, visbeidzot, elementu sintēze primārajā ciliumā. Tas ir īpašs veidojums, kas raksturīgs mātes centriolei. Pētot šūnas membrānas uzbūvi un funkcijas, zinātnieki to nosaka elektronu mikroskopā šūnas centrā pēc mitotiskās šūnu dalīšanās vai mitozes iestāšanās brīdī. Starpfāzes G2 stadijā, kā arī profāzes sākumposmā ciliums pazūd. Saskaņā ar ķīmisko sastāvu tas sastāv no tubulīna molekulām un ir etiķete, pēc kuras var identificēt nobriedušu mātes centriolu. Tātad, kā notiek centrosomu nobriešana? Apsveriet visas šī procesa nianses.
Centriolu veidošanās posmi
Citologi ir konstatējuši, ka meitas un mātes centrioli, kas veido diplosomu, pēc struktūras nav vienādi. Tātad nobriedušu struktūru ierobežo pericentriolāras vielas slānis - mitotisks oreols. Pilnīga meitas centriola nobriešana prasa vairāk nekā vienu šūnas dzīves ciklu. Otrā šūnu cikla G1 posma beigās jaunais centriols jau darbojas kā mikrotubulu organizētājs un spēj veidot šķelšanās vārpstas pavedienus, kā arī speciālu kustību organellu veidošanos. Tās var būt skropstas un flagellas, kas sastopamas vienšūnu vienšūņos (piemēram, zaļā euglena, ciliates-shoes), kā arī daudzās aļģēs, piemēram, hlamidomonas. Šūnu centra mikrotubulu dēļ izveidotie karogi tiek apgādāti ar daudziemsporas aļģēs, kā arī dzīvnieku un cilvēku dzimumšūnās.
Centrosomas loma šūnu dzīvē
Tātad, mēs esam redzējuši, ka vienai no mazākajām šūnu organellām (aizņem mazāk nekā 1% no šūnu tilpuma) ir vadošā loma gan augu, gan dzīvnieku šūnu metabolisma regulēšanā. Sadalīšanās vārpstas veidošanās pārkāpums izraisa ģenētiski bojātu meitas šūnu veidošanos. Viņu hromosomu komplekti atšķiras no parastā skaita, kas izraisa hromosomu aberācijas. Rezultātā patoloģisku indivīdu attīstība vai viņu nāve. Medicīnā ir konstatēts fakts par saistību starp centriolu skaitu un vēža attīstības risku. Piemēram, ja normālas ādas šūnas satur 2 centriolus, tad audu biopsija ādas vēža gadījumā atklāj to skaita pieaugumu līdz 4-6. Šie rezultāti sniedz pierādījumus par centrosomas galveno lomu šūnu dalīšanās kontrolē. Jaunākie eksperimentālie dati norāda uz šīs organellas svarīgo lomu intracelulārā transporta procesos. Šūnas centra unikālā struktūra ļauj tai regulēt gan šūnas formu, gan tās izmaiņas. Normāli attīstošā vienībā centrosoma atrodas blakus Golgi aparātam, netālu no kodola un kopā ar tiem nodrošina integrējošas un signalizācijas funkcijas mitozes, meiozes, kā arī ieprogrammētas šūnu nāves - apoptozes īstenošanā. Tāpēc mūsdienu citologi centrosomu uzskata par svarīgu šūnu vienojošo organellu, kas ir atbildīga gan par tās dalīšanos, gan par visu.vispārējo vielmaiņu.
