Je dokázané, že bunky eukaryotických organizmov sú reprezentované systémom membrán, ktoré tvoria organely proteínovo-fosfolipidového zloženia. Z tohto pravidla však existuje dôležitá výnimka. Dve organely (bunkové centrum a ribozóm), ako aj organely pohybu (bičíky a riasinky) majú nemembránovú štruktúru. Ako sa vzdelávajú? V tejto práci sa pokúsime nájsť odpoveď na túto otázku a tiež študovať štruktúru bunkového centra bunky, často nazývaného centrozóm.

Obsahujú všetky bunky bunkové centrum?

Prvým faktom, ktorý vedcov zaujal, bola voliteľná prítomnosť tohto organoidu. Chýba teda v nižších hubách – chytridiomycetoch – a vo vyšších rastlinách. Ako sa ukázalo, v riasach, v ľudských bunkách a u väčšiny zvierat je prítomnosť bunkového centra nevyhnutná pre procesy mitózy a meiózy. Somatické bunky sa delia prvým spôsobom a pohlavné bunky druhým. Povinným účastníkom oboch procesov je centrozóm. Divergencia jej centriol k pólom deliacej sa bunky a napätie medzi vláknami vretienka medzi nimi zaisťuje ďalšiu divergenciu chromozómov pripojených k týmto vláknam a k pólom materskej bunky.

Mikroskopické štúdie odhalili štrukturálne znaky bunkového centra. Zahŕňa jedno až niekoľko hustých teliesok - centriolov, z ktorých sa vejárajú mikrotubuly. Pozrime sa podrobnejšie na vzhľad, ako aj na štruktúru bunkového centra.

Centrozóm v interfázovej bunke

V životnom cykle bunky možno bunkové centrum vidieť počas obdobia nazývaného interfáza. Dva mikrovalce sú zvyčajne umiestnené vedľa jadrovej membrány. Každá z nich pozostáva z proteínových skúmaviek zostavených do troch (tripletov). Deväť takýchto štruktúr tvorí povrch centriolu. Ak sú dve z nich (čo sa stáva najčastejšie), potom sú umiestnené v pravom uhle k sebe. Počas obdobia života medzi dvoma deleniami je štruktúra bunkového centra v bunke takmer rovnaká u všetkých eukaryotov.

Ultraštruktúra centrozómu

Vďaka použitiu elektrónového mikroskopu bolo možné podrobne študovať štruktúru bunkového centra. Vedci zistili, že centrozómové valce majú nasledujúce rozmery: ich dĺžka je 0,3-0,5 mikrónu, ich priemer je 0,2 mikrónu. Pred začiatkom delenia sa počet centriolov nevyhnutne zdvojnásobí. Je to nevyhnutné, aby samotné materské a dcérske bunky v dôsledku delenia dostali bunkové centrum pozostávajúce z dvoch centriolov. Štrukturálne znaky bunkového centra spočívajú v tom, že centrioly, ktoré ho tvoria, nie sú ekvivalentné: jeden z nich - zrelý (materský) - obsahuje ďalšie prvky: pericentriolar satelit a jeho prílohy. Nezrelý centriol má špecifickú oblasť nazývanú koleso vozíka.

Správanie centrozómu pri mitóze

Je dobre známe, že rast organizmu, ako aj jeho rozmnožovanie prebieha na úrovni elementárnej jednotky živej prírody, ktorou je bunka. Cytologicky sa skúma štruktúra bunky, lokalizácia a funkcie bunky, ako aj jej organely. Napriek tomu, že vedci vykonali pomerne veľa výskumov, bunkové centrum zostáva nedostatočne prebádané, hoci jeho úloha pri delení buniek je úplne objasnená. V profáze mitózy a pri profáze redukčného delenia meiózy sa centrioly rozchádzajú k pólom materskej bunky a následne dochádza k tvorbe vretenového vlákna. Sú pripojené k centromérom primárnej konstrikcie chromozómov. Prečo je to potrebné?

Anafázové vreteno delenia buniek

Experimenty G. Boveriho, A. Neila a ďalších vedcov umožnili zistiť, že štruktúra bunkového centra a jeho funkcie sú vzájomne prepojené. Prítomnosť dvoch centriol, bipolárne umiestnených vo vzťahu k pólom bunky, a vretienkových filamentov medzi nimi zaisťuje rovnomernú distribúciu chromozómov pripojených k mikrotubulom ku každému z pólov materskej bunky.

Počet chromozómov bude teda rovnaký v dcérskych bunkách, ktoré sú výsledkom mitózy, alebo polovičný (v meióze) ako v pôvodnej materskej bunke. Zvlášť zaujímavá je skutočnosť, že štruktúra bunkového centra sa mení a koreluje s fázami životného cyklu bunky.

Chemická analýza organel

Aby sme lepšie pochopili funkcie a úlohu centrozómu, budeme študovať, aké organické zlúčeniny sú zahrnuté v jeho zložení. Ako sa dalo očakávať, bielkoviny vedú. Stačí si zapamätať, že závisia aj od prítomnosti molekúl peptidov v nich. Všimnite si, že proteíny v centrozóme majú kontraktilnú schopnosť. Sú súčasťou mikrotubulov a nazývajú sa tubulíny. Pri štúdiu vonkajšej a vnútornej štruktúry bunkového centra sme spomenuli pomocné prvky: pericentriolárne satelity a centriolové prívesky. Obsahujú cenexín a myricitín.

Existujú aj bielkoviny, ktoré regulujú metabolizmus organely. Sú to kinázy a fosfatázy - špeciálne peptidy zodpovedné za nukleáciu mikrotubulov, to znamená za tvorbu aktívnej molekuly semena, s ktorou začína rast a syntéza radiálnych mikrofilamentov.

Bunkové centrum ako organizátor fibrilárnych proteínov

V cytológii sa konečne presadila myšlienka centrozómu ako hlavnej organely zodpovednej za tvorbu mikrotubulov. Vďaka zovšeobecňujúcim výskumom K. Fultona možno tvrdiť, že bunkové centrum zabezpečuje tento proces štyrmi spôsobmi. Napríklad: polymerizácia vretenových filamentov, tvorba percentriolov, vytvorenie radiálneho systému mikrotubulov medzifázovej bunky a nakoniec syntéza prvkov v primárnom ciliu. Ide o špeciálnu formáciu charakteristickú pre materskú centriolu. Štúdiom štruktúry a funkcií bunkovej membrány ju vedci zisťujú pod elektrónovým mikroskopom v bunkovom centre po mitotickom delení buniek alebo na začiatku mitózy. Počas štádia G2 interfázy, ako aj v skorých štádiách profázy, miznú riasy. Podľa chemického zloženia pozostáva z molekúl tubulínu a je to značka, podľa ktorej možno identifikovať zrelý materský centriol. Ako teda prebieha dozrievanie centrozómov? Zvážme všetky nuansy tohto procesu.

Etapy tvorby centriolu

Cytológovia zistili, že dcérske a materské centrioly, ktoré tvoria diplozóm, nemajú identickú štruktúru. Zrelú štruktúru teda ohraničuje vrstva pericentriolárnej látky – mitotické halo. Úplné dozrievanie dcérskeho centriolu trvá dlhšie ako jeden životný cyklus bunky. Na konci štádia G1 druhého bunkového cyklu už nová centriola pôsobí ako organizátor mikrotubulov a je schopná vytvárať vretenovité filamenty, ako aj vytvárať špeciálne pohybové organely. Môžu to byť riasinky a bičíky, ktoré sa nachádzajú v jednobunkových prvokoch (napríklad zelené euglena, nálevníky), ako aj v mnohých riasach, napríklad Chlamydomonas. Bičíky, vytvorené vďaka mikrotubulom bunkového centra, sú vybavené mnohými spórami v riasach, ako aj zárodočných bunkách zvierat a ľudí.

Úloha centrozómu v živote bunky

Sme teda presvedčení, že jedna z najmenších bunkových organel (zaberá menej ako 1% objemu bunky) zohráva vedúcu úlohu pri regulácii metabolizmu rastlinných aj živočíšnych buniek. Porušenie tvorby deliaceho vretena má za následok tvorbu geneticky defektných dcérskych buniek. Ich sady chromozómov sa líšia od normálneho počtu, čo vedie k chromozomálnym aberáciám. Výsledkom je vývoj abnormálnych jedincov alebo ich smrť. V medicíne bola preukázaná skutočnosť vzťahu medzi počtom centriolov a rizikom vzniku rakoviny. Napríklad, ak normálne kožné bunky obsahujú 2 centrioly, potom tkanivová biopsia rakoviny kože odhalí zvýšenie ich počtu na 4-6. Tieto výsledky poskytujú dôkaz o kľúčovej úlohe centrozómu pri kontrole bunkového delenia. Nedávne experimentálne údaje naznačujú dôležitú úlohu tejto organely v procesoch intracelulárneho transportu. Jedinečná štruktúra bunkového centra mu umožňuje regulovať ako tvar bunky, tak aj jej zmeny. V normálne sa vyvíjajúcej jednotke sa centrozóm nachádza vedľa Golgiho aparátu, v blízkosti jadra a spolu s nimi zabezpečuje integračné a signalizačné funkcie pri realizácii mitózy, meiózy, ako aj programovanej bunkovej smrti – apuptózy. Preto moderní cytológovia považujú centrozóm za dôležitú zjednocujúcu organelu bunky, zodpovednú ako za jej delenie, tak za celý metabolizmus vôbec.

Všetky živé bytosti a organizmy sa neskladajú z buniek: rastliny, huby, baktérie, zvieratá, ľudia. Napriek svojej minimálnej veľkosti bunka vykonáva všetky funkcie celého organizmu. V jeho vnútri prebiehajú zložité procesy, od ktorých závisí vitalita tela a fungovanie jeho orgánov.

V kontakte s

Štrukturálne vlastnosti

Vedci študujú štruktúrne vlastnosti bunky a princípy jej práce. Podrobné skúmanie štruktúrnych znakov bunky je možné len pomocou výkonného mikroskopu.

Všetky naše tkanivá – koža, kosti, vnútorné orgány pozostávajú z buniek, ktoré sú Stavebný Materiál, prichádzajú v rôznych tvaroch a veľkostiach, každá odroda plní špecifickú funkciu, ale hlavné črty ich štruktúry sú podobné.

Najprv zistime, čo sa za tým skrýva štruktúrna organizácia buniek. Vedci v priebehu svojho výskumu zistili, že bunkový základ je membránový princíp. Ukazuje sa, že všetky bunky sú tvorené z membrán, ktoré pozostávajú z dvojitej vrstvy fosfolipidov, kde sú molekuly bielkovín ponorené zvonka aj zvnútra.

Aká vlastnosť je charakteristická pre všetky typy buniek: rovnaká štruktúra, ako aj funkčnosť - regulácia metabolického procesu, využitie vlastného genetického materiálu (prítomnosť a RNA), príjem a spotreba energie.

Štrukturálna organizácia bunky je založená na nasledujúcich prvkoch, ktoré vykonávajú špecifickú funkciu:

• membrána- bunková membrána, pozostáva z tukov a bielkovín. Jeho hlavnou úlohou je oddeľovať látky vo vnútri od vonkajšieho prostredia. Štruktúra je polopriepustná: môže prenášať aj oxid uhoľnatý;
• jadro– centrálna oblasť a hlavná zložka, oddelené od ostatných prvkov membránou. Vo vnútri jadra sú informácie o raste a vývoji, genetický materiál, prezentovaný vo forme molekúl DNA, ktoré tvoria kompozíciu;
• cytoplazme- ide o tekutú látku, ktorá tvorí vnútorné prostredie, kde prebiehajú rôzne životne dôležité procesy a obsahuje veľa dôležitých zložiek.

Z čoho pozostáva bunkový obsah, aké sú funkcie cytoplazmy a jej hlavné zložky:

1. Ribozóm- najdôležitejšia organela, ktorá je nevyhnutná pre procesy biosyntézy bielkovín z aminokyselín; bielkoviny vykonávajú obrovské množstvo životne dôležitých úloh.
2. Mitochondrie- ďalšia zložka nachádzajúca sa vo vnútri cytoplazmy. Dá sa opísať jednou frázou – zdroj energie. Ich funkciou je poskytnúť komponentom energiu na ďalšiu výrobu energie.
3. Golgiho aparát pozostáva z 5 - 8 vreciek, ktoré sú navzájom spojené. Hlavnou úlohou tohto aparátu je prenášať proteíny do iných častí bunky, aby poskytli energetický potenciál.
4. Poškodené prvky sú vyčistené lyzozómy.
5. Rieši prepravu endoplazmatické retikulum, cez ktoré bielkoviny presúvajú molekuly užitočných látok.
6. Centrioles sú zodpovedné za reprodukciu.

Core

Keďže ide o bunkové centrum, osobitná pozornosť by sa mala venovať jeho štruktúre a funkciám. Táto zložka je najdôležitejším prvkom pre všetky bunky: obsahuje dedičné vlastnosti. Bez jadra by sa procesy reprodukcie a prenosu genetickej informácie stali nemožnými. Pozrite sa na obrázok zobrazujúci štruktúru jadra.

• Jadrová membrána, ktorá je zvýraznená orgovánom, prepúšťa potrebné látky a uvoľňuje ich späť cez póry – malé otvory.
• Plazma je viskózna látka a obsahuje všetky ostatné jadrové zložky.
• jadro sa nachádza v samom strede a má tvar gule. Jeho hlavnou funkciou je tvorba nových ribozómov.
• Ak preskúmate centrálnu časť bunky v priereze, môžete vidieť jemné modré vlákna - chromatín, hlavnú látku, ktorá pozostáva z komplexu bielkovín a dlhých reťazcov DNA, ktoré nesú potrebné informácie.

Bunková membrána

Pozrime sa bližšie na prácu, štruktúru a funkcie tohto komponentu. Nižšie je uvedená tabuľka, ktorá jasne ukazuje dôležitosť vonkajšieho plášťa.

Chloroplasty

Toto je ďalší najdôležitejší komponent. Ale pýtate sa, prečo neboli chloroplasty spomenuté skôr? Áno, pretože táto zložka sa nachádza iba v rastlinných bunkách. Hlavným rozdielom medzi zvieratami a rastlinami je spôsob výživy: u zvierat je heterotrofný a u rastlín autotrofný. To znamená, že zvieratá nie sú schopné vytvárať, teda syntetizovať organické látky z anorganických - živia sa hotovými organickými látkami. Rastliny sú naopak schopné vykonávať proces fotosyntézy a obsahujú špeciálne zložky - chloroplasty. Ide o zelené plastidy obsahujúce látku chlorofyl. S jeho účasťou sa svetelná energia premieňa na energiu chemických väzieb organických látok.

Zaujímavé! Chloroplasty sa vo veľkom množstve koncentrujú najmä v nadzemných častiach rastlín – zelených plodoch a listoch.

Ak dostanete otázku: pomenujte dôležitú vlastnosť štruktúry organických zlúčenín bunky, potom je možné odpovedať nasledovne.

• mnohé z nich obsahujú atómy uhlíka, ktoré majú rôzne chemické a fyzikálne vlastnosti a sú tiež schopné sa navzájom kombinovať;
• sú nosičmi, aktívnymi účastníkmi rôznych procesov prebiehajúcich v organizmoch, alebo sú ich produktmi. To sa týka hormónov, rôznych enzýmov, vitamínov;
• môže vytvárať reťazce a krúžky, ktoré poskytujú rôzne spojenia;
• sú zničené pri zahrievaní a interakcii s kyslíkom;
• atómy v rámci molekúl sa navzájom spájajú pomocou kovalentných väzieb, nerozkladajú sa na ióny a preto interagujú pomaly, reakcie medzi látkami trvajú veľmi dlho - niekoľko hodín až dní.

Štruktúra chloroplastu

Tkaniny

Bunky môžu existovať jedna po druhej, ako v jednobunkových organizmoch, ale najčastejšie sa spájajú do skupín svojho druhu a vytvárajú rôzne tkanivové štruktúry, ktoré tvoria organizmus. V ľudskom tele je niekoľko typov tkanív:

• epitelové– sústredené na povrchu kože, orgánov, prvkov tráviaceho traktu a dýchacieho systému;
• svalnatý— hýbeme sa vďaka sťahovaniu svalov nášho tela, vykonávame rôzne pohyby: od najjednoduchšieho pohybu malíčka až po vysokorýchlostný beh. Mimochodom, srdcový tep sa vyskytuje aj v dôsledku kontrakcie svalového tkaniva;
• spojivové tkanivo tvorí až 80 percent hmoty všetkých orgánov a zohráva ochrannú a podpornú úlohu;
• Nervózny- tvorí nervové vlákna. Vďaka nej prechádzajú telom rôzne impulzy.

Reprodukčný proces

Počas celého života organizmu dochádza k mitóze - to je názov pre proces delenia. pozostáva zo štyroch etáp:

1. Profáza. Dva centrioly bunky sa delia a pohybujú v opačných smeroch. Súčasne chromozómy tvoria páry a jadrový obal sa začína zrútiť.
2. Druhá etapa je tzv metafázy. Chromozómy sa nachádzajú medzi centrioly a postupne vonkajší obal jadra úplne zmizne.
3. Anaphase je tretie štádium, počas ktorého sa centrioly ďalej od seba pohybujú opačným smerom a jednotlivé chromozómy nasledujú aj centrioly a vzďaľujú sa od seba. Cytoplazma a celá bunka sa začnú zmenšovať.
4. Telofáza– záverečná fáza. Cytoplazma sa sťahuje, až kým sa neobjavia dve rovnaké nové bunky. Okolo chromozómov sa vytvorí nová membrána a v každej novej bunke sa objaví jeden pár centriolov.

Záver

Dozvedeli ste sa, aká je štruktúra bunky – najdôležitejšej zložky tela. Miliardy buniek tvoria úžasne múdro organizovaný systém, ktorý zabezpečuje výkon a životnú aktivitu všetkých predstaviteľov živočíšneho a rastlinného sveta.

Bunkové centrum

Centrozóm (zo stredu a gréčtiny soma - telo), centrosféra, centroplazma, oblasť bunkovej cytoplazmy obklopujúca centrioly. Centrozómu chýbajú bunkové organely. Je hustejšia ako zvyšok cytoplazmy a dá sa natiahnuť a premiestniť pomocou mikrochirurgických operácií. V staršej literatúre sa termín „Centrosóm“ často používal ako synonymum pre centrioly.

Centrozóm alebo bunkové centrum- hlavné centrum organizujúce mikrotubuly (MTOC) a regulátor bunkového cyklu v eukaryotických bunkách. Prvýkrát ho objavil v meste Theodore Boveri, ktorý ho nazval „špeciálnym orgánom bunkového delenia“. Hoci centrozóm hrá rozhodujúcu úlohu pri delení buniek, nedávno sa ukázalo, že nie je nevyhnutný. Vo veľkej väčšine prípadov je v bunke normálne prítomný iba jeden centrozóm. Abnormálne zvýšenie počtu centrozómov je charakteristické pre rakovinové bunky. Viac ako jeden centrozóm je normálne charakteristický pre niektoré polyenergetické prvoky a syncytiálne štruktúry.

Šesť štádií bunkového delenia

Vo všetkých štádiách karyokinézy zohrávajú najdôležitejšiu úlohu mikrotubuly (ďalej len MT) - ich tvorba a priestorová orientácia, interakcia s kinetochórmi chromozómov, štrukturálne zmeny, ktoré vytvárajú sily potrebné na separáciu chromozómov a, nakoniec ich zničenie. MT sú súčasťou cytoskeletu a zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri udržiavaní a zmene tvaru buniek a riadenom prenose intracelulárnych zložiek (vezikuly, organely, proteíny atď.) v cytoplazme. V živočíšnych bunkách je niekoľko tisíc MT. Všetky vyrastajú zo špeciálnych formácií nazývaných organizačné centrá MT (COMT). V bunke môžu byť 1–2 TsOMT. Štúdie ukázali, že len niekoľko desiatok MT siaha od centrozómu; preto MT nie sú nevyhnutne spojené s centrozómom. Centrioly vedú k vzniku nových MT, ktoré nahrádzajú postupne depolymerizujúce staré. MT je veľmi malá trubica dlhá niekoľko mikrometrov s vonkajším priemerom 25 nm. Skladá sa z 13 dlhých „paličiek“ - protofilamentov, rovnobežných s osou trubice a usporiadaných do kruhu. Protofilament je zložený zo striedajúcich sa guľôčok alfa a beta tubulínu a v každom páre takýchto globúl (tubulínový dimér) interaguje alfa tubulín s beta tubulínom a beta tubulín interaguje s alfa tubulínom najbližších susedných dimérov, čo umožňuje tvorbu veľmi silného valcového tvaru. Ako môže takýto dizajn zabezpečiť pohyb čohokoľvek vo vnútri bunky? Čo sa týka organel, proteínov a iných bunkových zložiek, tie sa pohybujú pozdĺž MT a viažu sa na motorické proteíny: dyneíny a kinezíny, ktoré môžu doslova „krokovať“ pozdĺž MT určitým smerom a spotrebúvajú ATP ako palivo. Chromozómy sú pripojené na konce MT, ktoré ich potom nejako rýchlo odtrhnú od vretenových pólov.

Odkazy

• Reider, C. L., S Faruki a A Khodjakov (2001) TRENDY v bunkovej biológii. 11. 10 : 413-418.

Nadácia Wikimedia. 2010.

• Bunková priehradka
• Kletskoe vidiecke osídlenie

Pozrite si, čo je „Cell centrum“ v iných slovníkoch:

Bunkové centrum- mitotické centrum, trvalá štruktúra takmer vo všetkých živočíšnych a niektorých rastlinných bunkách (Pozri Bunka), určuje póly deliacej sa bunky (Pozri Mitóza). K. c. zvyčajne pozostáva z dvoch centriolov (pozri centrioly) hustých granúl s rozmermi 0,2 ...

bunkové centrum- organela podieľajúca sa na stavbe mitotického aparátu; pozostáva z centriolov a okolitých centrozómov... Veľký lekársky slovník

BUNKOVÉ CENTRUM- jedna z bunkových organel, pozostávajúca z jedného alebo viacerých zŕn (centrioly), obklopená zónou ľahšej cytoplazmy, z ktorej radiálne vybiehajú tenké vlákna (centrosféra). Základ štruktúry centriolov sa nachádza pozdĺž... ... Slovník botanických termínov

bunkové centrum- EMBRYOLÓGIA ZVIERAT pozri centrozóm...

NÁDORY- NÁDORY. Obsah: I. Rozšírenie O. vo svete zvierat. . ,44 6 II. Štatistika 0....................44 7 III. Štrukturálne a funkčné charakteristika.... 449 IV. Patogenéza a etiológia............469 V. Klasifikácia a nomenklatúra.......478 VI.… … Veľká lekárska encyklopédia

Vajcia- ženská rozmnožovacia bunka človeka, zvierat a rastlín (vajíčko), z ktorej sa oplodnením (Pozri Oplodnenie) alebo partenogenézou vyvinie nový organizmus. I. ľudí a zvierat je vysoko špecializovaná bunka,... ... Veľká sovietska encyklopédia

Krv- I (sanguis) je tekuté tkanivo, ktoré prenáša chemické látky (vrátane kyslíka) v tele, vďaka čomu dochádza k integrácii biochemických procesov prebiehajúcich v rôznych bunkách a medzibunkových priestoroch do jedného systému... Lekárska encyklopédia

centrioles- dve (niekedy aj viac) valcovité útvary s priemerom asi 0,15 mikrónu, tvoriace bunkové centrum všetkých živočíšnych a niektorých rastlinných buniek. Keď sa bunka delí, centrioly sa rozchádzajú smerom k jej pólom, čo určuje orientáciu deliaceho vretena. * * *… … encyklopedický slovník

centrozóm- CENTROZÓM ŽIVOČÍŠNEJ EMBRYOLÓGIE, CENTRUM BUNIEK – nemembránová bunková organela, ktorá slúži ako centrum pre iniciáciu zostavovania nových mikrotubulov vo väčšine živočíšnych buniek. Bunkové centrum sa nachádza v blízkosti jadra a obsahuje pár centriolov. Hrá dôležitú... Všeobecná embryológia: Terminologický slovník

meióza- (z gréckeho meióza, redukcia) alebo redukcia bunkové delenie, delenie jadra eukaryotickej bunky so znížením počtu chromozómov na polovicu. Vyskytuje sa v dvoch štádiách (redukčná a rovnicová fáza meiózy). Meióza by sa nemala zamieňať s... ... Wikipedia

Bunkové centrum, alebo centrozóm, zvyčajne pozostáva z dvojice centrioles a centosféra tvorená radiálne sa rozširujúcimi tenkými vláknami. Centrioly sú nemembránové organely eukaryotických buniek a nenachádzajú sa v bunkách vyšších rastlín, mnohých húb a niektorých živočíchov.

Každý centriol pozostáva z deviatich tubulínových tripletov. Trojice sú umiestnené po obvode valca s dĺžkou asi 0,3 μm a priemerom asi 0,1 μm.

Mikrotubuly sú v každom triplete iné. Jedna z nich pozostáva z väčšieho počtu protofilamentov a ďalšie dve sú ako hemisféry, druhá je pripojená k prvej a tretia k druhej.

Bunkové centrum je hlavným centrom pre organizáciu mikrotubulov a iniciuje ich rast. Tvoria sa tu aj bičíky a mihalnice.

Bunkové centrum vykonáva funkciu organizácie deliaceho vretena. Rastliny nemajú centrioly, ale tvoria vreteno. Preto sa predpokladá, že vreteno je tvorené bunkovým centrom, a nie centriolom zahrnutým v jeho zložení. Pravdepodobnou funkciou centriolov je orientácia vretena tak, aby sa chromozómy rozchádzali smerom k pólom. Pred rozdelením sa každý centriol z dvojice presunie na svoj vlastný pól.

Mikrotubuly vyrastajú z centriol umiestnených na póloch. Pripájajú sa k centroméry chromozómov a zabezpečujú rovnomerné rozdelenie dedičného materiálu medzi dcérske bunky.

V nových bunkách sa v blízkosti každého centriolu objaví nový, dcérsky centriol. Existujú však aj iné možnosti: druhý centriol páru sa môže objaviť skôr alebo môže byť v bunke niekoľko párov. Okrem toho centrioly tvoria bazálne telá, ktoré sú ich modifikáciami umiestnenými na báze bičíkov a mihalníc.

V bunkovej biológii sa stred bunky nazýva centrozóm. Je to organela, ktorá slúži ako hlavné centrum organizácie mikrotubulov v živočíšnych bunkách, ako aj regulátor progresie bunkového cyklu.

Bunkové centrum objavil Eduard Van Beneden v roku 1883 a neskôr ho opísal a pomenoval v roku 1888 Theodore Boveri.

V kontakte s

Huby a rastliny nemajú bunkové centrá, a preto používajú iné štruktúry na organizáciu svojich mikrotubulov. Hoci centrozóm hrá kľúčovú úlohu pri efektívnej mitóze v živočíšnych bunkách, pre niektoré druhy múch a plochých červov nie je nevyhnutný.

Čo je to bunkové centrum, štruktúra a funkcie

Centrozómy pozostávajú dvoch ortogonálne usporiadaných centriol obklopených amorfnou hmotou proteínu nazývaného pericentriolárny materiál, ktorý obsahuje proteíny zodpovedné za nukleáciu a ukotvenie mikrotubulov. Vo všeobecnosti je každý centriol založený na deviatich tripletových mikrotubuloch usporiadaných do kolesovej štruktúry a obsahuje:

• centrín;
• cenexín;
• tektín.

V mnohých typoch buniek je centrozóm nahradený ciliom počas bunkovej diferenciácie. Akonáhle sa však bunka začne deliť, cilium je opäť nahradené centrozómom.

Funkcie

Vývoj bunkového cyklu

Bunkové centrá sú spojené s jadrovou membránou počas profázneho štádia bunkového cyklu. Pri mitóze sa jadrová membrána rozpadne a mikrotubuly, zárodočné centrozómy, môžu interagovať s chromozómami za vzniku mitotického vretienka.

Cenrozóm sa skopíruje iba raz za bunkový cyklus, takže každá dcérska bunka zdedí jeden centrozóm obsahujúci dve štruktúry nazývané centrioly. Centrozóm sa replikuje počas S fázy bunkového cyklu. Počas profázy proces bunkového delenia nazývaný mitóza spôsobuje, že bunkové centrá migrujú na opačné póly bunky. Mitotické vreteno sa potom vytvorí medzi dvoma centrozómami. Po rozdelení dostane každá dcérska bunka jeden centrozóm.

Aberantný počet centrozómov v bunke súvisí s rakovinou. Ich duplikácia je podobná replikácii DNA v dvoch ohľadoch: semikonzervatívna povaha procesu a ich pôsobenie ako regulátora procesu. Procesy sa však výrazne líšia v tom, že k zdvojnásobeniu nedochádza čítaním a zostavovaním šablón. Materská centriola jednoducho pomáha pri hromadení materiálov potrebných na zostavenie dcérskej centriole.

Na rozvoj mitózy však nie sú potrebné centrioly. Keď sú centrioly ožiarené laserom, mitóza prebieha normálne s morfologicky normálnym vretienkom. Okrem toho vývoj ovocnej mušky Drosophila prebieha normálne, aj keď centrioly chýbajú v dôsledku mutácie v géne potrebnom na ich duplikáciu. Pri absencii centriolov sú vretenové mikrotubuly zaostrené motormi umožňujúcimi vytvorenie bipolárneho vretienka.

Mnohé bunky môžu prejsť medzifázou úplne bez centriolov. Na rozdiel od centriolov sú centrozómy nevyhnutné pre prežitie organizmu. Bunky bez nich nemajú radiálne polia astrálnych mikrotubulov.

Predpokladá sa, že funkcia centrozómu v tomto kontexte zabezpečuje správne delenie buniek, pretože výrazne zvyšuje účinnosť. Niektoré typy buniek sa zastavia v nasledujúcom bunkovom cykle v neprítomnosti bunkového centra.

Keď je vajíčko háďatka oplodnené, spermie dodá pár centriolov. Tieto centrioly tvoria centrozómy, ktoré budú riadiť prvé bunkové delenie zygoty a to určí jej polaritu. Zatiaľ nie je jasné, či je ich úloha pri určovaní polarity závislá alebo nezávislá od mikrotubulov.

Zmeny v kardiovaskulárnom systéme

Theodore Boveri v roku 1914 opísal centrozomálne aberácie v rakovinových bunkách. Toto počiatočné pozorovanie sa následne rozšírilo na mnohé typy ľudských nádorov. Zmeny v kardiovaskulárnom systéme v dôsledku rakoviny možno rozdeliť do dvoch podskupín, štrukturálne alebo numerické aberácie, ale obe sa môžu súčasne nachádzať v nádore.

Štrukturálne aberácie

Zvyčajne vznikajú v dôsledku nekontrolovanej expresie zložiek centrozómu alebo v dôsledku posttranslačných modifikácií (ako sú fosforylácie), ktoré sú pre tieto zložky nevhodné. Tieto úpravy môžu viesť k zmenám veľkosti. Okrem toho, keďže centrozomálne proteíny majú tendenciu vytvárať agregáty, centrá spojené s centrozómami sa často pozorujú v ektopických miestach.

Zväčšené centrá sú podobné centrozomálnym štruktúram pozorovaným v nádoroch. Okrem toho môžu byť tieto štruktúry indukované v kultivovaných bunkách špecifickými centrozomálnymi proteínmi. Tieto štruktúry môžu vyzerať veľmi podobne, avšak podrobné štúdie naznačujú, že môžu predstavovať veľmi odlišné vlastnosti v závislosti od ich proteínového zloženia. Napríklad ich schopnosť inkorporovať tubulín môže byť veľmi variabilná a ich schopnosť nukleovať mikrotubuly tak rozdielne ovplyvňuje tvar, polaritu a pohyblivosť zahrnutých nádorových buniek.

Numerické aberácie

Prítomnosť nedostatočného počtu centrozómov je veľmi často spojená s objavením sa genómovej nestability a stratou diferenciácie tkanív. Metóda počítania počtu centier (každý s 2 centrioly) však často nie je veľmi presná, pretože sa často hodnotí pomocou fluorescenčnej mikroskopie, ktorej optické rozlíšenie nie je dostatočne vysoké na to, aby bolo možné vidieť centrioly, ktoré sú blízko seba.

Je však zrejmé, že prítomnosť nadbytku je u ľudských nádorov bežná. Bolo pozorované, že strata nádorového supresora p53 spôsobuje redundantné centrozómy, ako aj dereguláciu iných proteínov zapojených do tvorby rakoviny u ľudí.

Prebytok môže byť spôsobený veľmi odlišnými mechanizmami:

• špecifická centrozómová reduplikácia;
• zlyhanie cytokinézy počas delenia buniek (generácia zvýšenia počtu chromozómov);
• bunková fúzia (napríklad v dôsledku infekcie špecifickými vírusmi);
• desogenerácia centrozómov.

V súčasnosti nie je dostatok informácií, aby sme vedeli, aké bežné sú tieto mechanizmy, ale je možné, že zvýšenie počtu centrozómov v dôsledku zlyhania bunkového delenia môže byť bežnejšie, než sa odhaduje, pretože veľa "primárnych" defektov v jednej bunke:

• deregulácia bunkového cyklu;
• defektná výmena DNA alebo chromatínu;
• porucha v riadiacom bode vretena.

Vedie k zlyhaniu bunkového delenia, zvýšenej ploidii a zvýšeniu počtu bunkových centier ako „sekundárny“ efekt.

Evolúcia

Evolučná história centrozómu a centriolu možno vysledovať pre niektoré podpisové gény, napríklad centrálne. Centríny sa podieľajú na vápnikovej signalizácii a sú potrebné na duplikáciu centriolu. Existujú dve hlavné podrodiny centrínov, z ktorých obe sú prítomné v skorých vetviacich eukaryotoch. Centríny boli teda prítomné v spoločnom predkovi eukaryotov. Na rozdiel od toho nemajú žiadne rozpoznateľné homológy v archeách a baktériách, a preto sú súčasťou „eukaryotických podpisových génov“.

Napriek štúdiám evolúcie centrínov a centriolov neboli publikované žiadne štúdie o evolúcii pericentriolárneho materiálu.

Je zrejmé, že niektoré časti sa značne líšia v modelových druhoch niektorých múch. Zrejme stratili jednu z centrálnych podrodín, ktoré sú zvyčajne spojené s duplikáciou centriol. Z mutantov, ktorým chýbajú centrozómy, sa dokonca môžu vyvinúť morfologicky normálne dospelé muchy.