พิสูจน์แล้วว่าเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่เป็นยูคาริโอตนั้นแสดงโดยระบบของเยื่อหุ้มที่สร้างออร์แกเนลล์ขององค์ประกอบโปรตีน-ฟอสโฟไลปิด อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นที่สำคัญสำหรับกฎนี้ ออร์แกเนลล์สองอัน (จุดศูนย์กลางของเซลล์และไรโบโซม) เช่นเดียวกับออร์แกเนลล์ที่เคลื่อนไหว (แฟลเจลลาและ cilia) มีโครงสร้างที่ไม่ใช่เมมเบรน พวกเขาได้รับการศึกษาอย่างไร? ในงานนี้ เราจะพยายามค้นหาคำตอบสำหรับคำถามนี้ และศึกษาโครงสร้างศูนย์กลางเซลล์ของเซลล์ ซึ่งมักเรียกว่า centrosome
ทุกเซลล์มีศูนย์เซลล์หรือไม่
ความจริงข้อแรกที่นักวิทยาศาสตร์สนใจก็คือการมีออร์แกนอยด์นี้เป็นทางเลือก ดังนั้นในเชื้อราที่ต่ำกว่า - chytridiomycetes - และในพืชที่สูงขึ้นก็จะหายไป ตามที่ปรากฎ ในสาหร่าย ในเซลล์ของมนุษย์ และในสัตว์ส่วนใหญ่ การมีอยู่ของศูนย์เซลล์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำเนินการตามกระบวนการของไมโทซิสและไมโอซิส เซลล์โซมาติกถูกแบ่งออกในลักษณะแรก และเซลล์เพศถูกแบ่งด้วยวิธีอื่น ผู้เข้าร่วมบังคับในทั้งสองกระบวนการคือเซนโทรโซม ความแตกต่างของเซนทริโอลกับขั้วของเซลล์แบ่งและการยืดของเส้นใยแกนฟิชชันระหว่างพวกมันช่วยให้เกิดความแตกต่างของโครโมโซมที่ติดอยู่กับเส้นใยเหล่านี้และกับขั้วของเซลล์แม่
การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์เผยให้เห็นลักษณะโครงสร้างของศูนย์เซลล์ ประกอบด้วยวัตถุที่มีความหนาแน่นตั้งแต่หนึ่งถึงหลายตัว - เซนทริโอล ซึ่งไมโครทูบูลจะพัดออกมา มาศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปลักษณ์และโครงสร้างของศูนย์เซลล์กัน
เซนโทรโซมในเซลล์ระหว่างเฟส
ในวงจรชีวิตของเซลล์ ศูนย์เซลล์สามารถเห็นได้ในช่วงที่เรียกว่าอินเตอร์เฟส ไมโครสูบสองกระบอกมักจะอยู่ใกล้เยื่อหุ้มนิวเคลียส แต่ละอันประกอบด้วยหลอดโปรตีนซึ่งรวบรวมเป็นสามชิ้น (แฝดสาม) โครงสร้างดังกล่าวทั้งเก้าสร้างพื้นผิวของเซนทริโอล หากมีสองคน (ซึ่งเกิดขึ้นบ่อยที่สุด) พวกเขาจะอยู่ในมุมฉากกัน ในช่วงชีวิตระหว่างสองดิวิชั่น โครงสร้างของศูนย์เซลล์ในเซลล์เกือบจะเหมือนกันในยูคาริโอตทั้งหมด
โครงสร้างพื้นฐานของเซนโทรโซม
มันเป็นไปได้ที่จะศึกษารายละเอียดโครงสร้างของศูนย์เซลล์อันเป็นผลมาจากการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน นักวิทยาศาสตร์พบว่ากระบอกสูบ centrosome มีขนาดดังต่อไปนี้: ความยาวของมันคือ 0.3-0.5 ไมครอน, เส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือ 0.2 ไมครอน จำนวนเซนทริโอเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าก่อนเริ่มการดิวิชั่น นี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้เซลล์แม่และลูกสาวตัวเองเป็นผลมาจากการแบ่งรับศูนย์เซลล์ประกอบด้วยสอง centrioles ลักษณะโครงสร้างของศูนย์เซลล์อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าเซนทริโอลที่ประกอบเป็นเซลล์ไม่เท่ากัน หนึ่งในนั้นคือส่วนที่โตเต็มที่ (ของมารดา) มีองค์ประกอบเพิ่มเติม ได้แก่ ดาวเทียมรอบศูนย์กลางและส่วนต่อท้าย Centriole ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะมีไซต์เฉพาะที่เรียกว่าเกวียน
พฤติกรรมของเซนโทรโซมในไมโทซิส
เป็นที่ทราบกันดีว่าการเติบโตของสิ่งมีชีวิตตลอดจนการสืบพันธุ์นั้นเกิดขึ้นที่ระดับของหน่วยพื้นฐานของธรรมชาติที่มีชีวิตซึ่งเป็นเซลล์ โครงสร้างของเซลล์ การแปลเป็นภาษาท้องถิ่นและหน้าที่ของเซลล์ ตลอดจนออร์แกเนลล์ของเซลล์ พิจารณาโดยเซลล์วิทยา แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะทำการวิจัยเป็นจำนวนมาก แต่ศูนย์เซลล์ก็ยังได้รับการศึกษาไม่เพียงพอ ถึงแม้ว่าบทบาทของศูนย์ในการแบ่งเซลล์จะมีความชัดเจนครบถ้วนแล้วก็ตาม ในการพยากรณ์ของไมโทซิสและการพยากรณ์ของการแบ่งไมโอซิส เซนทริโอลจะแยกออกไปทางขั้วของเซลล์แม่ และจากนั้นจะเกิดเกลียวแกนฟิชชัน พวกเขาติดอยู่กับ centromeres ของการหดตัวหลักของโครโมโซม มีไว้เพื่ออะไร
แกนแบ่งเซลล์แอนนาเฟส
การทดลองของ G. Boveri, A. Neil และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ทำให้สามารถระบุได้ว่าโครงสร้างของศูนย์เซลล์และหน้าที่เชื่อมต่อกัน การมีอยู่ของเซนทริโอลสองอันที่ตั้งอยู่สองขั้วโดยสัมพันธ์กับขั้วของเซลล์ และเส้นใยสปินเดิลระหว่างพวกมัน ทำให้แน่ใจถึงการกระจายตัวของโครโมโซมที่เชื่อมต่อกับไมโครทูบูลไปยังแต่ละขั้วของเซลล์แม่อย่างเท่าเทียมกัน
ดังนั้น จำนวนโครโมโซมจะเท่ากันในเซลล์ลูกสาวอันเป็นผลมาจากไมโทซิส หรือครึ่งหนึ่ง (ในไมโอซิส) เท่ากับในเซลล์แม่ดั้งเดิม สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือความจริงที่ว่าโครงสร้างของศูนย์เซลล์เปลี่ยนแปลงและมีความสัมพันธ์กับระยะของวงจรชีวิตของเซลล์
การวิเคราะห์ทางเคมีของออร์แกเนลล์
เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับหน้าที่และบทบาทของเซนโทรโซม เรามาศึกษาว่าสารประกอบอินทรีย์ใดบ้างที่รวมอยู่ในองค์ประกอบของมัน อย่างที่คาดไว้ โปรตีนเป็นผู้นำ พอเพียงที่จะระลึกได้ว่าโครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ยังขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของโมเลกุลเปปไทด์ในนั้นด้วย โปรดทราบว่าโปรตีนในเซนโตรโซมมีความสามารถในการหดตัว พวกมันเป็นส่วนหนึ่งของไมโครทูบูลและเรียกว่าทูบูลิน จากการศึกษาโครงสร้างภายนอกและภายในของศูนย์เซลล์ เราได้กล่าวถึงองค์ประกอบเสริม ได้แก่ ดาวเทียมปริมณฑลและส่วนต่อของเซนทริโอล ได้แก่ ซีเนซินและไมริซิติน
นอกจากนี้ยังมีโปรตีนที่ควบคุมการเผาผลาญของอวัยวะ เหล่านี้คือไคเนสและฟอสฟาเตส - เปปไทด์พิเศษที่รับผิดชอบในการสร้างนิวเคลียสของไมโครทูบูลนั่นคือสำหรับการก่อตัวของโมเลกุลเมล็ดที่ใช้งานซึ่งจะเริ่มการเติบโตและการสังเคราะห์ไมโครฟิลาเมนต์เรเดียล
ศูนย์เซลล์ในฐานะผู้จัดโปรตีนไฟบริลลาร์
ในทางเซลล์วิทยา ในที่สุด แนวคิดของเซนโทรโซมในฐานะออร์แกเนลล์หลักที่รับผิดชอบการก่อตัวของไมโครทูบูลก็ได้ถูกยึดเอาไว้ จากการศึกษาสรุปของ K. Fulton เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าศูนย์เซลล์ให้กระบวนการนี้ในสี่วิธี ตัวอย่างเช่น: การเกิดพอลิเมอไรเซชันของเส้นใยสปินเดิลฟิชชัน การก่อตัวของเซนทริโอล การสร้างระบบเรเดียลของไมโครทูบูลในเซลล์ระหว่างเฟส และสุดท้าย การสังเคราะห์องค์ประกอบในซีลีเนียมปฐมภูมิ นี่เป็นลักษณะการก่อตัวพิเศษของ centriole ของมารดา จากการศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ นักวิทยาศาสตร์ตรวจพบภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในศูนย์เซลล์หลังการแบ่งเซลล์ไมโทติคหรือในเวลาที่ไมโทซิสเริ่มมีอาการ ในระยะ G2 ของ interphase เช่นเดียวกับในระยะแรกของการพยากรณ์ ซีเลียมจะหายไป ตามองค์ประกอบทางเคมี ประกอบด้วยโมเลกุลของทูบูลินและเป็นฉลากที่สามารถระบุเซ็นทริโอลของมารดาที่โตเต็มที่ได้ การเจริญเติบโตของ centrosome เกิดขึ้นได้อย่างไร? พิจารณาความแตกต่างทั้งหมดของกระบวนการนี้
ขั้นตอนของการก่อเซนทริโอล
นักเซลล์วิทยาระบุว่าลูกสาวและเซนทริโอลของมารดาที่สร้างไดโพลโซมนั้นไม่เหมือนกันในโครงสร้าง ดังนั้นโครงสร้างที่โตเต็มที่จึงถูกล้อมรอบด้วยชั้นของสารรอบนอก - ไมโทติคฮาโล การเจริญเติบโตเต็มที่ของ centriole ลูกสาวใช้เวลานานกว่าหนึ่งวงจรชีวิตของเซลล์ เมื่อสิ้นสุดระยะ G1 ของวัฏจักรเซลล์ที่สอง เซนทริโอลใหม่ทำหน้าที่เป็นตัวจัดระเบียบของไมโครทูบูลแล้ว และสามารถสร้างเส้นใยสปินเดิลแบบฟิชชันได้ เช่นเดียวกับการก่อตัวของออร์แกเนลล์การเคลื่อนไหวพิเศษ พวกเขาสามารถเป็นตาและแฟลเจลลาที่พบในโปรโตซัวที่มีเซลล์เดียว (เช่น ยูกลีนาสีเขียว รองเท้า ciliates) เช่นเดียวกับในสาหร่ายหลายชนิด เช่น คลามีโดโมแนส แฟลกเจลลาที่เกิดขึ้นจากไมโครทูบูลของศูนย์เซลล์มีจำนวนมากสปอร์ในสาหร่าย เซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์และมนุษย์
บทบาทของเซนโทรโซมในชีวิตเซลล์
เราได้เห็นแล้วว่าออร์แกเนลล์เซลล์ที่เล็กที่สุดตัวหนึ่ง (มีปริมาตรเซลล์น้อยกว่า 1%) มีบทบาทสำคัญในการควบคุมเมแทบอลิซึมของเซลล์พืชและสัตว์ การละเมิดการก่อตัวของแกนหมุนของการแบ่งทำให้เกิดการก่อตัวของเซลล์ลูกสาวที่มีข้อบกพร่องทางพันธุกรรม ชุดโครโมโซมของพวกมันแตกต่างจากจำนวนปกติซึ่งนำไปสู่ความผิดปกติของโครโมโซม ส่งผลให้บุคคลมีพัฒนาการผิดปกติหรือเสียชีวิตได้ ในทางการแพทย์ ความจริงของความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนของเซนทริโอลกับความเสี่ยงของการเกิดมะเร็งได้ถูกสร้างขึ้น ตัวอย่างเช่น หากเซลล์ผิวหนังปกติมีเซนทริโอล 2 อัน การตรวจชิ้นเนื้อในกรณีที่เป็นมะเร็งผิวหนังจะพบว่ามีจำนวนเพิ่มขึ้นเป็น 4-6 ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นหลักฐานสำหรับบทบาทสำคัญของเซนโตรโซมในการควบคุมการแบ่งเซลล์ ข้อมูลการทดลองล่าสุดชี้ให้เห็นถึงบทบาทสำคัญของออร์แกเนลล์นี้ในกระบวนการขนส่งภายในเซลล์ โครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของศูนย์เซลล์ทำให้สามารถควบคุมทั้งรูปร่างของเซลล์และการเปลี่ยนแปลงได้ ในหน่วยที่กำลังพัฒนาตามปกติ เซนโทรโซมตั้งอยู่ถัดจากเครื่องมือกอลจิ ใกล้กับนิวเคลียส และเมื่อใช้ร่วมกับพวกมันจะทำหน้าที่บูรณาการและส่งสัญญาณในการใช้งานไมโทซิส ไมโอซิส และการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ - อะพอพโทซิส นั่นคือเหตุผลที่นักเซลล์วิทยาสมัยใหม่มองว่าเซนโทรโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญของเซลล์ ซึ่งรับผิดชอบทั้งการแบ่งตัวและส่วนทั้งหมดเมแทบอลิซึมโดยรวม