დამტკიცებულია, რომ ევკარიოტული ორგანიზმების უჯრედები წარმოდგენილია მემბრანების სისტემით, რომლებიც ქმნიან ცილოვან-ფოსფოლიპიდური შემადგენლობის ორგანელებს. თუმცა, ამ წესიდან არის მნიშვნელოვანი გამონაკლისი. ორ ორგანელას (უჯრედის ცენტრს და რიბოსომას), აგრეთვე მოძრაობის ორგანელებს (ფლაგელა და წამწამები) აქვთ არამემბრანული სტრუქტურა. როგორ არიან განათლებულები? ამ ნაშრომში ჩვენ შევეცდებით ვიპოვოთ პასუხი ამ კითხვაზე და ასევე შევისწავლოთ უჯრედის უჯრედის ცენტრის სტრუქტურა, რომელსაც ხშირად უწოდებენ ცენტროსომას.
შეიცავს თუ არა ყველა უჯრედი უჯრედის ცენტრს
პირველი ფაქტი, რომელიც მეცნიერებს აინტერესებთ, არის ამ ორგანოიდის არჩევითი არსებობა. ასე რომ, ქვედა სოკოებში - ქიტრიდიომიცეტები - და მაღალ მცენარეებში ის არ არის. როგორც გაირკვა, წყალმცენარეებში, ადამიანის უჯრედებში და ცხოველთა უმეტესობაში უჯრედული ცენტრის არსებობა აუცილებელია მიტოზისა და მეიოზის პროცესების განსახორციელებლად. სომატური უჯრედები იყოფა პირველი გზით, ხოლო სასქესო უჯრედები იყოფა სხვა გზით. ორივე პროცესში სავალდებულო მონაწილეაცენტროსომა. მისი ცენტრიოლების განსხვავებები გამყოფი უჯრედის პოლუსებთან და მათ შორის დაშლის ღეროების ძაფების გაჭიმვა უზრუნველყოფს ამ ძაფებზე და დედა უჯრედის პოლუსებთან მიმაგრებული ქრომოსომების შემდგომ განსხვავებას.
მიკროსკოპულმა კვლევებმა გამოავლინა უჯრედული ცენტრის სტრუქტურული თავისებურებები. იგი მოიცავს ერთიდან რამდენიმე მკვრივ სხეულს - ცენტრიოლებს, საიდანაც მიკროტუბულები გამოდის. მოდით უფრო დეტალურად შევისწავლოთ როგორც გარეგნობა, ასევე უჯრედის ცენტრის სტრუქტურა.
ცენტროსომა ინტერფაზის უჯრედში
უჯრედის სასიცოცხლო ციკლში, უჯრედის ცენტრი შეიძლება ნახოთ იმ პერიოდში, რომელსაც ინტერფაზა ეწოდება. ორი მიკროცილინდრი ჩვეულებრივ მდებარეობს ბირთვული მემბრანის მახლობლად. თითოეული მათგანი შედგება ცილოვანი მილებისაგან, შეგროვებული სამ ნაწილად (სამმაგი). ცხრა ასეთი სტრუქტურა ქმნის ცენტრიოლის ზედაპირს. თუ ორი მათგანია (რაც ყველაზე ხშირად ხდება), მაშინ ისინი განლაგებულია ერთმანეთთან სწორი კუთხით. ორ განყოფილებას შორის სიცოცხლის პერიოდში, უჯრედის ცენტრის სტრუქტურა თითქმის ერთნაირია ყველა ევკარიოტში.
ცენტროსომის ულტრასტრუქტურა
ელექტრონული მიკროსკოპის გამოყენების შედეგად შესაძლებელი გახდა უჯრედის ცენტრის სტრუქტურის დეტალური შესწავლა. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ცენტროსომის ცილინდრებს აქვთ შემდეგი ზომები: სიგრძე 0,3-0,5 მიკრონი, დიამეტრი 0,2 მიკრონი. ცენტრიოლების რაოდენობა გაორმაგდება გაყოფის დაწყებამდე. ეს აუცილებელია იმისთვის, რომ თავად დედა-შვილის უჯრედები, გაყოფის შედეგად, მიიღონუჯრედის ცენტრი, რომელიც შედგება ორი ცენტრიოლისგან. უჯრედის ცენტრის სტრუქტურული თავისებურებები მდგომარეობს იმაში, რომ ცენტრიოლები, რომლებიც მას ქმნიან, არ არის ეკვივალენტური: ერთ-ერთი მათგანი, მომწიფებული (დედობრივი) შეიცავს დამატებით ელემენტებს: პერიცენტრიოლარული თანამგზავრი და მისი დანამატები. მოუმწიფებელ ცენტრიოლას აქვს სპეციფიკური ადგილი, რომელსაც ეწოდება ურიკის ბორბალი.
ცენტროსომის ქცევა მიტოზში
საყოველთაოდ ცნობილია, რომ ორგანიზმის ზრდა, ისევე როგორც მისი გამრავლება, ხდება ცოცხალი ბუნების ელემენტარული ერთეულის, უჯრედის დონეზე. უჯრედის სტრუქტურა, უჯრედის ლოკალიზაცია და ფუნქციები, ისევე როგორც მისი ორგანელები, განიხილება ციტოლოგიაში. მიუხედავად იმისა, რომ მეცნიერებმა ბევრი კვლევა ჩაატარეს, უჯრედული ცენტრი ჯერ კიდევ არასაკმარისად არის შესწავლილი, თუმცა მისი როლი უჯრედების დაყოფაში სრულად არის ახსნილი. მიტოზის პროფაზაში და მეიოზის შემცირების გაყოფის პროფაზაში ცენტრიოლები განსხვავდებიან დედა უჯრედის პოლუსებისკენ და შემდეგ წარმოიქმნება დაშლის ღეროს ძაფი. ისინი მიმაგრებულია ქრომოსომების პირველადი შეკუმშვის ცენტრომერებთან. რისთვის არის?
ანაფაზის უჯრედების გაყოფის ღერძი
გ. ბოვერის, ა. ნილის და სხვა მეცნიერების ექსპერიმენტებმა შესაძლებელი გახადა დადგინდეს, რომ უჯრედის ცენტრის სტრუქტურა და მისი ფუნქციები ურთიერთდაკავშირებულია. უჯრედის პოლუსების მიმართ ბიპოლარულად განლაგებული ორი ცენტრიოლის არსებობა და მათ შორის ღეროვანი ძაფები უზრუნველყოფს მიკროტუბულებთან დაკავშირებული ქრომოსომების თანაბარ განაწილებას დედა უჯრედის თითოეულ პოლუსზე.
ამგვარად, ქალიშვილურ უჯრედებში ქრომოსომების რაოდენობა იგივე იქნება მიტოზის შედეგად, ან ნახევარი (მეიოზის დროს), ვიდრე თავდაპირველ დედა უჯრედში. განსაკუთრებით საინტერესოა ის ფაქტი, რომ უჯრედის ცენტრის სტრუქტურა იცვლება და დაკავშირებულია უჯრედის სასიცოცხლო ციკლის ეტაპებთან.
ორგანელის ქიმიური ანალიზი
ცენტროსომის ფუნქციებისა და როლის უკეთ გასაგებად, მოდით შევისწავლოთ რა ორგანული ნაერთები შედის მის შემადგენლობაში. როგორც მოსალოდნელი იყო, ცილები ლიდერობენ. საკმარისია გავიხსენოთ, რომ უჯრედის მემბრანის სტრუქტურა და ფუნქციები ასევე დამოკიდებულია მასში პეპტიდის მოლეკულების არსებობაზე. გაითვალისწინეთ, რომ ცილებს ცენტროსომაში აქვთ შეკუმშვის უნარი. ისინი მიკროტუბულების ნაწილია და ტუბულინებს უწოდებენ. უჯრედის ცენტრის გარე და შიდა სტრუქტურის შესწავლისას აღვნიშნეთ დამხმარე ელემენტები: პერიცენტრული თანამგზავრები და ცენტრიოლური დანამატები. მათ შორისაა ცენქსინი და მირიციტინი.
არსებობს აგრეთვე ცილები, რომლებიც არეგულირებენ ორგანოიდის მეტაბოლიზმს. ეს არის კინაზა და ფოსფატაზა - სპეციალური პეპტიდები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან მიკროტუბულების ნუკლეაციაზე, ანუ აქტიური თესლის მოლეკულის წარმოქმნაზე, საიდანაც იწყება რადიალური მიკროფილამენტების ზრდა და სინთეზი.
უჯრედული ცენტრი, როგორც ფიბრილარული ცილების ორგანიზატორი
ციტოლოგიაში საბოლოოდ დამკვიდრდა იდეა ცენტროსომის, როგორც მთავარი ორგანელის შესახებ, რომელიც პასუხისმგებელია მიკროტუბულების ფორმირებაზე. კ.ფულტონის განზოგადებული კვლევების წყალობით შეიძლება ითქვას, რომ უჯრედის ცენტრიუზრუნველყოფს ამ პროცესს ოთხი გზით. მაგალითად: დაშლის ღეროების ძაფების პოლიმერიზაცია, ცენტრიოლების წარმოქმნა, მიკროტუბულების რადიალური სისტემის შექმნა ინტერფაზურ უჯრედში და, ბოლოს, ელემენტების სინთეზი პირველადი ცილიუმში. ეს არის დედის ცენტრიოლისთვის დამახასიათებელი განსაკუთრებული წარმონაქმნი. უჯრედის მემბრანის სტრუქტურისა და ფუნქციების შესწავლით, მეცნიერები მას აღმოაჩენენ ელექტრონული მიკროსკოპის ქვეშ უჯრედის ცენტრში მიტოზური უჯრედის გაყოფის შემდეგ ან მიტოზის დაწყების დროს. ინტერფაზის G2 სტადიაზე, ისევე როგორც პროფაზის ადრეულ ეტაპებზე, ცილიუმი ქრება. მისი ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით, იგი შედგება ტუბულინის მოლეკულებისგან და წარმოადგენს ეტიკეტს, რომლითაც შესაძლებელია მომწიფებული დედის ცენტრიოლის იდენტიფიცირება. მაშ, როგორ ხდება ცენტროსომის მომწიფება? განიხილეთ ამ პროცესის ყველა ნიუანსი.
ცენტრიოლების წარმოქმნის ეტაპები
ციტოლოგებმა დაადგინეს, რომ ქალიშვილი და დედის ცენტრიოლები, რომლებიც ქმნიან დიპლოსომას, არ არის იგივე სტრუქტურაში. ასე რომ, სექსუალურ სტრუქტურას ესაზღვრება პერიცენტრიოლარული ნივთიერების ფენა - მიტოზური ჰალო. ქალიშვილის ცენტრიოლის სრულ მომწიფებას უჯრედის სასიცოცხლო ციკლზე ერთზე მეტი დრო სჭირდება. მეორე უჯრედული ციკლის G1 სტადიის დასასრულს, ახალი ცენტრიოლი უკვე მოქმედებს როგორც მიკროტუბულების ორგანიზატორი და შეუძლია შექმნას დაშლის ღეროების ძაფები, ასევე სპეციალური მოძრაობის ორგანელების ფორმირება. ეს შეიძლება იყოს წამწამები და ფლაგელები, რომლებიც გვხვდება ერთუჯრედიან პროტოზოებში (მაგალითად, მწვანე ევგლენა, ცილიატ-ფეხსაცმელი), ასევე ბევრ წყალმცენარეებში, როგორიცაა ქლამიდომონა. უჯრედის ცენტრის მიკროტუბულების გამო წარმოქმნილი დროშები მომარაგებულია მრავალისპორები წყალმცენარეებში, აგრეთვე ცხოველებისა და ადამიანების ჩანასახები.
ცენტროსომის როლი უჯრედის სიცოცხლეში
მაშ, ჩვენ ვნახეთ, რომ ერთ-ერთი ყველაზე პატარა უჯრედის ორგანელა (იკავებს უჯრედის მოცულობის 1%-ზე ნაკლებს) წამყვან როლს ასრულებს როგორც მცენარეული, ისე ცხოველური უჯრედების მეტაბოლიზმის რეგულირებაში. გაყოფის ხერხემლის წარმოქმნის დარღვევა იწვევს გენეტიკურად დეფექტური შვილობილი უჯრედების წარმოქმნას. მათი ქრომოსომების ნაკრები განსხვავდება ნორმალური რიცხვისგან, რაც იწვევს ქრომოსომულ აბერაციებს. შედეგად, პათოლოგიური ინდივიდების განვითარება ან მათი სიკვდილი. მედიცინაში დადგენილია ცენტრიოლების რაოდენობასა და კიბოს განვითარების რისკს შორის კავშირის ფაქტი. მაგალითად, თუ კანის ნორმალური უჯრედები შეიცავს 2 ცენტრიოლს, მაშინ კანის კიბოს შემთხვევაში ქსოვილის ბიოფსია ავლენს მათი რიცხვის 4-6-მდე ზრდას. ეს შედეგები იძლევა მტკიცებულებას ცენტროსომის საკვანძო როლზე უჯრედების გაყოფის კონტროლში. ბოლო ექსპერიმენტული მონაცემები მიუთითებს ამ ორგანელის მნიშვნელოვან როლზე უჯრედშიდა ტრანსპორტის პროცესებში. უჯრედის ცენტრის უნიკალური სტრუქტურა საშუალებას აძლევს მას დაარეგულიროს როგორც უჯრედის ფორმა, ასევე მისი ცვლილება. ნორმალურად განვითარებად ერთეულში ცენტროსომა განლაგებულია გოლჯის აპარატის გვერდით, ბირთვთან და მათთან ერთად უზრუნველყოფს ინტეგრაციულ და სასიგნალო ფუნქციებს მიტოზის, მეიოზის, აგრეთვე დაპროგრამებული უჯრედის სიკვდილის - აპოპტოზის განხორციელებაში. ამიტომაც თანამედროვე ციტოლოგები თვლიან ცენტროსომას უჯრედის მნიშვნელოვან გამაერთიანებელ ორგანელად, რომელიც პასუხისმგებელია როგორც მის დაყოფაზე, ასევე მთლიანზე.საერთო მეტაბოლიზმი.
