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Ein Nichtmembranorganell, das aus zwei zylindrischen Strukturen besteht, wird Zellzentrum oder Zentrosom genannt. Die Struktur und Funktionen des Zellzentrums sind mit der Zellteilung verbunden.

Struktur

Die Organelle wurde 1875 vom deutschen Biologen Walter Flemming entdeckt. Das Zentrosom befindet sich am häufigsten in der Nähe des Zellkerns oder des Golgi-Komplexes. Die Größe der Organelle überschreitet nicht die Länge von 0,5 µm und den Durchmesser von 0,2 µm. Das Zellzentrum ist nur in tierischen Zellen vorhanden. In den Zellen von Pflanzen, Pilzen und einigen Protozoen wird das Zentrosom nicht beobachtet.

Reis. 1. Die Struktur von Zentriolen.

Das Zellzentrum besteht aus zwei Zentriolen, die im rechten Winkel zueinander stehen. Jedes Zentriol ist eine Proteinstruktur, die aus neun Mikrotubuli-Tripletts besteht. Triplett bedeutet drei Röhren hintereinander, d.h. Im Zentriol befinden sich insgesamt 27 Mikrotubuli. Die Drillinge sind durch Proteinfäden kreisförmig verbunden und bilden einen Zylinder. In der Mitte des Zylinders befindet sich ein Proteinstab, an dem alle Drillinge befestigt sind. Im Querschnitt ähnelt das Zentriol einer Blume, deren Blütenblätter in eine Richtung gerichtet sind.

Reis. 2. Zentrosom mit Mikrotubuli.

Eine detaillierte Beschreibung der Bestandteile des Zentrosoms ist in der Tabelle „Aufbau und Funktionen des Zellzentrums“ beschrieben.

Reis. 3. Bildung der Spindel.

Die Struktur, die zwei Zentriolen bilden, wird Diplosom genannt. Es unterscheidet zwischen Mutter- und Tochterzentriolen. Nur die Mutterzentriole produziert Mikrotubuli. Die Tochter steht senkrecht zur Mutter.

Funktionen

Neben der Bildung der Spaltspindel und der Beteiligung an der Mitose ist die Organelle führt weitere Funktionen aus:

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• bildet ein Zytoskelett, das aus Mikrotubuli besteht, die das Zytoplasma durchdringen;
• beteiligt sich an der Bildung von Flagellen und Zilien und bildet einen Schutzfaden – ein Axonem;

Das Zytoskelett ist für die Bewegung des Zytoplasmas unerlässlich, was den Stoffwechsel erleichtert. In einigen Organismen sind Zentriolen nur in Zellen vorhanden, die Flagellen oder Zilien tragen. Gesamtbewertungen erhalten: 122.

Es wurde nachgewiesen, dass die Zellen eukaryotischer Organismen durch ein System von Membranen dargestellt werden, die Organellen mit einer Protein-Phospholipid-Zusammensetzung bilden. Es gibt jedoch eine wichtige Ausnahme von dieser Regel. Zwei Organellen (das Zellzentrum und das Ribosom) sowie Bewegungsorganellen (Flagellen und Zilien) haben eine Nichtmembranstruktur. Wie werden sie erzogen? In dieser Arbeit werden wir versuchen, die Antwort auf diese Frage zu finden und auch die Struktur des Zellzentrums der Zelle, oft Zentrosom genannt, untersuchen.

Enthalten alle Zellen ein Zellzentrum?

Die erste Tatsache, die Wissenschaftler interessierte, war das optionale Vorhandensein dieser Organelle. Daher fehlt es in niederen Pilzen – Chytridiomyceten – und in höheren Pflanzen. Wie sich herausstellte, ist bei Algen, in menschlichen Zellen und bei den meisten Tieren das Vorhandensein eines Zellzentrums für die Prozesse der Mitose und Meiose notwendig. Somatische Zellen teilen sich auf die eine Art, Geschlechtszellen auf die andere. Das Zentrosom ist ein obligatorischer Teilnehmer an beiden Prozessen. Die Divergenz seiner Zentriolen zu den Polen der sich teilenden Zelle und die Spannung zwischen den Spindelfäden zwischen ihnen sorgen für die weitere Divergenz der an diesen Fäden und an den Polen der Mutterzelle befestigten Chromosomen.

Die Strukturmerkmale des Zellzentrums wurden enthüllt. Es umfasst einen bis mehrere dichte Körper – Zentriolen, aus denen sich Mikrotubuli ausbreiten. Lassen Sie uns das Aussehen und die Struktur des Zellzentrums genauer untersuchen.

Zentrosom in einer Interphasezelle

Im Lebenszyklus ist das Zentrum in einem Zeitraum zu sehen, der als Interphase bezeichnet wird. Normalerweise befinden sich zwei Mikrozylinder neben der Kernmembran. Jeder von ihnen besteht aus zu dritt zusammengesetzten Proteinröhren (Tripletts). Neun solcher Strukturen bilden die Oberfläche des Zentriols. Wenn es zwei davon gibt (was am häufigsten vorkommt), stehen sie im rechten Winkel zueinander. Während der Lebensphase zwischen zwei Teilungen ist der Aufbau des Zellzentrums in der Zelle bei allen Eukaryoten nahezu gleich.

Ultrastruktur des Zentrosoms

Durch den Einsatz eines Elektronenmikroskops wurde es möglich, die Struktur des Zellzentrums detailliert zu untersuchen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Zentrosomenzylinder die folgenden Abmessungen haben: Ihre Länge beträgt 0,3–0,5 Mikrometer, ihr Durchmesser beträgt 0,2 Mikrometer. Die Anzahl der Zentriolen verdoppelt sich zwangsläufig, bevor die Teilung beginnt. Dies ist notwendig, damit die Mutter- und Tochterzellen selbst durch die Teilung ein Zellzentrum bestehend aus zwei Zentriolen erhalten. Die strukturellen Merkmale des Zellzentrums liegen darin, dass die Zentriolen, aus denen es besteht, nicht gleichwertig sind: Einer von ihnen – reif (mütterlicherseits) – enthält zusätzliche Elemente: den perizentriolaren Satelliten und seine Anhängsel. Das unreife Zentriol hat einen bestimmten Bereich, der Wagenrad genannt wird.

Verhalten des Zentrosoms bei der Mitose

Es ist bekannt, dass das Wachstum eines Organismus sowie seine Fortpflanzung auf der Ebene der elementaren Einheit der lebenden Natur, der Zelle, stattfinden. Lokalisierung und sowie seine Organellen werden von der Zytologie berücksichtigt. Trotz der Tatsache, dass Wissenschaftler viel Forschung betrieben haben, ist das Zellzentrum immer noch unzureichend erforscht, obwohl seine Rolle bei der Zellteilung vollständig aufgeklärt ist. In der Prophase der Mitose und in der Prophase der Reduktionsteilung der Meiose divergieren die Zentriolen zu den Polen der Mutterzelle, und dann kommt es zur Bildung eines Spindelfilaments. Sie sind an den Zentromeren der primären Chromosomenverengung befestigt. Warum ist das notwendig?

Anaphase-Zellteilungsspindel

Die Experimente von G. Boveri, A. Neil und anderen Wissenschaftlern ermöglichten den Nachweis, dass die Struktur des Zellzentrums und seine Funktionen miteinander verbunden sind. Das Vorhandensein von zwei Zentriolen, die bipolar in Bezug auf die Zellpole angeordnet sind, und Spindelfilamenten zwischen ihnen gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der mit Mikrotubuli verbundenen Chromosomen an jeden Pol der Mutterzelle.

Somit ist die Anzahl der Chromosomen in den aus der Mitose resultierenden Tochterzellen gleich oder halb so hoch (bei der Meiose) wie in der ursprünglichen Mutterzelle. Besonders interessant ist die Tatsache, dass sich die Struktur des Zellzentrums verändert und mit den Stadien des Zelllebenszyklus korreliert.

Chemische Analyse der Organelle

Um die Funktionen und Rolle des Zentrosoms besser zu verstehen, werden wir untersuchen, welche organischen Verbindungen in seiner Zusammensetzung enthalten sind. Wie zu erwarten ist, sind Proteine ​​die Vorreiter. Es genügt, sich daran zu erinnern, dass sie auch von der Anwesenheit von Peptidmolekülen darin abhängen. Beachten Sie, dass Proteine ​​im Zentrosom über eine kontraktile Fähigkeit verfügen. Sie sind Teil der Mikrotubuli und werden Tubuline genannt. Bei der Untersuchung der äußeren und inneren Struktur des Zellzentrums haben wir Hilfselemente erwähnt: perizentriolare Satelliten und Zentriolanhänge. Sie enthalten Cenexin und Myricitin.

Es gibt auch Proteine, die den Stoffwechsel der Organelle regulieren. Dabei handelt es sich um Kinasen und Phosphatasen – spezielle Peptide, die für die Keimbildung von Mikrotubuli verantwortlich sind, also für die Bildung eines aktiven Samenmoleküls, mit dem das Wachstum und die Synthese radialer Mikrofilamente beginnt.

Zellzentrum als Organisator fibrillärer Proteine

In der Zytologie hat sich schließlich die Vorstellung etabliert, dass das Zentrosom das Hauptorganell ist, das für die Bildung von Mikrotubuli verantwortlich ist. Dank der verallgemeinernden Forschung von K. Fulton kann argumentiert werden, dass das Zellzentrum diesen Prozess auf vier Arten gewährleistet. Zum Beispiel: Polymerisation von Spindelfilamenten, Bildung von Prozentriolen, Bildung des radialen Systems von Mikrotubuli der Interphasezelle und schließlich Synthese von Elementen im primären Cilium. Dies ist eine besondere Formationseigenschaft der Mutterzentriole. Durch die Untersuchung der Struktur und Funktionen der Zellmembran können Wissenschaftler diese unter einem Elektronenmikroskop im Zellzentrum nach der mitotischen Zellteilung oder zu Beginn der Mitose nachweisen. Während des G2-Stadiums der Interphase sowie in den frühen Stadien der Prophase verschwindet das Cilium. Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung besteht es aus Tubulinmolekülen und ist ein Zeichen, anhand dessen ein reifes Mutterzentriol identifiziert werden kann. Wie erfolgt also die Zentrosomenreifung? Betrachten wir alle Nuancen dieses Prozesses.

Stadien der Zentriolbildung

Zytologen haben herausgefunden, dass die Tochter- und Mutterzentriolen, die das Diplomom bilden, in ihrer Struktur nicht identisch sind. Somit wird die reife Struktur von einer Schicht perizentriolarer Substanz begrenzt – einem mitotischen Halo. Die vollständige Reifung des Tochter-Zentriols dauert länger als ein Zelllebenszyklus. Am Ende des G1-Stadiums des zweiten Zellzyklus fungiert das neue Zentriol bereits als Organisator von Mikrotubuli und ist in der Lage, Spindelfilamente sowie spezielle Bewegungsorganellen zu bilden. Dabei kann es sich um Flimmerhärchen und Geißeln handeln, die in einzelligen Protozoen (zum Beispiel grüne Euglena, Pantoffelwimpern) sowie in vielen Algen, zum Beispiel Chlamydomonas, vorkommen. Flagellen, die dank der Mikrotubuli des Zellzentrums gebildet werden, sind in Algen sowie in den Keimzellen von Tieren und Menschen mit vielen Sporen ausgestattet.

Die Rolle des Zentrosoms im Zellleben

Daher sind wir davon überzeugt, dass eines der kleinsten Zellorganellen (nimmt weniger als 1 % des Zellvolumens ein) eine führende Rolle bei der Regulierung des Stoffwechsels sowohl pflanzlicher als auch tierischer Zellen spielt. Eine Verletzung der Bildung der Teilungsspindel führt zur Bildung genetisch defekter Tochterzellen. Ihre Chromosomensätze weichen von der normalen Anzahl ab, was zu Chromosomenaberrationen führt. Das Ergebnis ist die Entwicklung abnormaler Individuen oder deren Tod. In der Medizin ist der Zusammenhang zwischen der Anzahl der Zentriolen und dem Krebsrisiko nachgewiesen. Wenn normale Hautzellen beispielsweise 2 Zentriolen enthalten, zeigt eine Gewebebiopsie bei Hautkrebs einen Anstieg ihrer Anzahl auf 4-6. Diese Ergebnisse belegen die Schlüsselrolle des Zentrosoms bei der Steuerung der Zellteilung. Aktuelle experimentelle Daten weisen auf die wichtige Rolle dieser Organelle bei intrazellulären Transportprozessen hin. Die einzigartige Struktur des Zellzentrums ermöglicht es ihm, sowohl die Form der Zelle als auch ihre Veränderungen zu regulieren. In einer sich normal entwickelnden Einheit befindet sich das Zentrosom neben dem Golgi-Apparat, in der Nähe des Zellkerns, und übernimmt zusammen mit diesen integrative und signalisierende Funktionen bei der Umsetzung von Mitose, Meiose sowie dem programmierten Zelltod – Apuptose. Aus diesem Grund betrachten moderne Zytologen das Zentrosom als ein wichtiges verbindendes Organell der Zelle, das sowohl für deren Teilung als auch für den gesamten Stoffwechsel im Allgemeinen verantwortlich ist.

Das Zellzentrum (oder Zentrosom) ist ein nicht membranöses Organell, das sich im Zentrum der Zelle neben dem Zellkern befindet. Daher kommt auch der Name des Organoids. Nur in niederen Pflanzen und Tieren vorhanden; Höheren Pflanzen, Pilzen und einigen Protozoen fehlt es.

Entdeckung in der Wissenschaft

Die Beschreibung der Zentrosomen an den Spindelpolen, die sich während der Mitose in Zellen befinden, erfolgte fast gleichzeitig durch die Biologen V. Fleming und O. Hertwig. Die Entdeckung erfolgte in den 70er Jahren des 19. Jahrhunderts.

Schon damals stellten Wissenschaftler fest, dass die Zentrosomen nach Abschluss der Mitose nicht verschwinden, sondern in der Interphase verbleiben. Die detaillierte Struktur wurde nach dem Aufkommen der Elektronenmikroskopie Mitte des 20. Jahrhunderts ermittelt.

Funktionen und Struktur

Das Zellzentrum ist ein unter einem Lichtmikroskop sichtbares Organell in den Zellen von Tieren und niederen Pflanzen. Es befindet sich meist in der Nähe des Zellkerns oder im geometrischen Zentrum der Zelle und besteht aus zwei stabförmigen Zentriolkörpern mit einer Größe von etwa 0,3–1 µm.

Unter einem Elektronenmikroskop wurde festgestellt, dass das Zentriol ein Zylinder ist, dessen Wände aus neun Drillingen sehr dünner Röhren bestehen. Jedes Triplett umfasst 2 unvollständige Sätze – 11 Protofibrillen und 1 vollständigen Satz – 13 Protofibrillen.

Alle Zentriolen haben eine Proteinachse, von der aus dünne Proteinstränge zu den Tripletts geleitet werden. Zentriolen sind von einer strukturlosen Substanz umgeben – der Zentriolenmatrix. Dank des Proteins Gamma-Tubulin werden hier Mikrotubuli gebildet.

Das Zellzentrum umfasst zwei Zentriolen: Tochter und Mutter, die senkrecht zueinander stehen und zusammen ein Diplosom bilden. Das Mutterzentriol verfügt über zusätzliche Strukturelemente – Satilliten, deren Anzahl sich ständig ändert und die sich im gesamten Zentriol befinden.

In der Mitte des Zylinders befindet sich ein mit einer homogenen Masse gefüllter Hohlraum. Ein Zentriolenpaar, das von einer helleren Zone umgeben ist, wird als Zentrosphäre bezeichnet.

Die Zentosphäre besteht aus fibrillären Proteinen (das wichtigste davon ist Kollagen). Hier befinden sich Mikrotubuli, viele Mikrofibrillen und Skelettfibrillen, die für die Fixierung des Zellzentrums in der Nähe der Kernmembran sorgen. Nur in eukaryotischen Zellen stehen die Zentriolen im rechten Winkel zueinander. Protozoen, Nematoden, haben eine solche Struktur nicht.

Mechanismus der Verteilung genetischer Informationen

Vor der Mitose verdoppelt sich das Zellzentrum, während sich die Mutterzentriolen trennen und zu entgegengesetzten Polen wandern.

So entstehen in der Zelle zwei Zellzentren. Von ihnen in Richtung der Mitte, in Richtung der Chromatiden, werden Mikrotubuli zusammengesetzt. Mikrotubuli sind an den Zentromeren von Chromatidpaaren befestigt und sorgen für deren gleichmäßige Verteilung unter den Tochterzellen.

Bei der Divergenz werden Mikrotubuli vom Minusende, das sich im Zentrosom befindet, abgebaut. Der Mikrotubulus verkürzt sich und zieht so das Chromosom zu einem bestimmten Pol der Zelle. Jede neu gebildete Zelle erhält einen diploiden Chromosomensatz und ein Zentrosom.

Bedeutung

Das Zellzentrum ist die Hauptstruktur, die für die Bildung und Kontrolle der Zellmikrotubuli verantwortlich ist.

Führt die folgenden Funktionen aus:

1. Bildung von Bewegungsorganellen einfacher Organismen (Flagellen), die die Bewegung in der aquatischen Umwelt ermöglichen.
2. Bildet Flimmerhärchen auf der Oberfläche eukaryotischer Zellen, die für die Wahrnehmung äußerer Reize (Hautrezeption) notwendig sind.
3. Bildet bei der indirekten, mitotischen Zellteilung Spindelfilamente. Gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der genetischen Informationen zwischen den Tochterzellen.
4. Beteiligt sich an der Bildung von Mikrotubuli, die entweder in das Zytoplasma gelangen oder Bestandteil des Bewegungsapparates werden.
5. Charakteristisch für Tumorzellen ist eine Zunahme der Zentrosomenzahl.

Das Zellzentrum spielt eine wichtige Rolle im Prozess der Chromosomenbewegung während der Mitose. Damit verbunden ist die Fähigkeit einiger Zellen, sich aktiv zu bewegen. Dies wird durch die Tatsache belegt, dass sich an der Basis der Flagellen oder Flimmerhärchen beweglicher Zellen (Protozoen, Spermatozoen) Gebilde mit der gleichen Struktur wie das Zellzentrum befinden.

In der Zellbiologie wird das Zentrum der Zelle als Zentrosom bezeichnet. Es handelt sich um eine Organelle, die als Hauptzentrum der Mikrotubuli-Organisation in tierischen Zellen sowie als Regulator des Zellzyklusverlaufs dient.

Das Zellzentrum wurde 1883 von Eduard Van Beneden entdeckt und später 1888 von Theodore Boveri beschrieben und benannt.

In Kontakt mit

Pilze und Pflanzen haben keine Zellzentren und nutzen daher andere Strukturen zur Organisation ihrer Mikrotubuli. Obwohl das Zentrosom eine Schlüsselrolle bei der effizienten Mitose in tierischen Zellen spielt, ist es für einige Arten von Fliegen und Plattwürmern nicht essentiell.

Was ist ein Zellzentrum, Struktur und Funktionen

Zentrosomen bestehen besteht aus zwei orthogonal angeordneten Zentriolen, die von einer amorphen Proteinmasse umgeben sind, die als perizentriolares Material bezeichnet wird und Proteine ​​enthält, die für die Keimbildung und Verankerung von Mikrotubuli verantwortlich sind. Im Allgemeinen basiert jedes Zentriol auf neun Triplett-Mikrotubuli, die in einer Radstruktur angeordnet sind, und enthält:

• Zentrin;
• Cenexin;
• tektin.

Bei vielen Zelltypen wird das Zentrosom während der Zelldifferenzierung durch ein Cilium ersetzt. Sobald sich die Zelle jedoch zu teilen beginnt, wird das Cilium wieder durch ein Zentrosom ersetzt.

Funktionen

Entwicklung des Zellzyklus

Zellzentren sind während der Prophase des Zellzyklus mit der Kernmembran verbunden. Bei der Mitose wird die Kernmembran abgebaut und Mikrotubuli, die Keimzentrosomen, können mit Chromosomen interagieren, um die mitotische Spindel zu bilden.

Das Zentrosom wird nur einmal pro Zellzyklus kopiert, sodass jede Tochterzelle ein Zentrosom erbt, das zwei Strukturen, sogenannte Zentriolen, enthält. Das Zentrosom repliziert während der S-Phase des Zellzyklus. Während der Prophase führt ein Prozess der Zellteilung, der Mitose genannt wird, dazu, dass Zellzentren zu entgegengesetzten Polen der Zelle wandern. Zwischen den beiden Zentrosomen bildet sich dann die mitotische Spindel. Nach der Teilung erhält jede Tochterzelle ein Zentrosom.

Eine abweichende Anzahl an Zentrosomen in einer Zelle wird mit Krebs in Verbindung gebracht. Ihre Duplikation ähnelt der DNA-Replikation in zweierlei Hinsicht: der halbkonservativen Natur des Prozesses und ihrer Wirkung als Regulator des Prozesses. Die Prozesse unterscheiden sich jedoch erheblich darin, dass es nicht zu einer Verdoppelung durch das Auslesen und Zusammenstellen von Vorlagen kommt. Das Mutter-Zentriol hilft einfach dabei, die Materialien zu sammeln, die zum Zusammenbau des Tochter-Zentriols benötigt werden.

Für die Entwicklung der Mitose sind jedoch keine Zentriolen erforderlich. Wenn Zentriolen mit Laser bestrahlt werden, verläuft die Mitose normal mit einer morphologisch normalen Spindel. Darüber hinaus verläuft die Entwicklung der Fruchtfliege Drosophila normal, selbst wenn Zentriolen aufgrund einer Mutation im Gen, das für ihre Vervielfältigung erforderlich ist, fehlen. In Abwesenheit von Zentriolen werden Spindelmikrotubuli durch Motoren fokussiert, was die Bildung einer bipolaren Spindel ermöglicht.

Viele Zellen können durchlaufen die Interphase völlig ohne Zentriolen. Im Gegensatz zu Zentriolen sind Zentrosomen für das Überleben des Organismus unerlässlich. Zellen ohne sie verfügen nicht über radiale Anordnungen astraler Mikrotubuli.

Es wird angenommen, dass die Funktion des Zentrosoms in diesem Zusammenhang darin besteht, eine ordnungsgemäße Zellteilung sicherzustellen, da es die Effizienz erheblich erhöht. Einige Zelltypen bleiben im nächsten Zellzyklus stehen, wenn kein Zellzentrum vorhanden ist.

Wenn die Eizelle eines Fadenwurms befruchtet wird, gibt das Sperma ein Paar Zentriolen ab. Diese Zentriolen bilden Zentrosomen, die die erste Zellteilung der Zygote steuern und dadurch ihre Polarität bestimmen. Es ist noch nicht klar, ob ihre Rolle bei der Polaritätsbestimmung mikrotubuliabhängig oder unabhängig ist.

Veränderungen im Herz-Kreislauf-System

Theodore Boveri beschrieb 1914 zentrosomale Aberrationen in Krebszellen. Diese anfängliche Beobachtung wurde später auf viele Arten menschlicher Tumoren ausgeweitet. Veränderungen im Herz-Kreislauf-System aufgrund von Krebs können in zwei Untergruppen eingeteilt werden: strukturelle oder numerische Aberrationen, aber beide können gleichzeitig im Tumor gefunden werden.

Strukturelle Abweichungen

Sie entstehen meist durch unkontrollierte Expression von Zentrosomkomponenten oder durch posttranslationale Modifikationen (z. B. Phosphorylierungen), die für diese Komponenten ungeeignet sind. Diese Modifikationen können zu Größenänderungen führen. Da zentrosomale Proteine ​​dazu neigen, Aggregate zu bilden, werden außerdem häufig zentrosomassoziierte Zentren an ektopischen Stellen beobachtet.

Die vergrößerten Zentren ähneln den zentrosomalen Strukturen, die man in Tumoren sieht. Darüber hinaus können diese Strukturen in kultivierten Zellen durch spezifische zentrosomale Proteine ​​induziert werden. Diese Strukturen mögen sehr ähnlich aussehen, detaillierte Studien deuten jedoch darauf hin, dass sie je nach Proteinzusammensetzung sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können. Beispielsweise kann ihre Fähigkeit, Tubulin einzubauen, sehr unterschiedlich sein, und ihre Fähigkeit, Mikrotubuli zu keimen, beeinflusst somit unterschiedlich die Form, Polarität und Beweglichkeit der beteiligten Tumorzellen.

Numerische Aberrationen

Das Vorhandensein einer unzureichenden Anzahl von Zentrosomen ist sehr oft mit dem Auftreten einer genomischen Instabilität und einem Verlust der Gewebedifferenzierung verbunden. Allerdings ist die Methode zur Zählung der Anzahl der Zentren (jeweils 2 Zentriolen) oft nicht sehr genau, da sie häufig mithilfe der Fluoreszenzmikroskopie beurteilt wird, deren optische Auflösung nicht hoch genug ist, um nahe beieinander liegende Zentriolen zu erkennen.

Es ist jedoch klar, dass ein Überschuss bei menschlichen Tumoren häufig vorkommt. Es wurde beobachtet, dass der Verlust des Tumorsuppressors p53 zu redundanten Zentrosomen sowie einer Deregulierung anderer Proteine ​​führt, die an der Krebsentstehung beim Menschen beteiligt sind.

Überschüsse können durch ganz unterschiedliche Mechanismen entstehen:

• spezifische Zentrosomenreduplikation;
• Versagen der Zytokinese während der Zellteilung (Erzeugung einer Zunahme der Chromosomenzahl);
• Zellfusion (z. B. aufgrund einer Infektion mit bestimmten Viren);
• Deso-Generierung von Zentrosomen.

Derzeit liegen nicht genügend Informationen vor, um zu wissen, wie häufig diese Mechanismen vorkommen. Es ist jedoch möglich, dass ein Anstieg der Anzahl der Zentrosomen aufgrund von Zellteilungsfehlern häufiger vorkommt als angenommen viele „primäre“ Defekte in einer Zelle:

• Deregulierung des Zellzyklus;
• defekter DNA- oder Chromatinaustausch;
• Fehler im Spindelkontrollpunkt.

Führt als „sekundärer“ Effekt zu einem Versagen der Zellteilung, einer erhöhten Ploidie und einer Zunahme der Anzahl von Zellzentren.

Evolution

Evolutionsgeschichte des Zentrosoms und des Zentriols kann für einige Signaturgene, beispielsweise zentrale Gene, zurückverfolgt werden. Centrine sind an der Kalziumsignalisierung beteiligt und werden für die Duplikation von Zentriolen benötigt. Es gibt zwei Hauptunterfamilien von Centrinen, die beide in frühen verzweigten Eukaryoten vorkommen. Somit waren Centrine im gemeinsamen Vorfahren der Eukaryoten vorhanden. Im Gegensatz dazu haben sie in Archaeen und Bakterien keine erkennbaren Homologen und sind daher Teil der „eukaryotischen Signaturgene“.

Trotz Studien zur Entwicklung von Zentrinen und Zentriolen wurden keine Studien zur Entwicklung von perizentriolarem Material veröffentlicht.

Offensichtlich weichen einige Teile der Modellarten einiger Fliegen stark voneinander ab. Anscheinend haben sie eine der zentralen Unterfamilien verloren, die normalerweise mit der Duplikation von Zentriolen verbunden sind. Mutanten, denen Zentrosomen fehlen, können sich sogar zu morphologisch normalen erwachsenen Fliegen entwickeln.

Zelle– eine elementare Einheit eines lebenden Systems. Verschiedene Strukturen einer lebenden Zelle, die für die Ausführung einer bestimmten Funktion verantwortlich sind, werden wie die Organe eines gesamten Organismus als Organellen bezeichnet. Spezifische Funktionen in der Zelle sind auf Organellen, intrazelluläre Strukturen mit einer bestimmten Form, wie Zellkern, Mitochondrien usw., verteilt.

Zellstrukturen:

Zytoplasma. Ein wesentlicher Teil der Zelle, eingeschlossen zwischen der Plasmamembran und dem Zellkern. Zytosol ist eine viskose wässrige Lösung verschiedener Salze und organischer Substanzen, durchdrungen von einem System aus Proteinfäden – Zytoskeletten. Die meisten chemischen und physiologischen Prozesse der Zelle finden im Zytoplasma statt. Struktur: Zytosol, Zytoskelett. Funktionen: umfasst verschiedene Organellen, innere Zellumgebung
Plasma Membran. Jede Zelle von Tieren und Pflanzen ist durch eine Plasmamembran von der Umwelt oder anderen Zellen abgegrenzt. Die Dicke dieser Membran ist so gering (ca. 10 nm), dass sie nur mit einem Elektronenmikroskop sichtbar ist.

Lipide Sie bilden eine Doppelschicht in der Membran, und Proteine ​​durchdringen die gesamte Dicke, tauchen unterschiedlich tief in die Lipidschicht ein oder befinden sich auf der Außen- und Innenfläche der Membran. Der Aufbau der Membranen aller anderen Organellen ähnelt dem der Plasmamembran. Struktur: Doppelschicht aus Lipiden, Proteinen, Kohlenhydraten. Funktionen: Einschränkung, Erhalt der Zellform, Schutz vor Schäden, Regulierung der Aufnahme und Entfernung von Stoffen.

Lysosomen. Lysosomen sind membrangebundene Organellen. Sie haben eine ovale Form und einen Durchmesser von 0,5 Mikrometern. Sie enthalten eine Reihe von Enzymen, die organische Substanzen zerstören. Die Membran von Lysosomen ist sehr stark und verhindert das Eindringen eigener Enzyme in das Zytoplasma der Zelle. Wenn das Lysosom jedoch durch äußere Einflüsse beschädigt wird, wird die gesamte Zelle oder ein Teil davon zerstört.
Lysosomen kommen in allen Zellen von Pflanzen, Tieren und Pilzen vor.

Durch die Verdauung verschiedener organischer Partikel stellen Lysosomen zusätzliche „Rohstoffe“ für chemische und energetische Prozesse in der Zelle bereit. Wenn Zellen ausgehungert sind, verdauen Lysosomen einige Organellen, ohne die Zelle abzutöten. Durch diese Teilverdauung wird die Zelle für einige Zeit mit dem notwendigen Minimum an Nährstoffen versorgt. Manchmal verdauen Lysosomen ganze Zellen und Zellgruppen, was bei Entwicklungsprozessen bei Tieren eine wichtige Rolle spielt. Ein Beispiel ist der Verlust eines Schwanzes, wenn sich eine Kaulquappe in einen Frosch verwandelt. Struktur: ovale Vesikel, Membran außen, Enzyme innen. Funktionen: Abbau organischer Substanzen, Zerstörung abgestorbener Organellen, Zerstörung verbrauchter Zellen.

Golgi-Komplex. Die Biosyntheseprodukte, die in die Lumen der Hohlräume und Tubuli des endoplasmatischen Retikulums gelangen, werden im Golgi-Apparat konzentriert und transportiert. Dieses Organell misst 5–10 μm.

Struktur: Hohlräume (Blasen), umgeben von Membranen. Funktionen: Anreicherung, Verpackung, Ausscheidung organischer Stoffe, Bildung von Lysosomen

Endoplasmatisches Retikulum. Das endoplasmatische Retikulum ist ein System zur Synthese und zum Transport organischer Substanzen im Zytoplasma einer Zelle, bei dem es sich um eine durchbrochene Struktur verbundener Hohlräume handelt.
An den Membranen des endoplasmatischen Retikulums sind zahlreiche Ribosomen befestigt – die kleinsten Zellorganellen, geformt wie Kugeln mit einem Durchmesser von 20 nm. und bestehend aus RNA und Protein. Die Proteinsynthese findet an Ribosomen statt. Anschließend gelangen die neu synthetisierten Proteine ​​in das Hohlraum- und Tubulisystem, durch das sie sich innerhalb der Zelle bewegen. Hohlräume, Tubuli, Röhren aus Membranen, Ribosomen auf der Oberfläche von Membranen. Funktionen: Synthese organischer Stoffe mithilfe von Ribosomen, Stofftransport.

Ribosomen. Ribosomen sind an den Membranen des endoplasmatischen Retikulums befestigt oder liegen frei im Zytoplasma vor, sie befinden sich in Gruppen und auf ihnen werden Proteine ​​​​synthetisiert. Proteinzusammensetzung, ribosomale RNA Funktionen: sorgt für die Proteinbiosynthese (Zusammenbau eines Proteinmoleküls aus).
Mitochondrien. Mitochondrien sind Energieorganellen. Die Form der Mitochondrien ist unterschiedlich; sie können unterschiedlich sein, stäbchenförmig, fadenförmig mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1 Mikrometer. und 7 µm lang. Die Zahl der Mitochondrien hängt von der funktionellen Aktivität der Zelle ab und kann in der Flugmuskulatur von Insekten Zehntausende erreichen. Mitochondrien werden außen durch eine äußere Membran begrenzt, unter der sich eine innere Membran befindet, die zahlreiche Vorsprünge – Cristae – bildet.

In den Mitochondrien befinden sich RNA, DNA und Ribosomen. In seinen Membranen sind spezifische Enzyme eingebaut, mit deren Hilfe die Energie der Nährstoffe in den Mitochondrien in ATP-Energie umgewandelt wird, die für das Leben der Zelle und des gesamten Organismus notwendig ist.

Membran, Matrix, Auswüchse – Cristae. Funktionen: Synthese des ATP-Moleküls, Synthese eigener Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, Lipide, Bildung eigener Ribosomen.

Plastiden. Nur in Pflanzenzellen: Leukoplasten, Chloroplasten, Chromoplasten. Funktionen: Ansammlung organischer Reservesubstanzen, Anziehung bestäubender Insekten, Synthese von ATP und Kohlenhydraten. Chloroplasten haben die Form einer Scheibe oder Kugel mit einem Durchmesser von 4–6 Mikrometern. Mit einer Doppelmembran – außen und innen. Im Chloroplasten befinden sich Ribosomen-DNA und spezielle Membranstrukturen – Grana, die miteinander und mit der inneren Membran des Chloroplasten verbunden sind. Jeder Chloroplast hat etwa 50 Körner, die in einem Schachbrettmuster angeordnet sind, um das Licht besser einzufangen. Granmembranen enthalten Chlorophyll, wodurch die Energie des Sonnenlichts in die chemische Energie von ATP umgewandelt wird. Die Energie von ATP wird in Chloroplasten für die Synthese organischer Verbindungen, vor allem Kohlenhydrate, genutzt.
Chromoplasten. In Chromoplasten vorkommende rote und gelbe Pigmente verleihen verschiedenen Pflanzenteilen ihre rote und gelbe Farbe. Karotten, Tomatenfrüchte.

Leukoplasten sind der Ort der Ansammlung eines Reservenährstoffs – Stärke. Besonders viele Leukoplasten finden sich in den Zellen von Kartoffelknollen. Im Licht können sich Leukoplasten in Chloroplasten verwandeln (wodurch Kartoffelzellen grün werden). Im Herbst verwandeln sich Chloroplasten in Chromoplasten und grüne Blätter und Früchte werden gelb und rot.

Zellzentrum. Besteht aus zwei Zylindern, Zentriolen, die senkrecht zueinander stehen. Funktionen: Unterstützung für Spindelgewinde

Zelluläre Einschlüsse treten entweder im Zytoplasma auf oder verschwinden im Laufe des Lebens der Zelle.

Dichte, körnige Einschlüsse enthalten Reservenährstoffe (Stärke, Proteine, Zucker, Fette) oder Zellabfallprodukte, die noch nicht entfernt werden können. Alle Plastiden pflanzlicher Zellen haben die Fähigkeit, Reservenährstoffe zu synthetisieren und anzusammeln. In Pflanzenzellen erfolgt die Speicherung von Reservenährstoffen in Vakuolen.

Körner, Granulat, Tropfen Funktionen: nicht permanente Formationen, die organische Stoffe und Energie speichern

Kern. Kernhülle aus zwei Membranen, Kernsaft, Nukleolus. Funktionen: Speicherung erblicher Informationen in der Zelle und deren Reproduktion, Synthese von RNA – Information, Transport, Ribosomal. Die Kernmembran enthält Sporen, durch die ein aktiver Stoffaustausch zwischen Kern und Zytoplasma stattfindet. Der Zellkern speichert Erbinformationen nicht nur über alle Merkmale und Eigenschaften einer bestimmten Zelle, über die darin ablaufenden Prozesse (z. B. Proteinsynthese), sondern auch über die Eigenschaften des gesamten Organismus. Informationen werden in DNA-Molekülen aufgezeichnet, die den Hauptbestandteil der Chromosomen bilden. Der Kern enthält einen Nukleolus. Der Zellkern fungiert aufgrund des Vorhandenseins von Chromosomen, die Erbinformationen enthalten, als Zentrum, das die gesamte Lebensaktivität und Entwicklung der Zelle steuert.