תוֹכֶן
ה צנטרוזום ("גוף אמצעי") הוא מבנה שנמצא בתאים של רוב הצמחים ובעלי החיים. מאורגנל זה מבני החלבון המכונים מיקרו-צינורות ליצור ולהרחיב.
מיקרו-צינורות אלה יוצאים ממרכז הארגון microtubule (MTOC), והם חלק בלתי נפרד ממספר פונקציות ותהליכים של תא האוקריוטים לאורך כל חיי התאים. הם אולי ידועים בעיקר בזכות תפקידם החשוב בתהליך חלוקת התא הכולל מיטוזה (חלוקת חומר גרעיני לתאים בגרעיני בת) ואחריו בקצרה הסדר ציטוקינזיס (חלוקת תא שלם לתאי בת).
תהליך חלוקה זה מתווך על ידי צנטרולים של צנטרוזומים.
מבנה הצנטריולה
צנטרוזומים הם מבנים המכילים את הצנטריוזים, המולידים את המיקרו-צינורות המתפקדים כציר המיטוטי. זה הרבה מה לחזות, לכן מבט על כל אחד מאלה במונחים נותן מושג ברור יותר לגבי ההגדרה הפיזית של הצנטרוזומים.
במהלך שלב, שהיא התקופה בה התא אינו מתחלק באופן פעיל, כל תא מכיל צנטרוזום אחד שכולל זוג צנטרולים. כל אחד מהצנטרולות הללו מורכב מתשעה שלשות משולשות מיקרו-צינורות בסידור גלילי; במילים אחרות, צנטריולה יחידה כוללת סך הכל 27 מיקרו-צינורות פועל מקצה לקצה. שתי המרכזיות מכוונות בזווית ישרה זו לזו. המשולשות עצמן דומות לצינורות מקבילים זעירים שנמצאים בקו.
קרא עוד על מה שקורה בממשק.
כמו כן בזמן הבמה, כל המרכיבים הבסיסיים של התאים משוכפלים, כולל הצנטרוזום וזוג הצנטריולים שלו. בתחילה, שני הצנטרוזומים, או זוגות הצנטריוזים, נשארים בסמיכות גופנית קרובה. ברגע שהמיטוזה בעיצומה, שתי הצנטריצולות נודדים לעבר קצוות מנוגדים של התא שמתכונן להתפצל לשני תאי בת.
צנטרוזום לעומת צנטרומר: לא צריך להתבלבל בין "צנטרוזום" או "צנטריולה" עם צנטרום, שהוא הצומת הגופני בין כרומטידיות אחות של כרומוזום שמתכונן להתחלק כחלק ממיטוזה.)
למיקרו-צינורות, כאמור, מספר תפקודים שונים בתאים, אך מטרתם העיקרית בחלוקת התאים היא לשמש כסיבי הציר המסייעים בשליטה ובביצוע הפרדת רכיבים תאיים במהלך תהליך החלוקה.
הצנטרוזום כחלק מהציטוס שלד
בנוסף לקחת חלק ב מיטוזה, הצנטרוזום ממלא תפקיד מבני חיוני בתא על ידי יצירת ה- מיקרו-צינורות היוצרים את ציטוס שלדוזה מה שנותן לתאים את צורתם ושלמותם.
למרות שזה אולי מפתה לדמיין תאים ככפפות שבריריות וג'לטיניות שהן מעט יותר מכולות עגולות, כל תא הוא דינאמי ביותר, כולל הממברנה שלו, השולטת בקפידה על אילו חומרים עשויים לעבור ואולי לא לתא ומחוצה לו.
קרא עוד אודות הפונקציה העיקרית של תאי המיקרו-צינורות.
מטרתם דומה לזו של השלד של גופכם, המעניק לשארכם את הצורה הגופנית הכללית שלכם ומתפקדת כמתלה מסוגים המחזיקה את שאר המרכיבים הגופניים החשובים שלכם - האיברים, השרירים והרקמות שלכם.
הסדר וציטוס שלד: המיקרו-צינורות היוצרים את שלד הציטוס מושחלים על פני הציטופלסמה של פנים התא, ויוצרים סדרה של פלטה בין גבול התאים לגרעין קרוב למרכז. צינורות אלה מורכבים בתורם מיחידות מונומריות העשויות מחלבון הנקרא טובולין.
טובולין זה, כמו חלבונים רבים בטבע, מגיע במגוון תת-סוגים; השכיחים ביותר הנמצאים במיקרו-צינורות הם:
רק בנוכחות צנטרוזום המונומרים הללו הופכים את עצמם לספונטניות למיקרו-צינורות, באותה צורה, אולי, כמו שביצים, סוכר ושוקולד רק יוצרים את עצמם לעוגיות בנוכחות מטבח מאויש אנושי.
בנוסף, חלבונים נקראו דינינים ו קינסינים לקחת חלק במיטוזה; אלה עוזרים לכוון את הקצוות של המיקרו-צינורות למיקומם הנכון לאורך הכרומוזומים המתחלקים בקרוב, או שהם קו בשורה לאורך צלחת המטאפזה.
חשיבות הצנטרוזומים: טרם ידוע כיצד בדיוק מתרחשת הכפילות של הצנטרוזומים במהלך הבמה. כמו כן, ראוי לציין כי בעוד הצנטרוזומים והמרכזיים אכן מופיעים ברוב תאי הצמח, מיטוזה יכולה להופיע בצמחים בהיעדר מבנים אלה. למעשה, בחלק מתאי בעלי החיים, מיטוזה יכולה לתפקד גם כאשר הצנטריונים הושמדו בכוונה, אך בדרך כלל זה גורם למספר גבוה במיוחד של שגיאות שכפול.
לפיכך מאמינים כי צנטרוזומים עוזרים להקנות מידה של שליטה לאורך התהליך כולו, וביו-כימאים שואפים להבהיר את המנגנונים של זה מכיוון שאלו ככל הנראה חשובים בראשית התקדמותם של סרטן והפרעות אחרות המותנות בשכפול וחלוקה של תאים.
••• דנה חן | מדעתפקיד הצנטרוזום בחטיבת התא
חלוקת תאים היא מרכיב מכריע בביולוגיה של התא. צנטרוזומים ממלאים תפקיד חשוב בתהליך זה.
זכרו ששני הצנטריוזים של צנטרוזום בודד מכוונים בזווית ישרה זה לזה, כלומר המיקרו-צינורות במרכזיות הללו יהיו ערוכים באחד משני כיוונים בניצב. זכור גם ששני הצנטרוזומים בתא שעדיין לא-מחלקים לגמרי שוכנים בקצוות המנוגדים של התא הבין-פאזי.
ההשלכה של הגיאומטריה הזו היא שכאשר סיבי ציר המיטוזה מתחילים להיווצר, הם נמתחים מכל צד (או "מוט") של התא לכיוון מרכזו, שם בסופו של דבר חלוקת התא ניכרת ביותר הם גם מתרחבים או "אוהדים" כלפי חוץ במגוון כיוונים מכל צנטרוזום עצמו.
נסה להחזיק את האגרופים שלך כשהם מרוחקים מעט זה מזה, ואז פתח אותם באטיות תוך הרחבת האצבעות החדשות שנראו לעין זו אל זו; זה מציע תמונה כללית של מה שמתרחש במרכזים עם התקדמות המיטוזה.
מיטוזיס עצמו כולל ארבעה שלבים (לעיתים מופיעים כחמישה). לפי הסדר, אלה הם:
מקורות מסוימים כוללים גם prometaphase בין נבואה למטאפז. עם התחלת המיטוזה, צינורות המיקרו הצומחים מהציר המיטוטי המתהווה בכל עמוד מוטים נעים לכיוון מרכז התא, ושם מסודרים הכרומוזומים המשוכפלים המסודרים בזוגות לאורך מה שנקרא צלחת מטאפזה (קו בלתי נראה שלאורכו מתרחשת מחשוף הגרעין).
הקצוות הנעים הללו של סיבי הציר מתפתלים באחד משלושה מקומות: על הגבעה kinetochore של כל זוג כרומוזומים, שהוא המבנה בו הכרומוזומים נפרדים בפועל; על זרועות הכרומוזומים; ובציטופלסמה עצמה היטב בצד השני של התא, קרוב יותר לסנטרוזום המנוגד מאשר לנקודת המוצא של הסיבים האלה.
סיבי ציר במבצע: טווח נקודות העיגון של קצות סיבי הציר מעיד על האלגנטיות והמורכבות של התהליך המיטוטי. זה סוג של "משיכת מלחמה", אך כזה שצריך להיות מתואם בצורה יוצאת מן הכלל, כך שהחלוקה "עוברת" באמצע המדויק של כל זוג כרומוזומים כדי להבטיח ש כל תא בת קיבלה בדיוק כרומוזום אחד מכל זוג.
לכן סיבי הציר מבצעים "דחיפה" כמו גם "משיכה" רבה כדי לוודא שחלוקת התאים אינה רק כוחנית אלא מדויקת. המיקרו-צינורות לוקחים חלק בחלוקת הגרעין בלבד, אך משתתפים גם הם בחלוקת התא כולו (כלומר ציטוקינזיס) והקביעה מחדש של כל תא בת חדשה בממברנה התאית שלה.
אחת הדרכים אולי לדמיין את כל זה: לתאים אין שרירים, אבל המיקרו-צינורות קרובים כמעט ככל שמגיעים לרכיבי התא.
שכפול צנטריולי
כאמור, הצנטרוזומים של התאים משכפלים במהלך שלב, החלק הארוך יחסית של מחזור התא בין חלוקות מיטוטיות. שכפול הצנטריוזלים בצנטרוזומים אינו מלא שמרני, כלומר שתי מרכזיות הבת שנוצרו אינן זהות לחלוטין, כפי שקורה בתהליך שמרני. במקום זאת, שכפול מרכזי הוא למחצה.
ואילו המנגנון המדויק של שכפול צנטרוזום במהלך שלב S (שלב סינתזה) שנותר הבנה מלאה של ממשק התא, מדענים הבינו שכאשר מרכזי מתחלק, אחד המרכזים שהתקבלו שומר על מאפייני "האם" והוא יכול לייצר מיקרו-צינורות תפעוליים.
לצנטריולה זו תכונות "דמויות תאי גזע", ואילו השנייה, "הבת", מתבדלת לחלוטין. לכל תא המחלק יש זוג צנטריולים אם-בת אחת בכל עמוד, כך כל תא בת חדשה, כפי שניתן היה לצפות, מכילה צנטריולה של אם אחת וצנטריולה של בת אחת בכל זוג. במהלך האינטרפזה שלאחר מכן, צנטריולה זו תחלק ליצירת שוב שני זוגות צנטריולה-בת-אם.
צנטריולים במבנים מובחנים: ההבדלים העדינים בתפקוד בין הצנטריונים הזוויתיים בכל זוג מתגלים כאשר, למשל, צנטריוז האם נקשרת לחלק הפנימי של קרום הפלזמה של התא ליצירת מבנה הנקרא גוף הבסיס. גוף זה הוא בדרך כלל חלק מתוסף ציליום, או דמוי שיער רב-מיקרו-צינורי, שאינו זז; כלומר הוא לא זז.
כמה cilia (צורת הרבים של "cilium") סמל ("flagellum" יחיד) שאכן זזים, ולעתים קרובות מונעים תאים שלמים יחד, במקרים אחרים משמשים מטאטאים זעירים מסוג זה המנקים פסולת מאזור הסולם.
בעוד שלביולוגים יש הרבה מה ללמוד על הדינמיקה המדויקת של צנטרוזומים, סרטן מספק חלון למה שמשתבש עם צנטרוזומים במקרים של חלוקת תאים לא תקינה. חוקרים הבחינו בכך למשל תאים סרטניים מכילים לעתים קרובות מספרים חריגים של צנטרוזומים במקום התרופה הצפויה או שתיים, ותרופות מסוימות נגד סרטן (למשל, טקסול וינקריסטין) מפעילות את השפעותיהן על ידי הפרעה להרכבה המיקרו-צינורית.
תפקיד בתצורת סיליה
סגלגל הוא מבחר של מיקרו-צינורות המאפשרים תנועה, כמו במקרה של תא זרע. סגלגל מקורו בגוף בסיסי יחיד על פני השטח הפנימיים של קרום הפלזמה. לפיכך, תא זרע מכיל זוג צנטריולה יחיד.
מכיוון שגורל מוחלט של תאי זרע הוא להתמזג עם תא ביצהותא ביצה חסר גוף בסיסי, הזרע הוא זה שמבטיח שזיגוטה שנוצרה לאחרונה (תוצר של הצטרפות זרע ביצה והצעד הראשון בדור של אורגניזם חדש בהתרבות) יוכל לחלק, מאחר המרכז כולל הוראות ורכיבים הדרושים לתהליך החלוקה.
באורגניזמים מסוימים יש cilia בתאים מסוימים. זה כולל כמה מתאי דרכי הנשימה שלך. ה אפיתל (תאי שטח; העור שלך הוא סוג של אפיתל) הקווים את ריאותיך ויוצרים מספר גופי בסיס מחוברים, וזה בעצם מה שקיליון. הרחבות הצינוריות של תאים מצלילים אלו מתפקדות לנוע לאורך ריר וחומר חלקיקי ולכן מגנים על פנים הריאות.