Što je citoplazmatski pokret?



citoplazmatski pokret, Također se naziva protoplazmatski protok ili ciclois, je kretanje tekuće tvari (citoplazme) unutar biljne ili životinjske stanice. Pokret prenosi hranjive tvari, proteine ​​i organele unutar stanica.

Prvi put otkrivena 1830-ih, prisutnost citoplazmatskog protoka pomogla je uvjeriti biologe da su stanice temeljne životne jedinice.

Iako mehanizam citoplazmatskog prijenosa nije u potpunosti shvaćen, smatra se da ga posreduju "motorički" proteini, molekule sastavljene od dva proteina koji koriste adenozin trifosfat za pomicanje jednog proteina u odnosu na drugi.

Ako jedan od proteina ostaje fiksiran u supstratu, kao što je mikrofilament ili mikrotubul, motorni proteini mogu pomicati organele i druge molekule kroz citoplazmu..

Motorni proteini često se sastoje od aktinskih filamenata, dugih proteinskih vlakana poravnatih u redovima paralelno s strujom unutar stanične membrane.

Miozine miozina vezane za stanične organele kreću se duž aktin vlakana, vuku organele i brišu druge citoplazmatske sadržaje u istom smjeru.

Citoplazmatski prijenos, ili cyclosis, je događaj koji troši energiju u biljnim stanicama i koristi se za distribuciju hranjivih tvari u citoplazmi. Uobičajeno je u većim stanicama, gdje difuzija nije prikladna za distribuciju tvari.

U biljkama se također može koristiti za distribuciju kloroplasta za maksimalnu apsorpciju svjetla za fotosintezu. Znanstvenici još uvijek ne razumiju kako se odvija taj proces, iako se postavlja hipoteza da mikrotubule i mikrofilamenti igraju ulogu u interakciji s motornim proteinima organela..

U nekim biljnim stanicama postoji brzi rotirajući citoplazmatski pokret, ograničen na periferne dijelove stanice pored stanične stijenke, koji nosi kloroplaste i granule.

Taj se pokret može povećati svjetlom i ovisi o temperaturi i pH. Aksini ili hormoni rasta biljaka također mogu povećati brzinu kretanja. Kod nekih protozoa, kao što su cilijati, sporiji ciklički pokreti prenose probavne vakuole kroz stanično tijelo.

Citoplazmatski prijenos

Citoplazmatski prijenos u biljnim stanicama prirodno nastaje kroz samoorganizaciju mikrofilamenta

Mnoge stanice pokazuju aktivnu cirkulaciju cijelog svog sadržaja tekućine, proces koji se naziva citoplazmatski protok ili kretanje. Ovaj fenomen je osobito čest u biljnim stanicama, često predstavljajući izrazito regulirane tokove.

U pogonskom mehanizmu u navedenim stanicama, organele obložene miozinom zahvaćaju citoplazmu dok je obrađuju duž snopova aktinskih filamenata fiksiranih na periferiji. Ovaj proces je razvojni proces koji gradi uređene konfiguracije aktina potrebne za koherentni protok na staničnoj skali.

Primijećeno je da osnovna paradigma koja leži u osnovi motornih proteina koji djeluju u interakciji s polimernim filamentima ima mnogo oblika ponašanja u teorijskim i eksperimentalnim uvjetima..

Međutim, ta se istraživanja često izvlače iz konteksta specifičnih bioloških sustava, a posebno nije napravljena izravna veza s razvojem citoplazmatske transmisije..

Da bismo razumjeli temeljnu dinamiku koja pokreće stvaranje uređenih tokova i povezati mikroskopski s makroskopskim, alternativni pristup "odozgo prema dolje" je opravdan.

Da bismo to postigli, problemu pristupamo kroz određeni prototipni sustav. Usvojili smo možda najupečatljiviji primjer, vodenu algu Chara corallina.

Ogromne cilindrične internodalne stanice Chare mjere 1 mm u promjeru i do 10 cm u duljinu. Njezino rotirajuće strujanje nazvano "ciclosis" pokreću vezikule (u endoplazmatskom retikulumu) obložene miozinskim motornim proteinom koji klizi duž dviju uzdužnih vrpci usmjerenih na suprotne načine od mnogih kontinuiranih paralela i aktinskih filamenata..

Svaki kabel je snop mnogih pojedinačnih aktinskih filamenata, od kojih svaki ima istu unutarnju polarnost. Motori miozina se usmjeravaju na filamentu usmjereno, od njegovog manjeg kraja do njegovog većeg kraja (sa šiljcima).

Ovi kabeli su pričvršćeni na kloroplaste koji su kortikalno fiksirani u periferiji ćelije, stvarajući brzine protoka od 50-100 μm / s. Nije jasno kako se ovaj jednostavan, ali upečatljiv uzorak formira tijekom morfogeneze, iako se može zaključiti da su oni rezultat složenih kemijskih obrazaca.

Mehanizam citoplazmatskog protoka u stanicama chachaceous alga: klizanje endoplazmatskog retikuluma duž aktinih filamenata

Elektronska mikroskopija izravno zamrznutih gigantskih stanica šagoznih algi pokazuje kontinuiranu trodimenzionalnu mrežu anastomoznih cijevi i cisterna grubog endoplazmatskog retikuluma koji prodiru u područje protoka njihove citoplazme..

Dijelovi ovog endoplazmatskog retikuluma dodiruju paralelne snopove aktinskih filamenata na granici sa stacionarnom kortikalnom citoplazmom.

Mitohondrije, glikozomi i druge male citoplazmatske organele upletene u mrežu endoplazmatskog retikuluma pokazuju Brownovovo gibanje kako teku.

Vezanje i klizanje membrana endoplazmatskog retikuluma duž aktinskih vodova također se može vizualizirati neposredno nakon što se citoplazma tih stanica disocira u pufer koji sadrži ATP.

Posmične sile koje nastaju na granici s disociranim aktinskim kabelima pomiču velike agregate endoplazmatskog retikuluma i drugih organela. Kombinacija elektronske mikroskopije s brzom zamrzavanjem i mikroskopije živih stanica i disocirane citoplazme pokazuje da citoplazmatska transmisija ovisi o membranama endoplazmatskog retikuluma koji klize duž stacionarnih aktin žica.

Stoga, kontinuirana mreža endoplazmatskog retikuluma osigurava sredstvo za pokretanje pokretnih sila u dubokoj citoplazmi unutar udaljene ćelije kortikalnih aktin vodova gdje se generira pokretačka sila..

Uloga u unutarstaničnom transportu

Iako je objavljen velik broj radova na molekularnoj osnovi i hidrodinamika citoplazmatskog pokreta, relativno mali broj autora ulazi u raspravu o svojoj funkciji.

Dugo vremena se sugeriralo da ovaj protok pomaže molekularnom transportu. Međutim, specifične hipoteze o mehanizmu kojim se prijenosom ubrzava metabolička stopa jedva su analizirane.

Difuzija nije u stanju objasniti mnoge pojave transporta u stanicama, a stupanj homeostaze duž ruta ne može se objasniti više od pretpostavke da su to oblici aktivnog transporta..

Čini se da se visoko simetrična topologija struje u ličnoj algi razvila uz znatne evolucijske troškove, što se također odražava u činjenici da je miozin pronađen u ovom organizmu najbrže poznat u postojanju..

Na temelju onoga što znamo o ljekovitim algama, vidimo da je prijenos uključen u mnoštvo uloga u staničnom metabolizmu. Pomaže u transportu između stanica i stoga je neophodan za osiguravanje stalnog protoka staničnih građevnih blokova u novoformirane stanice na vrhu pupoljka..

Također je važno održavati alkalne trake koje olakšavaju apsorpciju anorganskog ugljika iz okolne vode. Međutim, ključno pitanje koje ostaje u velikoj mjeri neodgovoreno je upravo ono što uloga citoplazmatskog pokreta može igrati u eliminaciji uskih grla difuzije koje, čini se, ograničavaju veličinu stanica u drugim organizmima..

Zapravo, protok može pomoći kod homeostatske regulacije tijekom brzog širenja volumena stanica, ali precizni mehanizmi kojima ona ostaje otvoreno područje istraživanja.

Najvažniji doprinosi u smislu kvantificirane rasprave o učinku citoplazmatskog protoka na unutarstanični transport su nesumnjivo Pickard. Ovaj je znanstvenik govorio o eskalaciji brzine strujanja i skalama vremena difuzije s veličinom stanice, kao i interakcijom između stagnantnog sloja periplazme koja okružuje kloroplastne redove i pokretnog sloja endoplazme..

Istaknuo je mogućnost da advekcija točkastog izvora može pomoći homeostazi izglađujući fluktuacije u polju koncentracije. On je također podigao ideju da citoplazmatski protok kao takav ne mora nužno donijeti korist stanici ako je njezina stvarna svrha transport čestica duž citoskeleta..

Citoplazmatski pokret omogućuje distribuciju molekula i vezikula u velikim biljnim stanicama

Nedavne studije vodenih i kopnenih biljaka pokazuju da slične pojave određuju unutarstanični transport organela i vezikula. To sugerira da su aspekti stanične signalizacije uključeni u razvoj i odgovor na vanjske podražaje sačuvani među vrstama.

Kretanje molekularnih motora duž vlakana citoskeleta izravno ili neizravno povlači tekući citosol, dovodeći do ciklosis (citoplazmatski pokret) i utječe na gradijente molekularnih vrsta unutar stanice, s potencijalno važnim metaboličkim implikacijama kao što je sila motor za širenje stanica.

Istraživanja su pokazala da miozin XI funkcionira u pokretu organela koji potiče citoplazmatski protok u vodenim i kopnenim biljkama. Unatoč konzerviranom stroju citoskeleta, koji pokreće kretanje organela između vodenih biljaka i zemlje, brzine ciklosisa u biljnim stanicama variraju ovisno o tipovima stanica, fazama razvoja stanica i biljnim vrstama..

reference

  1. Urednici enciklopedije Britannica. (2009). citoplazmatsko strujanje. 9-2-2017, Encyclopædia Britannica, inc.
  2. Darling, D. (2016). Citoplazmatsko strujanje. 9-2-2017, iz svjetova Davida Darlinga.
  3. Goldstein, R. (2015). Fizička perspektiva citoplazmatskog strujanja. 02-10-2017, iz The Royal Society Publishing.
  4. com (2016). Citoplazmatsko strujanje, ili cyclosis,. 10-2-2017, iz tvrtke Microscope.com.
  5. Verchot, L. (2010). Citoplazmatsko strujanje omogućuje distribuciju molekula i mjehurića u velikim biljnim stanicama ... 10-2-2017, iz Nacionalne medicinske ustanove National Institutes of Health Website: ncbi.nlm.nih.gov.
  6. Wolff, K., Marenduzzo, D., & Cates, M.E. (2012). Citoplazmatsko strujanje u biljnim stanicama: uloga klizanja zida. Journal of the Royal Society Interface, 9 (71), 1398-1408. 
  7. Kachar, B. (1988). Mehanizam citoplazmatskog strujanja u limfocitnim stanicama algi: klizanje endoplazmatskog retikuluma duž aktinskih filamenata ... 11-2-2017, iz Nacionalnog centra za biotehnološke informacije, U.S..