Mi a citoplazmatikus mozgalom?

az citoplazmatikus mozgás, protoplazmatikus áramlásnak vagy cicloisnak is nevezik, a folyékony anyag (citoplazma) mozgása növényi vagy állati sejten belül. A mozgás tápanyagokat, fehérjéket és organellákat szállít a sejtekben.

Az 1830-as években először felfedezett citoplazmatikus áramlás segített meggyőzni a biológusokat arról, hogy a sejtek az élet alapvető egységei..

Bár a citoplazmatikus transzmisszió mechanizmusa nem teljesen tisztázott, úgy gondolják, hogy a "motor" fehérjék közvetítik, két molekulából állnak, amelyek az adenozin-trifoszfátot használó fehérjékből állnak, hogy egy fehérjét a másikhoz viszonyítva mozgassanak..

Ha az egyik fehérje egy szubsztrátumban, például mikroszálas vagy mikrotubulusban marad, a motorfehérjék a citoplazmán keresztül mozgathatják az organellákat és más molekulákat..

A motorfehérjék gyakran aktinszálakból állnak, a hosszú fehérje szálak a sejtmembránban lévő árammal párhuzamos sorokban vannak.

A celluláris organellákhoz kötődő miozin molekulák az aktin szálak mentén mozognak, az organellákat vontatva és más citoplazmatikus tartalmat ugyanabban az irányban húzva.

A citoplazmatikus transzmisszió vagy a ciklosis olyan esemény, amely energiát fogyaszt a növényi sejtekben, és a tápanyagoknak a citoplazmában való elosztására használják. Ez gyakori a nagyobb sejtekben, ahol a diffúzió nem megfelelő az anyag eloszlásához.

Növényekben kloroplasztok terjesztésére is használható a maximális fényelnyeléshez a fotoszintézishez. A tudósok még mindig nem értik, hogyan történik ez a folyamat, bár a hipotézis szerint a mikrotubulusok és a mikroszálak szerepet játszanak, és kölcsönhatásba lépnek az organellák motorfehérjéivel..

Néhány növényi sejtben egy gyors forgó citoplazmatikus mozgás van, amely a sejtfal peremére korlátozódik, amely kloroplasztokat és granulátumot hordoz..

Ez a mozgás növelhető a fény által, és függ a hőmérséklettől és a pH-tól. Az auxinok vagy a növényi növekedési hormonok szintén növelhetik a mozgás sebességét. Bizonyos protozoákban, mint pl. A csíkokban, a lassabb ciklikus mozgások az emésztőrendszeri vakuolokat a sejten keresztül szállítják.

A citoplazmatikus átvitel

A növényi sejtekben a citoplazmatikus transzmisszió természetesen a mikrofilament önszerveződése révén keletkezik

Számos sejt nagymértékben aktív folyadékot tartalmaz az összes folyadéktartalmának, amely citoplazmatikus áramlás vagy mozgás. Ez a jelenség különösen gyakori a növényi sejtekben, gyakran jelentősen szabályozott áramlási mintákat mutatva.

Az említett sejtek meghajtó mechanizmusában a miozin bevonattal ellátott organellák a citoplazmat vonják be, mivel a perifériában rögzített aktinszálak kötegei mentén feldolgozzák. Ez a folyamat olyan fejlesztési folyamat, amely a koherens áramláshoz szükséges rendezett aktin konfigurációkat építi fel celluláris skálán.

Megfigyeltük, hogy a polimer filamentumokkal kölcsönhatásban álló motorfehérjék alapját képező alapvető paradigma számos mintázási viselkedést mutat mind elméleti, mind kísérleti környezetben..

Ezeket a tanulmányokat azonban gyakran specifikus biológiai rendszerek kontextusából nyerik ki, és különösen nincs közvetlen kapcsolat a citoplazmatikus transzmisszióval..

Ahhoz, hogy megértsük a megrendelt áramlások kialakulását ösztönző alapvető dinamikát, és a mikroszkópos és a makroszkopikus kapcsolatokat összekötjük, alternatív "top-down" megközelítés indokolt.

Ehhez egy konkrét prototípus rendszeren keresztül közelítjük meg a problémát. Talán a legmeglepőbb példa, a Chara corallina vízi alga.

A Chara óriás hengeres belső cellái 1 mm átmérőjűek és 10 cm hosszúak. A "ciclosis" -nak nevezett forgó áramlását a myosin motorfehérjével bevont vezikulumok (az endoplazmatikus retikulumban) hajtják végre, amelyek két hosszirányú sávot csúsztatnak, amelyek ellentétes irányban irányulnak sok folyamatos párhuzamból és aktinszálból..

Minden kábel számos egyedi aktinszálból áll, amelyek mindegyike ugyanolyan belső polaritással rendelkezik. A miozin motorjai a szálakra irányulnak, kisebb végétől a nagyobb végéig (tüskékkel)..

Ezek a kábelek a cella perifériáján rögzített kloroplasztokhoz vannak csatlakoztatva, 50-100 μm / s áramlási sebességet generálva. Nem világos, hogy miként alakul ki ez az egyszerű, de feltűnő minta a morfogenezis során, bár megállapítható, hogy ezek összetett kémiai minták eredménye..

A citoplazmatikus áramlás mechanizmusa a chachaceous algák sejtjeiben: az endoplazmatikus retikulum az aktin szálak mentén csúszik

A chagasous algák közvetlen fagyasztott óriássejtjeinek elektronmikroszkópos vizsgálata folyamatos, háromdimenziós hálózatot mutat anasztomosodott csövekből és durva endoplazmatikus retikulum cisternáiból, amelyek bejutnak a citoplazmájuk áramlási tartományába.

Ennek az endoplazmatikus retikulumnak egy része érintkezik az aktin-szálak párhuzamos kötegével az álló corticalis citoplazmával.

A mitokondriumok, a glikozomok és az egyéb kis citoplazmatikus organellák, amelyek az endoplazmatikus retikulumhálózatba ágyazódnak, Brown-mozgást mutatnak, amikor áramlik.

Az endoplazmatikus retikulum membránjainak kötődése és csúsztatása az aktinvezetékek mentén is közvetlenül látható, miután ezeknek a sejteknek a citoplazma az ATP-t tartalmazó pufferbe disszociálódik..

A disszociált aktin kábelekkel kialakított nyíróerők az endoplazmatikus retikulum és más organellák nagy aggregátumát mozgatják. A gyors fagyasztó elektronmikroszkópia és az élősejtes mikroszkópia és a disszociált citoplazma kombinációja azt mutatja, hogy a citoplazmatikus transzmisszió függ az endoplazmatikus retikulum membránjától, amely az álló aktin vezetékek mentén csúszik..

Ezért az endoplazmatikus retikulum folyamatos hálózata olyan eszközt biztosít, amely a mély citoplazmában mozgó erőket gyakorolhat a kortikális aktinvezetékek távoli cellájában, ahol a hajtóerő jön létre..

Szerep az intracelluláris szállításban

Bár a molekuláris alapon és a citoplazmatikus mozgás hidrodinamikáján nagyszámú munkát publikáltak, viszonylag kevés szerző foglalkozik a funkciójuk megvitatásával..

Hosszú ideig azt javasolta, hogy ez az áramlás segítse a molekuláris transzportot. Azonban az átviteli sebességet felgyorsító mechanizmusra vonatkozó konkrét hipotéziseket alig elemezték.

A diffúzió nem tudja megmagyarázni a sejtek számos szállítási jelenségét, és a homeosztázis mértéke az útvonalak mentén nem magyarázható több, mint feltételezve, hogy ezek az aktív szállítás formái..

Úgy tűnik, hogy az ásványi algákban az áram erősen szimmetrikus topológiája jelentős evolúciós költséggel fejlődött, amint azt az is mutatja, hogy az ebben a szervezetben található myozin a leggyorsabban ismert..

A kukoricaszemekről tudjuk, hogy a transzmisszió szerepet játszik a sejtek metabolizmusában. Segíti a sejtek közötti transzportot, és ezért elengedhetetlen a cellás építőelemek állandó áramlását biztosítani az újonnan kialakított sejtekhez a rügy hegyén..

Fontosnak tartjuk az alkáli sávok fenntartását, amelyek megkönnyítik a szervetlen szén felszívódását a környező vízből. A kulcsfontosságú kérdés, amely nagyrészt megválaszolatlan marad, pontosan az, hogy a citoplazmatikus mozgás milyen szerepet játszhat a diffúziós szűk keresztmetszetek kiküszöbölésében, amelyek úgy tűnik, hogy korlátozzák a sejtek méretét más szervezetekben..

Valójában az áramlás elősegítheti a homeosztatikus szabályozást a sejtek térfogatának gyors bővítése során, de a pontos mechanizmusok, amelyekkel a kutatás nyitott területe marad..

A citoplazmatikus áramlás intracelluláris transzportra gyakorolt ​​hatásának számszerűsített vitája szempontjából kétségtelenül a Pickard. Ez a tudós beszélt az áramlási sebesség és a diffúziós idő méreteiről a sejt méretével, valamint a kloroplaszt sorokat körülvevő stagnáló réteg és a mobil endoplazmás réteg közötti kölcsönhatással..

Rámutatott arra a lehetőségre, hogy egy pontforrás tanácsadás segíthet a homeosztázisban a koncentrációs mező ingadozásainak simításával. Azt is felvetette, hogy a citoplazmatikus áramlás önmagában nem feltétlenül járul hozzá a sejthez, ha valódi célja a részecskék szállítása a citoszkeleton mentén..

A citoplazmatikus mozgás lehetővé teszi a molekulák és a vezikulumok eloszlását nagy növényi sejtekben

A vízi és szárazföldi növények legújabb tanulmányai azt mutatják, hogy a hasonló jelenségek meghatározzák az organellák és a vezikulák intracelluláris transzportját. Ez azt sugallja, hogy a külső ingerek kialakulásához és válaszadásához kapcsolódó celluláris jelzés szempontjai konzerváltak a fajok között.

A molekuláris motorok mozgása a citoszkeleton szálai mentén közvetlenül vagy közvetve húzza a folyékony citoszolt, ami ciklosishoz (citoplazmatikus mozgáshoz) vezet, és befolyásolja a sejten belüli molekuláris fajok gradiensét, potenciálisan fontos anyagcsere-következményekkel, például erővel. motor a sejtbővítéshez.

A kutatások kimutatták, hogy a myosin XI funkció a organitok mozgásában játszik szerepet, amely a citoplazmatikus áramlást elősegíti a vízi és a szárazföldi növényekben. A citoszkeleton konzervált gépe ellenére, amely az organelle mozgását mozdítja a vízi növények és a föld között, a növényi sejtekben a ciklosis sebessége a sejttípusoktól, a sejtfejlődés fázisától és a növényfajoktól függően változik..

referenciák

1. Az Encyclopædia Britannica szerkesztői. (2009). citoplazmatikus streaming. 9-2-2017, Encyclopædia Britannica, inc.
2. Darling, D. (2016). Citoplazmatikus streaming. 9-2-2017, David Darling világaiból.
3. Goldstein, R. (2015). A citoplazmatikus streaming fizikai perspektívája. 20-10-2017, a The Royal Society Publishing kiadványából.
4. com (2016). Citoplazmatikus streaming, vagy ciklosis. 10-2-2017, a Microscope.com-tól.
5. Verchot, L. (2010). A citoplazmatikus streaming lehetővé teszi a molekulák és a vezikulumok nagy növényi sejtekben történő eloszlását ... 10-2-2017, az Amerikai Nemzeti Orvostudományi Könyvtárból Országos Egészségügyi Intézetek honlapja: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Wolff, K., Marenduzzo, D. és Cates, M. E. (2012). A citoplazmatikus áramlás a növényi sejtekben: a fali csúszás szerepe. Journal of the Royal Society Interface, 9 (71), 1398-1408. 
7. Kachar, B. (1988). A citoplazmatikus áramlás mechanizmusa a szőlő algákban: endoplazmatikus retikulum csúszása az aktin szálak mentén ... 11-2-2017, a Nemzeti Biotechnológiai Információs Központtól, U.S..