Kas yra citoplazminis judėjimas?

The citoplazminis judėjimas, taip pat vadinamas protoplazminiu srautu arba ciklu, yra skystosios medžiagos (citoplazmos) judėjimas augalų ar gyvūnų ląstelėse. Judėjimas transportuoja maistines medžiagas, baltymus ir organeles ląstelių viduje.

Pirmą kartą rastas 1830-aisiais, citoplazminio srauto buvimas padėjo įtikinti biologus, kad ląstelės yra pagrindiniai gyvenimo vienetai.

Nors citoplazminės transmisijos mechanizmas nėra visiškai suprantamas, manoma, kad jis yra tarpininkauja "motoriniams" baltymams, molekulėms, sudarytoms iš dviejų baltymų, naudojančių adenozino trifosfatą, perkeliant vieną baltymą į kitą..

Jei vienas iš baltymų lieka fiksuotas substrate, pvz., Mikrofilamente arba mikrotubulyje, varikliniai baltymai per citoplazmą gali perkelti organelius ir kitas molekules..

Motoriniai baltymai dažnai susideda iš aktino gijų, ilgi baltymų pluoštai lygiagrečiai linijoms lygiagrečiai ląstelės membranos srovei.

Miozino molekulės, prijungtos prie ląstelių organelių, juda išilgai aktino pluoštų, vilkdamos organeles ir šliauždamos kitą citoplazmos turinį ta pačia kryptimi.

Citoplazminė transmisija arba ciklozė yra įvykis, kuris sunaudoja energiją augalų ląstelėse ir yra naudojamas maistinių medžiagų paskirstymui citoplazmoje. Tai dažna didesnėse ląstelėse, kur difuzija nėra pakankama medžiagos pasiskirstymui.

Augaluose jis taip pat gali būti naudojamas chloroplastams platinti, kad maksimaliai absorbuotų fotosintezę. Mokslininkai vis dar nesupranta, kaip šis procesas vyksta, nors hipotezė rodo, kad mikrotubulai ir mikrofilmai vaidina svarbų vaidmenį, sąveikaujant su organelių varikliais.

Kai kuriose augalų ląstelėse yra greitas besisukantis citoplazminis judėjimas, apribotas periferinėmis ląstelės dalimis, esančiomis šalia ląstelės sienelės, kurioje yra chloroplastų ir granulių.

Šį judėjimą galima padidinti šviesa ir priklauso nuo temperatūros ir pH. Auksinai arba augalų augimo hormonai taip pat gali padidinti judėjimo greitį. Kai kuriuose pirmuoniuose, pvz., Gumbai, lėtesnis ciklinis judėjimas per ląstelių kūną transportuoja virškinimo vakuolus.

Citoplazminė transmisija

Citoplazminis perdavimas augalų ląstelėse natūraliai atsiranda per mikrofilamento organizavimą

Daugelis ląstelių turi didelį aktyvų viso skysčio kiekio cirkuliaciją, vadinamą citoplazminiu srautu arba judėjimu. Šis reiškinys yra ypač dažnas augalų ląstelėse, dažnai pasireiškiančiose labai reguliuojamuose srautuose.

Minėtų ląstelių vairavimo mechanizme organinės ląstelės, padengtos miozinu, įtraukia citoplazmą, nes jos apdoroja jį per periferijoje fiksuotus aktino gijų ryšulius. Šis procesas yra kūrimo procesas, kuris sukuria užsakytas aktino konfigūracijas, reikalingas nuosekliam srautui ląstelių skalėje.

Pastebėta, kad pagrindinė paradigma, kuria grindžiami motoriniai baltymai, kurie sąveikauja su polimeriniais gijos, turi daug modelių, formuojančių elgesį tiek teorinėje, tiek eksperimentinėje aplinkoje..

Tačiau šie tyrimai dažnai ištraukiami iš konkrečių biologinių sistemų konteksto, o ypač nėra tiesioginio ryšio su citoplazminės transmisijos vystymu..

Norint suprasti pagrindinį dinamišką, kuris skatina užsakytų srautų formavimąsi ir sujungti mikroskopinį su makroskopiniu, alternatyvus „iš viršaus į apačią“ metodas yra pagrįstas.

Norėdami tai padaryti, mes kreipiamės į problemą per tam tikrą prototipo sistemą. Mes galime priimti nuostabiausią pavyzdį, vandens alga Chara corallina.

Milžiniškos cilindrinės „Chara“ ląstelės yra 1 mm skersmens ir iki 10 cm ilgio. Jo sukamąjį srautą, vadinamą „ciclosis“, valdo pūslelės (endoplazminiame tinklelyje), padengtos miozino motoriniu baltymu, kuris slysta dviem išilginėmis juostomis, nukreiptomis priešinga kryptimi iš daugelio nuolatinių paralelių ir aktino gijų..

Kiekvienas kabelis yra daugelio atskirų aktino gijų pluoštas, kurio kiekvienas turi tą pačią vidinę poliškumą. Miozino varikliai nukreipiami į kaitinamąjį siūlą nukreiptu būdu, nuo mažesnio galo iki didesnio galo (su šuoliais)..

Šie kabeliai yra prijungti prie chloroplastų, kurie yra korektiškai pritvirtinti ląstelės periferijoje, sukurdami 50-100 μm / s srauto greitį. Neaišku, kaip šis paprastas, bet stulbinantis modelis susidaro morfogenezės metu, nors galima daryti išvadą, kad jie yra sudėtingų cheminių modelių rezultatas..

Cytoplazminio srauto mechanizmas šachmatinių dumblių ląstelėse: endoplazminio retikuliaus slinkimas palei aktino gijas

Tiesiogiai užšaldytų chagazinių dumblių milžiniškų ląstelių elektroninė mikroskopija rodo nuolatinį trijų dimensijų anastomozinių vamzdžių tinklą ir neapdorotų endoplazminių tinklelių cisterną, kuris prasiskverbia pro jų citoplazmos srauto sritį.

Šio endoplazminio tinklelio dalis liečia lygiagrečius aktino gijų junginius prie stacionariosios kortikos citoplazmos..

Mitochondrijose, glikozomose ir kituose mažuose citoplazminiuose organeliuose, susiliečiančiuose su endoplazminio tinklelio tinklu, matyti, kad jie juda.

Endoplazminio tinklelio membranų jungimasis ir slinkimas palei aktino laidus taip pat gali būti vizualizuojamas tiesiai po to, kai šių ląstelių citoplazma susiskaldo į buferį, turintį ATP..

Šlyties jėgos, susidariusios sąsajoje su atskirtais aktino kabeliais, perkelia didelius endoplazminio retikuliaus ir kitų organelių agregatus. Greito užšaldymo elektronų mikroskopijos ir gyvų ląstelių vaizdo mikroskopijos ir disocijuotos citoplazmos derinys rodo, kad citoplazminis perdavimas priklauso nuo endoplazminio tinklelio membranų, stumiančių palei stacionarius aktino laidus..

Todėl nuolatinis endoplazminio tinklelio tinklas suteikia galimybę daryti varomąją jėgą gilioje citoplazmoje, esančioje tolimoje kortikinių aktino ląstelių ląstelėje, kur sukuriama varomoji jėga..

Vaidmuo intraceliniame transporte

Nors daugybė darbų buvo paskelbti molekuliniu pagrindu ir citoplazminio judėjimo hidrodinamika, santykinai nedaug autorių diskutuoja apie jų funkciją.

Ilgą laiką buvo pasiūlyta, kad šis srautas padeda molekuliniam transportavimui. Tačiau konkrečios hipotezės, susijusios su mechanizmu, kuriuo transmisija pagreitina medžiagų apykaitos rodiklius, vos buvo išanalizuotos.

Difuzija negali paaiškinti daugelio transporto reiškinių ląstelėse, o homeostazės laipsnis maršrutuose negali būti paaiškintas daugiau, nei darant prielaidą, kad jie yra aktyvaus transporto formos..

Labai simetriška srovės dumblių topologija, atrodo, išsivystė didelėmis evoliucinėmis sąnaudomis, kaip rodo ir tai, kad šiame organizme randamas myozinas yra greičiausiai žinomas..

Remiantis tuo, ką žinome apie gelsvąsias dumblius, matome, kad transliacija yra susijusi su daugybe ląstelių apykaitos vaidmenų. Jis padeda transportuoti tarp ląstelių ir todėl yra būtinas norint pastoviai pastatyti ląstelių statybinius blokus į naujai suformuotas ląsteles budo gale.

Taip pat atrodo svarbu išlaikyti šarmines juostas, kurios palengvina neorganinės anglies absorbciją iš aplinkinio vandens. Tačiau pagrindinis klausimas, kuris išlieka neatsakytas, yra būtent toks citoplazminio judėjimo vaidmuo šalinant difuzijos kliūtis, kurios, atrodo, riboja kitų organizmų ląstelių dydį.

Tiesą sakant, srautas gali padėti homeostatiniam reguliavimui sparčiai plėtojant ląstelių tūrį, tačiau tikslūs mechanizmai, kuriais jis lieka atvira mokslinių tyrimų sritis.

Svarbiausias indėlis į kiekybinę diskusiją apie citoplazminio srauto poveikį ląstelių transportui neabejotinai yra „Pickard“. Šis mokslininkas kalbėjo apie srauto greičio didėjimą ir difuzijos trukmę pagal ląstelės dydį, taip pat sąveiką tarp stokojančio periplazmo sluoksnio, kuris supa chloroplastų eilutes, ir mobilųjį endoplazmos sluoksnį..

Jis nurodė, kad taško šaltinio patarimas gali padėti homeostazei, išlyginant koncentracijos lauko svyravimus. Jis taip pat iškėlė mintį, kad citoplazminis srautas nebūtinai turi būti naudingas ląstelei, jei jo tikrasis tikslas yra dalelių pervežimas kitu skeleta..

Citoplazminis judėjimas leidžia molekules ir pūsleles pasiskirstyti didelėse augalų ląstelėse

Naujausi tyrimai vandens ir sausumos augaluose rodo, kad panašūs reiškiniai lemia organinių ląstelių ir vezikulių transportavimą. Tai rodo, kad ląstelių signalizacijos aspektai, susiję su išorinių stimulų kūrimu ir reagavimu į juos, yra saugomi visose rūšyse.

Molekulinių variklių judėjimas išilgai cytoskeleto gijų tiesiogiai arba netiesiogiai traukia skystį citozolį, kuris sukelia ciklozę (citoplazminį judėjimą) ir daro įtaką molekulinių rūšių gradientams ląstelėje, turinčius potencialiai svarbių metabolinių pasekmių, tokių kaip jėga ląstelių plėtimosi variklis.

Tyrimai parodė, kad miozinas XI veikia organelių, kurie skatina citoplazminį srautą vandens ir sausumos augaluose, judėjime. Nepaisant konservuotos citoskeleto mašinos, skatinančios organelio judėjimą tarp vandens augalų ir žemės, ciklosio greitis augalų ląstelėse skiriasi priklausomai nuo ląstelių tipų, ląstelių vystymosi stadijų ir augalų rūšių..

Nuorodos

1. „Encyclopædia Britannica“ redaktoriai. (2009). citoplazminis srautas. 9-2-2017, autorius Encyclopædia Britannica, inc.
2. Darling, D. (2016). Citoplazminis srautas. 9-2-2017 m. Iš Dovydo Darlingo pasaulių.
3. Goldstein, R. (2015). Fizinė citoplazminės transliacijos perspektyva. 2015 02 02, „The Royal Society Publishing“.
4. com (2016). Citoplazminis srautas arba ciklosis. 10-2-2017 m. Iš „Microscope.com“.
5. Verchot, L. (2010). Citoplazminis srautas leidžia paskirstyti molekules ir pūsleles didelėse augalų ląstelėse ... 10-2-2017 m. Iš JAV nacionalinės medicinos bibliotekos Nacionaliniai sveikatos institutai Tinklalapis: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Wolff, K., Marenduzzo, D. ir Cates, M. E. (2012). Citoplazminis srautas augalinėse ląstelėse: slydimo sienos vaidmuo. Royal Society Interface leidinys, 9 (71), 1398-1408. 
7. Kachar, B. (1988). Cytoplazminės transliacijos mechanizmas charakeanų dumblių ląstelėse: endoplazminio retikulo slinkimas palei aktino gijas ... 11-22017 m., Nacionalinis biotechnologijos informacijos centras, JAV.