Шта је цитоплазматски покрет?

Тхе цитоплазматски покрет, назива се протоплазматски ток или цицлоис, је кретање течне супстанце (цитоплазме) унутар биљне или животињске ћелије. Покрет преноси хранљиве материје, протеине и органеле унутар ћелија.

Откривено први пут у 1830-им, присуство цитоплазматског протока помогло је да се убеде биолози да су ћелије основне јединице живота.

Иако механизам цитоплазматске трансмисије није у потпуности разјашњен, сматра се да је посредован "моторним" протеинима, молекулима састављеним од два протеина који користе аденозин трифосфат за кретање једног протеина у односу на други.

Ако један од протеина остаје фиксиран у супстрату, као што је микрофиламент или микротубул, моторни протеини могу да преместе органеле и друге молекуле кроз цитоплазму..

Моторни протеини се често састоје од актинских филамената, дугих протеинских влакана поравнатих у редовима паралелно са струјом унутар ћелијске мембране.

Молекули миозина везани за ћелијске органеле крећу се дуж актин влакана, вуку органеле и бришу друге цитоплазматске садржаје у истом смеру.

Цитоплазматска трансмисија, или цицлосис, је догађај који троши енергију у биљним ћелијама и користи се за дистрибуцију нутријената у цитоплазми. То је уобичајено у већим ћелијама, где дифузија није адекватна за дистрибуцију супстанце.

У биљкама се такође може користити за дистрибуцију хлоропласта за максималну апсорпцију светлости за фотосинтезу. Научници још увијек не разумију како се одвија овај процес, иако се поставља хипотеза да микротубуле и микрофиламенти играју улогу, у интеракцији с моторним протеинима органела..

У неким биљним ћелијама постоји брзи ротирајући цитоплазматски покрет, ограничен на периферне делове ћелије поред ћелијског зида, који носи хлоропласте и грануле.

Овај покрет се може повећати светлошћу и зависи од температуре и пХ. Аксини, или хормони раста биљака, такође могу повећати брзину кретања. Код неких протозоа, као што су цилијати, спорији циклични покрети преносе дигестивне вакуоле кроз тело ћелије.

Цитоплазматска трансмисија

Цитоплазматска трансмисија у биљним ћелијама настаје природним путем самоорганизације микрофиламента

Многе ћелије показују велику активну циркулацију свог садржаја течности, процес који се назива цитоплазматски ток или кретање. Овај феномен је нарочито чест у ћелијама биљака, често представљајући изразито регулисане обрасце протока.

У погонском механизму у наведеним ћелијама, органеле обложене миозином уносе цитоплазму док је обрађују дуж снопова актиних влакана фиксираних на периферији. Овај процес је развојни процес који гради уређене актин конфигурације неопходне за кохерентан проток на целуларној скали.

Уочено је да основна парадигма која лежи у основи моторних протеина који су у интеракцији са полимерним филаментима има много понашања у формирању образаца у теоријским и експерименталним срединама..

Међутим, ове студије се често извлаче из контекста специфичних биолошких система, а посебно нема директне везе са развојем цитоплазматске трансмисије..

Да би се разумела фундаментална динамика која покреће формирање уређених токова и повезати микроскопски са макроскопским, алтернативни "топ-довн" приступ је оправдан.

Да бисмо то урадили, проблему приступамо кроз специфичан прототипни систем. Ми прихватамо можда најупечатљивији пример, водену алгу Цхара цораллина.

Огромне цилиндричне интернодалне ћелије Цхаре имају пречник 1 мм и дужину до 10 цм. Његов ротирајући ток назван "цицлосис" покреће се везикулама (у ендоплазматском ретикулуму) обложеним миозинским моторним протеином који клизи дуж две уздужне траке усмерене супротним путем од многих континуираних паралела и актинских филамената..

Сваки кабл је сноп многих појединачних актин филамената, од којих сваки има исту унутрашњу поларност. Мотори миозина се крећу по филаменту на директан начин, од његовог мањег краја, до његовог већег краја (са шиљцима).

Ови каблови су причвршћени на клоропласте који су кортикално фиксирани у периферији ћелије, стварајући брзине протока од 50-100 μм / с. Није јасно како се овај једноставан, али упечатљив образац формира током морфогенезе, иако се може закључити да су они резултат сложених хемијских образаца..

Механизам цитоплазматског протока у ћелијама цхацхацеоус алга: клизање ендоплазматског ретикулума дуж актиних филамената

Електронска микроскопија директно замрзнутих гигантских ћелија шагозних алги показује континуирану тродимензионалну мрежу анастомозних цеви и цистерна грубог ендоплазматског ретикулума који продиру у област протока њихове цитоплазме..

Делови овог ендоплазматског ретикулума додирују паралелне снопове актиних филамената на граници са стационарном кортикалном цитоплазмом.

Митохондрије, гликозоми и друге мале цитоплазматске органеле уплетене у мрежу ендоплазматског ретикулума показују Бровновско кретање док тече.

Везивање и клизање мембрана ендоплазматског ретикулума дуж актин водова такође се може визуелизовати непосредно након што се цитоплазма ових ћелија дисоцира у пуфер који садржи АТП.

Смичне силе које настају на граници са дисоцираним актинским кабловима покрећу велике агрегате ендоплазматског ретикулума и других органела. Комбинација електронске микроскопије са брзом замрзавањем и видео микроскопијом живих ћелија и дисоциране цитоплазме показује да цитоплазматска трансмисија зависи од мембрана ендоплазматског ретикулума који клизе дуж стационарних актин жица.

Због тога, континуирана мрежа ендоплазматског ретикулума обезбеђује средство за покретање покретних сила у дубокој цитоплазми унутар удаљене ћелије кортикалних актин водова где се генерише покретачка сила..

Улога у интрацелуларном транспорту

Иако је на молекуларној основи објављен велики број радова и хидродинамика цитоплазматског покрета, релативно мали број аутора улази у расправу о својој функцији.

Дуго времена се говорило да овај проток помаже молекуларном транспорту. Међутим, специфичне хипотезе у вези са механизмом којим трансмисија убрзава метаболичке стопе једва да су анализиране.

Дифузија није у стању да објасни многе феномене транспорта у ћелијама и степен хомеостазе дуж рута не може се објаснити више него претпоставка да су то облици активног транспорта..

Изгледа да је високо симетрична топологија струје у личној алги еволуирала са значајним еволутивним трошковима, што се такође одражава у чињеници да је миозин који се налази у овом организму најбрже познат у постојању..

На основу онога што знамо о личним алгама, видимо да је трансмисија укључена у мноштво улога у метаболизму ћелија. Помаже у транспорту између ћелија и стога је неопходан за снабдевање константног тока ћелијских блокова у ново формиране ћелије на врху пупољка..

Такође је важно одржавати алкалне траке које олакшавају апсорпцију неорганског угљеника из околне воде. Међутим, кључно питање које остаје у великој мјери неодговорено је управо оно што улога цитоплазматског покрета може играти у елиминацији дифузних уских грла које, чини се, ограничавају величину ћелија у другим организмима..

У ствари, проток може помоћи код хомеостатске регулације током брзог ширења ћелијског волумена, али прецизни механизми којима она остаје отворена област истраживања.

Најважнији доприноси у смислу квантификоване дискусије о утицају цитоплазматског протока на интрацелуларни транспорт су несумњиво Пицкард. Овај научник је говорио о ескалацији брзине протока и скалама времена дифузије са величином ћелије, као и интеракцијом између стагнантног слоја периплазме која окружује редове хлоропласта, и покретног слоја ендоплазме..

Он је указао на могућност да адвекција тачкастог извора може помоћи хомеостази изглађујући флуктуације у пољу концентрације. Он је такође подигао идеју да цитоплазматски ток као такав, не мора нужно да даје корист ћелији ако је његова стварна сврха транспорт честица дуж цитоскелета..

Цитоплазматски покрет омогућава дистрибуцију молекула и везикула у великим биљним ћелијама

Недавне студије водених и копнених биљака показују да сличне појаве одређују интрацелуларни транспорт органела и везикула. Ово сугерише да су аспекти станичне сигнализације који су укључени у развој и одговор на спољашње стимулансе сачувани у свим врстама.

Кретање молекуларних мотора дуж филамента цитоскелета директно или индиректно повлачи течни цитосол, доводећи до циклосис (цитоплазматски покрет) и утичући на градијенте молекуларних врста унутар ћелије, са потенцијално важним метаболичким импликацијама као што је сила мотор за проширење ћелија.

Истраживања су показала да миозин КСИ функционише у кретању органела који покрећу цитоплазматски ток у воденим и копненим биљкама. Упркос конзервираној машини цитоскелета, која покреће кретање органела између водених биљака и земље, брзине циклосиса у биљним ћелијама варирају у зависности од типова ћелија, стадијума развоја ћелија и биљних врста..

Референце

1. Уредници Енциклопедије Британнице. (2009). цитоплазматско струјање. 9-2-2017, би Енцицлопӕдиа Британница, инц.
2. Дарлинг, Д. (2016). Цитопласмиц стреаминг. 9-2-2017, из Тхе Ворлдс оф Давид Дарлинг.
3. Голдстеин, Р. (2015). Физичка перспектива цитоплазматског струјања. 02-10-2017, фром Тхе Роиал Социети Публисхинг.
4. цом (2016). Цитоплазматски ток, или цицлосис,. 10-2-2017, фром Мицросцопе.цом.
5. Верцхот, Л. (2010). Цитоплазматско струјање омогућава дистрибуцију молекула и везикула у великим биљним ћелијама ... 10-2-2017, из УС Натионал Либрари оф Медицине Национални институти за здравље Вебсите: нцби.нлм.них.гов.
6. Волфф, К., Марендуззо, Д., & Цатес, М.Е. (2012). Цитоплазматско струјање у биљним ћелијама: улога клизања зида. Јоурнал оф тхе Роиал Социети Интерфаце, 9 (71), 1398-1408. 
7. Кацхар, Б. (1988). Механизам цитоплазматског струјања у ћелијама алергијских алги: клизање ендоплазматског ретикулума дуж актиних филамената ... 11-2-2017, из Националног центра за биотехнолошке информације, У.С..