Поділитися:
Що таке цитоплазматичний рух?
The цитоплазматичний рух, Також називається протоплазматичний потік або циклоїд, являє собою рух текучого речовини (цитоплазми) всередині рослинної або тваринної клітини. Рух транспортує поживні речовини, білки і органели всередині клітин.
Наявність цитоплазматичного потоку, виявленого вперше в 1830-х роках, дозволило переконати біологів, що клітини є фундаментальними одиницями життя.
Хоча механізм цитоплазматичної передачі не був повністю зрозумілий, вважається, що він опосередковується "моторними" білками, молекулами, складеними з двох білків, які використовують аденозинтрифосфат для переміщення одного білка відносно іншого..
Якщо один з білків залишається фіксованим в субстраті, такому як мікрофіламент або мікротрубочка, рухові білки можуть переміщати органели та інші молекули через цитоплазму..
Моторні білки часто складаються з філаментів актину, довгих білкових волокон, вирівняних у рядках паралельно струму всередині клітинної мембрани.
Молекули міозину, пов'язані з клітинними органелами, рухаються вздовж актинових волокон, втягуючи органели і перемішуючи інший цитоплазматичний вміст в одному і тому ж напрямку.
Цитоплазматична передача, або cyclosis, є подією, яка споживає енергію в клітинах рослин і використовується для розподілу поживних речовин в цитоплазмі. Він поширений у великих клітинах, де дифузія не є адекватною для розподілу речовини.
У рослинах він також може бути використаний для розподілу хлоропластів для максимального поглинання світла для фотосинтезу. Вчені досі не розуміють, як відбувається цей процес, хоча існує гіпотеза про те, що мікротрубочки та мікрофіламенти відіграють роль, взаємодіючи з руховими білками органел..
У деяких рослинних клітинах відбувається швидке обертання цитоплазматичного руху, обмежене периферичними частинами клітини поруч з клітинною стінкою, яка несе хлоропласти і гранули \ t.
Цей рух може бути збільшений світлом і залежить від температури і рН. Ауксини або гормони росту рослин також можуть збільшувати швидкість руху. У деяких найпростіших, таких як інфузорії, більш повільні циклічні рухи переносять травні вакуолі через тіло клітини.
Цитоплазматична передача
Цитоплазматична передача в рослинних клітинах виникає природно через самоорганізацію мікрофіламенту
Багато клітин виявляють великомасштабну активну циркуляцію всього їх вмісту рідини, процес, що називається цитоплазматичним потоком або рухом. Це явище особливо часто зустрічається в клітинах рослин, часто представляючи помітно регульовані структури потоку.
У приводному механізмі в зазначених клітинах органели, покриті міозином, вводять цитоплазму, обробляючи її уздовж пучків фібринів актину, закріплених на периферії. Цей процес є процесом розробки, який будує впорядковані конфігурації актину, необхідні для когерентного потоку в клітинному масштабі.
Було виявлено, що основна парадигма, що лежить в основі моторних білків, які взаємодіють з полімерними нитками, має багато поведінки формування структури як в теоретичних, так і в експериментальних середовищах..
Проте ці дослідження часто витягуються з контексту конкретних біологічних систем, і, зокрема, не було зроблено прямого зв'язку з розвитком цитоплазматичної передачі..
Щоб зрозуміти фундаментальну динаміку, яка керує формуванням впорядкованих потоків і з'єднати мікроскопічний з макроскопічним, альтернативний підхід "зверху вниз" виправданий.
Для цього ми підходимо до проблеми за допомогою конкретної системи-прототипу. Ми приймаємо, мабуть, самий дивовижний приклад, водну водорості Chara corallina.
Гігантські циліндричні клітини інтеркади Chara вимірюють 1 мм в діаметрі і до 10 см в довжину. Його обертовий потік, що називається "ciclosis", керується везикулами (в ендоплазматичному ретикулумі), покритими моторним білком міозину, який ковзає уздовж двох поздовжніх смуг, спрямованих протилежним чином від багатьох безперервних паралелей і філаментів актину..
Кожен кабель являє собою пучок багатьох окремих актинових ниток, кожна з яких має однакову внутрішню полярність. Двигуни міозину рухаються по нитки прямим способом, від його меншого кінця, до його більшого кінця (з шипами).
Ці кабелі прикріплюються до хлоропластам, кортифікованим в периферії комірки, генеруючи швидкості потоку 50-100 мкм / с. Не зрозуміло, як ця проста, але яскрава картина формується під час морфогенезу, хоча можна зробити висновок, що вони є результатом складних хімічних схем.
Механізм цитоплазматичного потоку в клітинах чачових водоростей: ковзання ендоплазматичного ретикулума вздовж актинових філаментів \ t
Електронна мікроскопія безпосередньо заморожених гігантських клітин шагазових водоростей показує безперервну тривимірну мережу анастомозованих труб і цистерни шорсткого ендоплазматичного ретикулума, що проникають в проточну область їх цитоплазми.
Частини цього ендоплазматичного ретикулума контактують з паралельними пучками актинових ниток на межі розділу з стаціонарною кортикальною цитоплазмою.
Мітохондрії, глікози та інші малі цитоплазматичні органели, які заплуталися в мережі ендоплазматичного ретикулума, показують броунівське рух, оскільки вони протікають.
Зв'язування і ковзання мембран ендоплазматичного ретикулуму по свинцевим актинам також можна візуалізувати безпосередньо після того, як цитоплазма цих клітин диссоціюється в буфер, що містить АТФ..
Сили зсуву, що виникають на межі розділу диссоційованих актинових кабелів, переміщують великі агрегати ендоплазматичного ретикулума та інших органел. Поєднання швидкої заморожування електронної мікроскопії та живої клітинної мікроскопії та дисоційованої цитоплазми показує, що цитоплазматична передача залежить від мембран ендоплазматичного ретикулуму, ковзаючого по стаціонарним актиновим дротам..
Отже, безперервна мережа ендоплазматичного ретикулума забезпечує засіб рухових сил в глибокій цитоплазмі в межах віддаленої клітини коркових актинів, де генерується рухова сила..
Роль у внутрішньоклітинному транспорті
Хоча на молекулярній основі було опубліковано велику кількість робіт і гідродинаміку цитоплазматичного руху, відносно небагато авторів виходять на обговорення своєї функції.
Довгий час було висловлено припущення, що цей потік допомагає молекулярному транспорту. Проте конкретні гіпотези щодо механізму, за допомогою якого передача прискорює швидкість метаболізму, ледве проаналізовані.
Дифузія не здатна пояснити багато явищ перенесення в клітинах, і ступінь гомеостазу по маршрутах не можна пояснити більше, ніж припустити, що вони є формами активного транспорту..
Високосиметрична топологія струму в чарівних водоростях, здається, еволюціонувала зі значними еволюційними витратами, що також відображається в тому, що міозин, що міститься в цьому організмі, є найшвидшим відомим в існуванні..
Виходячи з того, що ми знаємо про чарівні водорості, ми бачимо, що передача бере участь у безлічі ролей у клітинному метаболізмі. Вона допомагає транспортувати між клітинами і, отже, є необхідною умовою для забезпечення постійного потоку клітинних будівельних блоків у новостворені клітини на кінці нирки.
Також важливо підтримувати лужні смуги, які полегшують поглинання неорганічного вуглецю з навколишньої води. Однак ключовим питанням, яке залишається в основному без відповіді, є саме те, що роль цитоплазматичного руху може грати в усуненні дифузійних вузьких місць, які, здається, обмежують розмір клітин в інших організмах.
Насправді, потік може сприяти гомеостатичному регулюванню під час швидкого розширення об'єму клітин, але точні механізми, за допомогою яких він залишається відкритою областю досліджень.
Найбільш важливим внеском у термінах кількісного обговорення впливу цитоплазматичного потоку на внутрішньоклітинний транспорт, безсумнівно, є Пікард. Цей учений говорив про ескалацію швидкості течії і масштаби дифузії з розміром клітини, а також про взаємодію між застійним шаром периплазми, що оточує ряди хлоропластів, і рухомим шаром ендоплазми..
Він вказав на можливість того, що адвекція точкового джерела може допомогти гомеостазу згладити коливання в полі концентрації. Він також підняв уявлення про те, що цитоплазматичний потік як такий не обов'язково повинен приносити користь клітці, якщо його реальною метою є транспортування частинок вздовж цитоскелету..
Цитоплазматичний рух дозволяє розподілити молекули і везикули у великих клітинах рослин
Останні дослідження водних і наземних рослин показують, що подібні явища визначають внутрішньоклітинний транспорт органел і везикул. Це свідчить про те, що аспекти клітинної сигналізації, що беруть участь у розвитку та відповіді на зовнішні подразники, зберігаються у різних видів.
Рух молекулярних двигунів уздовж ниток цитоскелету безпосередньо або опосередковано затягує рідинний цитозол, що призводить до циклоплазії (цитоплазматичного руху) і впливає на градієнти молекулярних видів всередині клітини, з потенційно важливими метаболічними наслідками, такими як сила двигун для розширення клітин.
Дослідження показали, що міозин XI функціонує в русі органел, що викликає цитоплазматичний потік у водних і наземних рослинах. Незважаючи на консервативну техніку цитоскелету, яка стимулює рух органел між водними рослинами і землею, швидкості циклозу в рослинних клітинах змінюються залежно від типів клітин, стадій розвитку клітин і видів рослин..
Список літератури
- Редактори Британської енциклопедії. (2009). цитоплазматична струмінь. 9-2-2017, автор: Encyclopædia Britannica, inc.
- Дарлінг, Д. (2016). Цитоплазматична струмінь. 9-2-2017, від The Worlds of David Darling.
- Гольдштейн, Р. (2015). Фізична перспектива цитоплазматичного потоку. 02-10-2017, з видавництва The Royal Society Publishing.
- com (2016). Цитоплазматична струмінь, або циклоза,. 10-2-2017, від Microscope.com.
- Verchot, L. (2010). Цитоплазматична струмінь дає можливість розподілу молекул і везикул у великих клітинах рослин ... 10-2-2017, з Національної медичної бібліотеки США Національний інститут здоров'я Сайт: ncbi.nlm.nih.gov.
- Wolff, K., Marenduzzo, D., & Cates, М. Е. (2012). Цитоплазматична струмінь в клітинах рослин: роль стінок ковзання. Журнал інтерфейсу Королівського суспільства, 9 (71), 1398-1408.
- Kachar, B. (1988). Механізм цитоплазматичного потоку в чаратних клітинах водоростей: ковзання ендоплазматичного ретикулума вздовж актинових філаментів ... 11-2-2017, з Національного центру біотехнологічної інформації, США.