Kas ir citoplazmas kustība?

The citoplazmas kustība, to sauc arī par protoplazmatisku plūsmu vai ciklisku, ir šķidrās vielas (citoplazma) pārvietošanās augu vai dzīvnieku šūnā. Kustība transportē barības vielas, proteīnus un organellus šūnās.

Pirmo reizi atklāts 1830. gados, citoplazmas plūsmas klātbūtne palīdzēja pārliecināt biologus, ka šūnas ir dzīvības pamatvienības.

Lai gan citoplazmas transmisijas mehānisms nav pilnībā saprotams, domājams, ka to mediē ar "motoru" proteīniem, molekulas, kas sastāv no diviem proteīniem, kas izmanto adenozīna trifosfātu, lai pārvietotu vienu proteīnu attiecībā pret otru.

Ja viens no proteīniem paliek fiksēts substrātā, piemēram, mikrofiltrā vai mikrotubulā, motoriskās olbaltumvielas var pārvietot organiskos un citus molekulas caur citoplazmu..

Motoru olbaltumvielas bieži sastāv no aktīna pavedieniem, garas olbaltumvielu šķiedras sakārtotas rindās paralēli šūnu membrānas strāvai.

Mioīna molekulas, kas piesaistītas šūnu organelēm, pārvietojas pa aktīna šķiedrām, vilkjot organellus un slaucot citu citoplazmatisko saturu tajā pašā virzienā.

Citoplazmas transmisija vai cikloze ir notikums, kas patērē enerģiju augu šūnās un tiek izmantots barības vielu izplatīšanai citoplazmā. Tā ir izplatīta lielākās šūnās, kur difūzija nav piemērota vielas izplatīšanai.

Augos to var izmantot arī hloroplastu izplatīšanai, lai maksimāli absorbētu fotosintēzi. Zinātnieki joprojām nesaprot, kā šis process notiek, lai gan hipotēze ir tāda, ka mikrotubulām un mikrošķiedriem ir nozīme, kas mijiedarbojas ar organelu olbaltumvielām..

Dažās augu šūnās ir strauji rotējoša citoplazmas kustība, kas aprobežojas ar šūnu perifērijām daļām blakus šūnu sienai, kurā ir hloroplasti un granulas..

Šo kustību var palielināt ar gaismu, un tas ir atkarīgs no temperatūras un pH. Auksīni vai augu augšanas hormoni var arī palielināt kustības ātrumu. Dažos vienšūņos, piemēram, cilianos, lēnākas cikliskās kustības caur šūnu ķermeni transportē gremošanas vakuolus.

Cytoplasmic transmisija

Citoplazmas transmisija augu šūnās dabiski rodas caur mikrofilmas pašorganizāciju

Daudzām šūnām ir liela mēroga aktīva visa šķidruma satura aprite, ko sauc par citoplazmas plūsmu vai kustību. Šī parādība ir sevišķi bieži sastopama augu šūnās, bieži parādot ievērojami regulētus plūsmas modeļus.

Minēto šūnu piedziņas mehānismā organiskās rieksti, kas pārklāti ar miozīnu, piesaista citoplazmu, jo tie to apstrādā pa perifērijā piestiprinātajiem aktīna pavedieniem. Šis process ir attīstības process, kas veido sakārtotās aktīna konfigurācijas, kas nepieciešamas saskaņotai plūsmai šūnu skalā.

Ir novērots, ka galvenajai paradigmai, kas ir motora proteīnu pamatā, kas mijiedarbojas ar polimēru pavedieniem, ir daudz modeļu veidošanās uzvedība gan teorētiskā, gan eksperimentālā vidē..

Tomēr šie pētījumi bieži tiek iegūti no konkrētu bioloģisko sistēmu konteksta, un jo īpaši nav veikta tieša saistība ar citoplazmas transmisijas attīstību..

Lai saprastu fundamentālo dinamiku, kas vada pasūtīto plūsmu veidošanos un savieno mikroskopu ar makroskopisko, alternatīva "lejupejoša" pieeja ir pamatota.

Lai to paveiktu, mēs vēršamies pie problēmas ar īpašu prototipu sistēmu. Mēs pieņemam varbūt pārsteidzošāko piemēru - ūdens alga Chara corallina.

Chara milzu cilindriskās iekšējās šūnas ir 1 mm diametrā un garumā līdz 10 cm. Tās rotējošo plūsmu, ko sauc par "ciclosis", vada vezikulas (endoplazmatiskā retikulā), kas pārklāta ar mioīna motoru proteīnu, kas slīd pa divām gareniskām joslām, kas vērstas pretējā virzienā no daudziem nepārtrauktiem paralēļiem un aktīna pavedieniem..

Katrs kabelis ir daudzu atsevišķu aktīna pavedienu kopums, un katram no tiem ir vienāds iekšējais polaritāte. Miozīna motori virzās uz kvēldiega virzienā, no tā mazākā gala līdz lielākam galam (ar tapām).

Šie kabeļi tiek piestiprināti hloroplastiem, kas ir korpusā fiksēti šūnas perifērijā, radot plūsmas ātrumu 50-100 μm / s. Nav skaidrs, kā šis vienkāršais, bet pārsteidzošais modelis veidojas morfogenēzes laikā, lai gan var secināt, ka tie ir sarežģītu ķīmisku modeļu rezultāts..

Citoplazmas plūsmas mehānisms chachaceous algae šūnās: endoplazmatiskā retikulāta slīdēšana pa aktīna pavedieniem

Čagasu aļģu tieši sasaldētu milzu šūnu elektronmikroskopija parāda nepārtrauktu trīsdimensiju anastomocītu cauruļu tīklu un raupja endoplazmas retikulāta cisternae, kas iekļūst citoplazmas plūsmas apgabalā..

Šīs endoplazmas retikulāta daļas saskaras ar paralēlām aktīna pavedienu saišķām saskarnē ar stacionāro kortikālo citoplazmu..

Mitohondrijiem, glikozomiem un citiem maziem citoplazmas organeliem, kas iesietas endoplazmatiskajā tīklenes tīklā, parādās Brownu kustība, kad tie plūst.

Endoplazmatiskā retikulāta membrānu saistīšanu un bīdīšanu pa aktīna vadiem var arī vizualizēt tieši pēc šo šūnu citoplazmas disociācijas buferšķīdumā, kas satur ATP..

Bīdes spēki, kas rodas saskarē ar disociētajiem aktīna kabeļiem, pārvieto lielus endoplazmatiskā retikulāta un citu organellu agregātus. Ātrās sasalšanas elektronu mikroskopijas un dzīvu šūnu video mikroskopijas un disociētā citoplazma kombinācija liecina, ka citoplazmas transmisija ir atkarīga no endoplazmatiskā retikulāta membrānām, kas bīdās pa stacionārajiem aktīnvadiem..

Tāpēc nepārtrauktais endoplazmatiskā retikulāta tīkls nodrošina līdzekli, lai dziļi citoplazmā veiktu motīvos spēkus kortikālo aktīna vada tālākajā šūnā, kur tiek ģenerēts motīvais spēks..

Loma intracelulārajā transportā

Lai gan ir publicēts liels skaits darbu molekulārā bāzē un citoplazmas kustības hidrodinamikā, salīdzinoši maz autoru domā par to funkciju..

Ilgu laiku ir ierosināts, ka šī plūsma palīdz molekulārajam transportam. Tomēr specifiskās hipotēzes par mehānismu, ar kuru paātrina vielmaiņas ātrumu, nav tikušas analizētas.

Difūzija nespēj izskaidrot daudzas transporta parādības šūnās, un homeostāzes pakāpi maršrutos nevar izskaidrot vairāk, nekā pieņemot, ka tie ir aktīva transporta veidi..

Šķiet, ka straujās aļģu straumes simetriskā topoloģija ir attīstījusies ar ievērojamām evolūcijas izmaksām, kā tas ir arī tas, ka šajā organismā konstatētais miozīns ir visstraujāk zināms..

Pamatojoties uz to, ko mēs zinām par kokvilnas aļģēm, mēs redzam, ka transmisija ir saistīta ar daudzām lomām šūnu metabolismā. Tas palīdz transportēt starp šūnām un tādēļ ir būtiski nodrošināt pastāvīgu šūnu bloku plūsmu jaunizveidotām šūnām pumpuru galā..

Tāpat šķiet svarīgi saglabāt sārmainas joslas, kas atvieglo neorganiskā oglekļa absorbciju no apkārtējā ūdens. Tomēr galvenais jautājums, kas paliek lielā mērā neatbildēts, ir tieši tas, kāda nozīme var būt citoplazmas kustībai difūzijas vājo vietu likvidēšanā, kas, šķiet, ierobežo šūnu lielumu citos organismos..

Patiesībā plūsma var palīdzēt homeostatiskā regulēšanā, strauji palielinot šūnu apjomu, bet precīzus mehānismus, ar kuriem tā paliek atklāta pētniecības joma..

Nozīmīgākais ieguldījums kvantitatīvās diskusijās par citoplazmas plūsmas ietekmi uz intracelulāro transportu neapšaubāmi ir Pickard. Šis zinātnieks runāja par plūsmas ātruma palielināšanos un difūzijas laika skalu ar šūnas lielumu, kā arī mijiedarbību starp stipnējošo periplazmas slāni, kas aptver hloroplasta rindas, un mobilo endoplazmas slāni..

Viņš norādīja uz iespēju, ka punktu avota ieteikšana var palīdzēt homeostāzei, izlīdzinot koncentrācijas laukuma svārstības. Viņš arī izvirzīja priekšstatu, ka citoplazmas plūsmai kā tādai nav obligāti jādod labums šūnai, ja tā patiesais mērķis ir daļiņu transportēšana pa citoskeletu..

Citoplazmas kustība ļauj izplatīt molekulas un vezikulas lielās augu šūnās

Jaunākie pētījumi par ūdens un sauszemes augiem liecina, ka līdzīgas parādības nosaka organu un vezikulu intracelulāro transportēšanu. Tas liek domāt, ka šūnu signalizācijas aspekti, kas iesaistīti ārējo stimulu attīstībā un reaģēšanā uz tiem, ir saglabājušies pa sugām.

Molekulāro motoru kustība pa citoskeleta pavedieniem tieši vai netieši izraisa šķidruma citozolu, izraisot ciklozi (citoplazmas kustību) un ietekmējot molekulāro sugu gradientus šūnā ar potenciāli nozīmīgām metaboliskām sekām, piemēram, spēku. motoru šūnu paplašināšanai.

Pētījumi rāda, ka myosin XI darbojas organellu kustībā, kas vada citoplazmas plūsmu ūdens un sauszemes augos. Neskatoties uz citoskeleta konservētajām iekārtām, kas veicina organellu kustību starp ūdens augiem un zemi, ciklozes ātrums augu šūnās atšķiras atkarībā no šūnu veidiem, šūnu attīstības stadijām un augu sugām..

Atsauces

1. Encyclopædia Britannica redaktori. (2009). citoplazmas straumēšana. 9-2-2017, autors: Encyclopædia Britannica, inc.
2. Darling, D. (2016). Citoplazmas straumēšana. 9-2-2017 no Deivida Dārlinga pasaules.
3. Goldstein, R. (2015). Fizikālā perspektīva par citoplazmas straumēšanu. 02-10-2017 no The Royal Society Publishing.
4. com (2016). Citoplazmas straumēšana vai ciklosis,. 10-2-2017, no Microscope.com.
5. Verchot, L. (2010). Citoplazmas straumēšana ļauj izplatīt molekulas un vezikulas lielās augu šūnās ... 10-2-2017, no ASV Nacionālās medicīnas bibliotēkas Nacionālie veselības institūti Tīmekļa vietne: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Wolff, K., Marenduzzo, D., & Cates, M. E. (2012). Citoplazmatiska straumēšana augu šūnās: sienas slīdēšanas loma. Royal Society Interface žurnāls, 9 (71), 1398-1408. 
7. Kachar, B. (1988). Citoplazmas straumēšanas mehānisms aļģu aļģu šūnās: endoplazmatiskā retikulāta slīdēšana pa aktīna pavedieniem ... 11-2-2017, no Nacionālā biotehnoloģijas informācijas centra, ASV.