Hva er den cytoplasmatiske bevegelsen?

den cytoplasmatisk bevegelse, også kalt protoplasmatisk flyt eller ciclois, er bevegelsen av væskestoffet (cytoplasma) i en plante eller dyrecelle. Bevegelsen transporterer næringsstoffer, proteiner og organeller inne i cellene.

Oppdaget for første gang på 1830-tallet bidro tilstedeværelsen av cytoplasmatisk flyt for å overbevise biologer om at cellene var de grunnleggende enhetene i livet.

Selv om mekanismen for overføring cytoplasmisk ikke er fullstendig forstått, er det antatt å være mediert av protein "motor", som består av to proteinmolekyler ved hjelp av adenosin-trifosfat til å bevege seg et protein i forhold til den annen.

Hvis et av proteinene forblir fast i et substrat, så som et mikrofilament eller en mikrotubule, kan motorproteiner bevege organeller og andre molekyler gjennom cytoplasma..

Motorproteiner består ofte av aktinfilamenter, lange proteinfibrer justert i rader parallelt med strømmen i cellemembranen.

Myosin-molekyler bundet cellulære organ bevege seg langs aktin fibrene, slepeorganeller og cytoplasmisk innhold feiing annen i samme retning.

Cytoplasmisk overføring, eller cyclosis, er en hendelse som forbruker energi i planteceller og brukes til å distribuere næringsstoffer i cytoplasma. Det er vanlig i større celler, hvor diffusjon ikke er tilstrekkelig for fordelingen av stoffet.

I planter kan den også brukes til å distribuere kloroplaster for maksimal lysabsorpsjon for fotosyntese. Forskere forstår fortsatt ikke hvordan denne prosessen skjer, selv om hypotesen utgjør at mikrotubuli og mikrofilamenter spiller en rolle, interaksjon med motorens proteiner i organellene.

I noen planteceller er det en hurtig roterende cytoplasmisk bevegelse, begrenset til de perifere delene av cellen ved siden av celleveggen, som bærer kloroplaster og granulater.

Denne bevegelsen kan økes med lys, og avhenger av temperatur og pH. Auxins, eller plante veksthormoner, kan også øke bevegelseshastigheten. I enkelte protozoer, som for eksempel ciliater, transporterer langsommere sykliske bevegelser fordøyelseskamper gjennom cellekroppen.

Den cytoplasmatiske overføringen

Cytoplasmisk overføring i planteceller oppstår naturlig gjennom selvorganiseringen av mikrofilamentet

Mange celler utviser en storskala aktiv sirkulasjon av alle deres væskeinnhold, en prosess som kalles cytoplasmatisk flyt eller bevegelse. Dette fenomenet er spesielt hyppig i planteceller, og presenterer ofte markert regulerte strømningsmønstre.

I drivmekanismen i slike celler, organeller belagt med myosin drar cytoplasma som de behandler det langs aktin filamentbunter festet ved periferien. Denne prosessen er den utviklingsprosessen som bygger konfigurasjoner aktin beordret strømning som var nødvendig for en sammenhengende cellenivå.

Det har blitt observert at det grunnleggende paradigmet som ligger til grund for motorproteiner som samvirker med de polymere filamenter, har mange mønstre som danner oppførsel i både teoretiske og eksperimentelle miljøer.

Imidlertid blir disse studiene ofte hentet fra sammenheng med spesifikke biologiske systemer, og særlig er det ikke gjort direkte sammenheng med utviklingen av cytoplasmatisk overføring.

For å forstå den grunnleggende dynamikken som driver formasjonen av bestilte strømmer og kobler mikroskopisk til makroskopisk, er en alternativ "topp-ned" tilnærming berettiget.

For å gjøre dette, nærmer vi problemet gjennom et bestemt prototypesystem. Vi antar kanskje det mest overraskende eksemplet, akvatisk algen Chara corallina.

De gigantiske sylindriske internodalcellene i Chara måler 1 mm i diameter og opptil 10 cm i lengde. Dens dreiestrøm kalt "cyclosis" er drevet av vesikler (endoplasmatiske retikulum) belagt med myosin motor protein som glir langs to langsgående bånd av motsatt rettede mange parallelle, kontinuerlige filamenter og aktin.

Hver kabel er et bunt av mange individuelle aktinfilamenter, som hver har samme inneboende polaritet. Myosins motorer beveger seg på en filament på en rettet måte, fra den mindre enden til den større enden (med pigger).

Disse kablene er festet til kloroplasterne kortisk festet i periferien av cellen, og genererer strømningshastigheter på 50-100 μm / s. Det er ikke klart hvordan dette enkle, men slående mønsteret dannes under morfogenese, selv om det kan utledes at de er et resultat av komplekse kjemiske mønstre.

Mekanismen for cytoplasmatisk strømning i cellene av chachaceous alger: glidning av endoplasmatisk retikulum langs aktinfilamenter

Elektronmikroskopi av kjempeceller direkte frosne alge charáceas viser et sammenhengende tredimensjonalt nettverk av anastomosering av rør og beholdere av grove endoplasmatiske retikulum å trenge inn i strømningsområdet cytoplasma.

Deler av dette endoplasmatiske retikulum berører parallelle bunter av aktinfilamenter ved grensesnittet til den stasjonære kortikale cytoplasmaen.

Mitokondrier, glykosomer og andre små cytoplasmatiske organeller innfelt i det endoplasmatiske retikulumnettverket viser brunisk bevegelse som de flyter.

Binding og skyve det endoplasmatiske retikulum membranene langs aktin kabler kan også vises direkte etter cytoplasmaet til disse cellene blir spaltet i en buffer inneholdende ATP.

De skjærkrefter som frembringes i grensesnittet med aktin kabler dissosiert, store aggregater bevege endoplasmatiske retikulum og andre organeller. Kombinasjonen av hurtig frysing elektronmikroskopi og videomikroskopi av levende celler og cytoplasma dissosiert viser at transmisjonen er avhengig av cytoplasmiske endoplasmatiske retikulum membraner skyve langs de stasjonære aktin kablene.

Derfor tilveiebringer den kontinuerlige nettverk av endoplasmatisk retikulum en anordning for utøvelse av drivkrefter i cytoplasma dypt inne distale celle kortikale actin kabler hvor den drivende kraft blir generert.

Rolle i intracellulær transport

Selv om et stort antall arbeider har blitt publisert på molekylær basis og hydrodynamikken til den cytoplasmatiske bevegelsen, drar relativt få forfattere seg inn i en diskusjon av deres funksjon.

I lang tid har det blitt foreslått at denne flytningen bidrar til molekylær transport. Imidlertid er de spesifikke hypotesene angående mekanismen ved hvilken overføring akselererer metaboliske hastigheter knapt blitt analysert.

Diffusjon er ikke i stand til å forklare mange transportfenomener i celler og graden av homeostase langs sporene bare kan forklares ved å anta at er en form for aktiv transport.

Den svært symmetrisk topologi av strømmen i charáceas alger ser ut til å ha utviklet seg en betydelig evolusjonær kostnad, som videre gjenspeiles i det faktum at myosin funnet i denne organismen er den raskeste kjent i tilværelsen.

Basert på hva vi vet om karossale alger, ser vi at overføring er involvert i en rekke roller i cellulær metabolisme. Det hjelper transport mellom celler, og det er derfor viktig å levere en konstant strøm av cellulære byggeblokker til nyopprettede celler ved toppen av budet.

Det synes også viktig for å holde de alkaliske båndene som letter absorpsjon av uorganisk karbon fra det omgivende vann. Men fortsatt et sentralt spørsmål i stor grad ubesvart er akkurat hva rollen til cytoplasma bevegelse kan spille i å eliminere flaskehalser diffusjon synes å begrense størrelsen på cellene i andre organismer.

Faktisk kan strømmen bidra til homøostatisk regulering under rask ekspansjon av cellevolum, men de presise mekanismene der det forblir et åpent forskningsområde.

De viktigste bidragene i form av en kvantifisert diskusjon av effekten av cytoplasmatisk strømning på intracellulær transport er utvilsomt Pickard. Dette vitenskapsmann diskutert økende strømningshastighet og diffusjon tidsskalaer med størrelsen av cellen, og interaksjonen mellom periplasma stillestående lag rundt radene av kloroplast, og det bevegelige lag endoplasma.

Han pekte på muligheten for at adveksjon av en punktkilde homeostase kan hjelpe jevne ut svingninger i konsentrasjonsleiren. Det er også hevet forestillingen om at den cytoplasmiske strømningen som sådan, ikke behøver å gi en fordel i cellen hvis dens egentlige formål er å transportere partikler langs cytoskjelettet.

Cytoplasmatisk bevegelse tillater fordelingen av molekyler og vesikler i store planteceller

Nylige studier av akvatiske og terrestriske planter viser at lignende fenomener bestemmer intracellulær transport av organeller og vesikler. Dette antyder at aspekter av cellulær signalering involvert i utvikling og respons på ytre stimuli er bevart over arter.

Bevegelsen av molekylære motorer langs cytoskeletale filamenter som direkte eller indirekte suger fluid cytosol, noe som fører til cyclosis (cytoplasmisk bevegelse) og påvirker gradienter molekyltype i cellen, med potensielt viktige metabolske konsekvenser som styrke motor for celleutvidelse.

Forskning har vist at myosin XI fungerer i bevegelsen av organeller som driver cytoplasmatisk flyt i akvatiske og terrestriske planter. Til tross for bevaring av cytoskelet, som fremmer organellens bevegelse mellom akvatiske planter og jorden, varierer hastighetene til cyclosis i planteceller i henhold til celletyper, stadier av celleutvikling og plantearter..

referanser

1. Editors of Encyclopædia Britannica. (2009). cytoplasmatisk streaming. 9-2-2017, av Encyclopædia Britannica, inc.
2. Darling, D. (2016). Cytoplasmatisk streaming. 9-2-2017, fra The Worlds of David Darling.
3. Goldstein, R. (2015). Et fysisk perspektiv på cytoplasmatisk streaming. 02-10-2017, fra The Royal Society Publishing.
4. com (2016). Cytoplasmatisk streaming, eller cyclosis,. 10-2-2017, fra Microscope.com.
5. Verchot, L. (2010). Cytoplasmatisk streaming muliggjør distribusjon av molekyler og vesikler i store planteceller ... 10-2-2017, fra Nasjonalt nasjonalbibliotek for medisin Nasjonale institutter for helse Nettsted: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Wolff, K., Marenduzzo, D., & Cates, M.E. (2012). Cytoplasmisk strømning i planteceller: rollen som veggglass. Journal of the Royal Society Interface, 9 (71), 1398-1408. 
7. Kachar, B. (1988). Mekanismen for cytoplasmatisk strømning i characeal algerceller: glidning av endoplasmatisk retikulum langs aktinfilamenter ... 11-2-2017, fra Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon, USA.