Ce este mișcarea citoplasmatică?

mișcarea citoplasmatică, numit și flux protoplasmic sau ciclois, este mișcarea substanței fluide (citoplasma) în interiorul unei celule vegetale sau animale. Mișcarea transportă nutrienți, proteine ​​și organele în interiorul celulelor.

Descoperit pentru prima dată în anii 1830, prezența fluxului citoplasmatic a ajutat biologii să convingă că celulele sunt unitățile fundamentale ale vieții.

Deși mecanismul de transmitere citoplasmatic nu este pe deplin înțeleasă, se crede a fi mediată de proteina „cu motor“, care constă din două proteine ​​care utilizează adenozintrifosfat pentru a muta o proteină în raport cu alte molecule.

Dacă una dintre proteinele rămâne fixat pe un substrat, cum ar fi un microfilamente sau microtubulari proteine ​​cu motor se pot deplasa organite și alte molecule prin citoplasmă.

Proteinele motoare constau adesea din filamente de actină, fibre lungi de proteine ​​aliniate în rânduri paralele cu curentul din membrana celulară.

molecule de miozină legat organitelor celulare muta de-a lungul fibrelor de actină, organite câlți și conținuturile citoplasmice zdrobitoare altele în aceeași direcție.

Transmiterea citoplasmatică sau cyclosis este un eveniment care consumă energie în celulele plantei și este folosit pentru distribuirea nutrienților în citoplasmă. Este comună în celule mai mari, unde difuzia nu este adecvată pentru distribuirea substanței.

În plante, acesta poate fi, de asemenea, utilizat pentru distribuirea cloroplastelor pentru absorbția maximă a luminii pentru fotosinteză. Oamenii de știință încă nu înțeleg modul în care acest proces are loc, deși ipoteza că microtubuli și microfilamente joacă un rol, care interacționează cu proteinele cu motor organite apare.

In unele celule de plante există o citoplasmatică rapidă mișcare de rotație limitată la părțile periferice ale celulei prin peretele celulei, ceea ce conduce cloroplaste și granule.

Această mișcare poate fi mărită de lumină și depinde de temperatură și pH. Auxinele sau hormonii de creștere ai plantelor pot crește și viteza de mișcare. La unele protozoare, cum ar fi ciliații, mișcările ciclice mai lente transportă vacuolele digestive prin corpul celular.

Transmiterea citoplasmatică

Transmiterea citoplasmatică în celulele plantei apare în mod natural prin autoorganizarea microfilamentelor

Multe celule prezintă o circulație activă pe scară largă a întregului lor conținut fluid, un proces numit curgere sau mișcare citoplasmatică. Acest fenomen este deosebit de frecvent în celulele de plante, prezentând adesea modele de flux bine reglementate.

În mecanismul de antrenare în astfel de celule, organite acoperite cu miozina glisa citoplasmă deoarece se prelucrează împreună mănunchiuri filamente de actină fixate la periferie. Acest proces este procesul de dezvoltare care construiește configurațiile ordonate actin necesare pentru un flux coerent la nivel celular.

S-a observat că paradigme care stau la baza proteinelor de bază cu motor care interactioneaza cu filamente polimerice are multe comportamente patterning medii teoretice și experimentale.

Cu toate acestea, aceste studii sunt de obicei extrase din contextul sistemelor biologice specifice și, în special, nu s-a făcut o legătură directă cu dezvoltarea transmisiei citoplasmatice.

Pentru a înțelege dinamica fundamentale care conduce la formarea de fluxuri comandate și conectați microscopice la macroscopic, o abordare alternativă „de sus în jos“ este justificată.

Pentru aceasta, abordăm problema printr-un sistem specific prototip. Apreciem probabil cel mai surprinzător exemplu, alga acvatică Chara corallina.

Celulele internodale cilindrice uriașe din Chara au o diametru de 1 mm și o lungime de până la 10 cm. fluxul său rotativ numit „cyclosis“ este condus de vezicule (reticulului endoplasmic), acoperite cu motor de proteine ​​myosin, care alunecă de-a lungul a două benzi longitudinale de mai multe filamente continue și actină paralele orientate opus.

Fiecare cablu este un pachet de multe filamente actin individuale, fiecare având aceeași polaritate intrinsecă. Motoarele miozinei se mișcă pe un filament într-un mod direcționat, de la capătul său mic până la capătul său mai mare (cu vârfuri).

Aceste cabluri sunt atașate la cloroplastele fixate cortic în periferia celulei, generând viteze de curgere de 50-100 μm / s. Nu este clar modul în care se formează acest model simplu, dar izbitoare în timpul morfogenezei, deși se poate deduce că sunt rezultatul unor modele chimice complexe.

Mecanismul de celule de curgere citoplasmatice ale charáceas alge: reticulul endoplasmic culisează filamente de actină

Microscopia electronică de celule gigant direct charáceas alge congelate prezintă o rețea tridimensională continuă a anastomozarea tuburi și rezervoare de reticulul endoplasmic dur penetrante regiunea de curgere a citoplasmei.

Părți ale acestui reticul endoplasmatic vin în contact cu mănunchiurile paralele de filamente de actină la interfața cu citoplasma corticală staționară.

Mitochondria, glicozomii și alte mici organolepte citoplasmatice înrădăcinate în rețeaua reticulului endoplasmatic prezintă mișcare Browniană pe măsură ce acestea curg.

Legarea și glisarea membranele reticulului endoplasmatic lungul cablurilor actină poate fi afișată direct după citoplasmă acestor celule este scindată într-un tampon care conține ATP.

Forțele de forfecare produse la interfața cu cablurile actinice disociate deplasează agregate mari de reticul endoplasmatic și alte organele. Combinația de microscopie electronică de congelare rapidă și microscopie video de celule vii si citoplasmă disociat arată că transmisia depinde de membranele reticulului endoplasmatic citoplasmatice de alunecare de-a lungul cablurilor actina staționare.

Prin urmare, rețeaua continuă de reticulului endoplasmatic asigură un mijloc de exercitare a forțelor de conducere în citoplasmă adânc în cablurile distale de celule corticale de actină care este generat forța motrice.

Rol în transportul intracelular

Deși au fost publicate multe lucrări pe baza moleculară și hidrodinamica mișcării citoplasmatice, relativ puțini autori se aventurează într-o discuție a funcției sale.

De mult timp sa sugerat că acest flux ajută transportul molecular. Cu toate acestea, ipotezele specifice cu privire la mecanismul prin care transmiterea accelerează rata metabolică au fost abia analizate.

Difuzarea nu este capabilă să explice multe fenomene de transport în celule și gradul de homeostazie de-a lungul rutelor nu poate fi explicat mai mult decât presupunând că acestea sunt forme de transport activ.

Topologia extrem de simetrică a curentului din alge charáceas pare să fi evoluat un cost evolutiv considerabil, după cum se reflectă în continuare în faptul că miozina găsit în acest organism este cel mai rapid cunoscut în existența.

Pe baza a ceea ce știm despre algele de caras, vedem că transmisia este implicată într-o multitudine de roluri în metabolismul celular. Aceasta ajută transportul între celule și, prin urmare, este esențial să se furnizeze un flux constant de blocuri de construcție celulare la celulele nou formate la vârful trage.

De asemenea, pare important să se mențină benzile alcaline care facilitează absorbția carbonului anorganic din apa înconjurătoare. Cu toate acestea, o întrebare-cheie rămâne în mare parte fără răspuns este doar ceea ce poate juca rolul mișcării citoplasmatice în eliminarea blocajelor de difuzie par să se limiteze în alte organisme dimensiunea celulelor.

De fapt, fluxul poate ajuta la reglarea homeostatică în timpul expansiunii rapide a volumului celulei, dar mecanismele precise prin care acesta face acest lucru rămân o zonă deschisă de cercetare.

Cele mai importante contribuții în ceea ce privește o discuție cuantificată a efectului fluxului citoplasmatic asupra transportului intracelular sunt, fără îndoială, Pickard's. Acest om de știință au discutat scale Escaladarea rata de curgere și timpul de difuzie cu dimensiunea celulei și interacțiunea dintre periplasmă stratul stagnant rânduri de cloroplastidiană din jur, iar endoplasma stratul în mișcare.

El a subliniat posibilitatea ca advecția unei surse punctuale să poată ajuta homeostazia prin uniformizarea fluctuațiilor în domeniul concentrației. El a ridicat de asemenea ideea că fluxul citoplasmatic ca atare nu trebuie neapărat să confere un avantaj celulei dacă scopul real al acesteia este transportul de particule de-a lungul citoscheletului.

Mișcarea citoplasmică permite distribuirea moleculelor și veziculelor în celulele mari de plante

Studii recente de plante acvatice și terestre arată că fenomene similare determină transportul intracelular al organite și vezicule. Acest lucru sugerează că aspectele legate de semnalizare celulară implicate în dezvoltarea și răspunsul la stimuli externi sunt conservate in specii.

Mișcarea motoarelor moleculare a lungul filamentelor citoschelet direct sau indirect, atrage citosol fluid, conducând la cyclosis (mișcarea citoplasmatică) și afectând gradienti specii moleculare în interiorul celulei, cu implicații metabolice potențial importante cum ar fi rezistența motor pentru extinderea celulelor.

Cercetările au arătat că miozina XI funcționează în mișcarea organelilor care conduc fluxul citoplasmatic în plantele acvatice și terestre.Deși mașini conservate citoscheletic mișcarea de propulsie organelle între plante terestre și viteze cyclosis în celulele vegetale variază tipuri de celule, stadii de dezvoltare celulară și specii de plante .

referințe

1. Editori ai Encyclopædia Britannica. (2009). trasarea citoplasmatică. 9-2-2017, de la Encyclopædia Britannica, inc.
2. Darling, D. (2016). Procesarea de tip cytoplasmic. 9-2-2017, din Lumile lui David Darling.
3. Goldstein, R. (2015). O perspectivă fizică asupra streamingului citoplasmatic. 02-10-2017, de la The Royal Society Publishing.
4. com (2016). Trasarea citoplasmatică sau cicluri. 10-2-2017, de la Microscope.com.
5. Verchot, L. (2010). Streaming citoplasmatic Permite distribuirea de molecule mari și vezicule în celulele vegetale ... 02.10.2017, US National Library of Medicine National Institutes of Health site-ul: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Wolff, K., Marenduzzo, D., & Cates, M.E. (2012). Streamarea citoplasmatică în celulele plantelor: rolul de alunecare a peretelui. Jurnalul Interfeței Societății Regale, 9 (71), 1398-1408.
7. Kachar, B. (1988). Mecanismul de streaming citoplasmatic în celule algale characean: reticulului endoplasmatic alunecare de filamente de actină de-a lungul ... 02/11/2017, Centrul National pentru biotehnologie, pentru informare, US