تويت
تعريف الجسيم المركزي (السينتروسوم) (الجسيمات المركزية – Centrosomes) هي عضيات تعمل كأنيبيبات دقيقة رئيسية تنظم المراكز في الخلية الحيوانية. يتألف الجسيم المركزي من صف يحتوي على مجموعتين ذات شكل برميلي من (الأنيبيبات الدقيقة – microtubules)، تدعى (مريكزات أو سنتريولات – centrioles)، ومن معقدات بروتينية تساهم في تشكيل أنبيبات إضافية.
تسمح هذه البروتينات للجسيمات المركزية لتبدأ وتوقف تكوين بروتينات الأنيبيبات الدقيقة. ويسمح هذا لها بالتحكم في تكوين (الألياف المغزلية الفتيلية – mitotic spindle fibers) وغيرها من التراكيب التي تلعب أدوارًا هامة في النمو الخلوي.
تساهم الجسيمات المركزية بعدة وظائف مهمة، ويشمل ذلك الآتي:
تتعامل الجسيمات المركزية في الخلايا الحيوانية تقريبًا بنفس طريقة عمل الـ DNA (الحمض النووي الريبوزي منقوص الأوكسجين).
ترث كل خلية بنت جسيمًا مركزيًّا واحدًا من الخلية الأم خلال عملية انقسام الخلية. يُنسخ الجسيم المركزي بعد ذلك أثناء (دورة الخلية – cell cycle)، فتستطيع الخلية إعطائها للخلية البنت حين تنقسم.
أثناء انقسام الخلية، حين تصطف الكروموسومات ثم تنجذب على طرفي الخليّة المتقابلين، يكون الجسيم المركزي هو المسؤول عن ذلك.
توجه الجسيمات المركزية -والتي تنتقل إلى قطبي الخلية المتقابلين حين تستعد الخلية للانقسام- الألياف المغزلية الفتيلية. تشد هذه الألياف المغزلية (الكروماتيدات الشقيقة – sister chromatids) بمعزل وتضمن أن كل نسخة من الكروموسوم تنتهي بها الحال في الخلية البنت.
يظهر الرسم أسفله خلية في طريقها للانقسام وخلال (الطور النهائي – telophase). بإمكانك رؤية الـ DNA قد شد بواسطة الألياف المغزلية الفتيلية للجهتين المتقابلتين من الخلية الأم، وقد بدأ الهيكل الخلوي الآن في شق الخليّة إلى نصفين.
لا تزال بعض الخلايا الحيوانية قادرة على إكمال نظم الـ DNA في غياب الجسيمات المركزية، لكن العملية تصبح أقل ضمانًا. تستطيع قلة من الأنواع الحيوانية النمو دون جسيمات مركزية، لكن في معظم الأنواع تمضي عملية الانقسام بطريقة غير سوية أو تتوقف تمامًا عن الانقسام في حال تلف الجسيمات المركزية.
تصاحب التحورات الجينية التي تضر بوظيفة الجسيم المركزي زيادة في معدل السرطان عند بعض الأنواع، والذي يتناسب مع فشل نظم الـ DNA بطريقة سوية. يعتقد علماء الأحياء أنه في بعض حالات السرطان يكون السبب هو الأخطاء التي تحدث أثناء نسخ وانتشار الجسيمات المركزية.
لا تعد الجسيمات المركزية ضرورية في الخلايا النباتية والفطرية، ذلك لأن هذه الخلايا لا تغير من شكل غشاء خليتها أثناء انقسام الخلية. تمتلك هذه الخلايا جدران خلية صلبة وغير مرنة تحول دون تغير شكل الغشاء لينشق إلى نصفين أثناء الانقسام المتساوي.
وظيفة الجسيم المركزي
يطلق أحيانًا على الجسيمات المركزية (MTOC) ويعني أنها (الأنيبيبات الدقيقة المنظمة لمركز الخلية – microtubule organizing center).
تعمل على توجيه حركة الأنيبيبات الدقيقة وغيرها من تراكيب الهيكل الخلوي والبروتينات، وفي النهاية تمكن حدوث تغيرات كبرى في شكل أغشية الخلية الحيوانية.
تمتاز الخلايا الحيوانية عن أنواع الخلايا الأخرى بمرونتها العالية، معطية الحيوانات أنسجتها اللينة وأجسامها المرنة. لكن لها في نفس الوقت القدرة على امتلاك بنية والتغيير من شكلها، ما يسمح بالحركة والقيام بعدة وظائف أخرى.
حين ترغب الخلايا الحيوانية بتغيير شكلها، تحرك معقدات من البروتينات غشاء الخلية تماشيًا مع شبكة الأنيبيبات الدقيقة – تشد الألياف الهيكلية بحيث تنثني وتغير من شكلها بحسب الإشارات الخلوية الداخلية والخارجية.
تحدث أكبر التغيرات في شكل غشاء الخلية عن عملية (الانقسام المتساوي – mitosis)، حين تنشق كامل الخلية إلى جزئين لتشكل خلية بنت.
يحدث الانقسام المتساوي كذلك حين يلعب الجسيم المركزي دورًا رئيسيًا في تنظيم الأنيبيبات الدقيقة التي تشد الكروماتيدات الشقيقة بمعزل، ليضمن أن كل خلية بنت تحصل على كامل حصتها من دي إن أيه الخلايا الأبوية.
كما يمكن للجسيمات المركزية تنظيم التغيرات الكبيرة لشكل غشاء الخلية تحت ظروف أخرى، كما هو الحال في عملية البلعمة (phagocytosis).
تأتي هذه العملية من الكلمة الأفريقية بمعنى (أكل الخلية)، وتحدث حين تطرأ تغيرات على شكل الخلية إذ تلتف حول نفسها وتبتلع خلية أخرى أو جسمًا ما في محيطها.
الجدل حول ضرورتها
اعتقد العلماء لسنوات كثيرة، أنه لا يمكن للخلايا الحيوانية الانقسام دون تنسيق الجسيمات المركزية لعملية انفصال الكروماتيدات الشقيقة، والتغيرات التي تطرأ على الهيكل الخلوي وغيرها. وما يدعم هذه النظرية أنه لوحظت بعض الخلايا في المختبر توقف الانقسام تمامًا، أو تنقسم بطريقة غير سوية، حين تتلف جسيماتها المركزية.
لكن في الأعوام الأخيرة، اكتُشف أن بعض أنواع الحيوانات قادرة على النمو بشكل طبيعي، حتى وإن تحورت جيناتها واختفت الجسيمات المركزية منها تمامًا. أحد هذه الأنواع ذباب الفاكهة والديدان العريضة والتي حققت الانقسام دون الجسيمات المركزية.
أثار هذا تساؤلات حول المنفعة الحقيقية للجسيمات المركزية، وما إذا كانت الخلية قادرة على المضي دونها عبر آليات أخرى. ويفترض بعض العلماء أن الجسيمات المركزية ربما تساهم في العمليات المذكورة في هذه المقالة، ولكنها ليست أساسية فيها.
يتطلب المزيد من المعلومات قبل أن يتمكن العلماء من القول تمامًا أن الجسيم المركزي أساسي في انقسام الخلية، وأن الخلايا لا تملك سبلًا أخرى لتحقيق ذلك. لكن في الوقت الحالي، من الأفضل اعتبارها مهمة على اعتبار غير ذلك.
تسمح هذه البروتينات للجسيمات المركزية لتبدأ وتوقف تكوين بروتينات الأنيبيبات الدقيقة. ويسمح هذا لها بالتحكم في تكوين (الألياف المغزلية الفتيلية – mitotic spindle fibers) وغيرها من التراكيب التي تلعب أدوارًا هامة في النمو الخلوي.
تساهم الجسيمات المركزية بعدة وظائف مهمة، ويشمل ذلك الآتي:
- تغيرات منظمة (منظِّمة) لشكل غشاء الخلية والتي تسمح للغشاء بالانشقاق إلى جزئين أثناء انقسام الخلايا.
- التأكد من أن الصبغيات (الكروموسومات) توزعت جيدًا إلى الخلية البنت عبر تخليق وتقصير الألياف المغزلية التفتلية.
- الإشراف على التغيرات الأخرى المهمة في شكل غشاء الخلية، مثل تلك التي نشاهدها في (البلعمة أي عملية الالتهام في الخلايا الملتهمة phagocytosis).
تتعامل الجسيمات المركزية في الخلايا الحيوانية تقريبًا بنفس طريقة عمل الـ DNA (الحمض النووي الريبوزي منقوص الأوكسجين).
ترث كل خلية بنت جسيمًا مركزيًّا واحدًا من الخلية الأم خلال عملية انقسام الخلية. يُنسخ الجسيم المركزي بعد ذلك أثناء (دورة الخلية – cell cycle)، فتستطيع الخلية إعطائها للخلية البنت حين تنقسم.
أثناء انقسام الخلية، حين تصطف الكروموسومات ثم تنجذب على طرفي الخليّة المتقابلين، يكون الجسيم المركزي هو المسؤول عن ذلك.
توجه الجسيمات المركزية -والتي تنتقل إلى قطبي الخلية المتقابلين حين تستعد الخلية للانقسام- الألياف المغزلية الفتيلية. تشد هذه الألياف المغزلية (الكروماتيدات الشقيقة – sister chromatids) بمعزل وتضمن أن كل نسخة من الكروموسوم تنتهي بها الحال في الخلية البنت.
يظهر الرسم أسفله خلية في طريقها للانقسام وخلال (الطور النهائي – telophase). بإمكانك رؤية الـ DNA قد شد بواسطة الألياف المغزلية الفتيلية للجهتين المتقابلتين من الخلية الأم، وقد بدأ الهيكل الخلوي الآن في شق الخليّة إلى نصفين.
لا تزال بعض الخلايا الحيوانية قادرة على إكمال نظم الـ DNA في غياب الجسيمات المركزية، لكن العملية تصبح أقل ضمانًا. تستطيع قلة من الأنواع الحيوانية النمو دون جسيمات مركزية، لكن في معظم الأنواع تمضي عملية الانقسام بطريقة غير سوية أو تتوقف تمامًا عن الانقسام في حال تلف الجسيمات المركزية.
تصاحب التحورات الجينية التي تضر بوظيفة الجسيم المركزي زيادة في معدل السرطان عند بعض الأنواع، والذي يتناسب مع فشل نظم الـ DNA بطريقة سوية. يعتقد علماء الأحياء أنه في بعض حالات السرطان يكون السبب هو الأخطاء التي تحدث أثناء نسخ وانتشار الجسيمات المركزية.
لا تعد الجسيمات المركزية ضرورية في الخلايا النباتية والفطرية، ذلك لأن هذه الخلايا لا تغير من شكل غشاء خليتها أثناء انقسام الخلية. تمتلك هذه الخلايا جدران خلية صلبة وغير مرنة تحول دون تغير شكل الغشاء لينشق إلى نصفين أثناء الانقسام المتساوي.
وظيفة الجسيم المركزي
يطلق أحيانًا على الجسيمات المركزية (MTOC) ويعني أنها (الأنيبيبات الدقيقة المنظمة لمركز الخلية – microtubule organizing center).
تعمل على توجيه حركة الأنيبيبات الدقيقة وغيرها من تراكيب الهيكل الخلوي والبروتينات، وفي النهاية تمكن حدوث تغيرات كبرى في شكل أغشية الخلية الحيوانية.
تمتاز الخلايا الحيوانية عن أنواع الخلايا الأخرى بمرونتها العالية، معطية الحيوانات أنسجتها اللينة وأجسامها المرنة. لكن لها في نفس الوقت القدرة على امتلاك بنية والتغيير من شكلها، ما يسمح بالحركة والقيام بعدة وظائف أخرى.
حين ترغب الخلايا الحيوانية بتغيير شكلها، تحرك معقدات من البروتينات غشاء الخلية تماشيًا مع شبكة الأنيبيبات الدقيقة – تشد الألياف الهيكلية بحيث تنثني وتغير من شكلها بحسب الإشارات الخلوية الداخلية والخارجية.
تحدث أكبر التغيرات في شكل غشاء الخلية عن عملية (الانقسام المتساوي – mitosis)، حين تنشق كامل الخلية إلى جزئين لتشكل خلية بنت.
يحدث الانقسام المتساوي كذلك حين يلعب الجسيم المركزي دورًا رئيسيًا في تنظيم الأنيبيبات الدقيقة التي تشد الكروماتيدات الشقيقة بمعزل، ليضمن أن كل خلية بنت تحصل على كامل حصتها من دي إن أيه الخلايا الأبوية.
كما يمكن للجسيمات المركزية تنظيم التغيرات الكبيرة لشكل غشاء الخلية تحت ظروف أخرى، كما هو الحال في عملية البلعمة (phagocytosis).
تأتي هذه العملية من الكلمة الأفريقية بمعنى (أكل الخلية)، وتحدث حين تطرأ تغيرات على شكل الخلية إذ تلتف حول نفسها وتبتلع خلية أخرى أو جسمًا ما في محيطها.
الجدل حول ضرورتها
اعتقد العلماء لسنوات كثيرة، أنه لا يمكن للخلايا الحيوانية الانقسام دون تنسيق الجسيمات المركزية لعملية انفصال الكروماتيدات الشقيقة، والتغيرات التي تطرأ على الهيكل الخلوي وغيرها. وما يدعم هذه النظرية أنه لوحظت بعض الخلايا في المختبر توقف الانقسام تمامًا، أو تنقسم بطريقة غير سوية، حين تتلف جسيماتها المركزية.
لكن في الأعوام الأخيرة، اكتُشف أن بعض أنواع الحيوانات قادرة على النمو بشكل طبيعي، حتى وإن تحورت جيناتها واختفت الجسيمات المركزية منها تمامًا. أحد هذه الأنواع ذباب الفاكهة والديدان العريضة والتي حققت الانقسام دون الجسيمات المركزية.
أثار هذا تساؤلات حول المنفعة الحقيقية للجسيمات المركزية، وما إذا كانت الخلية قادرة على المضي دونها عبر آليات أخرى. ويفترض بعض العلماء أن الجسيمات المركزية ربما تساهم في العمليات المذكورة في هذه المقالة، ولكنها ليست أساسية فيها.
يتطلب المزيد من المعلومات قبل أن يتمكن العلماء من القول تمامًا أن الجسيم المركزي أساسي في انقسام الخلية، وأن الخلايا لا تملك سبلًا أخرى لتحقيق ذلك. لكن في الوقت الحالي، من الأفضل اعتبارها مهمة على اعتبار غير ذلك.