ขบวนการไซโตพลาสซึมคืออะไร

การเคลื่อนไหวของไซโตพลาสซึม, เรียกอีกอย่างว่าโปรโตพลาสมาแอสโซซิเอสหรือการเคลื่อนที่ของของเหลว (ไซโตพลาสซึม) ในพืชหรือเซลล์สัตว์ การเคลื่อนไหวจะลำเลียงสารอาหารโปรตีนและออร์แกเนลล์ภายในเซลล์.

ค้นพบเป็นครั้งแรกในปี 1830 การปรากฏตัวของการไหลของไซโตพลาสซึมช่วยโน้มน้าวให้นักชีววิทยาเชื่อว่าเซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิต.

แม้ว่ากลไกของการแพร่กระจายของไซโตพลาสซึมยังไม่เป็นที่เข้าใจกันอย่างสมบูรณ์ แต่เป็นที่เชื่อกันว่าเป็นสื่อกลางโดยโปรตีน "มอเตอร์" โมเลกุลที่ประกอบด้วยโปรตีนสองชนิดที่ใช้อะดีโนซีนไตรฟอสเฟตเพื่อย้ายโปรตีนตัวหนึ่ง.

หากโปรตีนตัวใดตัวหนึ่งยังคงอยู่ในสารตั้งต้นเช่นไมโครฟิลเม้นต์หรือไมโครทรูโปรตินโปรตีนในมอเตอร์สามารถเคลื่อนย้าย organelles และโมเลกุลอื่น ๆ ผ่านไซโตพลาสซึม.

โปรตีนในมอเตอร์มักจะประกอบด้วยเส้นใยแอคตินเส้นใยโปรตีนยาวจัดเรียงเป็นแถวขนานกับกระแสภายในเยื่อหุ้มเซลล์.

โมเลกุลของไมโอซินที่จับกับออร์แกเนลล์เคลื่อนที่ไปตามเส้นใยของแอกตินลากออร์แกเนลล์และกวาดไซโตพลาสซึมอื่น ๆ ในทิศทางเดียวกัน.

การแพร่กระจายของไซโตพลาซึมหรือไซโคลซิสเป็นเหตุการณ์ที่ใช้พลังงานในเซลล์พืชและใช้ในการกระจายสารอาหารในไซโตพลาสซึม เป็นเรื่องปกติในเซลล์ขนาดใหญ่ซึ่งการแพร่กระจายไม่เพียงพอสำหรับการกระจายตัวของสาร.

ในพืชยังสามารถใช้ในการกระจายคลอโรพลาสต์เพื่อการดูดซับแสงสูงสุดสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง นักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรแม้ว่าสมมติฐานจะถูกวางไว้ว่า microtubules และ microfilaments มีบทบาทและมีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนในมอเตอร์ของ organelles.

ในเซลล์พืชบางชนิดมีการเคลื่อนไหวของไซโตพลาสซึมแบบหมุนเร็วซึ่ง จำกัด อยู่ที่ส่วนต่อพ่วงของเซลล์ถัดจากผนังเซลล์ซึ่งมีคลอโรพลาสต์และแกรนูล.

การเคลื่อนไหวนี้สามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยแสงและขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและ pH ออกซินหรือฮอร์โมนการเจริญเติบโตของพืชยังสามารถเพิ่มความเร็วในการเคลื่อนไหว ในโปรโตซัวบางอย่างเช่น ciliates การเคลื่อนไหวของวัฏจักรที่ช้าลงจะส่งผ่าน vacuoles ย่อยอาหารผ่านทางเซลล์ของร่างกาย.

การส่งผ่านไซโตพลาสซึม

การส่งผ่านไซโตพลาสซึมในเซลล์พืชเกิดขึ้นตามธรรมชาติผ่านการจัดระเบียบตัวเองของไมโครฟิล์ม

เซลล์จำนวนมากแสดงการไหลเวียนที่ใช้งานอยู่ของเนื้อหาของเหลวทั้งหมดเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการไหลของไซโตพลาสซึม ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นบ่อยครั้งในเซลล์พืชมักมีรูปแบบการไหลที่ควบคุมอย่างเด่นชัด.

ในกลไกการขับเคลื่อนของเซลล์ดังกล่าวออร์แกเนลล์ที่เคลือบด้วยไมโอซินจะขึ้นกับไซโตพลาสซึมขณะที่มันประมวลผลไปตามเส้นใยแอคตินรวมกลุ่มที่จับจ้องอยู่ที่รอบนอก กระบวนการนี้เป็นกระบวนการพัฒนาที่สร้างการกำหนดค่าแอคตินที่จำเป็นสำหรับการไหลที่สอดคล้องกันในระดับเซลล์.

มันได้รับการสังเกตว่ากระบวนทัศน์พื้นฐานที่รองรับโปรตีนยนต์ที่มีปฏิสัมพันธ์กับเส้นใยโพลีเมอร์นั้นมีหลายรูปแบบที่สร้างพฤติกรรมในสภาพแวดล้อมทั้งทางทฤษฎีและการทดลอง.

อย่างไรก็ตามการศึกษาเหล่านี้มักถูกดึงออกมาจากบริบทของระบบชีวภาพที่เฉพาะเจาะจงและโดยเฉพาะอย่างยิ่งไม่มีการเชื่อมต่อโดยตรงกับการพัฒนาของการส่งผ่านไซโตพลาสซึม.

เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับพลวัตพื้นฐานที่ผลักดันการก่อตัวของกระแสสั่งและเชื่อมต่อกล้องจุลทรรศน์ด้วย macroscopic วิธีการ "บนลงล่าง" ทางเลือกเป็นธรรม.

ในการทำเช่นนี้เราจะเข้าถึงปัญหาผ่านระบบต้นแบบที่เฉพาะเจาะจง เราอาจใช้ตัวอย่างที่น่าประหลาดใจมากที่สุดคืออัลกาชาราคอลลินาในน้ำ.

เซลล์ภายในทรงกระบอกยักษ์ของ Chara วัดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. และยาวสูงสุด 10 ซม. การไหลแบบหมุนของมันที่เรียกว่า "ciclosis" นั้นถูกขับเคลื่อนโดย vesicles (ใน endoplasmic reticulum) ที่เคลือบด้วยโปรตีนมอเตอร์ myosin ที่เลื่อนไปตามแถบยาวสองเส้นที่กำกับในทิศทางตรงกันข้ามจากแนวต่อเนื่องหลาย ๆ และเส้นใยแอคติน.

สายเคเบิลแต่ละเส้นเป็นกลุ่มของเส้นใยแอคตินแต่ละตัวซึ่งแต่ละชนิดมีขั้วภายในที่เหมือนกัน มอเตอร์ของ myosin เคลื่อนที่ไปบนเส้นใยในทิศทางที่ถูกต้องตั้งแต่ปลายที่เล็กกว่าไปจนถึงปลายที่ใหญ่กว่า (พร้อมกับแหลม).

สายเคเบิลเหล่านี้ติดอยู่กับคลอโรพลาสต์เยื่อหุ้มสมองคงที่ในบริเวณรอบนอกของเซลล์ทำให้เกิดความเร็วในการไหล 50-100 μm / s ไม่ชัดเจนว่ารูปแบบที่เรียบง่าย แต่โดดเด่นนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในช่วง morphogenesis แม้ว่าจะสามารถสรุปได้ว่ามันเป็นผลมาจากรูปแบบทางเคมีที่ซับซ้อน.

กลไกการไหลของไซโตพลาสซึมในเซลล์ของสาหร่าย chachaceous: การเลื่อนของเอนโดพลาสซึม reticulum พร้อมเส้นใยแอคติน

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของเซลล์ยักษ์แช่แข็งโดยตรงของสาหร่าย chagasous แสดงเครือข่ายสามมิติอย่างต่อเนื่องของหลอด anastomosed และ cisternae ของ reticulum endoplasmic หยาบที่เจาะพื้นที่ไหลของไซโตพลาสซึมของพวกเขา.

ชิ้นส่วนของเอนโดพลาสซึมเรติเคิลติดต่อกับกลุ่มเส้นใยแอคตินขนานที่ส่วนต่อประสานกับไซโตพลาสซึมเยื่อหุ้มสมอง.

Mitochondria, glycosomes, และ organelles cytoplasmic ขนาดเล็กอื่น ๆ ที่พันกันใน endoplasmic reticulum network แสดงการเคลื่อนที่ของ Brownian ขณะที่มันไหล.

การผูกและเลื่อนของเยื่อหุ้มเซลล์ของเอนโดพลาสซึมเรติเคิลตามแอคตินของตะกั่วยังสามารถมองเห็นได้โดยตรงหลังจากไซโตพลาสซึมของเซลล์เหล่านี้แยกตัวออกเป็นบัฟเฟอร์ที่มี ATP.

แรงเฉือนที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานกับสายแอกตินที่แยกตัวออกนั้นจะเคลื่อนย้ายมวลรวมของเอนโดพลาสซึมเรติเคิลและอวัยวะอื่น ๆ การรวมกันของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแช่แข็งอย่างรวดเร็วและกล้องจุลทรรศน์วิดีโอเซลล์สดและไซโตพลาสซึมที่แยกตัวออกแสดงให้เห็นว่าการส่งผ่านไซโตพลาสซึมขึ้นอยู่กับเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสซึม reticulum เลื่อนไปตามสายแอกตินนิ่ง.

ดังนั้นเครือข่ายต่อเนื่องของ endoplasmic reticulum จึงเป็นวิธีในการออกแรงกระตุ้นในไซโตพลาสซึมลึกภายในเซลล์ที่อยู่ห่างไกลของ cortical actin ซึ่งนำไปสู่การสร้างแรงจูงใจ.

บทบาทในการขนส่งภายในเซลล์

แม้ว่างานจำนวนมากจะได้รับการตีพิมพ์ในระดับโมเลกุลและอุทกพลศาสตร์ของการเคลื่อนไหวของไซโตพลาสซึม.

เป็นเวลานานจะได้รับการแนะนำว่าการไหลนี้จะช่วยให้การขนส่งโมเลกุล อย่างไรก็ตามสมมติฐานเฉพาะเกี่ยวกับกลไกที่การส่งผ่านอัตราเร่งการเผาผลาญได้รับการวิเคราะห์แทบจะไม่.

การแพร่กระจายไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์การขนส่งจำนวนมากในเซลล์และระดับของสภาวะสมดุลตามเส้นทางไม่สามารถอธิบายได้มากกว่าสมมติว่ามันเป็นรูปแบบของการขนส่งแบบแอคทีฟ.

โทโพโลยีสมมาตรอย่างสูงของกระแสในสาหร่ายที่ดูเหมือนจะวิวัฒนาการในราคาวิวัฒนาการจำนวนมากเช่นเดียวกับที่สะท้อนให้เห็นในความจริงที่ว่า myosin ที่พบในสิ่งมีชีวิตนี้เป็นที่รู้จักกันเร็วที่สุดในการดำรงอยู่.

จากสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับสาหร่ายที่เรารู้ว่าการส่งผ่านนั้นเกี่ยวข้องกับบทบาทมากมายในการเผาผลาญของเซลล์ มันช่วยในการขนส่งระหว่างเซลล์และดังนั้นจึงเป็นสิ่งจำเป็นในการจัดหาการสร้างบล็อกเซลล์อย่างต่อเนื่องไปยังเซลล์ที่เกิดขึ้นใหม่ที่ปลายตา.

นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งสำคัญที่จะรักษาแถบอัลคาไลน์ที่ช่วยในการดูดซับคาร์บอนอนินทรีย์จากน้ำโดยรอบ อย่างไรก็ตามคำถามสำคัญที่ยังไม่ได้รับคำตอบส่วนใหญ่คือสิ่งที่บทบาทของการเคลื่อนไหวของไซโตพลาสซึมสามารถเล่นได้ในการกำจัดคอขวดที่แพร่กระจายซึ่งดูเหมือนจะ จำกัด ขนาดของเซลล์ในสิ่งมีชีวิตอื่น.

ในความเป็นจริงการไหลอาจช่วยควบคุมสภาวะในบ้านในระหว่างการขยายตัวอย่างรวดเร็วของปริมาณเซลล์ แต่กลไกที่แม่นยำซึ่งมันยังคงเป็นพื้นที่เปิดการวิจัย.

การมีส่วนร่วมที่สำคัญที่สุดในแง่ของการอภิปรายเชิงปริมาณของผลกระทบของการไหลของไซโตพลาสซึมต่อการขนส่งภายในเซลล์นั้นคือพิคดาร์ด นักวิทยาศาสตร์คนนี้พูดคุยเกี่ยวกับการเพิ่มความเร็วของการไหลและเวลาการแพร่กระจายที่ขนาดของเซลล์เช่นเดียวกับการทำงานร่วมกันระหว่างชั้นนิ่งของ periplasm รอบแถวคลอโรพลาสต์และชั้นของมือถือ endoplasm.

เขาชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่การหมุนเวียนของจุดกำเนิดจะช่วยให้สภาวะสมดุลโดยการปรับความผันผวนของสนามแม่เหล็กให้เรียบ นอกจากนี้เขายังยกความคิดที่ว่ากระแสไซโตพลาสซึมไม่จำเป็นต้องมอบผลประโยชน์ให้กับเซลล์หากจุดประสงค์ที่แท้จริงคือการขนส่งอนุภาคไปตามโครงร่างของเซลล์.

การเคลื่อนไหวของไซโตพลาสซึมช่วยให้การกระจายของโมเลกุลและถุงในเซลล์พืชขนาดใหญ่

การศึกษาล่าสุดของพืชน้ำและบกแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ที่คล้ายกันกำหนดการขนส่งภายในเซลล์ของ organelles และถุง นี่เป็นการชี้ให้เห็นว่าแง่มุมของการส่งสัญญาณโทรศัพท์มือถือที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาและการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกนั้นได้รับการอนุรักษ์ในสายพันธุ์.

การเคลื่อนที่ของมอเตอร์โมเลกุลตามแนวโครงร่างของโครงร่างโครงกระดูกโดยตรงหรือโดยอ้อมจะดึงไซโตทอสของของเหลวออกมาซึ่งนำไปสู่การเกิดไซโคลน (การเคลื่อนไหวของไซโตพลาสซึม) และส่งผลกระทบต่อการไล่ระดับสีของโมเลกุลโมเลกุลภายในเซลล์ มอเตอร์สำหรับการขยายตัวของเซลล์.

งานวิจัยแสดงให้เห็นว่า myosin XI ทำหน้าที่ในการเคลื่อนที่ของ organelles ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนการไหลของไซโตพลาสซึมในพืชน้ำและบก แม้จะมีกลไกการอนุรักษ์ของโครงร่างโครงกระดูกซึ่งขับเคลื่อนการเคลื่อนไหวของออร์แกเนลล์ระหว่างพืชน้ำและโลก แต่ความเร็วของการเกิดโรคไซโคลนในเซลล์พืชแตกต่างกันไปตามประเภทของเซลล์ระยะของการพัฒนาเซลล์และชนิดพืช.

การอ้างอิง

1. บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (2009) การสตรีม cytoplasmic 9-2-2017 โดยEncyclopædia Britannica, inc.
2. ดาร์ลิ่ง, D. (2016) การสตรีม Cytoplasmic 9-2-2017 จาก The Worlds of David Darling.
3. Goldstein, R. (2015) มุมมองทางกายภาพเกี่ยวกับการสตรีม cytoplasmic 02-10-2017 จากสำนักพิมพ์ราชสมาคม.
4. com (2016) สตรีมมิ่งไซโตพลาสซึมหรือโรคไซโคลน,. 10-2-2017 จาก Microscope.com.
5. Verchot, L. (2010) การสตรีม Cytoplasmic ช่วยให้การกระจายของโมเลกุลและถุงในเซลล์พืชขนาดใหญ่ ... 10-2-2017, จากหอสมุดแห่งชาติสหรัฐอเมริกาแพทยศาสตร์สถาบันสุขภาพแห่งชาติเว็บไซต์: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Wolff, K. , Marenduzzo, D. , & Cates, M. E. (2012) การสตรีม Cytoplasmic ในเซลล์พืช: บทบาทของการลื่นของผนัง วารสาร Royal Interface, 9 (71), 1398-1408. 
7. Kachar, B. (1988) กลไกของการพลาสซึมของไซโตพลาสซึมในเซลล์สาหร่าย Characean: การเลื่อนของเอนโดพลาสมิก reticulum ไปตามเส้นใยของ Actin ... 11-2-2017, จากศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ, สหรัฐอเมริกา.