ما هي حركة السيتوبلازم؟

ال حركة السيتوبلازم, وتسمى أيضًا التدفق البروتوبلازمي أو السيكلوي ، هي حركة مادة السائل (السيتوبلازم) داخل خلية نباتية أو حيوانية. تنقل الحركة العناصر الغذائية والبروتينات والعضيات داخل الخلايا.

تم اكتشاف وجود التدفق الخلوي لأول مرة في ثلاثينيات القرن التاسع عشر ، مما ساعد في إقناع علماء الأحياء بأن الخلايا هي الوحدات الأساسية للحياة.

على الرغم من أن آلية انتقال السيتوبلازم لم تكن مفهومة تمامًا ، يُعتقد أنها تتوسط بواسطة بروتينات "حركية" ، وهي جزيئات مكونة من بروتينين يستخدمان أدينوسين ثلاثي الفوسفات لتحريك بروتين واحد مقارنة بالآخر.

إذا بقي أحد البروتينات ثابتًا في الركيزة ، مثل microfilament أو microtubule ، فإن البروتينات الحركية يمكنها نقل العضيات والجزيئات الأخرى عبر السيتوبلازم..

تتكون البروتينات الحركية غالبًا من خيوط أكتين ، وهي ألياف بروتينية طويلة محاذاة في صفوف موازية للتيار داخل غشاء الخلية.

تتحرك جزيئات الميوسين المرتبطة بالعضيات الخلوية على طول ألياف الأكتين ، فتسحب العضيات وتكتسح محتويات السيتوبلازم الأخرى في نفس الاتجاه.

انتقال السيتوبلازم ، أو السيكلوز ، هو حدث يستهلك الطاقة في الخلايا النباتية ويستخدم لتوزيع العناصر الغذائية في السيتوبلازم. من الشائع في الخلايا الأكبر حجمًا ، حيث لا يكون الانتشار مناسبًا لتوزيع المادة.

في النباتات ، يمكن استخدامه أيضًا لتوزيع البلاستيدات الخضراء لامتصاص الضوء الأقصى لعملية التمثيل الضوئي. لا يزال العلماء لا يفهمون كيفية حدوث هذه العملية ، على الرغم من أن الفرضية تطرح أن الأنابيب الدقيقة والألياف الدقيقة تلعب دورًا في التفاعل مع البروتينات الحركية للعضيات..

في بعض الخلايا النباتية ، توجد حركة خلوية سريعة الدوران ، تقتصر على الأجزاء المحيطية للخلية بجانب جدار الخلية ، والتي تحمل البلاستيدات الخضراء والحبيبات.

يمكن زيادة هذه الحركة بالضوء ، وتعتمد على درجة الحرارة ودرجة الحموضة. Auxins ، أو هرمونات نمو النبات ، يمكن أن تزيد أيضا من سرعة الحركة. في بعض البروتوزوا ، مثل الأهداب ، تنقل الحركات الدورية الأبطأ فجوات الجهاز الهضمي عبر الجسم الخلوي.

انتقال السيتوبلازم

ينشأ انتقال السيتوبلازم في الخلايا النباتية بشكل طبيعي من خلال التنظيم الذاتي للخيوط الدقيقة

تعرض العديد من الخلايا دورة نشطة على نطاق واسع لجميع محتوياتها من السوائل ، وهي عملية تسمى التدفق أو الحركة السيتوبلازمية. هذه الظاهرة شائعة بشكل خاص في الخلايا النباتية ، وغالبًا ما تقدم أنماط تدفق منظمة بشكل ملحوظ.

في آلية القيادة في الخلايا المذكورة ، تقوم العضيات المغلفة بالميوسين بتجميع السيتوبلازم أثناء معالجته على طول حزم من خيوط الأكتين المثبتة في الأطراف. هذه العملية هي عملية التطوير التي تبني تكوينات الأكتين المطلوبة اللازمة لتدفق متماسك على نطاق خلوي.

وقد لوحظ أن النموذج الأساسي الذي يقوم عليه البروتينات الحركية التي تتفاعل مع خيوط البوليمرية له أنماط عديدة تشكل السلوك في كل من البيئات النظرية والتجريبية.

ومع ذلك ، غالبًا ما يتم استخراج هذه الدراسات من سياق أنظمة بيولوجية محددة ، وعلى وجه الخصوص لم يتم إجراء اتصال مباشر بتطور انتقال السيتوبلازم.

لفهم الديناميكية الأساسية التي تحرك تكوين التدفقات المطلوبة وربط المجهر مع المجهر ، هناك ما يبرر اتباع نهج بديل "من أعلى إلى أسفل".

للقيام بذلك ، نتعامل مع المشكلة من خلال نظام نموذجي محدد. نعتمد ربما المثال الأكثر إثارة للدهشة ، الطحالب المائية شارا كورالينا.

يبلغ حجم الخلايا الداخلية العملاقة الأسطوانية لشارا قطرها 1 مم وطولها يصل إلى 10 سم. إن التدفق الدائر الذي يطلق عليه "ciclosis" يحركه الحويصلات (في الشبكة الإندوبلازمية) المطلية بالبروتين الحركي للميوسين الذي ينزلق على طول نطاقين طوليين موجهين بطرق معاكسة من العديد من أوجه التشابه المستمرة وخيوط الأكتين..

كل كبل عبارة عن حزمة من العديد من خيوط الأكتين الفردية ، ولكل منها نفس القطبية الذاتية. تتحرك محركات الميوسين في خيوط بطريقة موجهة ، من نهايتها الأصغر إلى نهايتها الكبرى (مع المسامير).

وترد هذه الكابلات إلى البلاستيدات الخضراء القشرية ثابتة في محيط الخلية ، وتولد سرعات تدفق من 50-100 ميكرون / ثانية. ليس من الواضح كيف يتم تشكيل هذا النمط البسيط ولكن المذهل أثناء التشكل ، على الرغم من أنه يمكن الاستدلال على أنه ناتج عن أنماط كيميائية معقدة.

آلية تدفق السيتوبلازم في خلايا الطحالب chachaceous: انزلاق الشبكة الإندوبلازمية على طول خيوط الأكتين

يُظهر المجهر الإلكتروني للخلايا العملاقة المجمدة مباشرة من الطحالب الشاغسية شبكة مستمرة ثلاثية الأبعاد من الأنابيب الموصلة وصهاريج من شبكية الإندوبلازمية الخام التي تخترق منطقة التدفق من السيتوبلازم.

تلامس أجزاء من هذه الشبكة الإندوبلازمية الحزم المتوازية من خيوط الأكتين في واجهة السيتوبلازم القشري الثابت.

الميتوكوندريا ، الجليكوسومات ، وغيرها من العضيات السيتوبلازمية الصغيرة المتشابكة في شبكة الشبكة الإندوبلازمية تُظهر حركة براونية أثناء تدفقها.

يمكن أيضًا تصور الارتباط وانزلاق أغشية الشبكة الإندوبلازمية على طول خيوط الأكتين مباشرةً بعد انفصال السيتوبلازم في هذه الخلايا إلى مخزن مؤقت يحتوي على ATP.

تقوم قوى القص المنتجة عند الواجهة مع كبلات الأكتين المنفصلة بنقل مجاميع كبيرة من شبكية الإندوبلازم والعضيات الأخرى. إن الجمع بين المجهر الإلكتروني سريع التجمد والمجهر الفيديوي الخلوي الحي والسيتوبلازم المنفصل يدل على أن انتقال السيتوبلازم يعتمد على أغشية الشبكة الإندوبلازمية الانزلاقية على طول أسلاك الأكتين الثابتة.

لذلك ، فإن الشبكة المستمرة للشبكة الإندوبلازمية توفر وسيلة لممارسة القوى الدافعة في السيتوبلازم العميق داخل الخلية البعيدة للأكتين القشري يؤدي إلى توليد القوة الدافعة.

دور في النقل داخل الخلايا

على الرغم من نشر عدد كبير من الأعمال على أساس الجزيئي والديناميكا المائية للحركة السيتوبلازمية ، إلا أن عددًا قليلًا نسبيًا من المؤلفين يجازفون بمناقشة وظيفتهم.

لفترة طويلة اقترح أن هذا التدفق يساعد في النقل الجزيئي. ومع ذلك ، بالكاد تم تحليل الفرضيات المحددة المتعلقة بالآلية التي من خلالها يسرع انتقال معدلات الأيض.

الانتشار غير قادر على شرح العديد من ظواهر النقل في الخلايا ودرجة التوازن لا يمكن تفسيرها أكثر من افتراض أنها أشكال من النقل النشط.

يبدو أن طوبولوجيا متماثلة للغاية للتيار في الطحالب characeous تطورت بتكلفة تطورية كبيرة ، كما ينعكس أيضا في حقيقة أن الميوسين الموجود في هذا الكائن الحي هو الأسرع في الوجود..

بناءً على ما نعرفه عن الطحالب characeous ، نرى أن انتقال العدوى يشارك في العديد من الأدوار في عملية التمثيل الغذائي الخلوي. يساعد في النقل بين الخلايا ، وبالتالي ، من الضروري توفير تدفق مستمر من لبنات البناء الخلوية إلى الخلايا التي تم تشكيلها حديثًا عند طرف البراعم.

من المهم أيضًا الحفاظ على العصابات القلوية التي تسهل امتصاص الكربون غير العضوي من المياه المحيطة. ومع ذلك ، فإن السؤال الرئيسي الذي يبقى دون إجابة إلى حد كبير هو بالتحديد ما يمكن أن يلعبه دور حركة السيتوبلازم في القضاء على اختناقات الانتشار التي يبدو أنها تحد من حجم الخلايا في الكائنات الحية الأخرى.

في الواقع ، قد يساعد التدفق في تنظيم التماثل الساكن أثناء التوسع السريع لحجم الخلية ، ولكن الآليات الدقيقة التي لا يزال من خلالها مجالًا مفتوحًا للبحث.

المساهمات الأكثر أهمية من حيث النقاش الكمي لتأثير تدفق السيتوبلازم على النقل داخل الخلايا هي بلا شك بيكارد. تحدث هذا العالم عن تصاعد سرعة التدفق ومقاييس زمن الانتشار مع حجم الخلية ، وكذلك التفاعل بين الطبقة الراكدة من المحيطات المحيطة بصفوف البلاستيدات الخضراء ، والطبقة المتحركة من الإندوبلازم..

وأشار إلى احتمال أن يساعد التصاق مصدر من نقطة في إحداث التوازن عن طريق تجانس التقلبات في مجال التركيز. كما أثار فكرة أن تدفق السيتوبلازم على هذا النحو ، ليس بالضرورة أن يمنح فائدة للخلية إذا كان غرضها الحقيقي هو نقل الجزيئات على طول الهيكل الخلوي..

تسمح حركة السيتوبلازم بتوزيع الجزيئات والحويصلات في الخلايا النباتية الكبيرة

تشير الدراسات الحديثة للنباتات المائية والبرية إلى أن هناك ظواهر مشابهة تحدد النقل داخل الخلوي للعضيات والحويصلات. هذا يشير إلى أن جوانب الإشارات الخلوية المشاركة في تطوير والاستجابة للمحفزات الخارجية يتم حفظها عبر الأنواع.

حركة المحركات الجزيئية على طول خيوط الهيكل الخلوي تقوم بشكل مباشر أو غير مباشر بسحب السيتوسول السائل ، مما يؤدي إلى حدوث داء سيكلوس (حركة السيتوبلازم) ويؤثر على تدرجات الأنواع الجزيئية داخل الخلية ، مع وجود آثار استقلابية مهمة مثل القوة محرك لتوسيع الخلية.

أظهرت الأبحاث أن الميوسين الحادي عشر يعمل في حركة العضيات التي تحرك التدفق الخلوي في النباتات المائية والبرية. على الرغم من الآلية المحفوظة للهيكل الخلوي ، والتي تدفع حركة العضية بين النباتات المائية والأرض ، فإن سرعات الإعصار في الخلايا النباتية تختلف باختلاف أنواع الخلايا ومراحل تطور الخلية وأنواع النباتات..

مراجع

1. محرري الموسوعة البريطانية. (2009). تدفق السيتوبلازم. 9-2-2017 ، بقلم Encyclopædia Britannica ، المؤتمر الوطني العراقي.
2. دارلينج ، د. (2016). تدفق السيتوبلازم. 9-2-2017 ، من عوالم ديفيد دارلينج.
3. جولدشتاين ، ر. (2015). منظور مادي على تدفق السيتوبلازم. 02-10-2017 ، من الجمعية الملكية للنشر.
4. كوم (2016). تدفق السيتوبلازم ، أو السيكلوز ،. 10-2-2017 ، من Microscope.com.
5. Verchot ، L. (2010). يتيح دفق السيتوبلازم توزيع الجزيئات والحويصلات في خلايا نباتية كبيرة ... 10-2-2017 ، من موقع الويب الخاص بالمعاهد الوطنية للصحة بالولايات المتحدة الأمريكية: ncbi.nlm.nih.gov.
6. Wolff، K.، Marenduzzo، D.، & Cates، M. E. (2012). التدفق الخلوي في الخلايا النباتية: دور انزلاق الجدار. Journal of the Royal Society Interface، 9 (71)، 1398-1408. 
7. كاشار ، ب. (1988). آلية التدفق الخلوي في خلايا الطحالب الشراسية: انزلاق الشبكة الإندوبلازمية على طول خيوط الأكتين ... 11-2-2017 ، من المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية ، الولايات المتحدة.