Клеточный центр – строение и функции в таблице
Немембранная органелла, состоящая из двух цилиндрических структур, называется клеточным центром или центросомой. Строение и функции клеточного центра связаны с делением клетки.
Строение
Органелла была обнаружена в 1875 году немецким биологом Вальтером Флеммингом. Центросома чаще всего располагается рядом с ядром или комплексом Гольджи. Размер органеллы не превышает 0,5 мкм в длину и 0,2 мкм в диаметре. Клеточный центр присутствует только в животной клетке. В клетках растений, грибов, некоторых простейших центросома не наблюдается.
Рис. 1. Строение центриолей.
Клеточный центр состоит из двух центриолей, расположенных друг к другу под прямым углом. Каждая центриоль – белковая структура, образованная девятью триплетами микротрубочек. Триплет означает три трубочки в ряд, т.е. всего в центриоли 27 микротрубочек. Триплеты соединены белковыми нитями по кругу, образуя цилиндр. В центре цилиндра располагается белковый стержень, к которому прикреплены все триплеты. На поперечном сечении центриоль напоминает цветок, лепестки которого направлены в одну сторону.
Рис. 2. Центросома с микротрубочками.
Подробное описание компонентов центросомы описано в таблице «Строение и функции клеточного центра».
Компоненты | Особенности строения | Функции |
Центриоли | – Микротрубочки; – белковые нити; – белковый стержень (ось) | Производят микротрубочки с помощью белков, т.е. являются ЦОМТ – центром организации микротрубочек. В S-фазе интерфазы удваиваются путём самосборки, расходятся к полюсам клетки и выстраивают веретено деления |
Сателлиты – придатки материнской центриоли | – Ножки, соединённые с центриолью; – головка или фокус схождения микротрубочек (ФСМТ) | Производят микротрубочки, собирают и разбирают веретено деления |
Микротрубочки | Белок тубулин. Имеют минус-концы, связанные с центриолью и плюс-концы, расходящиеся к периферии клетки | Прикрепляются с двух сторон (от каждой пары центриолей) во время митоза к центромерам хромосом, формируя веретено деления. Удерживая части хромосом, микротрубочки начинают разбираться от центриолей, тем самым оттягивая хромосомы к полюсам и способствуя делению клетки |
Матрикс или центросомное гало | Различные белки | Окружает центросому. В микроскопе выглядит как более светлое пятно цитоплазмы, окружающее клеточный центр. Принимает участие в сборке микротрубочек. Вместе с сателлитами и отходящими от них микротрубочками образуется центросферу, окружающую центриоли |
Рис. 3. Формирование веретена деления.
Конструкция, которую образуют две центриоли, называется диплосомой. В ней различают материнскую и дочернюю центриоли. Только материнская центриоль производит микротрубочки. Дочерняя располагается перпендикулярно к материнской.
Функции
Помимо образования веретена деления и участия в митозе органоид выполняет другие функции:
ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой- формирует цитоскелет, состоящий из микротрубочек, пронизывающих цитоплазму;
- участвует в образовании жгутиков и ресничек, формируя остевую нить – аксонему;
Цитоскелет необходим для движения цитоплазмы, что способствует метаболизму. В некоторых организмах центриоли присутствуют только в клетках, несущих жгутики или реснички.
Несмотря на способность к самоудвоению, центросома не имеет ДНК. Однако в составе присутствует РНК, но её назначение в клеточном центре остаётся неясным.
Что мы узнали?
Узнали кратко о строении и функциях клеточного центра в клетке. Это важная органелла животной клетки, которая производит микротрубочки, выстраивает веретено деления и цитоскелет, участвует в образовании подвижных органелл – жгутиков и ресничек. Центросома состоит из двух белковых структур – центриолей. От материнской центриоли отходят сателлиты, которые выстраивают микротрубочки. Две центриоли образуют диплосому, окружённую матриксом.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.7. Всего получено оценок: 247.
obrazovaka.ru
Клеточный центр — строение и функции
Клеточный центр (называемый также центросома) не мембранная органелла расположенная, как правило, в центре клетки недалеко от ядра. Отсюда и происходит его название.
Была обнаружена в конце девятнадцатого века немецким ученым Теодором Бовери. Центросомы имеются в клетках всех видов животных. Отсутствуют у некоторых простейших, а также у высших растений.
Читайте также: Клеточный центр .
Строение.
Состоит клеточный центр из двух центриолей: дочернего и материнского, расположенных перпендикулярно друг к другу и создающими диплосому. Только одна из центриолей, а именно материнская, имеет множество дополнительных образований. Одни из них это сатиллиты, их численность непостоянна, и они располагаются по всей длине центриоля. Материнский участок диплосомы является источником создания микротрубочек. Центриоли имеют форму цилиндра длиной 0,3мкм и диаметром 0,1мкм. Стенки центриолей состоят из девяти групп протеиновых микротрубочек. Окружены центриоли областью, более светлой цитоплазмы, (Эту светлую область и называют клеточным центром) от которой отходят микротрубочки, и образовывают центросферу, состоящую из углеводов, белков, и липидов.
Функции.
Центросома является главным центром создания и управления всеми микротрубочками клетки. Отвечает за следующие функции:
1.Образование внешних структур, так называемых жгутиков, характерных для клеток многих прокариот и эукариот, которые обеспечивают возможность перемещения в жидкой субстанции.
2. Образовывает реснички- волоскоподобные образования, которые покрывают поверхность эукариотических клеток и служат для них рецепторами.
3.Образовывает нити веретена деления в процессе непрямого деления клетки (митоз) и в ходе деления ядра эукариотических клеток с уменьшением численности хромосом наполовину.
Так как клеточный центр в делящихся клетках способствует образованию веретена деления, то и находится он на полюсах. В клетках же, которые не делятся, клеточные центры способны определять полярность эндотелиальных клеток и находятся недалеко от комплекса Гольджи. Эта связь комплекса Гольджи с центросомой является характерной для большинства клеток, в их числе нервные и клетки крови (эритроциты).
biologylife.ru
Клеточный центр – центриоли, особенности, характеристика
Центросома или клеточный центр – немембранная органелла эукариотической клетки. Она образована двумя центриолями, состоящими из микротрубочек. Клеточный центр у растений, грибов, и некоторых простейших отсутствует.
Строение
Центросома состоит из следующих компонентов:- пары центриолей;
- сети волокон;
- микротрубочек;
- белков.
Центриоли клеточного центра представляют собой цилиндрические органоиды, образованные девятью триплетами микротрубочек. Триплеты (комбинация из трёх трубочек) соединены по окружности с помощью тонких белковых нитей, образуя цилиндр диаметром 0,1 мкм и длиной 0,3 мкм. Каждая трубочка состоит из белка тубулина. В триплете одна трубочка является полной, две другие прилегают полукругом на поперечном сечении.
Внутри центриоли находится белковая ось, к которой с помощью нитей присоединяются все триплеты трубочки.
Рис. 1. Поперечное сечение центриолей.
По бокам центриоли расположены белковые образования, от которых отходит сеть волокон, образующих новые микротрубочки. По своему функциональному назначению центриоли являются центром организации микротрубочек (ЦОМТ). Роль ЦОМТ в разных клетках могут выполнять и другие органоиды.
Пара центриолей расположена по отношению друг к другу под углом в 90 градусов и образует диплосому. В интерфазе митоза центриоли располагаются в центре клетки, связываясь с ядром или с комплексом Гольджи.
Рис. 2. Центриоли.
Центросомы независимо друг от друга описали Вальтер Флемминг, Оскар Гертвиг, Эдуард ван Бенеден в конце XIX века. Обнаруженные структуры клетки были названы центросферой, а её гранулы (центриоли) – полярными корпускулами. Термин «центросома» был предложен в 1888 году немецким биологом Теодором Бовери.
Функции
Центросомы участвуют в делении клетки и выполняют ряд важных функций. В таблице описано значение центросом для жизнедеятельности клетки.
Функция | Характеристика |
Образование веретена деления | В интерфазе митоза происходит расхождение и удвоение центриолей путём самосборки. В результате образуется две диплосомы, которые расходятся к полюсам делящегося ядра. Растущие микротрубочки прикрепляются к кинетохорам – белковым структурам хромосом, образуя веретено деления. Это обеспечивает равномерное распределение генетического материала и органоидов между дочерними клетками |
Образование микротрубочек | С помощью воспроизводства микротрубочек формируется цитоскелет клетки. Сеть тонких трубочек, пронизывающая цитоплазму, поддерживает постоянную форму клетки и обеспечивает движение цитоплазмы, что важно при внутриклеточном метаболизме |
Формирование ресничек и жгутиков | Центросомы формируют микротрубочки для жгутиков и ресничек – органоидов движения клеток. Аксонема – осевая нить жгутика – состоит из микротрубочек и на поперечном сечении напоминает центриоль. Девять пар микротрубочек соединены между собой и с центром (также состоит из пары) белковыми нитями. Клетки некоторых плоских червей не содержат центросом. Однако центриоли присутствуют в клетках, несущих реснички. |
Рис. 3. Образование веретена деления.
Клетки злокачественных опухолей имеют несколько центросом. В норме каждой клетке должна достаться пара центриолей (исключение – две пары), т.е. одна центросома.
Что мы узнали?
Из урока узнали об особенностях клеточного центра и его функциях. Центросома образована парой центриолей, которая включает микротрубочки, белковые волокна, белки. Центросома участвует в митотическом делении клетки (образует веретено деления), формирует цитоскелет и жгутики. Отсутствие центриолей в клетках грибов, высших растений и некоторых простейших не мешает митотическому делению.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.4. Всего получено оценок: 86.
obrazovaka.ru
Функции клеточного центра:
Образование цитоплазматических микротрубочек.
Построение веретена деления.
Образование ресничек и жгутиков.
Микротрабекулярная система представляет собой сеть из тонких фибрилл – трабекул (перекладин), в точках пересечения которых располагаются рибосомы. Микротрабекулярная система – динамичная структура: при изменении условий она может распадаться и вновь собираться.
Функции:
Служит опорой для клеточных органелл;
Осуществляет связь между отдельными частями клетки;
Направляет внутриклеточный транспорт.
Микротрубочки содержатся во всех эукариотических клетках и представляют собой полые неразветвленные цилиндры диаметром 20 – 30 нм. Микротрубочки легко распадаются и собираются вновь. Их стенка в основном построена из спирально уложенных субъединиц белка тубулина. Синтез происходит на мембранах шероховатой ЭПС, а сборка – в клеточном центре. Считают, что роль матрицы (организатора микротрубочек) могут играть центриоли, базальные тельца жгутиков и ресничек, центромеры хромосом.
Функции микротрубочек:
Вместе с микротрабекулярной системой выполняют опорную функцию;
Придают клетке определенную форму;
Образуют веретено деления;
Обеспечивают расхождение хромосом к полюсам клетки;
Отвечают за перемещение клеточных органелл;
Принимают участие во внутриклеточном транспорте, секреции, формировании клеточной стенки;
Являются структурным компонентом ресничек, жгутиков, базальных телец и центриолей.
Реснички и жгутики – волосовидные образования толщиной около 0,25 мкм, построенные из микротрубочек. У эукариот они покрыты клеточной мембраной. Жгутики отличаются от ресничек только длиной. Реснички и жгутики – органоиды передвижения, характерные для бактерий, некоторых простейших, зооспор и сперматозоидов. Жгутики бактерий отличаются по строению от жгутиков эукариот.
Образованы девятью сдвоенными микротрубочками, составляющими стенку цилиндра, покрытого мембраной; в его центре находятся две одиночные микротрубочки. Такая структура 9 + 2 характерна для всех эукариотов. Реснички и жгутики укреплены в цитоплазме базальными тельцами (кинетосомой), лежащими в основании этих органоидов. Каждое базальное тельце устроено по типу центриоли.
Микрофиламенты представлены нитями 10 видов белка актина, диаметром 4 — 6 нм. Актин существует в двух формах: глобулярной и фибриллярной. У большинства животных клеток из актиновых филаментов, и связанных с ними белков тропонина, тропмиозина и миозина образуется густая сеть под самой плазматической мембраной. Это обеспечивает механическую прочность поверхностного слоя и изменение формы клеток.
Рибосомы.
Мелкие немембранные органоиды, представленные глобулярными частицами диаметром 20 нм. Рибосомы входят в состав и прокариотных и эукариотных клеток. По химическому составу являются сложными рибонуклеопротеидами (РНП), в состав которых входят белки и молекулы РНК примерно поровну. Большинство белков специфически связаны с определенными участками рРНК. Некоторые белки входят в состав рибосом только во время биосинтеза белка. Функционирующая рибосома состоит из двух частиц – большой и малой субъединицы.
В клетках эукариот выделяют два вида рибосом. Рибосомы цитоплазмы и рибосомы локализованные в хлоропластах или митохондриях. Характеристикой рибосом является коэффициент седиментации (осаждения при ультрацентрифугировании). Для рибосом эукариот коэффициент равен 80S. Для прокариот этот коэффициент 70S. Рибосомы митохондрий и хлоропластов также имеют коэффициент 70S.
В состав цитоплазматических рибосом эукариот входят четыре молекулы РНК (три из них – в большой субъединице). В рибосомах прокариот – три молекулы РНК, из них две – в большой субъединице.
При формировании субъединиц образуются белковые активные центры.
В малой субъединице два активных центра:
иРНК – связывающий участок;
участок, удерживающий аминоацил-тРНК
В большой субъединице выделяют:
Между этими участками располагается еще один, частично перекрывающийся с ними пептидилтрансферазный центр, который катализирует образование пептидных связей.
Функция рибосом – сборка полипептидной цепочки из аминокислот, доставляемых к ним т-РНК.
Среди эукариотических рибосом, в зависимости от локализации в клетке, различают:
свободные рибосомы, находящиеся в цитоплазме и синтезирующие белки для жизнедеятельности самой клетки;
прикрепленные рибосомы, связанные большими субъединицами с мембраной ЭПС. Они синтезируют белки, которые поступают в комплекс Гольджи, а затем выводятся клеткой.
Во время биосинтеза белка рибосомы могут работать как поодиночке, так и объединяться в комплексы – полисомы. В таких комплексах они связаны одной молекулой иРНК.
Рибосомы эукариот образуются в ядрышке. Сначала на ядрышковой ДНК синтезируются рРНК, которые затем покрываются поступающими из цитоплазмы рибосомальными белками, расщепляются до нужных размеров и формируют субъединицы рибосом. Объединение субъединиц в рибосому происходит в цитоплазме, во время биосинтеза белка.
Включения – временные компоненты цитоплазмы, содержащиеся в клетках на определенных этапах жизненного цикла и являются продуктами ее метаболизма. Содержание их меняется в зависимости от функционального состояния клетки. Включения встречаются преимущественно в растительных клетках. Они могут возникать в гиалоплазме, различных органеллах, реже в клеточной стенке. Различают трофические, секреторные и экскреторные включения. Трофические включения представляют собой запасы питательных веществ. В растительных клетках это крахмальные и белковые зерна, в животных – гликоген в клетках печени и мышцах, капли жира в клетках подкожной жировой клетчатки. В функциональном отношении включения представляют собой либо выведенные из обмена веществ клетки соединения – запасные вещества (крахмальные зерна, липидные капли и отложения белков), либо конечные продукты обмена (кристаллы некоторых веществ).
Крахмальные зерна – наиболее распространенные включения растительных клеток. Они образуются только в строме пластид живых клеток. В процессе фотосинтеза в зеленых листьях образуется ассимиляционный, или первичный крахмал. Он не накапливается в листьях и, быстро гидролизуясь до сахаров, оттекает в те части растения, где происходит его накопление (семена, клубни) в виде вторичного крахмала. Лейкопласты, накапливающие крахмал, называют амилопластами. Крахмалом богаты семена, подземные побеги, паренхима проводящих тканей корней и стеблей древесных растений.
Липидные капли встречаются практически во всех растительных клетках. Наиболее богаты ими семена и плоды. Жирные масла в виде липидных капель – вторая по значению форма запасных питательных веществ. Липидные капли накапливаются непосредственно в гиалоплазме. Могут накапливаться в лейкопластах, которые называют элайопластами.
Белковые включения образуются в различных органеллах клетки в виде аморфных или кристаллических отложений разнообразной формы и строения. Наиболее части кристаллы встречаются в ядре – в нуклеоплазме, иногда в перинуклеарном пространстве, реже в гиалоплазме, строме пластид, в расширениях цистерн ЭПС, в матриксе митохондрий. В вакуолях растительных клеток встречаются как кристаллические, так и аморфные белковые включения. В основном кристаллы белка встречаются в запасающих клетках сухих семян в виде алейроновых зерен.
Секреторные включения являются продуктами жизнедеятельности клеток желез внешней и внутренней секреции. К ним относятся ферменты, гормоны, слизь и другие вещества, подлежащие выведению из клетки.
Экскреторные включения представляют собой продукты обмена веществ в растительных и животных клетках (кристаллы щавелевой кислоты, щавелевокислого кальция и др.) Кристаллы оксалата кальция – включения, образующиеся в вакуолях клеток листьев или коры. Это либо одиночные кристаллы, либо группы кристаллы разнообразной формы. Это конечные продукты жизнедеятельности клеток, образующиеся как приспособления для вывода из обмена веществ излишков кальция. Кроме оксалата кальция, в клетках могут накапливаться кристаллы карбоната кальция и кремнезема.
Ядро.
Наиболее значимый компонент эукариотических клеток. Большинство клеток одноядерные, но существуют многоядерные клетки. Если многоядерные структуры образовались не в результате полиплоидизации исходной клетки, а при слиянии нескольких одноядерных клеток, их называют симпласт (у некоторых инфузорий, жгутиковых, в скелетных мышцах позвоночных, некоторые водоросли сифональной структуры). Некоторые высокоспециализированные клетки утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок покрытосеменных растений).
Форма и размер ядер разнообразны, но чаще они шаровидной, или овальной формы. Реже – ядро может быть сегментированным (сегментоядерные лимфоциты) или веретеновидным (эндотелиальные клетки).
Главные функции ядра:
Хранение генетической информации
Передача ее дочерним клеткам в процессе деления;
Контроль жизнедеятельности клетки путем регуляции синтеза различных белков.
В состав ядра входит:
Ядерная оболочка отграничивает ядро от остальной цитоплазмы. Это двумембранная структура типичного строения. Пространство между мембранами заполнено полужидким веществом и называется перинуклеарное пространство. В некоторых местах обе мембраны сливаются, образуя ядерные поры. Через них происходит транспорт крупных макромолекул между ядром и цитоплазмой. Из ядра в цитоплазму или обратно вещества могут попадать также при отшнуровывании впячиваний и выростов ядерной оболочки с образованием везикул (транспорт в мембранной упаковке).
Кариолемма обеспечивает различия в химическом составе кариоплазмы и цитоплазмы, что необходимо для нормального функционирования ядерных структур.
Наружная ядерная мембрана, со стороны цитоплазмы, покрыта рибосомами, поэтому она шероховатая и может непосредственно переходить в мембраны ЭПС. Внутренняя мембрана гладкая. С ней связана тонкая пластинка белковой природы (ядерная ламина). Она образована филаментами, является компонентом ядерного матрикса (наряду с внутриядерной сетью) и служит местом прикрепления хромосом, а также белковых комплексов с ферментативной или регуляторной функцией.
Кариоплазма (нуклеоплазма) – внутреннее содержимое ядра. Представлено гелеобразным матриксом, где располагаются хроматин, и одно или несколько ядрышек. В состав кариоплазмы входят различные белки, свободные нуклеотиды, продукты жизнедеятельности ядрышка и хроматина.
Ядрышко. Представляет собой округлое плотное тельце, сильно преломляющее свет. Количество ядрышек зависит от функционального состояния ядра и может колебаться от 1 до 5 – 7 и более. Ядрышки обнаруживаются только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают, а после деления возникают вновь. Являясь производным хромосомы, одним из ее локусов, он активно функционирует в интерфазе и называется ядрышковый организатор. В ядрышке синтезируются рибосомные РНК и субъединицы рибосом.
Хроматин. Это глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся основными красителями. Представляют собой молекулы ДНК, связанные с белками – гистонами (нуклеопротеиды) и являющиеся формой существования генетического материала (хромосом) в интерфазном ядре до начала организации и уплотнения перед следующим клеточным делением. Это обеспечивает возможность удвоения и реализации заключенной в нем информации. В зависимости от степени спирализации различают:
эухроматин – деспирализованные участки хроматина в виде тонкой нитчатой структуры, не различимые в световой микроскоп, слабо окрашивающиеся и генетически активные.
Гетерохроматин – спирализованные и уплотненные участки хроматина, имеющие вид глыбок или гранул, интенсивно окрашивающиеся и генетически неактивные.
В интерфазном хроматине выделяют следующие структуры:
перихроматиновые фибриллы – обнаруживаются по периферии участков конденсированного хроматина и представляют собой новосинтезированную ДНК-подобную РНК;
перихроматиновые гранулы – РНК-содержащие структуры. В их состав, возможно, входит информационная РНК.
Интерхроматиновые гранулы – третий тип РНК-содержащих структур. Функциональное значение пока неизвестно.
Белки хроматина. Во фракции хроматина весовые соотношения ДНК : гистоны : негистоновые белки : РНК : липиды равны 1 : 1 : 0,2 : 0,1 : 0,01.
Гистоны – основные белки, участвующие в хромосомной упаковке ДНК, и в регуляции транскрипции. Выделяют 5 фракций гистонов:
Н1 – богатый лизином гистон, молекулярная масса которого 2100.
Н2б – умеренно богатый лизином гистон, молекулярная масса 13700.
Н2а – умеренно богатый лизином гистон, молекулярная масса 14500.
Н4 – богатый аргинином гистон, молекулярная масса 11300.
Н3 – богатый аргинином гистон, молекулярная масса 15300.
Негистоновые белки – специфические белки – регуляторы, узнающие определенные нуклеотидные последовательности в ДНК.
В процессе деления клеток ДНК спирализуется, и хроматиновые структуры образуют хромосомы.
Хромосомы – постоянные компоненты ядра клетки, имеющие особую организацию, функциональную и морфологическую специфичность, способные к самовоспроизведению и сохранению свойств на протяжении всего онтогенеза. Впервые были обнаружены Флемингом и Страсбургером в 80-е гг. 19-го века.
К функциям хромосом относятся:
Хранение наследственной информации;
Использование наследственной информации для создания и поддержания клеточной организации;
Регуляция считывания наследственной информации;
Самоудвоение генетического материала;
Передача генетического материала от материнской клетки к дочерним.
Различают две основные формы хромосом:
митотическая, характерная периоду митоза и представленная интенсивно окрашенным плотным тельцем;
интерфазная, соответствующая диффузному хроматину и представляющая собой более или менее рыхло расположенные нитчатые образования и глыбки.
Уровни компактизации ДНК:
Нуклеосомный.
Нуклеомерный (элементарная хроматиновая фибрилла)
Хромомерный
Хромонемный (хроматидный)
Хромосомный.
Каждая метафазная хромосома состоит из двух хроматид, являющихся дочерними хромосомами. Хроматиды соединены между собой в области центромеры. Фрагменты, на которые центромера делит хромосому, называются плечами, а концы хромосом – теломеры. Теломеры предохраняют концы хромосом от слипания, сохраняя целостность хромосом.
В зависимости от места положения центромеры различают:
метацентрические = равноплечие хромосомы;
субметацентрические = умеренно неравноплечие хромосомы;
акроцентрические – резко неравноплечие хромосомы;
телоцентрическая = одноплечая – центромера располагается на конце хромосомы.
Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки, возникающие в участках неполной конденсации хроматина. Они являются ядрышковыми организаторами. Если вторичная перетяжка отделяет значительный участок хромосомы (спутник), то такая хромосома называется спутничной.
Хромосомы характеризуются:
Индивидуальными особенностями: длиной, положением центромеры, формой, набором генов.
Постоянством числа хромосом у каждого вида;
Хромосомы ядра одной соматической клетки всегда парные; гомологичные.
Непрерывностью – в результате деления митозом хромосомы передаются из поколения в поколение без изменений, обеспечивая эволюционную видоспецифичность.
Совокупность количественных и качественных признаков хромосомного набора соматической клетки называется кариотипом.
Хромосомы являются ведущими компонентами клетки в регуляции всех обменных процессов: любые метаболические реакции возможны только с участием ферментов. Ферменты – всегда белки, а белки синтезируются только с участием РНК.
12
studfiles.net
открытие в науке, значение, строение и функции
Клеточный центр (или центросома) — не мембранная органелла, которая находится в центре клетки, рядом с ядром. Отсюда и пошло название органоида. Присутствует только у низших растений и животных; высшие растения, грибы и некоторые простейшие лишены его.
Открытие в науке
Описание центросом на полюсах веретена деления, которые находятся в клетках во время митоза, сделали почти одновременно ученые-биологи Флеминг В. и Гертвиг О. Открытие сделано в 70-х годах XIX ст.
Ученые еще тогда установили, что после завершения митоза, центросомы не исчезают, а остаются в интерфазном периоде. Подробное строение удалось определить после появления электронной микроскопии в середине XX ст.
Функции и строение
Клеточный центр — органоид, видимый в оптический микроскоп в клетках животных и низших растений. Он находится обычно около ядра или в геометрическом центре клетки и состоит из двух палочковидных телец центриолей, размером около 0,3-1 мкм.
Под электронным микроскопом установлено, что центриоль представляет собой цилиндр, стенки которого построены девятью триплетами очень тонких трубочек. Каждый триплет включает 2 неполных набора — 11 протофибрил и 1 полный — 13 протофибрил.
Все центриоли имеют белковую ось, от которой к триплетам направляются тонкие нити из белка. Центриоли находятся в окружении бесструктурного вещества — центриолярного матрикса. Здесь происходит формирование микротрубочек, благодаря белку гамма-тубулину.
В клеточный центр входят две центриоли: дочерняя и материнская, которые взаимно перпендикулярны друг к другу и вместе формируют диплосому. Материнская центриоль в составе имеет дополнительные структурные элементы — сатиллиты, их количество постоянно меняется, и располагаются они на всем протяжении центриоли.
Строение клеточного центраВ середине цилиндра находится полость, заполненная однородной массой. Пара центриолей, окружена более светлой зоной, называется центросферой.
Центросфера состоит из фибриллярных белков (основной — коллаген). Здесь располагаются микротрубочки, много микрофибрилл и скелетных фибрилл, которые обеспечивают фиксацию клеточного центра возле ядерной оболочки. Только в эукариотических клетках центриоли находятся под прямым углом относительно друг друга. Простейшим, нематодам не характерно такое строение.
| Цитологическая характеристика | ||
|---|---|---|
| Структурные элементы | Строение | Функции |
| Центриолярный матрикс | Немембранное образование, состоящее из белка гамма-тубулина | Принимает участие в создании микротрубочек |
| Центросома | Представлена парой сформированных центриолей, в составе которых имеется девять триплетов микротрубочек. Построены из белка коллагена и располагаются перпендикулярно относительно друг друга. | Отвечает за образование веретена деления, формирует цитоскелет |
Механизм распределения генетической информации
Перед митозом клеточный центр удваивается, при этом материнские центриоли рассоединяются и расходятся к противоположным полюсам.
Так в клетке появляется два клеточных центра. От них по направлению к центру, к хроматидам, идет сборка микротрубочек. Микротрубочки крепятся к центромерам пар хроматид и обеспечивают их равномерное распределение по дочерним клеткам.
Во время расхождения идет разборка микротрубочек с минус-конца, который расположен в центросоме. Микротрубочка укорачивается и, таким образом, тянет хромосому к определенному полюсу клетки. Каждая новообразованная клетка получает диплоидный набор хромосом и по одной центросоме.
Значение
Клеточный центр — главная структура, отвечающая за создание и управление микротрубочками клетки.
Выполняет такие функции:
- Формирование органоидов движения простейших организмов (жгутики), которые дают возможность перемещаться в водной среде.
- Образует реснички на поверхности эукариотических клеток, которые необходимы для восприятия внешних раздражителей (кожная рецепция).
- Формирует нити веретена деления во время непрямого, митотического деления клетки. Обеспечивает равное распределение генетической информации между дочерними клетками.
- Принимает участие в формировании микротрубочек, которые уходят или в цитоплазму, или становятся компонентом опорно-сократительного аппарата.
- Увеличение количества центросом характерно для опухолевых клеток.
Клеточный центр играет важную роль в процессе перемещения хромосом при митозе. С ним связана способность некоторых клеток к активному движению. Это доказывается тем, что в основании жгутиков или ресничек подвижных клеток (простейшие, сперматозооны) находятся образования такой же структуры, как и клеточный центр.
animals-world.ru
Строение клеточного центра — Науколандия
Клеточный центр — это органоид эукариотических клеток. По-другому клеточный центр называется центросомой. В большинстве клеток центросома включает две центриоли. Однако в клетках высших растений и некоторых других организмов клеточный центр есть, а центриолей (или центросомы) нет.
Обычно в неделящейся клетке бывает только одна центросома, и находится она в центральной ее области.
Центриоль — немембранный органоид. Каждая центриоль состоит из девяти триплетов микротрубочек, которые образует белок тубулин. Триплеты соединены между собой таким образом, что создается цилиндр. Высота цилиндра относится к его диаметру как 3 : 1. Средняя высота составляет около 0,3 мкм, а диаметр — около 0,1 мкм. Две центриоли располагаются под углом 90° друг к другу.
Однако строение клеточного центра несколько сложнее. Кроме пары центриолей в нем образуется сеть волокон и отходящих микротрубочек. Причем одна из центриолей является материнской и именно на ней формируются дополнительные образования.
Основная функция клеточного центра — это организация веретена деления. У животных и многих грибных клеток в процессе клеточного деления центриоли центросомы расходятся к различным полюсам клетки. Около каждой путем самосборки из тубулина образуется парная дочерняя центриоль (или она образуется позже, после деления).
Таким образом, в клетке оказывается два клеточных центра. От каждого в направлении к центру, к хромосомам, осуществляется сборка микротрубочек. Микротрубочки прикрепляются к центромерам хромосом и обеспечивают их равноценное расхождение к полюсам, или обеспечивают расхождение хроматид путем их отрыва друг от друга.
При расхождении происходит разборка микротрубочек с так называемого минус-конца, который находится в клеточном центре. Трубочка уменьшается и тем самым притягивает хромосому к своему полюсу клетки.
У растений веретено деления образуется без участия центриолей.
Кроме образования веретена деления клеточный центр выполняет и другие функции. В нем образуются микротрубочки для поддержания структуры клетки, базальные тельца ресничек и жгутиков.
scienceland.info
Строение клеточного центра. Особенности строения клеточного центра
Доказано, что клетки эукариотических организмов представлены системой мембран, образующих органоиды белково-фосфолипидного состава. Однако из этого правила существует важное исключение. Две органеллы (клеточный центр и рибосома), а также органоиды движения (жгутики и реснички) имеют немембранную структуру. Чем же они образованы? В данной работе мы постараемся найти ответ на этот вопрос, а также изучим строение клеточного центра клетки, часто называемого центросомой.
Все ли клетки содержат клеточный центр
Первый факт, который заинтересовал ученых, – это необязательное наличие данного органоида. Так, у низших грибов – хитридиомицетов – и у высших растений он отсутствует. Как выяснилось, у водорослей, в клетках человека и у большинства животных наличие клеточного центра необходимо для осуществления процессов митоза и мейоза. Первым способом делятся соматические клетки, а другим – половые. Обязательным участником в обоих процессах выступает центросома. Расхождение её центриолей к полюсам делящейся клетки и натягивание между ними нитей веретена деления обеспечивает и дальнейшее расхождение хромосом, прикрепленных к этим нитям и к полюсам материнской клетки.
Микроскопические исследования выявили особенности строения клеточного центра. В него входит от одного до нескольких плотных телец – центриолей, от которых веерообразно расходятся микротрубочки. Изучим более подробно внешний вид, а также строение клеточного центра.
Центросома в интерфазной клетке
В жизненном цикле клетки клеточный центр можно увидеть в период, называемый интерфазой. Рядом с мембраной ядра обычно располагаются два микроцилиндра. Каждый из них состоит из белковых трубочек, собранных по три штуки (триплеты). Девять таких структур образуют поверхность центриоли. Если их две (что бывает чаще всего), то они располагаются друг к другу под прямым углом. В период жизни между двумя делениями строение клеточного центра в клетке практически одинаково у всех эукариот.
Ультраструктура центросомы
Детально изучить строение клеточного центра стало возможным в результате использования электронного микроскопа. Ученые установили, что цилиндры центросом имеют следующие размеры: их длина – 0,3-0,5 мкм, диаметр – 0,2 мкм. Количество центриолей перед началом деления обязательно удваивается. Это необходимо для того, чтобы сама материнская и дочерняя клетки в результате деления получили клеточный центр, состоящий из двух центриолей. Особенности строения клеточного центра заключаются в том, что центриоли, составляющие его, не равнозначны: одна из них – зрелая (материнская) – содержит дополнительные элементы: перицентриолярный сателлит и его придатки. Незрелая центриоль имеет специфический участок, названный тележным колесом.
Поведение центросомы в митозе
Хорошо известно, что рост организма, а также его размножение происходит на уровне элементарной единицы живой природы, которой является клетка. Строение клетки, локализация и функции клетки, а также её органоидов рассматриваются цитологией. Несмотря на то что ученые провели достаточно много исследований, клеточный центр остается до сих пор недостаточно изученным, хотя его роль в клеточном делении выяснена полностью. В профазе митоза и в профазе редукционного деления мейоза центриоли расходятся к полюсам материнской клетки, а далее происходит образование нити веретена деления. Именно они прикрепляются к центромерам первичной перетяжки хромосом. Для чего же это необходимо?
Веретено деления анафазной клетки
Опыты Г. Бовери, А. Нейла и других ученых позволили установить, что строение клеточного центра и его функции взаимосвязаны. Наличие двух центриолей, биполярно расположенных по отношению к полюсам клетки, и нитей веретена деления между ними обеспечивает равномерное распределение хромосом, соединенных с микротрубочками, к каждому из полюсов материнской клетки.
Таким образом, количество хромосом будет одинаковым в дочерних клетках в результате митоза или вдвое меньше (в мейозе), чем у исходной материнской клетки. Особенно интересным представляется тот факт, что строение клеточного центра меняется и коррелятивно связано со стадиями жизненного цикла клетки.
Химический анализ органеллы
Для лучшего понимания функций и роли центросомы изучим, какие же органические соединения входят в её состав. Как и следовало ожидать, ведущими являются белки. Достаточно вспомнить, что строение и функции клеточной оболочки также зависят от присутствия в ней молекул пептидов. Отметим, что в центросоме белки обладают сократительной способностью. Они входят в состав микротрубочек и называются тубулинами. Изучая внешнее и внутреннее строение клеточного центра, мы упоминали вспомогательные элементы: перицентриолярные сателлиты и придатки центриолей. В их состав входят ценексин и мирицитин.
Есть также белки, регулирующие обмен веществ органоида. Это киназа и фосфатаза – специальные пептиды, отвечающие за нуклеацию микротрубочек, то есть за образование активной молекулы-затравки, с которой начинается рост и синтез радиальных микронитей.
Клеточный центр как организатор фибриллярных белков
В цитологии окончательно закрепилось представление о центросоме как о главной органелле, отвечающей за образование микротрубочек. Благодаря обобщающим исследованиям К. Фултонаможно утверждать, что клеточный центр обеспечивает этот процесс четырьмя путями. Например: полимеризацией нитей веретена деления, формированием процентриолей, созданием радиальной системы микротрубочек интерфазной клетки и, наконец, синтезом элементов в первичной ресничке. Это особое образование, характерное для материнской центриоли. Изучая строение и функции клеточной оболочки, ученые обнаруживают её под электронным микроскопом в клеточном центре после митотического деления клетки или же в момент начала митоза. В стадию G2 интерфазы, а также на ранних этапах профазы ресничка исчезает. По химическому составу она состоит их молекул тубулина и является меткой, по которой можно определить зрелую материнскую центриоль. Так как же происходит созревание центросомы? Рассмотрим все нюансы этого процесса.
Этапы образования центриоли
Цитологи установили, что дочерняя и материнская центриоли, образующие диплосому, не одинаковы по своему строению. Так, зрелая структура окаймлена слоем перицентриолярного вещества — митотическим гало. Полное созревание дочерней центриоли происходит дольше, чем длится один жизненный цикл клетки. В конце стадии G1 второго клеточного цикла новая центриоль уже выступает в роли организатора микротрубочек и способна к формированию нитей веретена деления, а также к образованию специальных органелл движения. Ними могут быть реснички и жгутики, встречающиеся у одноклеточных простейших животных (например, эвглены зеленой, инфузории-туфельки), а также у многих водорослей, например хламидомонады. Жгутиками, образованными благодаря микротрубочкам клеточного центра, снабжены многие споры у водорослей, а также половые клетки животных и человека.
Роль центросомы в жизнедеятельности клетки
Итак, мы убедились в том, что одна из самых маленьких клеточных органелл (занимает менее 1 % объема клетки) играет ведущую роль в регуляции метаболизма как растительных, так и животных клеток. Нарушение формирования веретена деления влечет за собой образование генетически дефектных дочерних клеток. Их наборы хромосом отличаются от нормального количества, что приводит к хромосомным аберрациям. Как результат – развитие аномальных особей или же их гибель. В медицине установлен факт взаимосвязи количества центриолей от риска развития онкозаболеваний. Например, если нормальные клетки кожи содержат 2 центриоли, то биопсия тканей при заболевании раком кожи выявляет увеличение их количества до 4-6. Эти результаты служат доказательством ключевой роли центросомы в контроле над клеточным делением. Последние экспериментальные данные указывают на важную роль этой органеллы в процессах внутриклеточного транспорта. Уникальное строение клеточного центра позволяет ему регулировать как форму клетки, так и её изменение. У нормально развивающейся единицы центросома располагается рядом с аппаратом Гольджи, вблизи ядра, и вместе с ними обеспечивает интегративную и сигнальную функции в осуществлении митоза, мейоза, а также запрограммированной клеточной смерти – апуптоза. Именно поэтому современные цитологи считают центросому важным объединяющим органоидом клетки, отвечающим как за её деление, так и за весь метаболизм в целом.
fb.ru
