В каких клетках содержится клеточный центр
Что такое клеточный центр, значение открытия
Клеточный центр (центросома) — это немембранная органелла в клетках эукариот.
Явление центросомы было описано в 1870-х гг практически одновременно несколькими учеными:
- Вальтером Флеммингом;
- Оскаром Гертвигом;
- Эдвардом ван Бенеденом.
Позднее Эдвард ван Бенеден и Теодор Бовери сумели параллельно друг с другом установить, что центросферы не исчезают в окончании процесса митоза, а сохраняются в клетке, которая находится в интерфазе, при этом зачастую обнаруживаются строго в геометрическом центре.
Со временем знания о центросоме, ее устройстве и функциях в биологии прибавлялись. Это отражалось также на том, какие названия присваивали клеточному центру. Так, например, в качестве изначального понятия использовался термин «центросфера», затем — «центральные корпускулы». Позднее был введено в оборот определение «центросома», но окончательно оно прижилось лишь в середине XX века, когда была определена структура клеточного центра.
Все ли клетки содержат клеточный центр
Несмотря на то что центросома выполняет довольно важную функцию, она присутствует в клетках далеко не у всех организмов. Так, ее обнаруживают чаще всего в клетках животных, тогда как высшие растения, низшие грибы и ряд простейших не обладают ею.
Особенности строения, где находится и как выглядит
Приведем описание основных компонентов центросомы:
- Центриоли (материнская и дочерняя) — включают в себя микротрубочки, белковые стержни и нити. Являются центром организации микротрубочек. Лишь материнская центриоль имеет в наличии дополнительные придатки.
- Сателлиты — составные части материнской центриоли, соединенные с ней с помощью белковых ножек. Ответственны за производство микротрубочек и функционирование веретена деления.
- Микротрубочки — состоят из белка тубулина, обладают плюс-концами, которые относятся к материнской центриоли, и минус-концами, которые распределяются по периферии клетки. Непосредственно влияют на процесс деления клетки тем, что распределяют хромосомы между полюсами.
- Матрикс или центросомное гало — имеет в составе различные белки, принимает участие в создании микротрубочек, окружает центриоли и заметно выделяется цветом под микроскопом.
Что касается местоположения, то чаще всего центросома располагается практически в геометрическом центре клетке, рядом с ядром или же рядом с аппаратом Гольджи. Характерным признаком органеллы является размер: он не превышает 0,5 мкм в длину и 0,2 мкм в диаметре.
Теперь определим, как выглядит органелла:
Какую функцию выполняет клеточный центр
Центросома (клеточный центр) выполняет важнейшие функции в клетке:
- У простейших организмов формирует органоиды, которые предоставляют возможность передвигаться по водной среде. Эти органоиды называются жгутиками.
- У эукариотических клеток отвечает за образование ресничек, которые делают возможной кожную рецепцию — то есть восприятие внешних раздражителей кожными покровами.
- Играет важную роль в митотическом делении клеток за счет того, что формирует нити веретена и способствует равному распределению информации ДНК между дочерними клетками.
- Органеллы, составляющие центросомы, то есть центриоли, участвуют в образовании микротрубочек, которые являются важными элементами опорно-сократительного аппарата.
- Клеточный центр и его особенности важны для медицины: так, увеличение количества центросом в клетке свидетельствуют о наличии злокачественной опухоли.
Поведение центросомы в митозе
Особый интерес представляет функции центросомы при митозе.
Митоз — непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ репродукции эукариотических клеток.
Перед митозом клеточный центр дублирует сам себя. Во время этого процесса материнские центриоли отходят друг от друга и распределяются по разным полюсам клетки.
То есть нужно помнить, что во время митоза клетка обладает двойным набором центросом. Одновременно же протекает «сборка» микротрубочек.
Затем начинается расхождение центросом друг от друга. В это же время микротрубочки отсоединяются друг от друга с минус-конца, укорачиваются и, следовательно, тянут хромосому к тому или иному полюсу клетки.
В итоге новая клетка получает набор хромосом и одну центросому.
Центросома в интерфазной клетке
Как уже говорилось выше, клеточный центр не исчезает после митоза, а сохраняется в интерфазе.
Во время интерфазы клетка готовится к будущему делению: увеличивается в размерах, дублирует цитоплазму, клеточные белки и собственные органеллы, в том числе центросомы.
Удвоение центросом начинается с того, что возле материнской и дочерней центриолей начинают формироваться процентриоли. Они растут до тех пор, пока не приобретут размеры исходных центриолей. По завершении этого процесса возникает диплосома — одна из предшествующих центриолей с новосинтезированной центриолью. Причём бывшая дочерняя центриоль меняет свой статус на материнскую, а бывшая материнская центриоль остается таковой. Затем диплосомы разъединяются.
Данный процесс называется центросомным циклом.
Клеточный центр как организатор фибриллярных белков
Фибриллярные белки — белки, имеющие вытянутую нитевидную структуру.
К ним относятся:
- кератины;
- фиброины;
- коллагены;
- эластины.
На сегодняшний день установлено, что клеточный центр — это главная органелла в процессе организации таких белков. Этот процесс имеет четыре пути:
- Полимеризация нитей веретена деления.
- Формирование процентриолей.
- Создание радиальной системы микротрубочек интерфазной клетки.
- Синтез элементов в первичной ресничке.
Источник
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 центра
В 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.
Источник
Строение органеллы
Центросома присутствует только в клетках животных и низших растений. До конца XIX века учёные не знали, где находится эта органелла, и какую функцию она выполняет. В биологии этот фрагмент клетки часто называют центросомой.
Размеры и расположение
Изображение центросомы можно разглядеть только при помощи оптического микроскопа. В длину органелла не превышает 0,5 мкм, а в ширину — 0,2. Центросома располагается ближе к геометрическому центру клетки. Благодаря этому органелла и получила такое название. Рядом со структурой располагается ядро и аппарат Гольджи.
На картинке центросома напоминает два цилиндра, которые расположены перпендикулярно друг другу. Эти полые трубочки называются центриолями. Они характеризуются разными пространственными направленностями: материнской и дочерней.
В животной клетке имеется только один клеточный центр. Увеличение количества структур часто свидетельствует об онкологическом заболевании. Большее число центриолей характерно для некоторых простейших.
Структура центриоли
Главные элементы клеточного центра имеют цилиндрическую форму. Стенки центриоли состоят из 27 тончайших микротрубочек, соединённых в 9 триплетов. Каждая структура в составе центриоли обладает своими особенностями. Одни триплеты имеют вид сложного полипептида, другие выглядят как полусферы. При рассмотрении поперечного среза центриоль напоминает цветок с лепестками, направленными в одну сторону.
Каждая центриоль имеет собственную белковую ось, от которой тянутся тонкие нити, соединяющие триплеты. Внутри цилиндра есть полость, заполненная вязкой однородной массой. Два связанных цилиндра клеточного центра называют диплосомой.
Дополнительные компоненты
В состав клеточного центра входят и другие важные элементы. С их помощью осуществляется образование цитоскелета и веретена деления. К дополнительным компонентам органеллы можно отнести:
- сателлиты;
- микротрубочки;
- матрикс.
Сателлиты характерны только для центриоли материнской направленности. Они имеют вид коротких и плотных придатков, прикреплённых к поверхности цилиндра. Их количество постоянно меняется.
Микротрубочки состоят из белка тубулина. На картинках они схематично изображаются в виде тонких нитей. Один конец крепится к центриоли, а другой выходит во внутриклеточное пространство. Матриксом называют белковую субстанцию, обволакивающую клеточный центр. В микроскопе это выглядит более светлым пятном на цитоплазме. Матрикс нужен для формирования белковых элементов.
Основные функции
Главная функция клеточного центра — формирование веретена деления. Это важнейшая структура, которая возникает во время митотического деления клетки. Процесс происходит в несколько этапов:
- Самоудвоение центросомы.
- Расхождение центриолей к разным полюсам клетки.
- Формирование цепи из микротрубочек. Один конец нити прикрепляется к хромосомам.
- Равномерное распределение наследственного материала по дочерним клеткам.
- Одиночная центриоль делает восстановление второй части.
Кроме того, центросома принимает участие в образовании нескольких важных элементов: микротрубочек, ресничек и жгутиков. Белковые структуры формируют цитоскелет клетки. Жгутики — это мембранные отростки, которые характерны как для растительных, так и для животных клеток. Они необходимы для самостоятельного перемещения специализированных структур в жидкой среде. Реснички выполняют рецепторную функцию. Структура органеллы и функции клеточного центра перечислены в таблице.
| Элемент | Строение | Значение |
|---|---|---|
| Центриоль | Полый цилиндр, состоящий из 9 триплетов | Образование микротрубочек, равномерное распределение генетического материала между новыми клетками |
| Сателлиты | Придатки, прикреплённые к центриоли материнской направленности | Сборка веретена деления |
| Микротрубочки | Белковые нити, расходящиеся по периферии клетки | Формирование веретена деления и расхождение хромосом к разным полюсам |
| Матрикс | Субстанция без выраженной структуры вокруг центросомы | Сборка микротрубочек |
Деление клеток характерно для всех сложных организмов. Но центросома участвует в митозе только в организмах животных и простейших растений. У остальных живых существ эта органелла отвечает за формирование внутриклеточных структур.
Источник
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.
ТОП-4 статьикоторые читают вместе с этой
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
Доска почёта
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
-
Жанетта Аушева
10/10
Рустам Рустамов
10/10
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.4. Всего получено оценок: 117.
Источник