Будова клітинного центру. Особливості будови клітинного центру

Доведено, що клітини еукаріотичних організмівпредставлені системою мембран, що утворюють органели білково-фосфолипидного складу. Однак з цього правила існує важливий виняток. Дві органели (клітинний центр та рибосома), а також органели руху (джгутики і війки) мають немембранні структуру. Чим же вони утворені? У даній роботі ми постараємося знайти відповідь на це питання, а також вивчимо будову клітинного центру клітини, часто званого центросомой.

Чи всі клітини містять клітинний центр

Перший факт, який зацікавив вчених, - ценеобов'язкове наявність даного органоида. Так, у нижчих грибів - хитридиомицетов - і у вищих рослин він відсутній. Як з'ясувалося, у водоростей, в клітинах людини і у більшості тварин наявність клітинного центру необхідно для здійснення процесів мітозу і мейозу. Першим способом діляться соматичні клітини, а іншим - статеві. Обов'язковою учасником в обох процесах виступає центросома. Розбіжність її центриолей до полюсів ділиться клітини і натягування між ними ниток веретена поділу забезпечує і подальше розходження хромосом, прикріплених до цих ниткам і до полюсів материнської клітини.

Мікроскопічні дослідження виявили особливостібудови клітинного центру. У нього входить від одного до декількох щільних тілець - центріолей, від яких віялоподібно розходяться мікротрубочки. Вивчимо докладніше зовнішній вигляд, а також будова клітинного центру.

Центросома в інтерфазних клітці

В життєвому циклі клітини клітинний центр можнапобачити в період, званий інтерфазою. Поруч з мембраною ядра зазвичай розташовуються два мікроціліндра. Кожен з них складається з білкових трубочок, зібраних по три штуки (триплети). Дев'ять таких структур утворюють поверхню центриоли. Якщо їх дві (що буває найчастіше), то вони розташовуються один до одного під прямим кутом. В період життя між двома поділами будова клітинного центру в клітці практично однаково у всіх еукаріот.

ультраструктура центросоми

Детально вивчити будову клітинного центру сталоможливим в результаті використання електронного мікроскопа. Вчені встановили, що циліндри центросом мають такі розміри: їх довжина - 0,3-0,5 мкм, діаметр - 0,2 мкм. Кількість центриолей перед початком поділу обов'язково подвоюється. Це необхідно для того, щоб сама материнська і дочірня клітини в результаті поділу отримали клітинний центр, що складається з двох центріолей. Особливості будови клітинного центру полягають в тому, що центриоли, складові його, не рівнозначні: одна з них - зріла (материнська) - містить додаткові елементи: періцентріолярний сателіт і його придатки. Незріла центриоль має специфічний ділянку, названий Тєлєжній колесом.

Поведінка центросоми в мітозі

Добре відомо, що зростання організму, а також йогорозмноження відбувається на рівні елементарної одиниці живої природи, якою є клітина. Будова клітини, локалізація і функції клітини, а також її органоїдів розглядаються цитологією. Незважаючи на те що вчені провели досить багато досліджень, клітинний центр залишається досі недостатньо вивченим, хоча його роль в клітинному розподілі з'ясована повністю. У профазі мітозу і в профазі редукційного поділу мейозу центриоли розходяться до полюсів материнської клітини, а далі відбувається утворення нитки веретена поділу. Саме вони прикріплюються до Центромера первинної перетяжки хромосом. Для чого ж це потрібно?

Веретено поділу анафазного клітини

Досліди Г. Бовери, А. Нейла та інших вчених дозволили встановити, що будова клітинного центру і його функції взаємопов'язані. Наявність двох центріолей, біполярно розташованих по відношенню до полюсів клітини, і ниток веретена поділу між ними забезпечує рівномірний розподіл хромосом, з'єднаних з мікротрубочками, до кожного з полюсів материнської клітини.

Таким чином, кількість хромосом будеоднаковим в дочірніх клітинах в результаті мітозу або вдвічі менше (в мейозі), ніж у вихідної материнської клітини. Особливо цікавим видається той факт, що будова клітинного центру змінюється і коррелятивно пов'язано зі стадіями життєвого циклу клітини.

Хімічний аналіз органели

Для кращого розуміння функцій і ролі центросомививчимо, які ж органічні сполуки входять в її склад. Як і слід було очікувати, провідними є білки. Досить згадати, що будова і функції клітинної оболонки також залежать від присутності в ній молекул пептидів. Відзначимо, що в Центросоми білки володіють скорочувальної здатністю. Вони входять до складу мікротрубочок і називаються тубулін. Вивчаючи зовнішню і внутрішню будову клітинного центру, ми згадували допоміжні елементи: періцентріолярние сателіти і придатки центриолей. До їх складу входять ценексін і міріцітін.

Є також білки, що регулюють обмін речовинорганоида. Це киназа і фосфатаза - спеціальні пептиди, що відповідають за нуклеацию микротрубочек, тобто за утворення активної молекули-затравки, з якої починається зростання і синтез радіальних микронитей.

Клітинний центр як організатор фібрилярних білків

У цитології остаточно закріпиласяуявлення про Центросоми як про головну органелле, що відповідає за освіту микротрубочек. Завдяки узагальнювальних досліджень К. Фултонаможно стверджувати, що клітинний центр забезпечує цей процес чотирма шляхами. Наприклад: полімеризацією ниток веретена поділу, формуванням процентріолей, створенням радіальної системи мікротрубочок інтерфазної клітини і, нарешті, синтезом елементів в первинній вії. Це особливе утворення, характерне для материнської центріолі. Вивчаючи будову і функції клітинної оболонки, вчені виявляють її під електронним мікроскопом в клітинному центрі після мітотичного поділу клітини або ж в момент початку мітозу. У стадію G2 інтерфази, а також на ранніх етапах профази вія зникає. За хімічним складом вона складається їх молекул тубуліну і є міткою, по якій можна визначити зрілу материнську центриоль. Так як же відбувається дозрівання центросоми? Розглянемо всі нюанси цього процесу.

Етапи освіти центриоли

Цитологи встановили, що дочірня і материнськацентриоли, що утворюють діплосому, не однакові за своєю будовою. Так, зріла структура облямована шаром періцентріолярного речовини - мітотичним гало. Повне дозрівання дочірньої центріолі відбувається довше, ніж триває один життєвий цикл клітини. В кінці стадії G1 другого клітинного циклу нова центриоль вже виступає в ролі організатора микротрубочек і здатна до формування ниток веретена поділу, а також до утворення спеціальних органел руху. Ними можуть бути вії і джгутики, що зустрічаються в одноклітинних найпростіших тварин (наприклад, евглени зеленої, інфузорії-туфельки), а також у багатьох водоростей, наприклад хламідомонади. Джгутиками, освіченими завдяки микротрубочкам клітинного центру, забезпечені багато суперечки у водоростей, а також статеві клітини тварин і людини.

Роль центросоми в життєдіяльності клітини

Отже, ми переконалися в тому, що одна з найбільшмаленьких клітинних органел (займає менше 1% обсягу клітини) відіграє провідну роль в регуляції метаболізму як рослинних, так і тваринних клітин. Порушення формування веретена поділу тягне за собою утворення генетично дефектних дочірніх клітин. Їх набори хромосом відрізняються від нормальної кількості, що призводить до хромосомних аберації. Як результат - розвиток аномальних особин або ж їх загибель. У медицині встановлено факт взаємозв'язку кількості центриолей від ризику розвитку онкозахворювань. Наприклад, якщо нормальні клітини шкіри містять 2 центриоли, то біопсія тканин при захворюванні на рак шкіри виявляє збільшення їх кількості до 4-6. Ці результати є доказом ключової ролі центросоми в контролі над клітинним поділом. Останні експериментальні дані вказують на важливу роль цієї органели в процесах внутрішньоклітинного транспорту. Унікальна будова клітинного центру дозволяє йому регулювати як форму клітини, так і її зміна. У нормально розвивається одиниці центросома розташовується поруч з апаратом Гольджі, поблизу ядра, і разом з ними забезпечує інтегративну і сигнальну функції в здійсненні мітозу, мейозу, а також запрограмованої клітинної смерті - апуптоза. Саме тому сучасні цитологи вважають ЦЕНТРОС важливим об'єднуючим органоїдом клітини, які відповідають як за її поділ, так і за весь метаболізм в цілому.