Contents
- 1 Что такое клеточный центр
- 2
Функции клеточного центра - 3
Строение клеточного центра - 4
Центриоли клеточного центра - 5
Строение центриолей клеточного центра - 6
Функции центриолей клеточного центра - 7
Развитие центриолей клеточного центра - 8
Биохимия центриолей клеточного центра - 9
Материнская и дочерняя центриоль клеточного центра - 10
Значение клеточного центра
Что такое клеточный центр
Клеточный центр в эукариотических клетках играет важнейшую роль в процессах формирования и деления клетки, без которой данный процесс был бы невозможен. За счёт его существования и функционирования в различных организмах воспроизводится процесс деления хромосом, транспортировка важнейших веществ в клеточном пространстве. Она выделяется на фоне других клеточных структур, располагаясь в геометрическом центре клетки.
В биологии клеточный центр называют центросомой . Ее открыл в конце 19 века Эдуард Ван Бенеден, а несколькими годами после открытия охарактеризовал и дал общее название Теодор Бовери на фоне общего развития биологических наук. Она представлена органеллом, необходимым для создания и организации жизнедеятельности микротрубочек в клетках, а так же центросома является центральным местом регулирования всего цикла жизни клеток от процесса зарождения до процесса деления или возможной гибели.
Растения и большинство разновидностей грибов не могут иметь в своём клеточном строении этого центра. У них предусмотрены другие структурные функции для жизнеобеспечения клеток, их функций и важных процессов. Несмотря на то, что центросома определяет важную роль в активном процессе деления в клетках большинства животных, все же это не актуально для некоторых разновидностей червей и мух.
Функции клеточного центра
Центросома или клеточный центр является главным местом создания и дальнейшего управления клеточными микротрубками. Она отвечает за следующие важнейшие функции для существования клетки:
– является основополагающей в создании жгутиков как внешних клеточных структур. Они характерны для большинства прокариотических и эукариотических клеток, позволяющие свободно перемещаться в жидкой среде;
– помогает формироваться волоскоподобным структурам, именуемым ресничками. Данные образования покрывают всю поверхность клеток с формированным ядром и считаются основными видами рецепторов;
– в процессе митоза центросома способствует образованию нитей разделения и в процессе разделения ядра эукариотических клеток уменьшает количество существующих хроматом в два раза.
Благодаря тому, что данная органелла помогает в процессе разделения его местонахождение определено заранее и находится на полюсах. В клетках без деления клеточные центры обладают способностью определять месторасположение пласта плоских клеточных образований, находящихся на внутренней поверхности кровеносных сосудов, и находятся в небольшом отдалении от комплекса Гольджи. Такая связь комплекса и центра особенно характерна для кровяных клеток.
Строение клеточного центра
Основополагающую специализированную клеточную структуру или органеллу можно различить благодаря современному оптическому микроскопу в большинстве клеток. Он располагается преимущественно у ядра, а так же часто встречается в геометрическом центре. Состоит из пары центриолей, имеющих тельца в форме палочек, размер которых не превышает 1 мкм и не бывает меньше значения 0.3 мкм.
Благодаря изучению под электронным микроскопом и множеству научных опытов учёные установили, что центриоль имеет цилиндрическую форму со стенками, содержащими 9 триплетов максимально тонких трубочек. В свою очередь триплет содержит 2 неполных набора и 1 полный набор из протофибрил.
Каждая существующая центриоль имеет ось из белка, которые представлены нитями, тянущимися к триплетам. Центриоли имеют вокруг своего пространства с веществом без выраженной структуры, называемое центриполярным матриксом. В этом месте центра происходит образование важнейших микротрубочек. Данный процесс происходит благодаря имеющемуся белку гамма-табулину.
В клеточном центре располагаются центриоли дочерней и материнской направленности. Их расположение перпендикулярно относительно каждой из них, а взаимосвязь образует диплосому. Материнская центриоль дополнена некоторыми обязательными элементами, называемыми сателлитами, расположенными по всей поверхности центриоли. В процессе жизни клетки их количество непредсказуемо меняется.
Середина внутриклеточного цилиндра имеет полость. Все ее пространство заполнено массой однородной структуры. Пара существующих центриолей окружена светлым пространством и носит название центросфера. Она состоит в основном из белка в виде коллагена. В этой зоне находятся микротрубочки, скелетные фибриллы, микрофибриллы, обеспечивающие фиксированное местонахождение всего центра недалёко от оболочки ядра клетки. В эукариотах центриоли располагаются под прямым углом относительно друг друга. Простейшим такое строение не характерно.
Центриоли клеточного центра
Конец 19 века ознаменован открытием клеточных центров и более мелких структур – центриолей, изучение которых более подробно и глубже стало возможным только в 20 веке с появлением более точного научного оборудования. Эти мелкие структуры имеют немембранный тип мельчайших телец, входящие в состав клеточного ядра. Они зачастую наблюдаются среди клеток простейших, животных, грибов и папоротников. Находясь в оболочке они окружены жидким веществом без чётко выраженной структуры или ее незначительной волокнистостью.
Строение центриолей клеточного центра
В фундаменте основы мелкоструктурных центриолей лежат 9 комплексов и три трубочки, образовывая в следствии образование цилиндрической формы. Такая структура имеет в себе некоторые особенности. Самая первая трубочка располагается в центре цилиндрического образования и состоит из соединений белка, представляющих собой полипептидный комплекс. Остальные две плотно расположены рядом с наименьшим количеством полипептидов. Все трубочки находятся в субстанции аморфной разновидности.
Помимо трубочек они имеют выросты, имеющие разное направление. Одни закреплены к триплетам, расположенным рядом, а другие стремятся краями к цилиндрическому образованию.
Функции центриолей клеточного центра
На сегодняшний момент функции центриоли изучены не полноценно. Учёные предполагают несколько их основных и ранее не изученных функций, существование которых ставится под вопрос:
– возможное участие в процессе деления, однако эта теория не находит возможности существования, ведь они формируются так же в клетках некоторых грибных разновидностей и большинства растений;
– центриоли влияют на ориентацию деления в пространстве клетки в расположении к полюсам;
– трубочки центриолей обеспечивают опорную функцию оболочки;
– существует вероятность аналогии со структурами из белка, участвующих в цитоскелете клетки, а именно принимают участие в транспортировке некоторых основополагающих компонентов.
Недалёко от центриолей материнского типа располагаются места взаимодействия микротрубочек, принимающих форму телец. Они находят своё участие в процессе соединения их как основы каркаса оболочки.
Развитие центриолей клеточного центра
За всю жизнь клетки, а именно от момента зарождения и до дальнейшего деления, центриоли увеличиваются в два раза только однажды. Первостепенно происходит процесс формирования двух половинок центриоли. Однако, у этого процесса есть ряд особенностей:
– существуют разновидности способны неоднократно делить центриоли;
– во многих яйцеклетках центриоли разрушаются;
– в процессе формирования сперматозоидов происходит гибель центриоли. Одна из них в дальнейшем проходит трансформацию, а вторая не изменяется и сохраняется в первоначальном виде;
– у некоторых разновидностей улиток и грызунов все центриоли сперматозоида склонны к разрушению.
Биохимия центриолей клеточного центра
Процесс изучения центриолей в биохимическом плане сегодня достаточно сложный, поэтому он не изучен полноценно. Так же усложняет процесс тот факт, что центриоли единичные образования. Для примера, митохондрий несколько тысяч, поэтому процесс их изучения гораздо упрощён.
Данные о химическом составе получены благодаря иммунохимическим тестам. Существующие дополнительные образования в виде жгутиков и ресничк необходимы для функции передвижения. Они имеют базальные тельца, основа которых схожа с центриолями.
В ходе исследований учёные выявили, что их состав не обходится без белка табулина, свойственный так же цитоплазме. Он обеспечивает рост трубочек, участвует в формировании веретена деления, влияющим на деление хромосом.
Существует теория, что состав так же богат нуклеиновыми кислотами. Именно нуклеиновая кислота обеспечивает генетическую передачу данных. Однако, полноценно этот момент биохимии ещё не изучен.
Материнская и дочерняя центриоль клеточного центра
Во время жизненного периода клетки в ее центре всегда существуют только две центриоли. Они существуют рядом и формируют в едином комплексе дуплет центриолей. В данном дуплете они находятся под углом 90 градусов относительно нахождения друг к другу. В научном мире их подразделяют на дочернюю центриоль и материнскую. Ось продольного расположения дочерней центриоли находится строго перпендикулярно оси материнской.
Обе эти центриоли приближены концами так, что конец первой смотрит на поверхность второй. Участок материнской, наиболее отдаленный от центральной части, несет в себе придатки в виде наростов, состоящих из аморфного материала. На дочерней разновидности они отсутствуют.
Дочерняя разновидность центриоли имеет значительные отличия от материнской. Ее цилиндрическая центральная часть заполнена структурой, внешне напоминающей колесо телеги. Такое сравнение так же допустимо из-за участка в виде центральной втулки, имеющей диаметр кто больше 20 мкм и 9 спиц в своем составе. Спицы направленны в одну сторону к трубочке к каждому триплету.
Внутриструктурные центриоли позволяют цилиндру быть полярным. Примечательно то, что на конце внутри каждой центриоли нет таких характерных структур. Вся занимаемая внутренняя площадь под так называемой втулкой и присутствующими образованиями в виде спицами может составлять разный объём в зависимости от классификации клеток.
Так ее объём может занимать от 3/4 до половины длины всей центриоли. Изучая классификацию клеток можно отметить, что втулка иногда не сформирована или заменена на структурно образованный аморфный материал. Торцы цилиндрических образований не закрыты. Но это не относится к системе, образованной втулкой и спицами.
Значение клеточного центра
Примечательно, что центр, занимающий менее 1% от всего объёма клетки, играет одну из важнейших составляющих в метаболизме различных клеток. Проблемы в начале процесса деления влияют на появление генетически сбоев в клетках дочернего типа. Наборы их хромосом будут значительно отличаться от стандартного количества, что приведёт к хромосомным аномалиям организмов. Результатом этого изменения станет появление неправильно развитых особей или их гибель на ранней стадии развития.
В медицине давно исследована взаимосвязь количества центриоли клеточного центра и риска появления онкологических заболеваний. Для примера, если нормально развитые клетки содержат необходимые 2 центриоли, то в тканях, несущих в себе злокачественные образования, исследования выявляют от 4 до 6 центриоли. Эти исследовательские данные являются доказательной базой ключевой роли центросомы в процессе клеточного деления.
Последние исследования ученых указывают на важнейшую роль клеточного центра во многих процессах внутриклеточной транспортировки веществ. Так же уникальность строения всего клеточного центра помогает регулировать все изменения клетки, в том числе ее форму. У правильно развивающейся клетки центросома расположена недалеко от аппарата Гольджи, рядом с клеточным ядром, что обеспечивает совместное осуществление функций мейоза, митоза и апуптоза (запрограммированной клеточной смерти). Поэтому цитологи выделяют центрисому как важную объединяющую единицу клетки, без которой невозможно деление, а так же за целостный метаболизм.
Источник: