Какое значение имеет клеточный центр кратко

Обновлено: 04.07.2024

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.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

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.

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:

Центросомы впервые заметили на веретенах деления во время митоза соматической клетки. Одновременно это увидели ученые-биологи В. Флеминг и О. Гертвиг и другие. Открытие произошло в 1870-х годах. Биологи обнаружили, что после деления центриоли не исчезают бесследно, а остаются в клетке.

Рис. 1. Клеточный центр

Строение

Плавающий в цитоплазме недалеко от ядра клеточный центр построен из двух центриолей или цилиндров (материнской и дочерней), находящихся под прямым углом по отношению друг к другу. Вместе центросомы образуют диплосому.

Центросома представляет собой трубочки длиной 0,1-3 мкм, которые найдены в клетках животных и низших растений. Строение отличает ряд особенностей:

стенки построены из 9 комплексов микротрубочек;
каждый комплекс – это триплет, состоящий из 3 микротрубочек;
триплеты соединены между собой белковыми нитями;
центриоли образованы белком – тубулином;
каждая трубочка содержит внутри белковую ось и полость, заполненную однородной массой;
центриоли окружены бесструктурным веществом – центриолярным матриксом, который участвует в создании микротрубочек.

Различают участок центриолей, находящихся в светлой зоне. Это центросфера, которая строится из фибриллярных белков. В светлой зоне расположены микротрубочки и микрофибриллы, которые соединяют клеточный центр с ядерной оболочкой.

На заметку: В клетках эукариот (ядерных) материнская и дочерняя центриоли расположены перпендикулярно. Для клеток простейших и нематод подобное строение не характерно. У высших растений и грибов центриолей нет.

Рис. 2. Центриоль: строение

Функции

Роль клеточного центра в деятельности клетки важна. Это органоид, который

Образует органы движения простейших (жгутики), за счет которых одноклеточные простейшие перемещаются в водной среде.
Формирует реснички на поверхности клеток эукариот, чтобы повысить чувствительность к внешним раздражителям (например, рецепция на поверхности кожи).
Участвует в синтезе микротрубочек, расположенных в цитоплазме или являющихся компонентом опорно-двигательного аппарата.
Создает нити веретена деления в ходе непрямого, митотического деления клеток. При этом материнская и дочерняя хромосомы удваиваются и расходятся к полюсам клетки. Это дает возможность равномерно распределять генетическую информацию между дочерними клетками.
Относится к структурам, которые отвечают за создание и распределение микротрубочек в клетке.

Рис. 3. Создание нитей веретена деления в процессе митоза

На заметку: Нити веретена деления обеспечивают расхождение гаплоидного (одинарного) набора хромосом к полюсам клетки. В аномальных, видоизмененных (раковых) клетках аномальное количество центриолей. Это говорит о том, что количество делений неограниченно. Идет разрастание клеток, претерпевших мутации.

Назначение клеточного центра, это создание микротрубочек, которые прикрепляются к центромерам (перетяжкам хромосом) и способность при сокращении оттягивать к полюсам хроматиды. В дальнейшем хроматиды удваиваются, и новая клетка получает такой же набор хромосом, как материнская. Для клеток человека – это 46 хромосом.

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.

Центросома была открыта и кратко описана только в конце XIX века. Биологи выяснили, что эта небольшая клеточная структура играет главную роль в процессе деления клетки. Изучая рисунок органеллы, можно выявить опасные наследственные заболевания и онкологию на ранних стадиях. По этой причине строение и функции клеточного центра представляют особый интерес не только для научных сотрудников, но и для медиков.

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.

Читайте также: