Центросома — клеточный центр, который состоит из центриолей и центросферы, образованной отходящими небольшими фибриллами. Это органоиды эукариотических клеток без мембраны. Причём они отсутствуют у некоторых грибов и высших растений. Каждая такая частица включает в себя тубулиновые микротрубки триплетов, которые расположены по кругу.
Описание и характеристика
В конце XIX века открыли новые частицы клетки, которые назвали центросомами. Также учёные обнаружили центры, где были расположены крошечные структуры, — центриоли. Впервые удалось заметить эти образования в растительных тканях. Более подробно изучить их строение получилось только спустя 60 лет, когда изобрели электронные микроскопы. Хотя ответов на многие вопросы до сих пор нет.
Центриоли представляют собой специальную безмембранную структуру с удвоением отростков. Эти микроскопические образования являются частью ядра клетки. Что происходит внутри, достаточно сложно рассмотреть даже в электронный микроскоп. Наличие центросом характерно для животных, некоторых грибов и простейших растений, например, папоротников и мхов.
Внутриклеточные центриоли окружаются мелкозернистым веществом. Оно или имеет волокнистую структуру, или вовсе не обладает никакими очертаниями.
Биологов очень заинтересовал тот факт, что наличие органоида необязательно. В итоге обнаружилась необходимость протекания процесса мейоза и митоза в клетках большинства видов животных, человека и водорослей. Для этого требуется клеточный центр.
При помощи митоза происходит деление у соматических клеток, а половые используют способ мейоза. В обоих случаях обязательно необходима центросома. Центриоли расходятся к полюсам воспроизводимой клетки, а также обеспечивают натяжение нитей деления. Благодаря этому происходит расхождение хромосом, которые закреплены на противоположных сторонах материнской клетки и на рассматриваемых нитях.
Исследования под мощным микроскопом помогли выявить функции и характеристики центра, а также его особенности строения. В центросому входят плотные и очень мелкие образования с расходящимися микротрубочками. Эти тельца называются центриолями.
Клеточный центр можно увидеть только на интерфазном этапе жизненного цикла клетки. Возле мембраны ядра чаще всего находится 2 микроскопических цилиндра. Каждый состоит из белковых трубочек, которые собираются по 3 штуки и образуют так называемые триплеты. При помощи этих структур создаётся поверхность центриоли.
Когда их всего 2, они становятся под прямым углом относительно друг друга. У всех эукариот центросома в период жизни практически одинаковая.
Ультраструктура и поведение в митозе
Провести детальное исследование клеточного центра получилось только после применения электронных микроскопов. Биологи определили, что длина цилиндров центросомы составляет около 0,4 мкн, а их диаметр — 0,2 мкм.
Перед запуском процесса отделения количество центриолей в любом случае удваивается. Это нужно для того, чтобы после разделения обе клетки (материнская и дочерняя) имели по 2 образования с микротрубочками в своих центральных отделах клетки.
Главной особенностью строения центросомы можно считать то, что входящие в неё частицы не являются равнозначными. Материнская доля имеет дополнительные элементы. Это придатки и непосредственно прицентральный сателлит. У незрелой (дочерней) части есть необычный участок, который называется тележным колесом.
Размножение и рост любого организма неизменно проходит на уровне самой простой единицы живой природы. Функции и строение, а также локализация в клетке и её отдельных частях рассматриваются наукой цитологией. Учёные провели уже очень много различных исследований, но центр всё равно не изучен на достаточном уровне, хотя его значение при делении определено однозначно. В фазах мейоза и митоза центриоли образуют нити, которые впоследствии и закрепляются на центрометрах во время первичного растяжения хромосом.
Веретено деления и химический анализ
Ранние опыты биологов позволили определить, что функции клеточного центра напрямую связаны с его строением. Присутствие двух центриолей, которые противоположно расположены друг к другу, и нитей позволяет проводить равномерное распределение хромосом. Последние соединены между собой микротрубочками и закрепляются на полюсах материнской клетки.
Благодаря этому у новых клеток такое же количество хромосом, как и у материнских. Но в случае с процессом мейоза их вдвое меньше. Особый интерес вызвало наблюдение того факта, что строение центросомы всё время изменяется. Также оно коррелятивно взаимосвязано с различными жизненными циклами клетки.
Исследования показали, что центральный отдел клетки в основном состоит из белков. Они имеют сократительную способность, а также являются частью микротрубочек. Эти белки называются тубулинами.
Среди вспомогательных элементов выделяют такие:
- Придаточные частицы центриолей.
- Перицетриолярные сателлиты.
В состав обоих видов входит ценексин и мирицетин. Также существует белки, с помощью которых осуществляются обменные процессы в органоиде. К ним относятся фосфатазы и киназы — специальные пептиды, отвечающие за возникновение и активизацию молекулы-затравки. Именно она влияет на развитие и выработку радиальных микронитей.
Строение центросомы и диплосомы
В основе строения клеточного центра лежат 9 компонентов, каждый из которых состоит из трёх микротрубочек. С их помощью образуется заполненный цилиндр, длина которого достигает всего лишь 0,5 мкм. У этой структуры есть такие особенности:
- Первая трубка, которая находится ближе к центру образованного цилиндра, является заполненной. Её диаметр составляет примерно 25 нм, а толщина стенки не превышает 5 нм. Эта микротрубочка в своём составе имеет 13 белковых единиц, которые образуют мультимерный или полипептидный комплекс.
- Другие две трубки полые и очень плотно расположены друг к другу. В составе каждой из них есть по 11 пептидных единиц.
- Триплеты находятся под углом в 45 градусов к радиусу цилиндрического образования.
- Микротрубки располагаются в аморфной субстанции.
Кроме этих трубочек, в клеточных центрах есть отростки. Некоторые из них направлены к центру цилиндра, а другие — к соседним триплетам. Перед началом деления у клетки уже есть две центриоли, структура которых образует дуплет. Они находятся перпендикулярно друг другу, а конец одной сближен с боковой поверхностью другой.
Первая центриоль является материнской, а вторая — дочерней. Во внешнем виде также присутствуют различия. На материнском образовании есть придатки или выросты, а на дочернем их нет. Последняя имеет такие особенности:
- На центральной части одного из концов расположена ещё одна трубка, которая разделяется на 9 отростков.
- Длина создаваемой окружности может доходить до 75% от длины центральной части клетки.
- На другом конце центросомы нет окружности из белковых трубок.
- В некоторых видах клеток втулку заменяет аморфная среда.
Функции центриолей полностью неизвестны. Учёные предполагают, что они необходимы для возникновения веретена деления. Но такая гипотеза рушится из-за наличия этих частиц в грибах и простейших растениях.
Специалисты считают, что центриоли нужны для обеспечения пространственной ориентации колеса разделения по отношению к полюсам. Микротрубки являются своеобразной опорой в органоидах.
Механизм распределения генетической информации
Непосредственно перед началом выполнения процесса митоза центр клетки раздваивается. При этом материнские микрочастицы отсоединяются и направляются к противоположным полюсам.
В итоге в одном теле клетки появляется сразу два центра. К середине направляются хроматиды, после чего происходит сборка микротрубочек. Они цепляются за центромеры и позволяют равномерно распределить их по дочерним организмам.
Во время расхождения происходит пересборка микротрубочек. Они укорачиваются, из-за чего начинается процесс растягивания хромосом к полюсам. В каждой новой клетке появляется диплоидный набор и центросома.
Главные функции центральной части клеток:
- Создание жгутиков органоидов, благодаря которым появляется возможность передвижения в жидкой среде.
- Появление ресничек, необходимых для получения информации о внешних раздражителях.
- Формирование нити веретена распределения во время митотического и непрямого раздвоения. Это обеспечивает равномерное деление генетической информации.
- Принятие участия в образовании белковых трубочек, которые в итоге переходят в цитоплазму или становятся частью опорного и растягивающего аппарата.
- Опухолевые клетки имеют увеличенное количество центров.
Центросома очень важна во время распределения хромосомы при митозе. Также она обеспечивает некоторые клетки возможностью перемещения. Доказательством тому служит наличие ресничек и жгутиков у простейших организмов и сперматозонов. У них есть образования такой же структуры, как и в центральной части клеток.
