Клеточный центр у грибов и низших растений: центриоли и функции ресничек и жгутиков

Открытие в науке

Описание центросом на полюсах делящегося веретена, которые обнаруживаются в клетках во время митоза, было сделано почти одновременно биологами Флемингом V и Хертвигом О. Открытие было сделано в 1870-х годах.

Ученые уже тогда установили, что после завершения митоза центросомы не исчезают, а остаются в межфазном периоде. Детальная структура была определена после появления электронной микроскопии в середине 20 века.

Функции и строение

Клеточный центр — это органоид, видимый под световым микроскопом в клетках низших животных и растений. Обычно он находится рядом с ядром или в геометрическом центре клетки и состоит из двух стержневидных тел центриолей размером примерно 0,3–1 мкм.

Под электронным микроскопом оказалось, что центриоль представляет собой цилиндр, стенки которого состоят из девяти троек очень тонких трубок. Каждый триплет включает 2 неполных набора — 11 протофибрилл и 1 полный — 13 протофибрилл.

У всех центриолей есть белковая ось, от которой тонкие белковые нити направляются к триплетам. Центриоли окружены структурой, лишенной структуры: центриолярным матриксом. Именно здесь происходит образование микротрубочек благодаря белку гамма-тубулина.

Клеточный центр включает две центриоли — дочернюю и материнскую, которые взаимно перпендикулярны друг другу и вместе образуют диплосому. Материнская центриоль имеет дополнительные структурные элементы — сатиллиты, их количество постоянно меняется и они встречаются по всей центриоле.

Структура клеточного центра
Структура клеточного центра

В середине цилиндра находится полость, заполненная однородной массой. Пара центриолей, окруженная более светлой областью, называется центросферой.

Центросфера состоит из фибриллярных белков (главный из них — коллаген). Здесь микротрубочки, множество микрофибрилл и скелетных фибрилл, которые обеспечивают фиксацию центра клетки вблизи ядерной оболочки. Только у эукариотических клеток центриоли расположены под прямым углом друг к другу. У простейших нематод такого строения нет.

Цитологические особенности

Конструктивные элементы Состав Функции
Сентиолярная матрица Немембранное образование, состоящее из белка гамма-тубулина Участвуйте в создании микротрубочек
Центросома он представлен парой сформированных центриолей, в которую входят девять триплетов микротрубочек. Созданы из белков коллагена и расположены перпендикулярно друг другу. Отвечает за формирование веретена деления, образует цитоскелет

Основные функции

Основная функция клеточного центра — формирование веретена деления. Это наиболее важная структура, которая возникает при делении митотических клеток. Процесс проходит в несколько этапов:

Жгутики - это перепончатые отростки

  1. Самостоятельное удвоение центросомы.
  2. Расхождение центриолей на разных полюсах клетки.
  3. Формирование цепочек микротрубочек. Один конец нити прикреплен к хромосомам.
  4. Равномерное распределение наследственного материала среди дочерних клеток.
  5. Одиночная центриоль выполняет восстановление второй части.

Кроме того, центросома участвует в образовании нескольких важных элементов: микротрубочек, ресничек и жгутиков. Белковые структуры образуют цитоскелет клетки. Жгутики — это мембранные отростки, характерные как для растительных, так и для животных клеток. Они необходимы для самостоятельного передвижения специализированных конструкций в жидкой среде. Реснички выполняют рецепторную функцию. Строение органелл и функции клеточного центра приведены в таблице.

Элемент Структура Значение

Entrolus Полый цилиндр с 9 тройками Формирование микротрубочек, равномерное распределение генетического материала среди новых клеток
Спутники Придатки, прикрепленные к материнской центриоле Узел делительного шпинделя
Микротрубочки Белковые нити, расходящиеся по периферии клетки Формирование веретена деления и расхождение хромосом на разных полюсах
Матрица Вещество без ярко выраженной структуры вокруг центросомы Сборка микротрубочек

Деление клеток характерно для всех сложных организмов. Но центросома участвует в митозе только у организмов животных и простейших. У других живых существ эта органелла отвечает за образование внутриклеточных структур.

Что мы узнали?

Из урока мы узнали характеристики клеточного центра и его функции. Центросома образована парой центриолей, в которую входят микротрубочки, белковые волокна, белки. Центросома участвует в делении митотических клеток (образует делящееся веретено), образует цитоскелет и жгутики. Отсутствие центриолей в клетках грибов, высших растений и некоторых простейших не препятствует митотическому делению.

Механизм распределения генетической информации

Перед митозом центр клетки удваивается, при этом материнские центриоли разъединяются и расходятся на противоположных полюсах.

Так в ячейке выглядят два клеточных центра. От них к центру, к хроматидам, собираются микротрубочки. Микротрубочки прикрепляются к центромерам хроматидных пар и обеспечивают их равномерное распределение на дочерних клетках.

Во время дивергенции микротрубочки отделяются от минус-конца, который находится в центросоме. Микротрубочка укорачивается и, следовательно, притягивает хромосому к определенному полюсу клетки. Каждая новообразованная клетка получает диплоидный набор хромосом и центросому.

Строение и роль центриолей

Центиолы представляют собой немембранные органеллы эукариотических клеток и отсутствуют в клетках высших растений, ряда грибов и некоторых животных.

Каждая центриоль состоит из девяти триплетов микротрубочек тубулина.

Тройки расположены по окружности цилиндра длиной примерно 0,3 мкм и диаметром примерно 0,1 мкм.

В каждом триплете микротрубочки разные.

Один из них состоит из большего числа протофиламентов, а два других похожи на полусферы, соединенные со вторым и первым, а третьим — вторым.

В паре центриоли расположены под прямым углом друг к другу. В интерфазе они расположены в центре клетки и связаны либо с ядром, либо с комплексом Гольджи.

Клеточный центр — это главный центр организации микротрубочек, инициирующий их рост.

Здесь же образуются жгутики и реснички.

Клеточный центр выполняет функцию организации веретена деления. Центриолей у растений нет, но у них образуется веретено. Поэтому считается, что веретено образует самый центр клетки, а не центриоли, входящие в ее состав. Вероятная функция центриолей — это ориентация веретена так, чтобы хромосомы расходились точно по полюсам.

Перед делением каждая центриоль пары движется к своему полюсу.

Микротрубочки растут от центриолей к полюсам. Они прикрепляются к центромерам хромосомы и обеспечивают равное распределение наследственного материала между дочерними клетками.

В новых ячейках возле каждой центриоли появляется новая дочь.

Однако есть и другие варианты: вторая центриоль пары может появиться первой или в ячейке может быть несколько пар. Кроме того, центриоли образуют базальные тела, являющиеся их модификациями, расположенные у основания жгутиков и ресничек.

Вопрос 1. Каковы функции клеточного центра?

Клеточный центр выполняет функцию формирования внутреннего скелета клетки (цитоскелета). Цитоскелет представляет собой сеть микротрубочек, которые проникают в цитоплазму, поддерживают форму клетки и обеспечивают движение органелл клетки, а также работу специализированных органелл движения — ресничек и жгутиков.

Клеточный центр также обеспечивает нормальное деление клеток.

Центриоли клеточного центра расходятся у полюсов делящейся клетки и образуют делящееся веретено, благодаря которому впоследствии из материнской клетки образуются две дочерние клетки.

Центриоли представлены цилиндрами, образованными множеством микротрубочек.

Центриоли, расположенные под прямым углом друг к другу, расположены близко к ядру и образуют центр клетки.

Вопрос 2. Каковы функции центриолей в клетке?

Центриоли являются частью клеточного центра и обеспечивают нормальное деление клеток. Перед делением центриоли расходятся полюсами, образуя веретено деления клетки.

Вопрос 3. В чем сходство и различие ресничек и жгутиков?

Органеллы клеточного движения имеют много общего. Реснички и жгутики — это специализированные органеллы клеточного движения, они образованы микротрубочками.

В основании жгутика и ресничек находится базальное тело, которое укрепляет их в цитоплазме клетки. Механизм движения ресничек и жгутиков одинаковый, он основан на скольжении микротрубочек относительно друг друга. Сходство этих органелл движения заключается еще и в том, что энергия АТФ расходуется на их работу.

Реснички и жгутики различаются размерами. Жгутики в несколько раз длиннее ресничек.

Кроме того, ресницы, волнообразно складываясь, обеспечивают клетке регулярное и медленное движение. Жгутик же совершает вращательные движения, которые позволяют клетке активно двигаться.

Вопрос 4. Какие примеры клеточных включений.

Временные образования в клетке называются клеточными включениями. К ним относятся гранулы крахмала, гликогена или белка, маленькие капли жира, кристаллы соли.

Центриоли (от лат. Centrum — середина, центр) представляют собой два перпендикулярных друг другу цилиндра, стенки которых образованы микротрубочками и соединены системой связок.

Кончик одного цилиндра (дочерняя центриоль) направлен к поверхности другого (материнской центриоли). Набор материнских и дочерних центриолей, расположенных близко друг к другу, называется диплосомой.

Центриоли были впервые обнаружены и описаны в 1875 г. В. Флемингом. В интерфазных клетках центриоли часто находятся рядом с комплексом Гольджи и ядром.

Ультрамикроскопическое строение центриолей изучали только с помощью электронного микроскопа. Стенка центриолей состоит из 9 троек микротрубочек, расположенных по окружности и образующих полый цилиндр.

Системы микротрубочек центриолей можно описать формулой (9X3) + 0, что подчеркивает отсутствие микротрубочек в центральной части. Центриоли имеют ширину около 0,2 мкм и длину 0,3-0,5 мкм (однако есть центриоли, достигающие в длину нескольких микрометров). Помимо микротрубочек, центриоль содержит дополнительные структуры — «ручки», соединяющие триплеты.

Центриолярный цикл

Структура и активность центриолей меняются в зависимости от периода клеточного цикла.

Это позволяет говорить о центриолярном цикле. В начале периода G1 от поверхности материнской центриоли начинают расти микротрубочки, которые растут и заполняют цитоплазму. По мере роста микротрубочки теряют связь с областью центриоли и могут длительное время оставаться в цитоплазме. В период S или G2 количество центриолей увеличивается вдвое.

Этот процесс заключается в том, что центриоли в диплосоме расходятся и вокруг каждой из них происходит образование центриолей. Вначале девять одиночных микротрубочек откладываются рядом и перпендикулярно исходной центриоли. Затем они превращаются в девять дублетов, а затем в девять триплетов микротрубочек новых центриолей.

Такой способ увеличения числа центриолей получил название дупликации. Следует отметить, что удвоение числа центриолей не связано с их делением, почкованием или фрагментацией, а происходит за счет образования центриолей.

Следовательно, в результате дупликации ячейка содержит четыре парные центриоли. В этот период материнская центриоль продолжает играть роль центра образования цитоплазматических микротрубочек.

Источники

 

  • https://animals-world.ru/kletochnyj-centr-organoidy-dvizheniya-vklyucheniya/
  • https://nauka.club/biologiya/kletochnyy-tsentr.html
  • https://obrazovaka.ru/biologiya/kletochnyy-centr.html
  • https://cyberlesson.ru/centrioli-v-kletkah-vysshih-form-otsutstvujut/

Оцените статью
Блог про биологию