Доведено, що клітини эукариотических організмів представлені системою мембран, що утворюють всіх органел білково-фосфоліпідного складу. Однак з цього правила існує важливий виняток. Дві органели (клітинний центр та рибосома), а також всіх органел руху (джгутики і війки) мають немембранную структуру. Чим же вони утворені? У даній роботі ми постараємося знайти відповідь на це питання, а також вивчимо будова клітинного центру клітини, часто званого центросомой.
Всі клітини містять клітинний центр
Перший факт, який зацікавив вчених, – це необов'язкова наявність цього органоида. Так, у нижчих грибів – хитридиомицетов – і у вищих рослин немає. Як з'ясувалося, у водоростей, у клітинах людини і більшості тварин наявність клітинного центру необхідно для здійснення процесів мітозу та мейозу. Першим способом діляться соматичні клітини, а іншим – статеві. Обов'язковим учасником в обох процесах виступає центросома. Розбіжність її центриолей до полюсів клітини і ділиться натягування між ними ниток веретена поділу і забезпечує подальше розбіжність хромосом, прикріплених до цих ниток і до полюсів материнської клітини.
Мікроскопічні дослідження виявили особливості будови клітинного центру. У нього входить від одного до декількох щільних тілець – центриолей, від яких віялоподібно розходяться мікротрубочки. Розглянемо більш докладно зовнішній вигляд, а також будова клітинного центру.
Центросома в інтерфазних клітці
У життєвому циклі клітини клітинний центр можна побачити в період, званий интерфазой. Поряд з мембраною ядра зазвичай розташовуються два микроцилиндра. 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 поділками будова клітинного центру в клітці практично однаково у всіх еукаріотів.
Ультраструктура центросоми
Детально вивчити будова клітинного центру стало можливим в результаті використання електронного мікроскопа. Вчені встановили, що циліндри центросом мають наступні розміри: їх довжина – 03-05 мкм, діаметр – 02 мкм. Кількість центриолей перед початком ділення обов'язково подвоюється. Це необхідно для того, щоб сама материнська і дочірня клітини в результаті ділення отримали клітинний центр, що складається з двох центриолей. Особливості будови клітинного центру полягають у тому, що центриоли, складові його, не рівнозначні: одна з них – зріла (материнська) – містить додаткові елементи: перицентриолярний сателіт та її придатки. Незріла центриоль має специфічний ділянку, названий тележним колесом.
Поведінка центросоми в митозе
Добре відомо, що ріст організму, а також його розмноження відбувається на рівні елементарної одиниці живої природи, якою є клітина. Будова клітини, локалізація і функції клітини, а також її органоїдів розглядаються цитологией. Незважаючи на те що вчені провели досить багато досліджень, клітинний центр залишається дотепер недостатньо вивченим, хоча його роль у клітинному поділі з'ясовано повністю. В 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 центромерам первинної перетяжки хромосоми. Для чого це необхідно?
Веретено поділу анафазной клітини
Досліди Р. Бовері, А. і Нейла інших вчених дозволили встановити, що будова клітинного центру та його функції взаємопов'язані. Наявність двох центриолей, биполярно розташованих по відношенню до полюсів клітини, і ниток веретена поділу між ними забезпечує рівномірний розподіл хромосом, сполучених з мікротрубочками, до кожного з полюсів материнської клітини.
Таким чином, кількість хромосом буде однаковим у дочірніх клітинах в результаті мітозу або вдвічі менше (у мейозі), ніж у вихідної материнської клітини. Особливо цікавим представляється 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 центросоми вивчимо, які ж органічні сполуки входять до її складу. 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 центросоме білки володіють скорочувальної здатністю. Вони входять до складу мікротрубочок і називаються тубулинами. Вивчаючи зовнішнє і внутрішнє будова клітинного центру, ми згадували допоміжні елементи: перицентриолярние сателіти і придатки центриолей. До їх складу входять ценексин і мирицитин.
Є також білки, що регулюють обмін речовин органоида. Це кіназа і фосфатаза – спеціальні пептиди, які відповідають за нуклеацию мікротрубочок, тобто за утворення активної молекули-затравки, з якої починається ріст і синтез радіальних микронитей.
Клітинний центр як організатор фібрилярних білків
В цитології остаточно закріпилося уявлення про центросоме як про головну органелле, що відповідає за утворення мікротрубочок. Завдяки узагальнюючим дослідженням К. Фултонаможно стверджувати, що клітинний центр забезпечує цей процес чотирма шляхами. Наприклад: полімеризацією ниток веретена поділу, формуванням процентриолей, створенням радіальної системи мікротрубочок інтерфазних клітини і, нарешті, синтезом елементів первинної війки. Це особливе утворення, характерне для материнської центриоли. Вивчаючи будову і функції клітинної оболонки, вчені виявляють її під електронним мікроскопом у 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 з молекул тубуліну і є міткою, за якою можна визначити зрілу материнську центриоль. Так як же відбувається дозрівання центросоми? Розглянемо всі нюанси цього процесу.
Етапи освіти центриоли
Цитологи встановили, що дочірня і материнська центриоли, утворюють диплосому, не однакові за своєю будовою. Так, зріла структура оточений шаром перицентриолярного речовини - митотическим гало. Повне дозрівання дочірньої центриоли відбувається довше, ніж триває один життєвий цикл клітини. Наприкінці стадії G1 другого клітинного циклу нова центриоль вже виступає в ролі організатора мікротрубочок і здатна до формування ниток веретена поділу, а також до утворення спеціальних органел руху. Ними можуть бути війки і джгутики, що зустрічаються в одноклітинних найпростіших тварин (наприклад, эвглени зеленої, інфузорії-туфельки), а також у багатьох водоростей, наприклад хламидомонади. Джгутиками, освіченими завдяки мікротрубочках клітинного центру, забезпечені багато спори у водоростей, а також статеві клітини тварин і людини.
Роль центросоми в життєдіяльності клітини
Отже, ми переконалися в тому, що одна з найменших клітинних органел (займає менше 1 % об'єму 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 хромосомним аберрациям. 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 служать доказом ключової ролі центросоми в контролі над клітинним поділом. Останні експериментальні дані вказують на важливу роль цієї органели у 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 Гольджи, 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 центросому важливим об'єднуючим органоидом клітини, що відповідають за її розподіл, так і за весь метаболізм в цілому.
