Строение и функционирование генетических структур клеток на микроскопическом уровне, их количественную и качественную изменчивость изучает одно из направлений генетики. В интерфазе митоза центриоли располагаются в центре клетки, связываясь с ядром или с комплексом Гольджи. Смотрите видео онлайн «Биология в картинках: Строение и функции центриолей (Вып. 68)» на канале «Строительные Рецепты» в хорошем качестве и бесплатно. Центриоли удваиваются и начинают расходиться в интерфазе, а уже в профазе стартует образование нитей веретена деления. Неспособность клеток использовать центриоли для создания функциональных ресничек и жгутиков связано с рядом генетических и инфекционных заболеваний.
Центриоли строение и функции
У высокодифференцированных клеток комплексы могут быть сосредоточены в разных участках клетки, что определяет специфическую организацию системы микротрубочек в целом. Например, в эпителиальных клетках, выстилающих орган равновесия кортиев орган , наряду с расходящимися от центросомы короткими микротрубочками существует множество длинных, ориентированных вдоль длинной оси клетки. Очевидно, что для формирования такой системы микротрубочек необходимо, чтобы заякоривающий комплекс располагался на краю клетки. По-видимому, зародившись на центросоме, короткие микротрубочки перемещаются в направлении клеточной мембраны, откуда дорастают до противоположного конца клетки. Такая специализированная система микротрубочек обеспечивает не только эффективное распределение мембранных компонентов и перемещение везикул, но и выполнение главной специальной функции этих клеток — передачу механических вибраций. Какие молекулярные механизмы приводят к реорганизации радиальной системы микротрубочек в продольно-ориентированную, до конца неясно. Однако из приведенного примера следует, что радиальная организация сети микротрубочек не универсальна, а центросома не всегда выполняет роль основной структурой, ответственной за пространственную организацию цитоплазматической сети микротрубочек.
Центросома — регуляторный центр клетки. Для этого утверждения есть много оснований, о некоторых их них мы уже говорили, но существуют и другие. Центросома обычно располагается в геометрическом центре клетки, в непосредственной близости от аппарата Гольджи, от нее на периферию клетки радиально расходятся микротрубочки — своеобразные клеточные «рельсы», по которым транспортные молекулы перемещают различные «грузы», а растущая от активной центриоли первичная ресничка выполняет в клетке сенсорную функцию. Считается, что ресничка — элемент пути, транслирующего внеклеточный сигнал на центросому и комплекс Гольджи с целью эффективной секреции новых синтезированных веществ внеклеточного матрикса. Ресничка выполняет роль антенны; на ее поверхности располагаются разнообразные специфические молекулярные комплексы — рецепторы для внешних сигналов. Например, полицистин-2 на поверхности ресничек клеток почечного эпителия участвует в формировании кальциевых каналов и инициации сигнала, контролирующего клеточную пролиферацию и дифференциацию.
Одновременно в этих клетках ресничка выполняют и механосенсорную функцию. Рецепторы на мембране реснички могут быть видоспецифичными — например, реснички нейрона имеют характерные рецепторы для соматостатина и серотонина. Таким образом, центросома оказывается центральным «узлом» в механизме сигнальной трансдукции: от первичной реснички центросома получает внеклеточный сигнал, в зависимости от которого «регулирует» транспортные процессы, осуществляемые по системе связанных с нею микротрубочек. Центросома — структурная часть механизма, управляющего динамической морфологией клетки в целом. Живая клетка имеет определенную, характерную для данного типа форму. Форма эта не постоянна, она способна динамично меняться.
Постоянство формы клетки поддерживает цитоскелет, и он же обеспечивает ее изменения при различных физиологических и патологических состояниях. Особенно значительные изменения происходят при движении клетки — сложно скоординированном процессе, в который напрямую вовлечены растущие от центросомы микротрубочки. При движении микротрубочки взаимодействуют с актиновым филаментами и клеточными контактами, регулируют натяжение клетки, а изменения их динамики вызывают изменение скорости движения. Выполнение этих функций напрямую связано с пространственной организацией системы микротрубочек, с ее способностью быстро перестраиваться. В настоящее время очевидна структурно-функциональная связь всех компонентов цитоскелета в клетке. Так, поддержание формы клетки зависит не только от системы микротрубочек, но и от системы промежуточных филаментов, центр схождения которых также может располагаться вблизи центросомы.
Взаимодействие микротрубочек и актиновых микрофиламентов имеет принципиальное значение на различных стадиях построения митотического веретена. Взаимодействие между микротрубочками, актиновыми микрофиламентами и адгезивными структурами является ключевым в регуляции клеточной подвижности миграции, локомоции, цитокинеза и поляризации клеток. Это взаимодействие осуществляется в первую очередь на структурном уровне посредством белков-связок, которые соединяют микротрубочки и актиновые микрофиламенты [ 16 ]. В неспециализированных клетках центросома регулирует не только соотношение свободных и связанных с ней микротрубочек, но и длину радиальных микротрубочек, а, следовательно, и их способность дорасти до края клетки и взаимодействовать своими плюс-концами с фокальными контактами. Дело в том, что единичный растущий конец индивидуальной микротрубочки способен к специфической локальной регуляции контактов путем направленного к ним подрастания микротрубочек — таргетинга [ 17 ]. Это делает каждый плюс-конец центросомальной микротрубочки, достигший периферии клетки, потенциально уникальным.
Однако способность центросомы сочетать нуклеирующую и заякоривающую функции выходит на первый план не только в связи с представлением о том, что индивидуальная микротрубочка — дискретный инструмент регуляции клеточных контактов, но и в связи с ее способностью закрепляться на специфических сайтах на периферии клетки с помощью комплекса плюс-концевых белков, а также динамически взаимодействовать с актиновыми филаментами [ 18 ]. Эта способность плюс-концов очень важна и для митоза, поскольку позволяет радиально растущим от центросомы астральным микротрубочкам взаимодействовать с кортексом и обеспечивать правильное положение ядра, хромосомной пластинки и борозды дробления, а также генерировать силы, действующие на центросому и полюса веретена, с которыми связаны минус-концы микротрубочек. По окончании митоза плюс-концевые белки определяют и положение аппарата Гольджи, в норме локализованного рядом с центросомой; взаимодействие между центросомой и аппаратом Гольджи — необходимый элемент внутриклеточных сигнальных путей регуляции деления клетки и апоптоза. Мы понимаем, что непосвященному в тайны клеточной биологии трудно воспринять все вышесказанное. Придется поверить на слово: накопленные к настоящему моменту данные свидетельствуют, что центросома — не только центр организации микротрубочек, но и структурная часть механизма, управляющего динамической морфологией клетки в целом. И вечный бой, покой нам только снится...
Завершая свое краткое повествование о центросоме, попробуем определить, насколько далеко мы продвинулись по пути постижения ее роли в живой клетке. Уникальная центрально-симметричная структура всегда вызывала смелые, а порой и фантастические гипотезы о функциях центросомы. История исследований изобилует примерами большая часть которых, ввиду ограниченности объема, не вошла в данную статью , когда категоричность утверждений исследователей опровергалась сюрпризами, преподносимыми этой клеточной органеллой. Согласно современным представлениям, центросома — важный интегральный элемент живой клетки, функции которой не ограничены ее способностью к полимеризации микротрубочек. В исследовании центросомы появились целые отдельные направления, посвященные ее участию в каком-то одном аспекте жизнедеятельности клетки: в поддержании и изменении формы клетки, в образовании клеточной полярности, в регуляции внутриклеточного транспорта, в формировании мультибелковых ансамблей, ответственных за регуляцию клеточного цикла, и в других клеточных процессах. Уже на данном этапе развития клеточной биологии понятно, что центросома — ключевая структура в регуляторных процессах, и нарушение ее функций приводит к аномалиям клеточного цикла, дефектам в развитии живых тканей и организмов, к возникновению трофических и онкологических заболеваний.
Однако бурное развитие новых экспериментальных подходов дает и, как мы надеемся, будет давать в будущем все новые возможности для исследования центросомы. Несмотря на большое количество описанных центросомальных белков, процесс изучения характера их взаимодействия друг с другом еще только начинается. На наших глазах мозаичность знаний о центросоме сменяется структурированностью, обнаруживаются функциональные связи между различными центросомальными белками. Мощный арсенал молекулярно-биологических и генетических методов в сочетании с детальным изучением морфологии позволяет накапливать огромное количество новых фактов, обработка и анализ которых становятся возможными благодаря современным информационным технологиям. И чем больше мы узнаем о центросоме, тем более важная роль в клетке ей отводится, поэтому без преувеличения можно сказать, что понимание регуляторных функций центросомы как мультибелкового комплекса, видимо, уже в недалеком будущем приведет к более глубокому проникновению в тайны организации живой материи. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальный исследований.
Литература: 1. Boveri T. Цитируется по: [ 4 ]. Henneguy L. Uber Flimmerzellen.
Таким образом, пол будущего потомства у млекопитающих, в том числе и у человека, зависит от отца. Определите количество хромосом в ядре его сперматозоида. Ответ: Ответить Рецепторы сперматозоида На головке сперматозоида находятся особые образования — рецепторы. Они улавливают химический сигнал от яйцеклетки и плывут в её сторону. Такое движение получило название положительного хемотаксиса он наблюдается у многих простейших, плывущих в сторону еды.
Обсудить Редактировать статью В структуре эукариотической клетки выделяют особую группу органелл, которые выполняют двигательную и опорную функции. Такие компоненты относят к белковому цитоскелету, сформированному на основе филаментов, фибрилл и микротрубочек. Последние образуют главную каркасную органеллу — клеточный центр центросому , основу которого составляют 2 цилиндра, названных центриолями. Термин впервые был предложен еще в 1895 году Бовери. Однако в то время понимание, что такое центриоли, сильно отличалось от современного представления. Бовери назвал так едва заметные маленькие тельца, которые находились на границе видимости светового микроскопа. Теперь же подробно изучены не только строение, но и функции центриолей. Что такое центриоли? Как уже было отмечено выше, эти органеллы представляют собой составные компоненты центросомы.
Обычно в интерфазных клетках присутствуют две центриоли - рядом друг с другом, образующие диплосому. Из двух центриолей различают материнскую и дочернюю. Этот способ увеличения числа центриолей был назван дупликацией. Перед митозом центриоль является одним из центров полимеризации микротрубочек веретена клеточного де ления.
Ядро в клетках грибов и особенности их строения
ЦЕНТРИОЛЬ (от лат. centrum – срединная точка, средоточие и уменьшит. суффикса -ol-, букв. – маленький центр), органелла клеток животных (кроме некоторых простейших). Неспособность клеток использовать центриоли для создания функциональных ресничек и жгутиков связано с рядом генетических и инфекционных заболеваний. Ультрамикроскопическое строение центриолей было изучено только с помощью электронного микроскопа. В клетке центриоли располагаются обычно возле ядра, сами трубочки находятся в слегка уплотненном белковом окружении — матриксе.
Функции и строение
- Подготовка
- Открытие в науке
- Урок 13: Строение клетки. Цитоплазма. Клеточный центр. Рибосомы
- Клеточный центр - особенности строения, функции и роль
- Центриоли: структура и функции
- Строение органеллы
Центриоли: строение, удвоение, функции.
Сначала образуются по две половинки материнской и дочерней центриоли, а затем они перемещаются к полюсам, образуя центросомы. Однако из этого правила существует множество исключений: У некоторых видов клеток такое деление происходит неоднократно. В созревших яйцеклетках многих животных центриоли разрушаются. При образовании сперматозоидов центриоли распадаются.
Одна из них трансформируется в кинетосому жгутика, а вторая остается неповрежденной. У улиток и некоторых видов грызунов распадаются обе центриоли сперматозоида. Биохимия Биохимия данных клеточных структур в современной цитологии изучена плохо, так как трудно выделить чистую фракцию для того, чтобы узнать, что такое центриоли.
Также очень мал их объем — порядка 0,03 мкм3. В отличие от митохондрий, которых в клетке насчитывается около тысячи штук, и рибосом а их порядка одного миллиона , центриоли — это одиночные клеточные структуры. Данные об их химическом составе были получены в основном с помощью иммунохимического анализа.
Реснички и жгутики у простейших, служащие клеткам для передвижения, имеют в основании базальные тельца, строение которых сходно с центриолями. Ученым известно, что в состав микротрубочек входит белок тубулин. Он также имеется в клеточной цитоплазме.
Этот белок необходим для роста микротрубочек и формирования веретена деления, которое обеспечивает расхождение хромосом при редукционном и непрямом делении клеток.
В созревших яйцеклетках многих животных центриоли разрушаются. При образовании сперматозоидов центриоли распадаются. Одна из них трансформируется в кинетосому жгутика, а вторая остается неповрежденной. У улиток и некоторых видов грызунов распадаются обе центриоли сперматозоида. Биохимия Биохимия данных клеточных структур в современной цитологии изучена плохо, так как трудно выделить чистую фракцию для того, чтобы узнать, что такое центриоли. Также очень мал их объем — порядка 0,03 мкм3. В отличие от митохондрий, которых в клетке насчитывается около тысячи штук, и рибосом а их порядка одного миллиона , центриоли — это одиночные клеточные структуры. Данные об их химическом составе были получены в основном с помощью иммунохимического анализа.
Реснички и жгутики у простейших, служащие клеткам для передвижения, имеют в основании базальные тельца, строение которых сходно с центриолями. Ученым известно, что в состав микротрубочек входит белок тубулин. Он также имеется в клеточной цитоплазме. Этот белок необходим для роста микротрубочек и формирования веретена деления, которое обеспечивает расхождение хромосом при редукционном и непрямом делении клеток. Существуют данные, что в составе центриолей могут находиться нуклеиновые кислоты, играющие важнейшую роль в передаче генетической информации. Однако их функции в составе данной клеточной структуры еще не изучены.
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. 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.
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.
Клеточный центр
Смотрите видео онлайн «Биология в картинках: Строение и функции центриолей (Вып. 68)» на канале «Строительные Рецепты» в хорошем качестве и бесплатно. б) По строению базальное тело похоже на центриоль, т.е. состоит из 9 периферических триплетов. Сходство клеточного строения всех организмов указывает на единство их происхождения. Во время этого процесса материнские центриоли отходят друг от друга и распределяются по разным полюсам клетки.
Что такое клеточный центр?
Основу строения центриолей составляют расположенные по окружности девять триплетов микротрубочек, образующих таким образом полый цилиндр. Тонкое строение центриолей удалось изучить только с помощью электронного микроскопа. Еще одна работа, которую выполняют центриоли, заключается в расположении органелл клетки. Большинство органелл имеют мембранное строение, мембраны отсутствуют в структуре рибосом и центриолей. Центриоли встречаются практически во всех животных клетках и в клетках низших растений, в клетках высших растений клеточный центр устроен по-другому и центриолей не содержит. центриоли окружены бесструктурным веществом – центриолярным матриксом, который участвует в создании микротрубочек.
Что такое клеточный центр?
Стенки центриолей образованы девять триплетов микротрубочек расположены продольно и все ориентированы в одном направлении, причем концы проходят над микротрубочками, образующими часть цилиндр и концы меньше в другом, образуя дистальный и проксимальный конец центриоли или базального тела, то есть они являются структурами поляризованный. Однако эта структура не выполняется во всех организмах, как, например, у эмбрионов некоторых мух, где их 9 пар, или у нематод С. Elegans, где имеется 9 простых микротрубочек. В триплете микротрубочек только одна полная и состоит из 13 протофиламентов образованный 13 нитями тубулина, собранными вместе. Эта полная микротрубочка называется микротрубочкой A, в то время как микротрубочки B и C неполные и состоят только из 10 протофиламентов, 3 общих с протофиламентами A. На дистальном конце центриоли достигают только микротрубочки A и B, а C короче. На проксимальном конце молодых центриолей формируется структура, напоминающая тележку, которая помогает организовать и собрать 9 триплетов микротрубочек. Центросомы клеток структуры, образованные двумя центриолями, зрелой и незрелой. Зрелая центриоль имеет белковые структуры, которые составляют дистальные и субкристаллические придатки, и именно дистальные придатки связаны с плазматической мембраной.
Базальные тела тоже имеют своего рода отросток на их дистальных концах, но в данном случае они называются базальными ножками и соединительными или переходными волокнами, тогда как на их проксимальном конце они имеют бороздчатые корни ресничек. Эти придатки помогают базальному тельцу закрепиться на плазматической мембране, а поперечно-полосатые корни помогают организовать клеточную структуру базального тельца. Изображение: Атлас истории растений и животных Центриоли выполняют несколько функций для эукариотической клетки и для ее правильного функционирования. Среди этих функций можно выделить следующие.
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.
Так, например, в качестве изначального понятия использовался термин «центросфера», затем — «центральные корпускулы». Позднее был введено в оборот определение «центросома», но окончательно оно прижилось лишь в середине XX века, когда была определена структура клеточного центра. 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.
Изучаемые объекты под действием центробежной силы распределяются по раствору в зависимости от плотности и массы. Так, более легкие рибосомы, например объекты останутся на поверхности, в то время как тяжелые ядро, митохондрии будут у самого дна. Состоит из 2 центриолей. Каждая центриоль состоит из 9-ти триплетов микротрубочек. Триплеты соединены друг с другом перемычками, образованными особыми белками. Суммарно в центриоли 27 микротрубочек. Функция клеточного центра: образование веретена деления во время митоза и мейоза. Важно: клеточного центра нет у высших растений. Цитоскелет Цитоскелет — белковая структура, пронизывающая всю клетку и составляющая её «каркас». Цитоскелет участвует в образовании ресничек, ворсинок, жгутиков. Функциями цитоскелета являются поддержание положения и передвижение органоидов в клетке, участие в движении клеток, изменение формы клетки. Плазматическая мембрана 29 Плазматическая мембрана плазмалемма — это мембрана, которая окружает цитоплазму. Она состоит из нескольких веществ… Бифосфолипидный слой, или билипидный слой. Каждый фосфолипид состоит из гидрофильной головки и гидрофобного хвоста. Гидрофильные головки обращены наружу, к воде, а гидрофобные хвосты прячутся от воды внутрь билипидного слоя. Примыкая друг к другу гидрофобными хвостами, фосфолипиды образуют плотную структуру. Такая структура обладает «избирательной проницаемостью».