Клеточный центр

Клеточный центр

Кле́точный центр (центросома) — органелла клетки, расположенная в цитоплазме, обычно вблизи ядра. Эта органелла состоит из двух основных компонентов — центриолей, которые представляют собой цилиндрические структуры, расположенные под прямым углом друг к другу.

Каждая центриоль имеет диаметр приблизительно от 150 до 250 нанометров и длину около 300—500 нанометров. Стенки этих структур состоят из девяти тройных комплексов микротрубочек — триплетов. Каждый такой триплет состоит из трёх отдельных микротрубочек, связанных между собой специальными связками. Основным строительным блоком центриолей является белок, называемый тубулином.

Центриоли играют важную роль в клетке. Они служат основой для формирования базальных телец, ресничек и жгутиков. Перед началом процесса деления клетки каждая центриоль дублируется. Во время деления эти удвоенные центриоли перемещаются к противоположным концам клетки, образуя веретено деления. Веретено деления формируется из микротрубочек, а центриоли выступают в качестве организующих центров этого процесса.

Хотя центриоли присутствуют почти во всех клетках животных и в некоторых клетках низших растений, в клетках высших растений структура клеточного центра отличается, и центриоли в них отсутствуют.

История изучения клеточного центра

История открытия клеточного центра — история, связанная с рядом выдающихся учёных и их исследованиями, которые проводились в конце XIX и начале XX веков.

В 1875 году Вальтер Флемминг, немецкий биолог, впервые описал центросому, наблюдая за процессом деления клеток. Он назвал эту структуру «центральным телом» и создал схематические изображения и таблицы, описывающие основные компоненты центросферы.

В 1883 году Эдуард ван Бенеден, бельгийский цитолог, независимо от Флемминга, также описал центросому, наблюдая за делением яиц аскариды. Он назвал эту структуру «центральным центром» и описал центриоли, которые назвал «центральными гранулами».

В 1888 году Теодор Бовери, немецкий биолог, провёл детальные исследования центросомы и центриолей, изучая деление яиц морских ежей. Он подтвердил наблюдения Флемминга и ван Бенедена и предположил, что центросома играет ключевую роль в организации митотического веретена.

В последующие десятилетия многие учёные продолжали изучать центросому и её функции. Было установлено, что центросома состоит из двух центриолей, окружённых перицентриолярным материалом, и играет важную роль в организации микротрубочек, участвующих в клеточном делении, транспорте везикул и поддержании формы клетки. Сделаны значительные открытия в понимании молекулярных механизмов, лежащих в основе функции центросомы. Современные методы микроскопии и молекулярной биологии позволили детально изучить структуру и функции центросомы, а также её роль в различных клеточных процессах.

Строение

Центросома представляет собой сложную внутриклеточную структуру, включающую в себя несколько ключевых элементов, играющих важную роль в жизнедеятельности клетки. В состав центросомы входят следующие компоненты:

1. Пары центриолей — цилиндрические органеллы, образованные девятью триплетами микротрубочек, соединённых между собой тонкими белковыми филаментами. Микротрубочки состоят из белка тубулина и формируют цилиндр диаметром около 0,1 мкм и длиной приблизительно 0,3 мкм.
2. Белковый матрикс — осевая белковая структура внутри каждой центриоли, к которой прикреплены триплеты микротрубочек. На периферии центриолей расположены белковые структуры, от которых отходят волокна, участвующие в образовании новых микротрубочек.
3. Микротрубочковые сети — основные структурные единицы центросомы, играющие ключевую роль в поддержании архитектуры цитоскелета и транспорте макромолекул внутри клетки.
4. Структурные и функциональные белки — обеспечивают стабильность и функциональность центросомы, участвуют в полимеризации и деполимеризации микротрубочек, а также в их пространственной ориентации и стабилизации.

Центросомы находятся под прямым углом друг к другу, как будто они стоят рядом. В интерфазе митотического цикла центриоли находятся вблизи ядра или комплекса Гольджи. Основная функция центросомы заключается в формировании и организации микротрубочек, что позволяет ей функционировать как главный центр организации микротрубочек (ЦОМТ). Однако в некоторых типах клеток аналогичные функции могут выполнять другие органеллы.

Функции

Образование веретена деления

В процессе интерфазы митоза происходит расхождение и удвоение центриолей путём самосборки. В результате этого процесса образуются две диплосомы, которые затем расходятся к полюсам делящегося ядра. Растущие микротрубочки прикрепляются к кинетохорам — белковым структурам хромосом, образуя веретено деления. Этот процесс обеспечивает равномерное распределение генетического материала и органоидов между дочерними клетками.

Образование микротрубочек

Благодаря процессу воспроизводства микротрубочек формируется цитоскелет клетки. Сеть тонких трубочек, пронизывающая цитоплазму, обеспечивает поддержание постоянной формы клетки и движение цитоплазмы, что играет важную роль в внутриклеточном метаболизме.

Формирование ресничек и жгутиков

Центросомы формируют микротрубочки, которые служат основой для жгутиков и ресничек — органоидов движения клеток. Аксонема — осевая нить жгутика — состоит из микротрубочек и на поперечном сечении напоминает центриоль. Девять пар микротрубочек соединены между собой и с центром, который также состоит из пары, белковыми нитями. Клетки некоторых плоских червей не содержат центросом, однако центриоли присутствуют в клетках, несущих реснички.