§ 14. Клеточный центр. Рибосомы

Определения и обозначения

Клеточный центр — немембранный органоид, организующий микротрубочки и участвующий в делении клетки. Обычно он включает пару центриолей и окружающий их материал. Организация микротрубочек нужна, чтобы клетка могла создавать опорные структуры и готовиться к распределению хромосом.

Центриоль — цилиндрическая структура клеточного центра, построенная из микротрубочек. Её стенка образована девятью группами по три микротрубочки — триплетами. Такое устройство важно для работы клеточного центра, а также для образования базальных телец, от которых развиваются реснички и жгутики.

Рибосома — немембранный органоид из рибосомной РНК и белков, обеспечивающий синтез белка. Она считывает информацию с иРНК и соединяет аминокислоты в заданном порядке. Поэтому рибосомы нужны клетке для создания белков, выполняющих структурные, транспортные и другие функции.

Полирибосома — группа рибосом, одновременно считывающих одну молекулу иРНК. Каждая из них собирает отдельную полипептидную цепь по одной и той же инструкции. Это позволяет клетке быстро производить много копий нужного белка, не создавая для каждой копии новую молекулу иРНК.

Как это устроено

Обычно клеточный центр состоит из двух центриолей, расположенных почти под прямым углом друг к другу, и окружающего их материала. Центриоли сами по себе не образуют оболочку: важную роль в организации микротрубочек играет также этот материал. Благодаря такому устройству клетка может собирать микротрубочки в нужном месте и направлять их рост.

Центриоль имеет форму полого цилиндра, стенка которого сложена из девяти триплетов микротрубочек. Такая упорядоченная конструкция придаёт ей устойчивость и служит ориентиром для организации микротрубочек. Перед делением центриоли удваиваются, потому что будущим полюсам веретена деления нужны собственные организующие центры. Если удвоение или распределение центриолей нарушено, подготовка к правильному разделению клетки может дать сбой.

Во время деления клеточный центр помогает организовать микротрубочки веретена деления. Эти микротрубочки связываются с хромосомами и перемещают их к противоположным полюсам клетки, поэтому дочерние клетки получают наборы хромосом. Центриоли могут также превращаться в базальные тельца — структуры, задающие место сборки ресничек и жгутиков. Так клеточный центр участвует не только в делении, но и в создании подвижных клеточных выростов.

Рибосома образуется из большой и малой субъединиц, состоящих из рибосомной РНК и белков. Субъединицы соединяются при начале синтеза белка: малая связывается с иРНК, а большая помогает соединять аминокислоты. Молекулы тРНК доставляют аминокислоты и распознают соответствующие участки иРНК. Рибосома связывает аминокислоты в цепочку, последовательность которой задаётся информацией иРНК.

Свободные рибосомы находятся в цитоплазме и обычно синтезируют белки, используемые внутри клетки. Рибосомы, связанные с шероховатой эндоплазматической сетью, производят белки, которые направляются в мембраны, секреторные пузырьки или за пределы клетки. Связь с сетью зависит от особенностей синтезируемого белка, поэтому рибосомы не обязательно постоянно прикреплены к ней. Если несколько рибосом одновременно работают на одной иРНК, возникает полирибосома: она ускоряет получение одинаковых белков.

Клеточный центр и рибосомы: строение и функции

Сравнивайте органоиды по строкам: так проще увидеть, что отсутствие мембраны — общий признак, а функции различаются. Клеточный центр связан с микротрубочками и делением, рибосома — с производством белка. Учитывайте, что наличие центриолей зависит от типа клетки.

Разбор задач

Задача 1. Определите органоид по описанию: немембранная структура из двух взаимно перпендикулярных цилиндров, участвующая в образовании веретена деления. В описании названы и устройство, и функция. Нужно найти органоид, который объединяет эти признаки, а не только похож на цилиндр.

1. Отмечаем, что два цилиндра здесь соответствуют центриолям.
2. Вспоминаем: обычно центриоли расположены перпендикулярно и вместе с окружающим материалом образуют клеточный центр.
3. Сверяем функцию: клеточный центр организует микротрубочки, из которых формируется веретено деления.

Ответ: клеточный центр. Сочетание двух центриолей и участия в образовании веретена позволяет отличить его, например, от рибосомы.

Задача 2. Установите, где синтезируются белки для работы в цитоплазме, а где — белки, поступающие в секреторные пузырьки или мембраны. Важно учитывать не только место, где находится рибосома, но и дальнейшее направление белка. Для ответа сопоставим расположение рибосом с их обычной ролью в клетке.

1. Свободные рибосомы находятся в цитоплазме и обычно синтезируют белки, которые остаются внутри клетки и используются, в частности, в цитоплазме.
2. Рибосомы на шероховатой эндоплазматической сети связаны с производством белков, направляемых в мембраны или секреторные пузырьки.
3. Значит, при выборе ответа нужно ориентироваться на место рибосом: свободное или связанное с эндоплазматической сетью.

Ответ: белки для использования в цитоплазме обычно создают свободные рибосомы, а белки для мембран и секреции — связанные с шероховатой эндоплазматической сетью.

Задача 3. Предскажите последствия нарушения работы рибосом и клеточного центра для клетки, которая готовится к делению. Здесь требуется не просто назвать функции органоидов, а вывести последствия их потери. Разберём каждый случай отдельно, связав повреждение с процессом, за который отвечает органоид.

1. Если нарушена работа рибосом, синтез белков становится невозможным или недостаточным. Клетка не сможет нормально обновлять свои структуры и обеспечивать белками процессы обмена веществ.
2. Если нарушена работа клеточного центра, могут неправильно организоваться микротрубочки веретена деления.
3. Без нормального веретена хромосомы могут не распределиться между дочерними клетками должным образом, поэтому деление окажется нарушенным.

Ответ: повреждение рибосом нарушит синтез белка, а повреждение клеточного центра — формирование веретена и распределение хромосом.

Типичные ошибки

Ошибка — считать клеточный центр мембранным органоидом. Её допускают, потому что органоиды часто представляют как обособленные «отсеки» клетки, но клеточный центр устроен иначе. Проверьте себя: в его составе называют центриоли и окружающий материал, а не мембранную оболочку.

Ошибка — путать клеточный центр с местом хранения наследственной информации или сводить его к «центру деления». Название подталкивает к мысли, будто он содержит хромосомы, хотя его роль связана с организацией микротрубочек. Для проверки спросите себя, где хранится основная часть ДНК: в ядре, а не в клеточном центре.

Ошибка — утверждать, что все рибосомы постоянно прикреплены к эндоплазматической сети. Так думают, потому что шероховатая сеть заметна именно благодаря расположенным на ней рибосомам. Вспомните два варианта расположения — свободный и связанный — и сопоставьте их с направлением использования белков.

Ошибка — приписывать рибосомам синтез ДНК или РНК. Путаница возникает из-за того, что рибосома работает с молекулой РНК, но она использует иРНК как инструкцию для сборки белка. Проверьте себя: продукт работы рибосомы — полипептидная цепь, а не молекула нуклеиновой кислоты.

Связь с другими темами

Чтобы понять тему, нужно знать общее строение клетки и различать мембранные и немембранные органоиды. Также пригодятся основы митоза и синтеза белка: без них трудно объяснить, зачем клетке микротрубочки и как рибосома использует иРНК. Эти знания связывают устройство органоидов с процессами внутри клетки.

Клеточный центр понадобится при изучении клеточного цикла, митоза и мейоза, где важно разобраться в образовании веретена и распределении хромосом. Его роль в создании базальных телец поможет понять устройство ресничек и жгутиков. Так строение органоида связывается и с делением, и с движением клетки.

Рибосомы — ключевое звено темы о генетическом коде, транскрипции и трансляции. Они помогают понять, как информация наследственного материала приводит к появлению белка. Синтез белков, в свою очередь, важен для регуляции обмена веществ и работы клетки.

Что запомнить

• Клеточный центр — немембранный органоид, организующий микротрубочки.
• Обычно клеточный центр включает две центриоли, расположенные перпендикулярно.
• Клеточный центр участвует в образовании веретена деления.
• Рибосома состоит из большой и малой субъединиц, рибосомной РНК и белков.
• Рибосомы обеспечивают синтез белка по информации иРНК.
• Группа рибосом на одной иРНК называется полирибосомой.
• Свободные и связанные рибосомы синтезируют белки разного направления использования в клетке.