Част пет на клетъчното ядро

Ядрото (ядро) клетки - система на генетичен определяне и регулиране на синтеза на протеини.

Ядрото осигурява две групи общи функции, едната, свързана с правилното съхранение и предаване на генетичната информация, а другият - с неговото изпълнение, с предоставянето на синтеза на протеини.

Съхранение и поддържане на генетичната информация под формата на непроменен структура на ДНК, свързани с присъствието на така наречените ремонт ензими, елиминира спонтанно увреждане на ДНК. В ядрото настъпва възпроизвеждане или удвояване на ДНК молекули, която дава възможност на митоза две дъщерни клетки да получи абсолютно идентични както количествено и качествено възлиза на генетичната информация.

Друга група от клетъчни процеси, предоставени от основната дейност е действително създаване апарат на протеинова синтеза (фиг. 16). Това не е само синтеза, транскрипцията на ДНК молекули от различни иРНК, но също транскрипцията на всички видове транспорт и рибозомна РНК. Ядрото също настъпва образуване рибозомна субединици чрез комплексиране синтезира рибозомна РНК в ядърце да рибозомни протеини, които са синтезирани в цитоплазмата и транспортират към ядрото.

По този начин, в основата е не само вместилище на генетичния материал, но също така и на мястото, където този материал работи и възпроизвежда. Ето защо падане или счупване някоя от горните функции е фатално за клетката като цяло. Всичко това сочи към водещата роля на ядрени структури в синтеза на нуклеинови киселини и протеини.

структура и химическия състав на клетъчното ядро ​​на

Сърцевината на неделящи се клетки, междуфазови обикновено една на клетки (въпреки че има и мулти-клетки). Сърцевината се състои от хроматин ядърце karyoplasm (нуклеоплазма) и ядрената обвивка отделянето от цитоплазмата (фиг. 17).

Когато се гледа на живо или фиксирани клетки, открити във вътрешността на основната площ на плътен материал, които са възприемчиви към различни багрила, особено основни. Благодарение на тази способност е добре боядисани основен компонент и се нарича "хроматин" (от grech.chroma - цвета на боята). Структурата на хроматин ДНК е включен в комплекс с протеин. Той има същите свойства и хромозомите, които са ясно видими по време на митотично делене на клетките. преградна (интерфаза) клетки хроматина на, откриваем със светлинен микроскоп може да бъде повече или по-малко равномерно запълване на обема на ядрото или разположени отделни кичури.

На хроматина на междуфазови ядра представлява хромозома, но губи това време компактна форма, разхлаби, dekondensiruyutsya. Степента на такава хромозома decondensation може да бъде различен. Zone пълен decondensation морфология секции нарича euchromatin (euchromatinum). Непълно разхлабване на хромозоми в интерфазата ядро ​​видими части кондензиран хроматин, понякога nazyvaemogogeterohromatinom (heterochromatinum). Степен decondensation хромозомна материал - в интерфазата хроматина може да отразява функционалното натоварване на конструкцията. В "дифузен" разпределени хроматина в ядрото на интерфазата (т.е., по-голямо от euchromatin), по-интензивни в тях синтетични процеси.

Максимално кондензирана хроматинова време на митотичното делене на клетките, когато се открива във формата на гъсто хромозоми. През този период, на хромозомите не се представят никакви синтетични функции, те не вървят, включващ ДНК и РНК прекурсори.

Фиг. 17. ултра-микроскопични структурата на интерфазата клетка ядро. А - диаграма; Б - електронен микрограф основната част; 1 - ядрената обвивка (две мембрани, на перинуклеарно пространство); 2 - набор от пори; 3 - кондензиран хроматин; 4 - дифузен хроматин; 5 - ядърце (зърнести и фибриларни част); 6 - РНК mezhhromatinovye гранули; 7 - perichromatin гранули; 8 - karyoplasm.

Така хромозомата клетка може да бъде в две структурни и функционални състояния: активно, работещи частично или напълно decondensed когато тяхното участие в интерфазата ядрото има процесите на транскрипция и репликация, и в неактивен, в състояние на метаболитен покой при максимално на кондензация, когато те изпълняват функция разпределение и прехвърляне на генетичен материал в дъщерни клетки.

Наблюдения на хроматиновата структура на електронен микроскоп показва, че двата изолирани препарати междуфазови хроматин или митотични хромозоми избрани, и като част от ядрото на свръхтънки участъци винаги видими хромозомни елементарни нишки 20-25 пт дебел.

Химически фибрили Хроматин е сложен deoxyribonucleoproteins (DNP), които включват специална хромозомна ДНК и протеини - хистон и не-хистон. РНК също се намира в хроматин. Количествени отношения на ДНК, РНК и протеин е 1: 1.3: 0.2. Установено е, че продължителността на отделните линейни ДНК молекули може да достигне стотици микрона или дори cm. Сред човешките хромозоми големина първата хромозома съдържа ДНК с обща дължина до 7 cm. Общата дължина на ДНК молекули в хромозомите на човешки клетки е един от около 170 cm, което съответства на 6 • 10 ^ '12

В хромозомите, има много места, независимо ДНК репликация - репликация. ДНК на еукариотни хромозоми са линейни молекули, съставени от тандемно (последователни), разположен репликони с различни размери. Средният размер на репликон на около 30 микрона. Като част от човешкия геном трябва да се извършва повече 50,000 репликони, ДНК региони, които са синтезирани като самостоятелни единици. Синтез на ДНК като единични хромозомни места, както и между различните хромозоми не са едновременно асинхронно. Например, в някои човешки хромозоми (1, 3, 16) започва репликация най-интензивно в краищата на хромозомите и краища (при смесване с висок интензитет етикет) в центромерната област (вж. По-долу). Последни репликация завършва в хромозомите или в техните бизнес в компактен, кондензирано състояние. Такъв пример може да бъде по-късно възпроизвеждане на генетично инактивирана Х-хромозома при жените в ядрото формиране компактно тяло сексуална хроматина.

хроматин протеини съставляват 60-70% от сухото тегло. Те включват така наречените хистоните и не-хистонови протеини. Не-хистонови протеини представляват 20% от хистоните. Хистоните - алкални протеини, обогатени с основни аминокиселини (по-специално лизинови и аргининови). Очевидни структурната роля на хистони, които не само осигуряват специфичен дизайн хромозомна ДНК, но също така са важни за регулирането на транскрипцията. Хистоните са разположени по дължината на ДНК молекули не са равномерно, но под формата на блокове. В един такъв блок включва 8 хистон молекули, образувайки така наречената нуклеозома. Нуклеозома размер от около 10 пМ. В уплътняването на образуване настъпва нуклеозоми, ДНК супернавиване, което води до съкращаване на хромозомна фибрил дължина около 5 пъти. Самата същия хромозомен фибрил има формата на гранули или низ от мъниста, където всяко зърно - нуклеозома (виж Фигура 17 ..). Такива фибрили от 10 пМ в дебелина надлъжно допълнително кондензират и образуват основния елементарен фибрил хроматиново 25 пт дебел.

Не-хистонови протеини междуфазови ядра, образувани в структурната основната мрежа, която се нарича матричен протеин ядрена. представляваща база, определяща морфология ядро ​​и обмяната на веществата.

В ядрото, с изключение на областите на хроматин и матрицата има perichromatin фибрили perichromatin interchromatin и гранули. Те включват РНК и се намират в почти всички активни ядра са РНК, свързани с протеини - RNPs (informosomy). Матрици за синтез на РНК са различни гени разпръснати decondensed хромозомни места (по-точно, хроматин) фибрили.

Специален тип на матрична ДНК, а именно ДНК синтеза на рибозомна РНК, обикновено сглобени в компактни части, включени в нуклеолата на междуфазови ядра.

Почти всички еукариотни организми живи клетки се вижда в ядрото, един или повече обикновено заоблени клетки величина на 1-5 микрометра, силно пречупващи светлината - на ядърце или нуклеоли (ядърце). Основните свойства на ядърце е способността да се оцветяват и различни багрила, особено основни. Такива базофилия установили, че богат нуклеоли РНК. Ядърце - гъстата ядрена структура - е получен от хромозомата, един от неговите локуси с най-висока концентрация и активност на РНК синтеза в интерфаза. Това не е самостоятелна структура или органел.

Вече е известно, че ядърце - място на образованието рибозомна РНК (рРНК) и на рибозомите, на които синтезата на полипептидни вериги има цитоплазмата.

нуклеоли и тяхното образование броя, свързани с дейността и броя на специфични области на хромозоми - nucleolar организатор. които са разположени най-вече в областта на вторични стеснения; брой нуклеоли в клетки от този тип може да се променя чрез сливане нуклеолата или чрез промяна на броя на хромозоми с nucleolar организатор. За фиксирана изследвания клетка около ядърце винаги открита площ кондензира хроматина често се идентифицира с хроматин nucleolar организатор. Това okoloyadryshkovy хроматин, както е определено чрез електронна микроскопия е неразделна част от сложната структура на ядърце. ДНК nucleolar организатор представено множество (няколкостотин) копия на рРНК гени: във всеки от тези гени синтезирани високо молекулно прекурсор РНК, която се превръща в по-къси РНК молекули, принадлежащи към рибозомни субединици.

Схема нуклеоли участват в синтеза на цитоплазмени протеини могат да бъдат представени, както следва: се образува ДНК nucleolar организатор рРНК прекурсор, който зона nucleolar протеин носят, има монтирани рибонуклеопротеинови частици - рибозомна субединица; субединици, напускащи ендозома в цитоплазмата и участват в процеса на синтеза на протеини.

В ядърце е нехомогенна в тяхната структура: светлинен микроскоп, можете да видите фини влакнести му организация. В електронен микроскоп показва два основни компонента: зърнести и фибриларни. Пелети с диаметър от около 15-20 нм, като дебелината на фибрилите - 6-8 пМ.

Фибриларни компонент могат да бъдат концентрирани в централната част на ядърце и гранулиран - периферно. Често гранулиран компонент, образуващ нишковидни структури - nukleolonemy около 0.2 микрона. Фибриларни nucleolar рибонуклеопротеинова компонент е прогениторни рибозоми нишки и пелети - узряване рибозомна субединица. зона фибрили могат да се идентифицират участъци от ДНК nucleolar организатор.

Ултраструктурата нуклеоли зависи от активността на РНК синтеза: високо ниво на рРНК синтез в ядърце разкрива голям брой гранули при завършване на синтеза на гранули намалява, нуклеоли се превръщат в плътен фибриларен телешки базофилна природата.

Действието на много агенти (актиномицин, митомицин, редица канцерогенни въглеводороди, циклохексимид, gidrooksimochevina и др.) Предизвиква намаляване на интензитета клетки и редица синтези предимно нуклеоли активност. По този начин има промени в структурата на нуклеоли: тяхното компресия, разделяне на гранули и влакнести ленти, загуба на гранулиран компонент, разпадането на цялата структура. Тези промени отразяват степента на увреждане nucleolar структури, свързани предимно с потискане на рРНК синтез.

Ядрената пакет (nucleolemma) се състои от външна ядрената мембрана (т. Nuclearis външно) и вътрешната обвивка мембрана (т. Nuclearis международното), разделени перинуклеарно пространство, или резервоара ядрената мембрана (цистерна nucleolemmae). Ядрената плик съдържа ядрените пори (Пори nucleares).

Мембраните на ядрената плика не е морфологично различни от останалата част от вътреклетъчни мембрани. Като цяло, ядрената обвивка може да бъде представен като кух двуслоен кошница, разделяне на съдържанието на ядрото от цитоплазмата.

Фиг. 18. Структурата на комплекса на порите (схема). 1 - перинуклеарно пространство; 2 - вътрешната ядрената мембрана; 3 - външен ядрената мембрана; 4 - периферни гранули; 5 - централния ръб; 6 - фибрили, простиращи се от гранулите; 7 диафрагмата пори; 8 - хроматиново фибрили.

Външната обвивка на ядрената плик, в пряк контакт с цитоплазмата на клетката, има редица структурни характеристики, които позволяват да го вземе на действителната система мембрана на ендоплазмения ретикулум: това от hyaloplasm множество рибозоми и външната ядрена самата мембрана може да отиде директно на мембраната на ендоплазмения ретикулум. Вътрешната мембрана е свързана с хромозомна материала на ядрото.

Най-характерните структури на ядрената плик са ядрени порите. Те са образувани от сливането на две ядрени мембрани. По този начин образувайки кръг проходни отвори пори (анулус Пори) са с диаметър от около 80-90 нм. Тези дупки в ядрената плика, пълни slozhnoorganizovannyh кълбовидни и фибриларни структури. Съвкупността от перфорациите мембранните и тези структури са наречени порите комплекс (complexus Пори) (фиг. 18). Този сложен набор от пори има осмоъгълна симетрия. На границата на заоблени отвори в ядрената мембрана се намира на три реда от пелети 8 във всеки един ред се намира от страната на ядрото, друг - от цитоплазмата, а третият, разположен между централната част на порите. Размерът на гранулите от около 25 пМ. От тези гранули се отклони фибриларни процеси. На фибрилите, простиращи се от периферните Гранулите могат да се събират в центъра и биха искали да създадете дял, в порите на мембраната (Диафрагмите Пори). размер на порите в клетката обикновено стабилни, както и сравнително стабилен размер на порите клетки от различни организми ядрени.

Броят на ядрената порите зависи от метаболитната активност на клетките: по-интензивно синтетични процеси в клетките, толкова повече порите на единица площ на клетъчното ядро. Така, в еритробласти (прогениторни населените червени кръвни клетки) на ниски гръбначни животни по време на интензивно синтез и натрупване на хемоглобина се откриват в ядрото на ядрените около 30 пори на 1 m2. След приключва тези процеси, ядрата в зрелите клетки - еритроцити прекратени синтеза на ДНК и РНК, както и броя на порите се намалява до 5 на 1 m2. Ядрените мембраните на порите напълно зрели сперматозоиди не се откриват.

От многото качества и функционални натоварвания на ядрената плик трябва да се подчертае ролята си на бариера, разделяща съдържанието на ядрото от цитоплазмата, ограничаване свободния достъп до ядрото на големи агрегати на биополимери, регулиращи транспортирането на макромолекули между ядрото и цитоплазмата. Една важна функция на ядрената плик трябва да се счита за участие в създаването на Вътрешноядрен ред - в фиксиране на хромозомния материал в триизмерното пространство на ядрото. В интерфазата хроматин структурна част, свързана с вътрешната ядрената мембрана. Има случаи,-мембранни локализиране на центромерни и теломерни области на интерфазата хромозоми.

· Хромозомни заболяване - болест, произтичащи от промени в броя или структурата на хромозомите нарушения в гамети родители или ранните етапи на трошене зиготата;

· Мутация (и) (Латинска mutatio промяна на климата.) - универсално свойство на живите организми която е в основата на развитието и подбора на целия живот се крие в внезапна промяна на генетичната информация;

· Мутационният баланс - балансът между честота и да се ускори премахването на мутации в населението;

· Женска сексуална хроматин (. Syn Barr тяло X-хроматин.) - плътно боядисва голяма част от хромозома триъгълна, кръг или прът с форма, разположен по периферията на ядрото на соматични клетки на женското тяло; е кондензиран Х-хромозома;

· Хроматин мъжка сексуална (син Y-хроматин.) - големите бучки на хромозомата в соматични клетки ядрото на мъжкото тяло, ярко осветен когато оцветявани с флуорохроми, - производни на акридин оранж, например. куинакрин; е кондензиран част на дългото рамо на Y-хромозома;