Budowa komórki, czym jest jąderko. Organizacja strukturalna i funkcje jąderka

Pod mikroskopem świetlnym jąderka w komórkach o wysokim poziomie syntezy białek są dość duże i łatwo je zobaczyć.

Jeśli jąderka są małe, a w jądrze dominuje heterochromatyna, wówczas ich wyszukiwanie jest znacznie trudniejsze. Jądro- jest to swego rodzaju centrum jądra, jego „siedziba”, w której gromadzą się rybosomy i w ten sposób kontrolowany jest stopień kolejnych procesów translacji białek w komórce.

W jądrze może znajdować się od jednego do kilku jąder, ale jeśli jest jedno lub dwa jąderka, to są one większe. Mogą mieć różne rozmiary, kształty, gęstości i obszary dystrybucji w zależności od aktywności funkcjonalnej komórki. Większe jąderka są charakterystyczne dla zróżnicowanych komórek o wysokiej aktywności syntezy białek. Słabo zróżnicowane komórki mają zwykle kilka małych jąderek. Komórki, w których aktywność syntezy białek jest niska, mają małe jąderka o dużej gęstości elektronowej i są intensywnie wybarwione barwnikami zasadowymi.

Główna funkcja jąderka- synteza rRNA i podjednostek rybosomów. Badając ultracienkie przekroje pod mikroskopem elektronowym, jasne jest, że jąderka nie są strukturami jednorodnymi, ale wyglądają jak substancja o dużej gęstości elektronowej, która tworzy pętle. Przestrzenie pomiędzy pętlami wypełnione są lżejszą substancją. Mikroskopia elektronowa może ujawnić kilka składników jąderka.

Składnik włóknisty to drobna struktura włóknista składająca się z bardzo cienkich włókien o różnej gęstości elektronów. Tworzą go odcinki słabo skondensowanego DNA, odczytane z niego cząsteczki RNA i białka przeprowadzające transkrypcję. Składnik włóknisty zajmuje centralne, małe obszary wokół organizatorów jąderkowych. Transkrypcja rRNA zachodzi w włóknistym komponencie jąderka.

Składnik ziarnisty (granulowany) to powstałe podjednostki rybosomów.

Przy dużym powiększeniu mikroskopu elektronowego w składniku ziarnistym widać wiele granulek o dużej gęstości elektronowej. Znajduje się pomiędzy strukturami włóknistymi i wzdłuż obwodu jąderka.

Strefa organizatora jąderkowego jest czasami identyfikowana w środku składnika włóknistego w postaci jasnego obszaru. Podczas interfazy wokół organizatora jąderkowego tworzy się jąderko. Podczas mitozy strefa organizatora jąderkowego odpowiada obszarowi wtórnego zwężenia chromosomu.

Strefa nieaktywnego DNA wokół jąderka charakteryzuje się wysokim stopniem kondensacji w postaci heterochromatyny okołojądrowej. Prawdopodobnie te strefy są częściami chromosomów tworzących jąderko.

Jąderka zmieniają się znacząco podczas różnych etapów mitozy. Pod koniec profazy mitozy zanikają, a chromatyna zlokalizowana w jąderkach zaczyna się kondensować. Od końca profazy do połowy telofazy mitozy jąderko zawiera jedynie chromatynę organizatora jąderkowego, co wskazuje na jego niską aktywność. Chromatyna ta ulega następnie dekondensacji i wokół niej tworzy się gęsty materiał włóknisty zawierający nagromadzenie rRNA. Wzrost jąderka trwa aż do końca telofazy ze względu na wzrost zawartości struktur włóknistych, a następnie wokół nich tworzy się składnik ziarnisty. Pod koniec telofazy struktura jąderka jest zbliżona do struktury w jądrze międzyfazowym i pojawiają się oznaki rosnącej aktywności syntetycznej wraz z tworzeniem nowych rybosomów.

Jeśli znajdziesz błąd, wybierz fragment tekstu i naciśnij Ctrl+Enter.

Koledzy z klasy

Jądro komórkowe w swojej budowie należy do grupy organelli dwubłonowych. Jednak jądro jest tak ważne dla życia komórki eukariotycznej, że zwykle rozważa się je osobno. Jądro komórkowe zawiera chromatynę (rozwinięte chromosomy), która jest odpowiedzialna za przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych.

W budowie jądra komórkowego wyróżnia się następujące kluczowe struktury:

otoczka jądrowa, składająca się z błony zewnętrznej i wewnętrznej,
macierz jądrowa – wszystko, co zawarte jest w jądrze komórkowym,
karioplazma (sok nuklearny) - zawartość cieczy zbliżona składem do hialoplazmy,
jąderko,
chromatyna.

Oprócz tego jądro zawiera różne substancje, podjednostki rybosomalne i RNA.

Struktura zewnętrznej błony jądra komórkowego jest podobna do retikulum endoplazmatycznego. Często zewnętrzna błona po prostu przechodzi do ER (ta ostatnia niejako odgałęzia się od niej i jest jej naroślą). Rybosomy znajdują się na zewnątrz jądra.

Wewnętrzna membrana jest mocniejsza dzięki wyściełającej ją blaszce. Oprócz swojej funkcji wspierającej, chromatyna jest przyłączona do tej wyściółki jądrowej.

Przestrzeń pomiędzy dwiema błonami jądrowymi nazywa się okołojądrową.

Przez błonę jądra komórkowego przechodzi wiele porów łączących cytoplazmę z karioplazmą. Jednak pod względem budowy pory jądra komórkowego nie są jedynie dziurami w błonie. Zawierają struktury białkowe (kompleks porów białek) odpowiedzialne za selektywny transport substancji i struktur. Tylko małe cząsteczki (cukry, jony) mogą biernie przechodzić przez pory.

Jaką funkcję pełni jądro komórkowe?

Chromatyna jądra komórkowego składa się z włókien chromatyny. Każda nić chromatyny odpowiada jednemu chromosomowi, który powstaje z niej w wyniku spiralizacji.

Im bardziej chromosom jest nieskręcony (zamieniony w nić chromatyny), tym bardziej uczestniczy w zachodzących na nim procesach syntezy. Ten sam chromosom może ulegać spiralizacji w niektórych obszarach i despiralizacji w innych.

Każda nić chromatyny jądra komórkowego jest kompleksem DNA i różnych białek, które pełnią również funkcję skręcania i rozwijania chromatyny.

Jądra komórkowe mogą zawierać jeden lub więcej jąderka. Jąderka składają się z rybonukleoprotein, z których następnie powstają podjednostki rybosomów. To tutaj zachodzi synteza rRNA (rybosomalnego RNA).

Jądro(jąderko)- integralna część jądra komórkowego, które jest optycznie gęstym ciałem silnie załamującym światło. We współczesnej cytologii (patrz) jąderko jest uznawane za miejsce syntezy i akumulacji całego rybosomalnego RNA (rRNA), z wyjątkiem 5S-RNA (patrz Rybosomy).

Jąderko zostało po raz pierwszy opisane w latach 1838-1839 przez M. Schleidena w komórkach roślinnych i T. Schwanna w komórkach zwierzęcych.

Liczba jąder, ich wielkość i kształt różnią się w zależności od rodzaju komórki. Najczęstsze jąderka mają kształt kulisty. Jądra mają zdolność łączenia się ze sobą, zatem jądro może zawierać kilka małych jąderek, jedno duże lub kilka jąderek różnej wielkości. W komórkach o niskim poziomie syntezy białek jąderka są małe lub niewidoczne. Aktywacja syntezy białek wiąże się ze wzrostem całkowitej objętości jąderek. W wielu przypadkach całkowita objętość jąderek koreluje również z liczbą zestawów chromosomów w komórce (patrz Zestaw chromosomów).

Jąderko nie ma otoczki i jest otoczone warstwą skondensowanej chromatyny (patrz) - tak zwaną heterochromatyną okołojądrową lub okołojądrową. Metodami cytochemicznymi w jąderkach wykrywa się RNA i białka, kwasowe i zasadowe. Białka jądrowe obejmują enzymy biorące udział w syntezie rybosomalnego RNA. Podczas barwienia preparatów jąderka są zwykle barwione podstawowym barwnikiem. W jajach niektórych robaków, mięczaków i stawonogów znajdują się złożone jąderka (amfinukleole), składające się z dwóch części, z których jedna jest zabarwiona barwnikiem zasadowym, a druga (ciało białkowe) barwnikiem kwasowym. Kiedy synteza rRNA ustaje na początku mitozy (patrz), jąderka znikają (z wyjątkiem jąderka niektórych pierwotniaków), a kiedy synteza rRNA zostaje przywrócona w telofazie mitozy, tworzą się one ponownie na odcinkach chromosomów (patrz), zwane organizatorami jąderkowymi. W komórkach ludzkich organizatorzy jąderkowe zlokalizowane są w rejonie wtórnych przewężeń krótkich ramion chromosomów 13, 14, 15, 21 i 22. Podczas aktywnej syntezy białek przez komórkę organizatorzy jąderkowe ulegają zwykle reduplikacji, a ich liczba sięga kilkuset kopie. W oocytach zwierzęcych (na przykład płazów) takie kopie mogą odrywać się od chromosomów i tworzyć wiele jąderek brzeżnych oocytów.

Organizatory jąderkowe składają się z powtarzających się bloków transkrybowanych sekwencji DNA, w tym genów 5.8S-RNA, 28S-RNA i 18S-rRNA, oddzielonych dwoma niekodującymi regionami rRNA. Transkrybowane sekwencje DNA występują naprzemiennie z sekwencjami nie podlegającymi transkrypcji (przerywniki). Syntezę rRNA, czyli transkrypcję (patrz), przeprowadza specjalny enzym - polimeraza RNA I. Początkowo syntetyzowane są gigantyczne cząsteczki 45S-RNA; podczas dojrzewania (przetwarzania) z tych cząsteczek powstają wszystkie trzy typy rRNA za pomocą specjalnych enzymów; proces ten przebiega w kilku etapach. Nadmiar regionów 45S-RNA nie wchodzących w skład rRNA rozpadają się w jądrze, a dojrzałe rRNA są transportowane do cytoplazmy, gdzie cząsteczki 5.8S-rRNA i 28S-rRNA wraz z cząsteczką 5S-rRNA syntetyzowane są w jądrze poza jąderkiem i dodatkowe białka tworzą dużą jednostkę rybosomy, a cząsteczka 18S-rRNA jest częścią jej małej podjednostki. Według współczesnych koncepcji rR NK i ich prekursory są obecne w jądrze na wszystkich etapach przetwarzania w postaci kompleksów z białkami - rybonukleoproteinami. Przyłączenie białek do cząsteczki 45S-RNA następuje w trakcie jej syntezy, zatem do czasu zakończenia syntezy cząsteczka jest już rybonukleoproteiną.

Ryż. Obraz dyfrakcji elektronów jąderka komórek HEp-2: 1 - składnik ziarnisty; 2- składnik włóknisty (nukleolonema); h- centrum włókniste; 4- matryca amorficzna; Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością X70.

Ultrastruktura jąderka odzwierciedla kolejne etapy syntezy rRNA na matrycach organizatorów jąderkowych. Na obrazach dyfrakcji elektronów w jąderkach wyróżnia się składnik włóknisty (jąderkolonema), składnik ziarnisty i matrycę amorficzną (ryc.). Nucleolonema jest strukturą nitkowatą o grubości 150-200 nm; składa się z granulek o średnicy około 15 nm i luźno ułożonych włókienek o grubości 4-8 nm. Na odcinkach jąderka widoczne są stosunkowo jasne obszary - tak zwane centra włókniste. Zakłada się, że centra te utworzone są przez nie podlegające transkrypcji regiony DNA organizatorów jąderkowych, które tworzą kompleks z białkami argentofilowymi. Centra włókniste otoczone są pętlami transkrybowanych łańcuchów DNA, na których syntetyzowane są rybonukleoproteiny 45S-RNA. Najwyraźniej te ostatnie ujawniają się we wzorach dyfrakcji elektronów w postaci włókienek.

Ziarnisty składnik jąderka zawiera granulki rybonukleoproteiny, które są różnymi produktami przetwarzania rRNA. Wśród nich czasami można wyróżnić ciemne granulki prekursora rybonukleoproteiny 28S-pRNA (32S-pRNA) oraz jaśniejsze ziarna zawierające dojrzały 28S-pRNA. Amorficzna matryca jąderka praktycznie nie różni się od soku jądrowego (patrz Jądro komórkowe).

Zatem jąderko jest dynamiczną, stale odnawianą strukturą. Jest to strefa jądra komórkowego, w której następuje synteza i dojrzewanie rRNA oraz skąd jest transportowany do cytoplazmy.

Drogi uwalniania rybonukleoprotein z jąderka do cytoplazmy nie zostały dostatecznie zbadane. Uważa się, że przechodzą przez pory błony jądrowej (patrz Jądro komórkowe) lub przez obszary jej lokalnego zniszczenia. Połączenia jąderka z błoną jądrową w różnych typach komórek zachodzą zarówno w formie kontaktów bezpośrednich, jak i poprzez kanały powstałe w wyniku inwazji błony jądrowej. Poprzez podobne połączenia następuje również wymiana substancji pomiędzy jąderkami a cytoplazmą.

W procesach patologicznych odnotowuje się różne zmiany w jąderkach. Zatem w przypadku złośliwości komórek obserwuje się wzrost liczby i wielkości jąderek, z wyraźnymi procesami dystroficznymi w komórce - tzw. segregacją jąderek. Podczas segregacji następuje redystrybucja składników ziarnistych i włóknistych. Przy wyraźnej segregacji jąder, jąderkolonema może zniknąć, a w składniku ziarnistym tworzą się ciemne i jasne strefy - tzw. czapki. Te zmiany strukturalne odzwierciedlają zaburzenia w syntezie, dojrzewaniu i wewnątrzjądrowym transporcie rRNA.

Zobacz także Kwasy rybonukleinowe.

Bibliografia: Zavarzin A. A. i Kharazova A. D. Podstawy cytologii ogólnej, s. 13-13. 183, D., 1982; Chentsov Yu. S. Cytologia ogólna, M., 1984; Chentsov Yu. S. i Polyakov V. Yu, Ultrastruktura jądra komórkowego, s. 10-10. 50, M., 1974; G o u t e i 1 1 e M. a. D i-puy-Go w A. M. Trójwymiarowa analiza jądra międzyfazowego, Biol. Komórka, w. 45, s. 455, 1982; Busch H.a.

Jądro w komórce

Smetana K. Jąderko, N.Y.-L., 1970; Hadjiolov A. A. Biogeneza jąder i rybosomów, Wien – N. Y., 1985, bibliogr.

Tak, E. Khesin.

Jądro komórkowe

Jądro zapewnia najważniejsze funkcje metaboliczne i genetyczne komórki. Większość komórek zawiera jedno jądro; czasami występują komórki wielojądrowe (niektóre grzyby, pierwotniaki, glony, włókna mięśni prążkowanych itp.). Komórka pozbawiona jądra szybko umiera. Jednak niektóre komórki w stanie dojrzałym (zróżnicowanym) tracą jądro. Takie komórki albo nie żyją długo i są zastępowane przez nowe (na przykład erytrocyty), albo utrzymują swoją aktywność życiową z powodu napływu metabolitów z komórek blisko nich sąsiadujących - „żywiciela rodziny” (na przykład komórki łyka w roślinach ). Kształt rdzenia może być kulisty, owalny, klapowany, w kształcie soczewki itp. Rozmiar, kształt i struktura jąder zmieniają się w zależności od stanu funkcjonalnego komórek, szybko reagując na zmiany warunków zewnętrznych. Jądro zwykle porusza się wokół komórki biernie wraz z przepływem otaczającej go cytoplazmy, ale czasami może poruszać się niezależnie, wykonując ruchy typu ameboidalnego.

Jądro jest największą organellą komórki i jej najważniejszym ośrodkiem regulacyjnym. Z reguły komórka ma jedno jądro, ale istnieją komórki dwujądrowe i wielojądrowe. W niektórych organizmach mogą występować komórki pozbawione jądra. Takie komórki bezjądrowe obejmują na przykład erytrocyty ssaków, płytki krwi, komórki rurek sitowych roślin i niektóre inne typy komórek. Zazwyczaj komórki bezjądrowe są wysoce wyspecjalizowanymi komórkami, które utraciły jądra we wczesnych stadiach rozwoju.

Jądro zawiera jąderko, a czasami kilka jąder. Jąderko jest zwartą strukturą w jądrze komórek interfazowych.

Jąderko jest strukturą składającą się z sąsiadujących odcinków kilku różnych chromosomów.

13. Budowa jądra. Budowa i funkcje jąder.

Regiony te to duże pętle DNA zawierające geny rybosomalnego RNA (rRNA). Takie pętle nazywane są organizatorami jąderkowymi.
Jąderko jest ośrodkiem powstawania rybosomów, ponieważ To tutaj syntetyzowany jest rRNA, a cząsteczki te łączone są z białkami, czyli tzw. powstają podjednostki rybosomów, które następnie przedostają się do cytoplazmy, gdzie kończy się składanie rybosomów.

pierwsze jąderka odkrył Fontana w 1774 r. W komórkach żywych wyróżniają się one na tle rozproszonej organizacji chromatyny ze względu na załamanie światła. Ta ostatnia właściwość wynika z faktu, że jąderka są najgęstszymi strukturami w komórce. Występują w prawie wszystkich jądrach komórek eukariotycznych, z nielicznymi wyjątkami. Wskazuje to na obowiązkową obecność tego składnika w jądrze komórkowym.

W cyklu komórkowym jąderko jest obecne przez całą interfazę, w profazie, gdy chromosomy ulegają zagęszczeniu podczas mitozy, stopniowo zanika i jest nieobecne w meta- i anafazie; pojawia się ponownie w środku telofazy i utrzymuje się aż do następnej mitozy lub aż do jej zakończenia śmierć komórki.

Przez długi czas funkcjonalne znaczenie jąderka było niejasne. Do lat pięćdziesiątych XX wieku badacze uważali, że substancja jąderka stanowi rodzaj rezerwy, która ulega zużyciu i zanika w momencie podziału jądrowego.

Już w latach trzydziestych XX wieku wielu badaczy (McClintock, Heitz, S.G. Navashin) wykazało, że pojawienie się jąderek jest topograficznie powiązane z pewnymi strefami na specjalnych chromosomach tworzących jąderka. Strefy te nazwano organizatorami jąderkowymi, a same jąderka przedstawiono jako strukturalny wyraz aktywności chromosomów. Później, w latach czterdziestych XX wieku, kiedy odkryto, że jąderka zawierają RNA, zrozumiano ich „bazofilię”, czyli powinowactwo do zasadowych (alkalicznych) barwników wynikające z kwasowego charakteru RNA. Według badań cytochemicznych i biochemicznych głównym składnikiem jąderka jest białko: stanowi do 70-80% suchej masy. Tak wysoka zawartość białka determinuje dużą gęstość jąderek. Oprócz białka w jąderku znaleziono kwasy nukleinowe: RNA (5-14%) i DNA (2-12%).

Już w latach pięćdziesiątych XX wieku, badając ultrastrukturę jąder, zidentyfikowano w ich składzie granulki, podobne pod względem właściwości do granulek cytoplazmatycznych o charakterze rybonukleoproteiny - z rybosomami. Kolejnym etapem badań jąderka było odkrycie podstawowego faktu - „organizatorem jąderkowym” jest repozytorium genów rybosomalnego RNA.

W jąderku znajdują się:

ośrodek włóknisty– składnik słabo zabarwiony (DNA kodujący RNA),

składnik włóknisty gdzie zachodzą wczesne etapy tworzenia prekursorów rRNA; składa się z cienkich (5 nm) włókienek rybonukleoproteinowych i transkrypcyjnie aktywnych odcinków DNA;

składnik ziarnisty– zawiera dojrzałe prekursory rybosomalnych CE o średnicy 15 nm.

Głównymi funkcjami jąderka jest synteza rRNA (transkrypcja i przetwarzanie rRNA) oraz tworzenie rybosomów SE.

Transkrypcja rRNA występuje na chromosomach 13, 14, 15, 21 i 22. Pętle DNA tych chromosomów zawierające odpowiednie geny tworzą organizator jąderkowy, nazwany tak, ponieważ odbudowa jąderka w fazie G1 cyklu komórkowego rozpoczyna się od tej struktury.

Jądro (jąderko)- integralna część jądra komórkowego, które jest optycznie gęstym ciałem silnie załamującym światło. We współczesnej cytologii (patrz) jąderko jest uznawane za miejsce syntezy i akumulacji całego rybosomalnego RNA (rRNA), z wyjątkiem 5S-RNA (patrz Rybosomy).

Jąderko zostało po raz pierwszy opisane w latach 1838-1839 przez M. Schleidena w komórkach roślinnych i T. Schwanna w komórkach zwierzęcych.

Organizatory jąderkowe składają się z powtarzających się bloków transkrybowanych sekwencji DNA, w tym genów 5.8S-RNA, 28S-RNA i 18S-rRNA, oddzielonych dwoma niekodującymi regionami rRNA. Transkrybowane sekwencje DNA występują naprzemiennie z sekwencjami nie podlegającymi transkrypcji (przerywniki). Syntezę rRNA, czyli transkrypcję (patrz), przeprowadza specjalny enzym - polimeraza RNA I. Początkowo syntetyzowane są gigantyczne cząsteczki 45S-RNA; podczas dojrzewania (przetwarzania) z tych cząsteczek powstają wszystkie trzy typy rRNA za pomocą specjalnych enzymów; proces ten przebiega w kilku etapach. Nadmiar regionów 45S-RNA nie biorących udziału w rozpadzie rRNA w jądrze oraz dojrzałe rRNA są transportowane do cytoplazmy, gdzie cząsteczki 5.8S-rRNA i 28S-rRNA wraz z cząsteczką 5S-rRNA są syntetyzowane w jądrze na zewnątrz jąderko i dodatkowe białka tworzą dużą jednostkę rybosomy, a cząsteczka 18S-rRNA jest częścią jej małej podjednostki. Według współczesnych koncepcji pR NK i ich prekursory występują w jądrze na wszystkich etapach przetwarzania w postaci kompleksów z białkami - rybonukleoproteinami. Przyłączenie białek do cząsteczki 45S-RNA następuje w trakcie jej syntezy, zatem do czasu zakończenia syntezy cząsteczka jest już rybonukleoproteiną.

Zatem jąderko jest dynamiczną, stale odnawianą strukturą. Jest to strefa jądra komórkowego, w której następuje synteza i dojrzewanie rRNA oraz skąd jest transportowany do cytoplazmy.

Bibliografia: Zavarzin A. A. i Kharazova A. D. Podstawy cytologii ogólnej, s. 13-13. 183, D., 1982; Chentsov Yu. S. Cytologia ogólna, M., 1984; Chentsov Yu. S. i Polyakov V. Yu, Ultrastruktura jądra komórkowego, s. 10-10. 50, M., 1974; G o u t e i 1 1 e M. a. D i-puy-Go w A. M. Trójwymiarowa analiza jądra międzyfazowego, Biol. Komórka, w. 45, s. 455, 1982; Busch H.a. Smetana K. Jąderko, N.Y.-L., 1970; Hadjiolov A. A. Biogeneza jąder i rybosomów, Wien – N. Y., 1985, bibliogr.

Komórka jest podstawową jednostką żywych organizmów na Ziemi i ma złożoną organizację chemiczną struktur zwanych organellami. Należą do nich jąderko, którego strukturę i funkcje będziemy badać w tym artykule.

Cechy jąder eukariotycznych

Komórki jądrzaste zawierają organelle niebłonowe o okrągłym kształcie, gęstsze niż karioplazma i zwane jąderkami lub jąderkami. Odkryto je już w XIX wieku. Obecnie jąderka zostały w pełni zbadane dzięki mikroskopii elektronowej. Niemal do lat 50. XX wieku nie określono funkcji jąderek, a naukowcy uważali tę organellę raczej za zbiornik substancji rezerwowych wykorzystywanych podczas mitozy.

Współczesne badania wykazały, że organoid zawiera granulki o charakterze nukleoproteinowym. Ponadto eksperymenty biochemiczne potwierdziły, że organelle zawierają dużą liczbę białek. To one decydują o jego dużej gęstości. Oprócz białek jąderka zawierają RNA i niewielką ilość DNA.

Cykl komórkowy

Co ciekawe, w życiu komórki, które składa się z okresu spoczynku (interfazy) i podziału (mejozy - u płciowych, mitozy - u płciowych, jąderka nie są stale zachowane. Zatem w interfazie jądro z jąderkiem, których funkcjami są zachowanie genomu i tworzenie organelli syntetyzujących białka, są koniecznie obecne. Na początku podziału komórki, a mianowicie w profazie, znikają i są ponownie tworzone dopiero pod koniec telofazy , pozostając w komórce aż do kolejnego podziału lub do czasu apoptozy – jej śmierci.

Organizator nuklearny

W latach 30. ubiegłego wieku naukowcy odkryli, że powstawanie jąderek jest kontrolowane przez pewne odcinki niektórych chromosomów. Zawierają geny przechowujące informacje o strukturze i funkcjach jąderka w komórce. Istnieje korelacja między liczbą organizatorów jąderkowych a samymi organellami. Na przykład w swoim kariotypie zawiera dwa chromosomy tworzące jąderko, a zatem w jądrach komórek somatycznych znajdują się dwa jąderka.

Ponieważ funkcje jąderka, a także jego obecność, są ściśle związane z tworzeniem rybosomów, same organelle są nieobecne w wysoce wyspecjalizowanych tkankach mózgu, krwi, a także w blastomerach zygoty rozszczepialnej.

Amplifikacja jąder

W syntetycznym etapie interfazy, wraz z samoduplikacją DNA, następuje nadmierna replikacja liczby genów rRNA. Ponieważ główną funkcją jąderka jest produkcja rybosomów, w wyniku nadmiernej syntezy loci DNA przenoszących informację o RNA liczba tych organelli gwałtownie wzrasta. Nukleoproteiny niezwiązane z chromosomami zaczynają funkcjonować autonomicznie. W rezultacie w jądrze powstaje wiele jąderek, dystansując się od chromosomów tworzących jąderko. Zjawisko to nazywa się amplifikacją genu rRNA. Kontynuując badanie funkcji jąderka w komórce, zauważamy, że ich najbardziej aktywna synteza zachodzi w profazie podziału redukcyjnego mejozy, w wyniku czego oocyty pierwszego rzędu mogą zawierać kilkaset jąderek.

Biologiczne znaczenie tego zjawiska staje się jasne, jeśli weźmiemy pod uwagę, że we wczesnych stadiach embriogenezy: rozszczepianiu i blastulacji, do syntezy głównego materiału budulcowego - białka, potrzebna jest ogromna liczba rybosomów. Amplifikacja jest procesem dość powszechnym, zachodzi w oogenezie roślin, owadów, płazów, drożdży, a także u niektórych protistów.

Skład histochemiczny organelli

Kontynuujmy badanie ich struktury i rozważmy jąderko, którego struktura i funkcje są ze sobą powiązane. Ustalono, że zawiera trzy rodzaje elementów:

Nucleonemy (formacje nitkowate). Są niejednorodne i zawierają włókienka i grudki. Będąc częścią zarówno roślin, jak i nukleonemów, tworzą centra włókniste. Struktura cytochemiczna i funkcje jąderka zależą również od obecności w nim matrycy - sieci podporowych cząsteczek białka o strukturze trzeciorzędowej.
Wakuole (jasne obszary).
Granulki ziarniste (nukleoliny).

Z punktu widzenia analizy chemicznej organella ta składa się prawie wyłącznie z RNA i białka, a DNA znajduje się jedynie na jej obrzeżach, tworząc strukturę pierścieniową – chromatynę okołojądrową.

Ustaliliśmy więc, że jąderko obejmuje pięć formacji: centra włókniste i ziarniste, chromatynę, siateczkę białkową i gęsty składnik włóknisty.

Rodzaje jąder

Struktura biochemiczna tych organelli zależy od tego, gdzie są obecne, a także od charakterystyki ich metabolizmu. Istnieje 5 głównych typów strukturalnych nukleoli. Pierwsza jest siatkowa, najczęstsza i charakteryzuje się dużą ilością gęstego materiału włóknistego, skupisk nukleoprotein i nukleonemów. Proces przepisywania informacji z organizatorów jąderkowych zachodzi bardzo aktywnie, dlatego centra włókniste są słabo widoczne w polu widzenia mikroskopu.

Ponieważ głównymi funkcjami jąderka w komórce jest synteza podjednostek rybosomalnych, z których powstają organelle syntetyzujące białka, organizacja typu siatkowego jest nieodłączna zarówno w komórkach roślinnych, jak i zwierzęcych. Jąderka typu pierścieniowego występują w komórkach tkanki łącznej: limfocytach i komórkach śródbłonka, w których geny rRNA praktycznie nie ulegają transkrypcji. Pozostałe jąderka znajdują się w komórkach, które całkowicie utraciły zdolność do transkrypcji, na przykład w normoblastach i enterocytach.

Segregowany wygląd jest charakterystyczny dla komórek, które doświadczyły zatrucia substancjami rakotwórczymi i antybiotykami. Wreszcie zwarty typ jąderka charakteryzuje się wieloma centrami włóknistymi i małą liczbą nukleonemów.

Białkowa macierz jąderkowa

Kontynuujmy nasze badania wewnętrznej struktury struktur jądrowych i określmy, jakie funkcje jąderka pełnią w metabolizmie komórkowym. Wiadomo, że około 60% suchej masy tej organelli składa się z białek wchodzących w skład chromatyny, cząstek rybosomalnych, a także samych białek jąderkowych. Przyjrzyjmy się im bardziej szczegółowo. Niektóre białka biorą udział w przetwarzaniu - tworzeniu dojrzałych rybosomalnych RNA. Należą do nich polimeraza 1 i nukleaza RNA, które usuwają dodatkowe trojaczki z końców cząsteczki rRNA. Białko fibrylaryny znajduje się w gęstym składniku włóknistym i podobnie jak nukleaza podlega obróbce. Kolejnym białkiem jest nukleolina. Razem z fibrylaryną znajduje się w PFC i PC jąderek oraz w jąderkowych organizatorach chromosomów w profazie mitozy.

Polipeptyd taki jak nukleofozyna znajduje się w strefie ziarnistej i gęstym składniku włóknistym; uczestniczy w tworzeniu rybosomów z podjednostek 40 S i 60 S.

Jaką funkcję pełni jąderko?

Synteza rybosomalnego RNA jest głównym zadaniem, które musi wykonać jąderko. W tym czasie na jego powierzchni (czyli w centrach włóknistych) zachodzi transkrypcja przy udziale enzymu polimerazy RNA. Na tym jąderkowym organizatorze syntetyzuje się setki prerybosomów, zwanych globulami rybonukleoproteinowymi. Z nich powstają podjednostki rybosomów, które opuszczają karioplazmę i trafiają do cytoplazmy komórki. Mała podjednostka 40S wiąże się z informacyjnym RNA i dopiero potem przyłącza się do niego duża podjednostka 40S. Powstaje dojrzały rybosom zdolny do translacji - syntezy białek komórkowych.

W tym artykule badaliśmy strukturę i funkcje jąderka w komórkach roślinnych i zwierzęcych.

Zazwyczaj komórka eukariotyczna ją posiada rdzeń, ale istnieją komórki dwujądrowe (rzęski) i wielojądrowe (opalinowe). Niektóre wysoce wyspecjalizowane komórki tracą jądro po raz drugi (erytrocyty ssaków, rurki sitowe okrytonasiennych).

Kształt rdzenia jest kulisty, elipsoidalny, rzadziej płatkowy, w kształcie fasoli itp. Średnica rdzenia wynosi zwykle od 3 do 10 mikronów.

Struktura rdzenia:
1 - membrana zewnętrzna; 2 - membrana wewnętrzna; 3 - pory; 4 - jąderko; 5 - heterochromatyna; 6 - euchromatyna.

Jądro jest oddzielone od cytoplazmy dwiema błonami (każda z nich ma typową budowę). Pomiędzy membranami znajduje się wąska szczelina wypełniona półpłynną substancją. W niektórych miejscach błony łączą się ze sobą, tworząc pory (3), przez które następuje wymiana substancji pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Zewnętrzna błona jądrowa (1) od strony zwróconej do cytoplazmy jest pokryta rybosomami, co nadaje jej szorstkość, wewnętrzna (2) błona jest gładka. Błony jądrowe są częścią układu błonowego komórki: wyrostki zewnętrznej błony jądrowej łączą się z kanałami retikulum endoplazmatycznego, tworząc pojedynczy system kanałów komunikacyjnych.

Karioplazma (sok nuklearny, nukleoplazma)- wewnętrzna zawartość jądra, w której znajduje się chromatyna i jedno lub więcej jąderek. Sok jądrowy zawiera różne białka (w tym enzymy jądrowe) i wolne nukleotydy.

Jądro(4) to okrągłe, gęste ciało zanurzone w soku nuklearnym. Liczba jąder zależy od stanu funkcjonalnego jądra i waha się od 1 do 7 lub więcej. Jądra występują tylko w jądrach niedzielących się; znikają podczas mitozy. Jąderko powstaje na pewnych odcinkach chromosomów, które niosą informację o strukturze rRNA. Takie regiony nazywane są organizatorami jąderkowymi i zawierają liczne kopie genów kodujących rRNA. Podjednostki rybosomów powstają z rRNA i białek pochodzących z cytoplazmy. Zatem jąderko jest zbiorem rRNA i podjednostek rybosomalnych na różnych etapach ich powstawania.

Chromatyna- wewnętrzne struktury nukleoproteinowe jądra, zabarwione określonymi barwnikami i różniące się kształtem od jąderka. Chromatyna ma postać grudek, granulek i nitek. Skład chemiczny chromatyny: 1) DNA (30–45%), 2) białka histonowe (30–50%), 3) białka niehistonowe (4–33%), zatem chromatyna jest kompleksem dezoksyrybonukleoproteinowym (DNP). W zależności od stanu funkcjonalnego chromatyny wyróżnia się: heterochromatyna(5) i euchromatyna(6). Euchromatyna jest genetycznie aktywna, heterochromatyna to genetycznie nieaktywne obszary chromatyny. Euchromatyna nie jest rozróżnialna pod mikroskopem świetlnym, jest słabo zabarwiona i reprezentuje zdekondensowane (despirowane, nieskręcone) fragmenty chromatyny. Pod mikroskopem świetlnym heterochromatyna ma wygląd grudek lub granulek, jest intensywnie zabarwiona i reprezentuje skondensowane (spiralne, zwarte) obszary chromatyny. Chromatyna jest formą istnienia materiału genetycznego w komórkach interfazowych. Podczas podziału komórki (mitoza, mejoza) chromatyna przekształca się w chromosomy.

Funkcje jądra: 1) przechowywanie informacji dziedzicznej i przekazywanie jej komórkom potomnym podczas podziału, 2) regulacja aktywności komórki poprzez regulację syntezy różnych białek, 3) miejsce powstawania podjednostek rybosomalnych.

Yandex.DirectWszystkie reklamy

Chromosomy

Chromosomy- są to cytologiczne struktury w kształcie pręcików, które reprezentują skondensowaną chromatynę i pojawiają się w komórce podczas mitozy lub mejozy. Chromosomy i chromatyna są różnymi formami organizacji przestrzennej kompleksu dezoksyrybonukleoproteinowego, odpowiadającymi różnym fazom cyklu życiowego komórki. Skład chemiczny chromosomów jest taki sam jak chromatyny: 1) DNA (30–45%), 2) białka histonowe (30–50%), 3) białka niehistonowe (4–33%).

Podstawą chromosomu jest jedna ciągła dwuniciowa cząsteczka DNA; Długość DNA jednego chromosomu może sięgać kilku centymetrów. Oczywiste jest, że cząsteczka o takiej długości nie może być zlokalizowana w komórce w postaci wydłużonej, ale ulega fałdowaniu, uzyskując pewną trójwymiarową strukturę lub konformację. Można wyróżnić następujące poziomy przestrzennego fałdowania DNA i DNP: 1) nukleosomalny (nawinięcie DNA na kuleczki białkowe), 2) nukleomeryczny, 3) chromomerowy, 4) chromonemeralny, 5) chromosomalny.

W procesie przekształcania chromatyny w chromosomy DNP tworzy nie tylko helisy i superhelisy, ale także pętle i superpętle. Dlatego proces tworzenia chromosomów, który zachodzi w profazie mitozy lub profazie 1 mejozy, lepiej nazwać nie spiralizacją, ale kondensacją chromosomów.

Chromosomy: 1 - metacentryczny; 2 - submetacentryczny; 3, 4 - akrocentryczny. Struktura chromosomu: 5 - centromer; 6 - zwężenie wtórne; 7 - satelita; 8 - chromatydy; 9 - telomery.

Chromosom metafazowy (chromosomy badane podczas metafazy mitozy) składa się z dwóch chromatyd (8). Każdy chromosom ma zwężenie pierwotne (centromer)(5), który dzieli chromosom na ramiona. Niektóre chromosomy tak mają zwężenie wtórne(6) i satelita(7). Satelita - odcinek krótkiego ramienia oddzielony wtórnym zwężeniem. Chromosomy posiadające satelitę nazywane są satelitami (3). Nazywa się końce chromosomów telomery(9). W zależności od położenia centromeru wyróżnia się: a) metacentryczny(równe ramiona) (1), b) submetacentryczny(umiarkowanie nierówne) (2), c) akrocentryczny(wyraźnie nierówne) chromosomy (3, 4).

Komórki somatyczne zawierają diploidalny(podwójny - 2n) zestaw chromosomów, komórek płciowych - haploidalny(pojedynczy - n). Diploidalny zestaw glisty wynosi 2, muszki owocowe - 8, szympansy - 48, raki - 196. Chromosomy zestawu diploidalnego są podzielone na pary; chromosomy jednej pary mają tę samą strukturę, rozmiar, zestaw genów i nazywane są homologiczny.

Kariotyp- zbiór informacji o liczbie, wielkości i strukturze chromosomów metafazowych. Idiogram to graficzne przedstawienie kariotypu. Przedstawiciele różnych gatunków mają różne kariotypy, ale przedstawiciele tego samego gatunku mają te same. Autosomy- chromosomy, które są takie same dla kariotypu męskiego i żeńskiego. Chromosomy płciowe- chromosomy, na których kariotyp męski różni się od żeńskiego.

Ludzki zestaw chromosomów (2n = 46, n = 23) zawiera 22 pary autosomów i 1 parę chromosomów płciowych. Autosomy są podzielone na grupy i ponumerowane:

Chromosomy płciowe nie należą do żadnej grupy i nie mają numeru. Chromosomy płciowe kobiety to XX, a mężczyzny XY. Chromosom X jest średnio submetacentryczny, chromosom Y jest mały akrocentryczny.

W obszarze wtórnych zwężeń chromosomów grup D i G znajdują się kopie genów niosących informację o strukturze rRNA, dlatego nazywane są chromosomy grup D i G tworzące jąderka.

Funkcje chromosomów: 1) przechowywanie informacji dziedzicznej, 2) transfer materiału genetycznego z komórki macierzystej do komórek potomnych.

Wykład nr 9.
Struktura komórki prokariotycznej. Wirusy

Do prokariotów zaliczają się archaebakterie, bakterie i niebiesko-zielone algi. Prokarioty- organizmy jednokomórkowe pozbawione strukturalnie utworzonego jądra, organelli błonowych i mitozy.

Jądro komórkowe jest centralną organellą, jedną z najważniejszych. Jego obecność w komórce świadczy o wysokiej organizacji organizmu. Komórka posiadająca utworzone jądro nazywana jest eukariotyczną. Prokarioty to organizmy składające się z komórki, która nie ma utworzonego jądra. Jeśli szczegółowo rozważymy wszystkie jego składniki, możemy zrozumieć, jaką funkcję pełni jądro komórkowe.

Struktura rdzenia

Koperta nuklearna.
Chromatyna.
Jądra.
Macierz jądrowa i sok jądrowy.

Struktura i funkcja jądra komórkowego zależy od rodzaju komórki i jej przeznaczenia.

Koperta nuklearna

Otoczka jądrowa ma dwie membrany - zewnętrzną i wewnętrzną. Oddzielone są od siebie przestrzenią okołojądrową. Skorupa ma pory. Pory jądrowe są niezbędne, aby różne duże cząstki i cząsteczki mogły przemieszczać się z cytoplazmy do jądra i z powrotem.

Pory jądrowe powstają w wyniku stopienia błony wewnętrznej i zewnętrznej. Pory to okrągłe otwory z kompleksami, do których zaliczają się:

Cienka membrana zamykająca otwór. Przenikają przez nią cylindryczne kanały.
Granulki białkowe. Znajdują się one po obu stronach membrany.
Centralna granulka białkowa. Jest powiązany z ziarnistościami obwodowymi za pomocą włókienek.

Liczba porów w błonie jądrowej zależy od intensywności procesów syntetycznych zachodzących w komórce.

Otoczka jądrowa składa się z błony zewnętrznej i wewnętrznej. Zewnętrzna przechodzi do szorstkiego ER (retikulum endoplazmatycznego).

Chromatyna

Chromatyna jest najważniejszą substancją wchodzącą w skład jądra komórkowego. Jego funkcjami jest przechowywanie informacji genetycznej. Jest reprezentowana przez euchromatynę i heterochromatynę. Cała chromatyna jest zbiorem chromosomów.

Euchromatyna to części chromosomów, które aktywnie uczestniczą w transkrypcji. Takie chromosomy są w stanie rozproszonym.

Nieaktywne sekcje i całe chromosomy to skondensowane grudki. To jest heterochromatyna. Kiedy zmienia się stan komórki, heterochromatyna może przekształcić się w euchromatynę i odwrotnie. Im więcej heterochromatyny w jądrze, tym niższa szybkość syntezy kwasu rybonukleinowego (RNA) i niższa aktywność funkcjonalna jądra.

Chromosomy

Chromosomy to specjalne struktury, które pojawiają się w jądrze dopiero podczas podziału. Chromosom składa się z dwóch ramion i centromeru. Ze względu na formę dzielimy je na:

W kształcie pręta. Takie chromosomy mają jedno duże ramię, a drugie małe.
Równo uzbrojeni. Mają stosunkowo identyczne ramiona.
Mieszane ramiona. Ramiona chromosomu różnią się wizualnie.
Z wtórnymi zwężeniami. Taki chromosom ma niecentromerowe zwężenie, które oddziela element satelitarny od części głównej.

U każdego gatunku liczba chromosomów jest zawsze taka sama, warto jednak zauważyć, że poziom organizacji organizmu nie zależy od ich liczby. Tak więc osoba ma 46 chromosomów, kurczak ma 78, jeż ma 96, a brzoza ma 84. Paproć Ophioglossum reticulatum ma największą liczbę chromosomów. Ma 1260 chromosomów na komórkę. Najmniejszą liczbę chromosomów ma samiec mrówki z gatunku Myrmecia pilosula. Ma tylko 1 chromosom.

To dzięki badaniu chromosomów naukowcy zrozumieli funkcje jądra komórkowego.

Chromosomy zawierają geny.

Gen

Geny to odcinki cząsteczek kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), które kodują specyficzny skład cząsteczek białka. W rezultacie organizm wykazuje jeden lub inny objaw. Gen jest dziedziczony. Zatem jądro w komórce pełni funkcję przekazywania materiału genetycznego kolejnym pokoleniom komórek.

Jądra

Jąderko jest najgęstszą częścią wchodzącą do jądra komórkowego. Funkcje jakie pełni są bardzo ważne dla całej komórki. Zwykle ma okrągły kształt. Liczba jąderek jest różna w różnych komórkach – mogą być dwa, trzy lub wcale. Zatem w komórkach rozdrobnionych jaj nie ma jąderka.

Struktura jąderka:

Składnik granulowany. Są to granulki znajdujące się na obrzeżach jąderka. Ich wielkość waha się od 15 nm do 20 nm. W niektórych komórkach HA może być równomiernie rozmieszczony w jąderku.
Składnik włóknisty (FC). Są to cienkie włókienka o wielkości od 3 nm do 5 nm. Fk jest rozproszoną częścią jąderka.

Centra fibrylarne (FC) to obszary włókienek o małej gęstości, które z kolei są otoczone włókienkami o dużej gęstości. Skład chemiczny i struktura PC są prawie takie same jak jąderkowych organizatorów chromosomów mitotycznych. Składają się z włókienek o grubości do 10 nm, które zawierają polimerazę RNA I. Potwierdza to fakt, że włókienka są wybarwione solami srebra.

Typy strukturalne jąder

Typ jądrowy lub siatkowy. Charakteryzuje się dużą liczbą granulek i gęstym materiałem włóknistym. Ten typ struktury jąderkowej jest charakterystyczny dla większości komórek. Można to zaobserwować zarówno w komórkach zwierzęcych, jak i komórkach roślinnych.
Typ kompaktowy. Charakteryzuje się niewielkim nasileniem jąderka i dużą liczbą ośrodków włóknistych. Występuje w komórkach roślinnych i zwierzęcych, w których aktywnie zachodzi proces syntezy białek i RNA. Ten typ jąderek jest charakterystyczny dla komórek aktywnie się rozmnażających (komórki hodowli tkankowych, komórki merystemu roślinnego itp.).
Typ pierścienia. W mikroskopie świetlnym ten typ jest widoczny jako pierścień ze środkiem świetlnym – ośrodkiem włóknistym. Rozmiar takich jąder wynosi średnio 1 mikron. Ten typ jest charakterystyczny tylko dla komórek zwierzęcych (endoteliocyty, limfocyty itp.). Komórki z tego typu jąderkiem mają dość niski poziom transkrypcji.
Typ pozostałości. W komórkach tego typu jąderek nie zachodzi synteza RNA. W pewnych warunkach ten typ może stać się siatkowy lub zwarty, tj. Aktywowany. Takie jąderka są charakterystyczne dla komórek kolczastej warstwy nabłonka skóry, normoblastu itp.
Typ segregowany. W komórkach z tego typu jąderkiem nie zachodzi synteza rRNA (rybosomalnego kwasu rybonukleinowego). Dzieje się tak, jeśli komórka jest traktowana jakimkolwiek antybiotykiem lub substancją chemiczną. Słowo „segregacja” w tym przypadku oznacza „oddzielenie” lub „oddzielenie”, ponieważ wszystkie składniki jąderek są oddzielone, co prowadzi do jego redukcji.

Prawie 60% suchej masy jąderek stanowi białko. Ich liczba jest bardzo duża i może sięgać kilkuset.

Główną funkcją jąderek jest synteza rRNA. Zarodki rybosomów dostają się do karioplazmy, a następnie przedostają się przez pory jądra do cytoplazmy i na ER.

Macierz jądrowa i sok jądrowy

Macierz jądrowa zajmuje prawie całe jądro komórkowe. Jego funkcje są specyficzne. Rozpuszcza i równomiernie rozprowadza wszystkie kwasy nukleinowe w stanie międzyfazowym.

Macierz jądrowa, czyli karioplazma, to roztwór zawierający węglowodany, sole, białka i inne substancje nieorganiczne i organiczne. Zawiera kwasy nukleinowe: DNA, tRNA, rRNA, mRNA.

Podczas podziału komórki błona jądrowa rozpuszcza się, powstają chromosomy, a karioplazma miesza się z cytoplazmą.

Główne funkcje jądra komórkowego

Funkcja informacyjna. To w jądrze zlokalizowana jest cała informacja o dziedziczności organizmu.
Funkcja dziedziczenia. Dzięki genom zlokalizowanym na chromosomach organizm może przekazywać swoje cechy z pokolenia na pokolenie.
Funkcja scalania. Wszystkie organelle komórkowe są zjednoczone w jedną całość w jądrze.
Funkcja regulacji. Wszystkie reakcje biochemiczne zachodzące w komórce i procesy fizjologiczne są regulowane i koordynowane przez jądro.

Jedną z najważniejszych organelli jest jądro komórkowe. Jego funkcje są istotne dla prawidłowego funkcjonowania całego organizmu.