Главная страница
qrcode

биолог. УМО. Социального развития российской федерации астраханская государственная


Скачать 10.36 Mb.
НазваниеСоциального развития российской федерации астраханская государственная
Дата15.10.2020
Размер10.36 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлабиолог. УМО.docx
ТипУчебное пособие
#43478
страница4 из 11
Каталог
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


5.2 Ядро – главный структурный компонент эукариотической клетки


Ядро (лат. – nucleus, греч. – caryon) обычно располагается в центре клетки, но у некоторых клеток может быть сдвинуто на периферию. Чаще всего ядро имеет шаровидную форму, однако встречаются ядра и более сложной формы – сегментированные, палочковидные и другие. Ядро окружено двумя мембранами (внутренней и наружней) причем, наружная ядерная мембрана образуется за счет эндоплазматической сети, пронизывающей цитоплазму. Между этими двумя мембранами располагается вокруг ядерное (перинуклеарное) пространство. Внутренняя ядерная мембрана отделена от содержимого ядра ядерной пластинкой построенной из белков. В ядерной оболочке находится 3-4 тысячи ядерных пор – специализированных структур, осуществляющих обмен между ядром и цитоплазмой. Ядерная пора имеет диаметр около 80 нм и состоит из глобулярных белков. Количество ядерных пор зависит от интенсивности обмена между ядром и цитоплазмой. Внутри ядра находятся ядрышки, нуклеоплазма и наследственный аппарат клетки.

Ядрышко – компактная структура ядра клетки, находящейся в интерфазном состоянии и исчезающая во время митоза. По химическому составу это комплекс РНК, белка и небольшого количества ДНК. Число ядрышек разнится и зависит от типа клетки, но в среднем их от 2 до 8 штук. В ядрышке выделяют два компонента:

Фибриллярный – состоит из тонких (около 5нм) рибонуклеопротеиновых фибрилл (нитей) и небольшого количества ДНК. В этой структуре ядрышка протекают ранние стадии образования р-РНК.

Гранулярный – содержит зрелые предшественники рибосомных субъединиц, имеющие диаметр около 15 нм.

Функции ядрышка – синтез р-РНК и образование субъединиц рибосом.

Нуклеоплазма (ядерный сок) представляет собой коллоид, образующий внутреннюю среду ядра и состоящий из комплекса органических и неорганических веществ. В нуклеоплазме содержатся остатки ядрышек, рибонуклеопротеинов, ферменты. В ядерном соке происходит процесс транскрипции и формирования РНК.

Наследственный аппарат клетки в период интерфазы представлен хроматином, а во время митоза хромосомами. Хромосомы образуются из хроматина путем спирализации или конденсации. По химическому составу хроматин и хромосомы представляют собой комплекс ДНК (30-45%), белков-гистонов (30-50%) и негистоновых белков (4-35%). ДНК хранит в себе наследственную информацию о первичной структуре белков данного организма. Белки-гистоны это основные белки, положительно заряженные, при нейтральном рН. Гистоны включают в себя пять основных классов, обозначаемых как Н1, Н2а, Н2в, Н3, Н4. Соотношение количества гистонов и ДНК в клетках разных типов строго специфично. Благодаря наличию большого количества положительно заряженных аминокислот – аргинина и лизина, гистоны взаимодействуют с ДНК, содержащей отрицательно заряженные фосфатные группы, и принимают участие в «упаковке» ДНК при формировании хромосом. В этом проявляется структурная функция гистонов. Кроме того, они регулируют процесс транскрипции. Негистоновые белки хроматина разнообразны, но в основном это кислые белки. Состав этой фракции хроматина широко варьирует даже в клетках одного организма. Предполагают, что группа негистоновых белков принимает участие в процессах, регулирующих реализацию генетической информации. Хроматин в клетках человека и эукариотов представлен эухроматином и гетерохроматином.

Эухроматин (от греческого eу – истинный, полностью) деспирализован в интерфазном ядре и спирализуется в профазе митотического деления. Эухроматин в функциональном плане активен так как содержит основную массу структурных генов. Именно с эухроматина происходит процесс транскрипции. Это связано с тем, что между ДНК и гистонами в эухроматине слабые связи и ферменты, осуществляющие переписывание информации легко проникают к молекуле ДНК.

Гетерохроматин (от греческого heteros – иной, другой) это участки хроматина, находящиеся в спирализованном, конденсированном состоянии в течение всего клеточного цикла – как в интерфазе, так и во время митоза. Гетерохроматин, в отличие от эухроматина, интенсивно окрашивается ядерными красителями и хорошо виден в световой микроскоп даже в период интерфазы. Гетерохроматиновые участки практически не содержат структурных генов и с них, как правило, не происходит процесса транскрипции. В этих участках наблюдаются очень плотные связи между ДНК и гистонами, поэтому ферменты, осуществляющие транскрипцию, к ДНК не поступают. Таким образом, гетерохроматин в генетическом плане малоактивен. Ядра клеток эмбрионов и ядра клеток, активно функционирующих тканей, гетерохроматина обычно не содержат. Гетерохроматин, в свою очередь, подразделяется на факультативный и конситутивный. Факультативный гетерохроматин может в некоторых случаях переходить в эухроматин и приобретает при этом способность к транскрипции. Конситутивный гетерохроматин ни при каких условиях не переходит в эухроматин и с него никогда не происходит переписывания наследственной информации. Эта форма гетерохроматина состоит из ДНК с большим количеством повторяющихся нуклеотидов, поэтому конситутивный гетерохроматин выполняет при формировании хромосом только структурную функцию – из него формируются центромеры и теломеры. Из гетерохроматина построена так же одна из Х-хромосом у женщин, благодаря чему, даже гены, которые представлены у женщин в двойном количестве, фенотипически проявляют себя как и у мужчин.

.
В профазе митоза из хроматина путем спирализации происходит образование хромосом. Термин хромосомы предложил в 1888 году ученый В. Вальдер в связи с тем, что эти структуры ядра интенсивно окрашиваются специфическими красителями. Хромосомы могут иметь разнообразную форму – нитевидную, палочковидную, шаровидную и как оформленные структуры их можно наблюдать в световой микроскоп только во время митоза. Количество хромосом в клетках постоянно. В ядрах соматических клеток они образуют пары (диплоидный набор – 2n). Пару образуют две гомологичные хромосомы – одинаковые по величине, форме, расположению перетяжки – центромеры и содержащие одинаковый набор генов. Диплоидный набор хромосом называется кариотипом (caryon – ядро, typos – форма, тип) и характерен для каждого вида. Так, например, у человека количество хромосом в диплоидном наборе – 46, у шимпанзе – 48, кролика – 44, дрозофилы – 8. После синтетического периода интерфазы каждая хромосома состоит из двух идентичных молекул ДНК, называемых хроматидами, соединенными перетяжкой – центромерой, построенной из гетерохроматина. Так же из гетерохроматина построены концевые участки хромосом, называемые теломерами. С них не происходит транскрипции, они связаны с белками ядерной оболочки и являются стабилизаторами хромосом, не давая им принять кольцевую форму.

В зависимости от расположения центромеры выделяют несколько видов хромосом:

метацентрические (равноплечие) – центромера расположена в центре;

субметацентрические (неравноплечие) – центромера несколько сдвинута от центра и одно плечо больше другого;

акроцентрические (across – концевой) – центромера располагается почти у конца хромосомы и одно плечо значительно больше другого;

телоцентрические – центромера располагается в области теломеры.

У некоторых хромосом имеется не одна, а две центромеры. В этом случае вторая центромера называется вторичной и отделяет часть хромосомы, называемую спутничной или ядрышковым организатором, принимающей участие в образовании ядрышка.

Процесс образования из хроматина хромосомы происходит строго определенным образом в результате чего, каждый ген занимает свое определенное место, называемое локус. В начале двойная спираль ДНК закручивается вокруг 8 молекул белков-гистонов, образуя нуклеосому. В составе ДНК нуклеосомы находится 146-200 пар нуклеотидов. Далее из двенадцати нуклеосом образуется нуклеосомная фибрилла. Участки ДНК между двумя соседними нуклеосомами в нуклеосомной фибрилле называются линкерной ДНК. В образовании нуклеосомной фибриллы помимо гистонов, принимают участие и негистоновые белки. Нуклеосомные фибриллы, объединяются в петлевидные хромонемы, которые приобретают связи с белками внутренней части ядерной мембраны. Далее из хромонемы формируются хроматиды, в образовании которых помимо гистоновых и негистоновых белков принимают участие ионы Са2+ и Мg2+. Заключительным этапом образования хромосомы является объединение двух хроматид с помощью центромеры.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

перейти в каталог файлов


связь с админом