Реферати » Реферати по біології » Структура і функції ядра

Структура та функції ядра

Структура та функції ядра

Реферат студента біологічного факультету групи БХ-21 Михайличенко Михайла.

Г. Харьков

1996

Говорячи про клітинному ядрі, ми маємо на увазі власне ядра еукаріотів. Їх ядра побудовані складним чином і досить різко відрізняються від "ядерних" утворень, нуклеоидов, прокаріотів. У останніх до складу нуклеоидов (ядроподобних структур) входить одиночна кільцева молекула ДНК, практично позбавлена ??білків. Іноді таку молекулу ДНК бактеріальних клітин називають бактеріальної хромосомою, або генофором (носієм генів). Бактеріальна хромосома не відділена мембранами від основної цитоплазми, однак зібрана в компактну ядерну зону - нуклеоїд, який можна бачити в світловому мікроскопі після спеціальних забарвлень.

Сам термін "ядро" вперше був застосований Броуном в 1833 г. Для позначення кулястих постійних структур в клітинах рослин. Пізніше таку ж структуру описали у всіх клітинах вищих організмів.

Клітинне ядро ??звичайно одне на клітину (є приклади багатоядерних клітин), складається з ядерної оболонки, яка відділяє його від цитоплазми, хроматину, ядерця, каріоплазми (або ядерного соку) (рис). Ці чотири основні компоненти зустрічаються практично у всіх неделящихся клітинах еукаріот-чеських одно-і багатоклітинних організмів.

Ядра мають звичайно кулясту або яйцеподібну форму; діаметр перших дорівнює приблизно 10 мкм, а довжина друге - 20 мкм.

Ядро необхідно для життя клітини, оскільки саме воно регулює всю її активність. Пов'язано це з тим, що ядро ??несе в собі генетичну (спадкову) інформацію, укладену в ДНК.

Ядерна оболонка

Ця структура характерна для всіх еукаріотичних клітин. Ядерна оболонка складається із зовнішньої і внутрішньої мембран, розділених перінуклеарним простором шириною від 20 до 60 нм. До складу ядерної оболонки входять ядерні пори.

Мембрани ядерної оболонки в морфологічному відношенні не відрізняються від решти внутрішньоклітинних мембран: вони мають товщину близько 7 нм і складаються з двох осміофільние шарів.

В загальному вигляді ядерна оболонка може бути представлена, як порожнистий двошаровий мішок, що відокремлює вміст ядра від цитоплазми. З усіх внутрішньоклітинних мембранних компонентів таким типом розташування мембран володіють тільки ядро, мітохондрії і пластиди. Однак ядерна оболонка має характерну особливість, що відрізняє її від інших мембранних структур клітини. Це наявність особливих пір в оболонці ядра, які утворюються за рахунок численних зон злиттів двох ядерних мембран і являє собою як би округлі перфорації всієї ядерної оболонки.

Будова ядерної оболонки

Зовнішня мембрана ядерної оболонки, яка безпосередньо контактує з цитоплазмою клітини, має ряд сруктурной особливостей, що дозволяють віднести її до власне мембранної системі ЕПР. Так, на зовнішній ядерній мембрані зазвичай розташовується велика кількість рибосом. У більшості тварин і рослинних клітин зовнішня мембрана ядерної оболонки не представляє собою ідеально рівну поверхню - вона може утворювати різної величини випинання або вирости в сторону цитоплазми.

Внутрішня мембрана контактує з хромосомним матеріалом ядра (див. Нижче).

Найхарактернішою і кидається в очі структурою в ядерній оболонці є ядерна пора. Пори в оболонці утворюються за рахунок злиття двох ядерних мембран у вигляді округлих наскрізних отворів або перфорацій з діаметром 80-90 нм. Округле наскрізний отвір в ядерній оболонці заповнене складноорганізованим глобулярними і фібрилярні структурами. Сукупність мембранних перфораций і цих структур називають комплексом пір ядра. Тим самим підкреслюється, що ядерна пора не просто наскрізна дірка в ядерній оболонці, через яку безпосередньо речовини ядра і цитоплазми можуть повідомлятися.

Складний комплекс пір має октагонального симетрію. По межі округлого отвору в ядерній оболонці розташовуються три ряди гранул, по 8 штук у кожному: один ряд лежить з боку ядра, інший - з боку цитоплазми, третій розташований в центральній частині пір. Розмір гранул близько 25 нм. Від цих гранул відходять фібрилярні відростки. Такі фібрили, що відходять від периферичних гранул, можуть сходитися в центрі і створювати як би перегородку, діафрагму, поперек пори. У центрі отвори часто можна бачити так звану центральну гранулу.

Число ядерних пір залежить від метаболічної активності клітин: чим вище синтетичні процеси в клітинах, тим більше пір на одиницю поверхні клітинного ядра.

Кількість ядерних пор в різних об'єктах

Об'єкт

Число ядерних пір на мкм2

Число пір на одне ядро ??

Ксенопус, нирки

10,05

3417

Ксенопус, ооцит

51,0

37,6 * 106

Криса, гепатоцит

16,1

3816

Миша, лімфоцит

3,3

403

Людина, лімфоцит

4,47

713

Хімія ядерної оболонки

У складі ядерних оболонок виявляються невеликі кількості ДНК (0-8%), РНК (3-9%), але основними хімічними компонентами є ліпіди (13-35%) і білки (50-75%), що для всіх клітинних мембран.

Склад ліпідів схожий з таким у мембранах мікросом або мембранах ендоплазматичної мережі. Ядерні оболонки характеризуються відносно низьким вмістом холестерину і високим - фосфоліпідів, збагачених насиченими жирними кислотами.

Білковий склад мембранних фракцій дуже складний. Серед білків виявлений ряд ферментів, спільних з ЕР (наприклад, глюкозо-6-фосфатаза, Mg-залежна АТФаза, глютамат-дегидрогеназа і ін.) Не виявлена ??РНК-полімераза. Тут виявлено активності багатьох окислювальних ферментів (цитохромоксидази, НАДН-цитохром-с-редуктази) і різних цитохромів.

Серед білкових фракцій ядерних мембран зустрічаються основні білки типу гістонів, що пояснюється зв'язком ділянок хроматину з ядерною оболонкою.

Ядерна оболонка і ядерно-цитоплазматичний обмін

Ядерна оболонка - система, що розмежовує два основних клітинних відсіку: цитоплазму і ядро. Ядерні оболонки повністю проникні для іонів, для речовин малого молекулярного ваги, таких, як цукру, амінокислоти, нуклеотиди. Вважається, що білки молекулярного ваги до 70 тис. І розміром не більше 4,5 нм можуть вільно дифундувати через оболонку.

Відомий і зворотний процес - перенесення речовин з ядра в цитоплазму. Це в першу чергу стосується транспорту РНК сінтезіруещегося виключно в ядрі.

Ще один шлях транспорту речовин з ядра в цитоплазму пов'язаний з утворенням виростів ядерної оболонки, які можуть відділятися від ядра у вигляді вакуолей, вміст їх потім виливається або викидається в цитоплазму.

* * *

Таким чином, з численних властивостей і функціональних навантажень ядерної оболонки слід підкреслити її роль як бар'єра, що відокремлює вміст ядра від цитоплазми, обмежує вільний доступ в ядро крупних агрегатів біополімерів, бар'єру, активно регулюючого транспорт макромолекул між ядром і цитоплазмою.

Однією з основних функцій ядерної оболонки слід вважати також її участь у створенні внутрішньоядерної порядку, в фіксації хромосомного матеріалу в тривимірному просторі ядра.

Ядерний матрикс

Цей комплекс не являє собою якусь чисту фракцію, сюди входять компоненти та ядерної оболонки, та ядерця, і каріоплазми. З ядерним матриксом виявилися пов'язані як гетерогенна РНК, так і частина ДНК. Ці спостереження дали підставу вважати, що матрикс ядра відіграє важливу роль не тільки в підтримці загальної структури інтерфазних ядра, але і може брати участь у регуляції синтезу нуклеїнових кислот.

Хроматин

При спостереженні деяких живих клітин, особливо рослинних або ж клітин після фіксації та забарвлення, всередині ядра виявляються зони щільної речовини. До складу хроматину входить ДНК в комплексі з білком. В інтерфазних клітинах хроматин може рівномірно заповнювати об'єм ядра або ж розташовуватися окремими згустками (хромоцентри). Часто він особливо чітко виявляється на периферії ядра (пристінковий, прімембранной хроматин) або утворює всередині ядра переплетення досить товстих (близько 0.3 мкм) і довгих тяжів, що утворюють подобу внутрішньоядерній ланцюга.

Хроматин інтерфазних ядер являє собою несучі ДНК тільця (хромосоми), які втрачають в цей час свою компактну форму, розрихлюються, деконденсіруются. Ступінь такої деконденсаціі хромосом може бути різною в ядрах різних клітин. Коли хромосома або її ділянка повністю деконденсірован, тоді ці зони називають дифузним хроматином. При неповному розпушенні хромосом в інтерфазних ядрі видно ділянки конденсованого хроматину (іноді званого гетерохроматин). Показано, що ступінь деконденсаціі хромосомного матеріалу в інтерфазі може відображати функціональне навантаження цієї структури. Чим більш диффузен хроматин інтерфазних ядра, тим вище в ньому синтетичні процеси. Падіння синтезу РНК в клітинах зазвичай супроводжується збільшенням зон конденсованого хроматину.

Максимально конденсованих хроматин під час мітотичного поділу клітин, коли він виявляється у вигляді щільних тілець - хромосом. У цей період хромосоми не несуть ніяких синтетичних навантажень, в них не відбувається включення попередників ДНК і РНК.

Виходячи з цього можна вважати, що хромосоми клітин можуть перебувати у двох структурно-функціональних станах:

в робочому, частково або повністю деконденсірованном, коли з їх участю в интерфазном ядрі відбуваються процеси транскрипції і редуплікаціі;

В неактивному - в стані

Сторінки: 1 2 3 4

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар