Хроматин в ядре клетки

Клеточное ядро как важнейший компонент клетки #47

Хроматин в ядре клетки
К Клеточное ядро является обязательной составляющей клетки, которое регулирует обмен веществ и отвечает за передачу и хранение наследственной информации.

Клеточное ядро

Схема строения интерфазного ядра: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — перинуклеарное пространство; 4 — пора; 5 — ядрышко; 6 — кариоплазма; 7 — хроматин.

Ядро является обязательным компонентом всех эукариотических клеток. Форма и размеры ядра зависят от формы и величины клетки и выполняемой ею функции.

Химический состав ядра

По химическому составу ядро отличается от остальных компонентов клетки высоким содержанием ДНК (15 — 30%) и РНК (12%). В ядре клетки сосредоточено 99% ДНК клетки в виде комплекса с белками – дезоксирибонуклеопротеина (ДНП).

Функции ядра

Ядро выполняет две главные функции:

  1. хранение, воспроизведение и передачу наследственной информации
  2. регуляцию процессов обмена веществ, протекающих в клетке.

Выделяют два состояния ядра: делящееся и интерфазное. В интерфазном ядре различают: ядерную оболочку, ядерный сок, хроматин и ядрышки.

Ядерная оболочка

Ядерная оболочка (кариолемма) представлена двумя биологическими мембранами, между которыми находится перинуклеарное пространство. Наружная ядерная мембрана непосредственно соединена с мембранами каналов эндоплазматической сети.

На ней располагаются рибосомы. Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

Основная функция ядерной оболочки: регуляция обмена веществ между ядром и цитоплазмой клетки.

Ядерный сок

Ядерный сок (кариоплазма) – это однородная масса, заполняющая пространство между структурами ядра. В его состав входят вода, минеральные соли, белки (ферменты), нуклеотиды, аминокислоты, АТФ и различные виды РНК.

Функция кариоплазмы: обеспечение взаимосвязей между ядерными структурами.

Хроматин

Хроматин представляет собой дезоксирибонуклеопротеин (ДНП), состоящий преимущественно из ДНК и белков-гистонов, выявляемый под световым микроскопом в виде глыбок и гранул. Это деспирализованные хромосомы интерфазного ядра. В процессе митоза хроматин путем спирализации образует хорошо видимые (особенно в метафазе) интенсивно окрашивающиеся структуры – хромосомы.

Метафазная хромосома

Схема строения метафазной хромосомы (А) и типы хромосом (Б).

А: 1 — плечо; 2 — центромера; 3 — вторичная перетяжка; 4 — спутник; 5 — две хроматиды; Б: 1 — акроцентрическая; 2 — субметацентрическая; 3 — метацентрическая.

Метафазная хромосома состоит из двух продольных нитей ДНП – хроматид, соединенных друг с другом в области первичной перетяжки – центромеры. Центромера делит каждую хроматиду на два плеча.

В зависимости от расположения первичной перетяжки различают следующие типы хромосом: метацентрические (равноплечие), в которых центромера расположена посередине, а плечи примерно равной длины; субметацентрические (неравноплечие), когда центромера смещена от середины хромосомы, а плечи неравной длины; акроцентрические (палочковидные), когда центромера смещена к одному концу хромосомы и одно плечо очень короткое. Некоторые хромосомы могут иметь вторичные перетяжки, отделяющие от хроматиды участок, называемый спутником. Основная функция хромосом – хранение, воспроизведение и передача генетической информации.

Кариотип

Кариотип – это диплоидный набор хромосом соматических клеток организма определенного вида. Каждый вид растений и животных имеет определенное, постоянное число хромосом. Так, в ядре соматических клеток у лошадиной аскариды содержится 2 хромосомы, у мухи дрозофилы – 8, у человека – 46.

Во всех соматических клетках число хромосом всегда парное (диплоидный набор – 2n), т.е. каждая хромосома в наборе имеет парную, гомологичную (одну из этих хромосом дочерний организм получает от отца, а вторую от матери). Гомологичные хромосомы одинаковы по величине, форме, расположению центромер.

Для каждого биологического вида характерно постоянство числа, величины и формы хромосом. При образовании половых клеток из каждой пары гомологичных хромосом в гамету попадает только одна, поэтому хромосомный набор гамет называется гаплоидным (одинарным – 1n).

При оплодотворении восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Ядрышки

Ядрышки имеют шаровидную форму, не окружены мембраной. Они содержат преимущественно белки и р-РНК. Ядрышки – непостоянные образования, они растворяются в начале деления клетки и восстанавливаются после его окончания.

Их образование связано со вторичными перетяжками (ядрышковыми организаторами) спутничных хромосом, в которых локализованы гены, кодирующие синтез рибосомальных РНК и белков. Функция ядрышек – образование субъединиц рибосом.

Эукариотические клетки

Клетки подавляющего большинства живых организмов имеют оформленное, сложно устроенное ядро, цитоплазму с органоидами и оболочку. Такие клетки называются эукариотическими. Они характерны для протистов, грибов, растений и животных.

Прокариотические клетки

Прокариотические клетки не имеют оформленного ядра и мембранных органоидов. Генетический аппарат прокариот представлен нуклеоидом одной кольцевой молекулой ДНК, не связанной с белками-гистонами и не окруженной мембраной. Имеются рибосомы. Функций мембранных органоидов выполняют впячивания плазмалеммы – мезосомы. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Клетки растений и животных сходны по строению и химическому составу, но между ними имеются и определенные отличия.

Отличие про- от эукариотических клеток

ПризнакПрокариотыЭукариоты
Цитоплазматическая мембранаЕстьЕсть
Клеточная стенкаЕстьУ животных нет, у растений есть
Ядерная оболочкаНетЕсть
МитохондрииНетЕсть
Комплекс ГольджиНетЕсть
ЭПСНетЕсть
ЛизосомыНетЕсть
МезосомыЕстьНет
РибосомыЕстьЕсть
ХромосомыНет(кольцевая молекула ДНК)Набор хромосом (ДНК + белок)
Способ размноженияПростое бинарное делениеМитоз, амитоз

Отличие животных от растительных клеток

ПризнакЖивотные клеткиРастительные клетки
Клеточная стенкаНетЕсть (целлюлоза)
Тип питанияГетеротрофныеАвтотрофные
ПластидыНетЕсть
ЦентросомаЕстьНет
Центральная вакуольНетЕсть
Запасное питательное веществоГликогенКрахмал

1. Биология для абитуриентов. Авторы: Давыдов В.В. , Бутвиловский В.Э. , Рачковская И. В. , Заяц Р.Г.

Источник: https://biobloger.ru/kletochnoe-yadro.html

Хроматин • ru.knowledgr.com

Хроматин в ядре клетки

Хроматин – комплекс макромолекул, найденных в клетках, состоя из ДНК, белка и РНК.

Первичные функции хроматина должны 1) упаковать ДНК в меньший объем, чтобы поместиться в клетку, 2) укрепить макромолекулу ДНК, чтобы позволить mitosis, 3) предотвратить повреждение ДНК, и 4) управлять повторение ДНК и экспрессия гена. Основные компоненты белка хроматина – гистоны, которые уплотняют ДНК.

Хроматин только найден в эукариотических клетках (клетки с определенными ядрами). У прокариотических клеток есть различная организация их ДНК (прокариотическую эквивалентную хромосому называют genophore), и локализован в nucleoid области.

Структура хроматина зависит от нескольких факторов. Полная структура зависит от стадии клеточного цикла. Во время межфазы хроматин структурно свободен, чтобы позволить доступ к РНК и полимеразам ДНК, которые расшифровывают и копируют ДНК.

Местная структура хроматина во время межфазы зависит от генного подарка на ДНК: кодирующие гены ДНК, которые активно расшифрованы («включенные»), более свободно упакованы и сочтены связанными с полимеразами РНК (называемый euchromatin), в то время как ДНК, кодирующая бездействующие («выключенные») гены, сочтена связанной со структурными белками и более плотно упакована (heterochromatin). Эпигенетическая химическая модификация структурных белков в хроматине также изменяет местную структуру хроматина, в особенности химические модификации белков гистона methylation и acetylation. Поскольку клетка готовится делиться, т.е. входит в mitosis или мейоз, пакеты хроматина более плотно, чтобы облегчить сегрегацию хромосом во время анафазы. Во время этой стадии клеточного цикла это делает отдельные хромосомы во многих клетках видимыми оптическим микроскопом.

В общих чертах есть три уровня организации хроматина:

  1. ДНК обертывает вокруг белков гистона, формирующих нуклеосомы; «бусинки на последовательности» структура (euchromatin).
  2. Многократные гистоны обертывают в волокно на 30 нм, состоящее из множеств нуклеосомы в их самой компактной форме (heterochromatin). (Окончательно установленный, чтобы существовать в пробирке, волокно на 30 миллимикронов не было замечено в недавних исследованиях рентгена человеческих митотических хромосом.)
  3. Высокоуровневая упаковка ДНК волокна на 30 нм в хромосому метафазы (во время mitosis и мейоза).

Есть, однако, много клеток, которые не следуют за этой организацией. Например, spermatozoa и птичьи эритроциты более плотно упаковали хроматин, чем большинство эукариотических клеток, и trypanosomatid protozoa не уплотняют своего хроматина в видимые хромосомы для mitosis.

Во время межфазы

Структура хроматина во время межфазы Mitosis оптимизирована, чтобы позволить простой доступ транскрипции и факторов ремонта ДНК к ДНК, уплотняя ДНК в ядро. Структура варьируется в зависимости от доступа, требуемого к ДНК. Гены, которые требуют регулярного доступа полимеразой РНК, требуют более свободной структуры, обеспеченной euchromatin.

Динамическая структура хроматина и иерархия

Хроматин претерпевает различные структурные изменения во время клеточного цикла. Белки гистона – основной упаковщик и аранжировщик хроматина и могут быть изменены различными постпереводными модификациями, чтобы изменить упаковку хроматина (Модификация гистона).

Гистон acetylation приводит к ослаблению и увеличенной доступности хроматина для повторения и транскрипции. Тримаран-methylation гистона вызывает уплотнение хроматина и уменьшает доступность.

Недавнее исследование показало, что есть дуальная структура, существующая в хроматине: остатки лизина methylated в местоположении 4 и 27 на гистоне 3.

Считается, что это может быть вовлечено в развитие; есть больше methylation лизина 27 в эмбриональных клетках, чем в дифференцированных клетках, тогда как лизин 4 methylation положительно регулирует транскрипцию, принимая на работу ферменты модернизации нуклеосомы и гистон acetylases.

Белки группы полигребенки играют роль в регулировании генов посредством модуляции структуры хроматина.

Для получения дополнительной информации посмотрите модификации Гистона в регулировании хроматина и контроле за полимеразой РНК структурой хроматина.

Структура ДНК

В природе ДНК может сформировать три структуры, A-, B-и Z-ДНК. A-и B-ДНК очень подобны, формируя предназначенный для правой руки helices, тогда как Z-ДНК – предназначенная для левой руки спираль с зигзагообразной основой фосфата. Z-ДНК, как думают, играет определенную роль в структуре хроматина и транскрипции из-за свойств соединения между B-и Z-ДНК.

В соединении B-и Z-ДНК, одной парой оснований щелкают из нормального соединения. Они играют двойную роль места признания многими белками и как слив для относящегося к скручиванию напряжения от полимеразы РНК или закрепления нуклеосомы.

Нуклеосомы и бусинки на струне ля

Статьи:Main: Нуклеосома, Chromatosome и Histone

Основной повторный элемент хроматина – нуклеосома, связанная разделами ДНК компоновщика, намного более короткой договоренности, чем чистая ДНК в решении.

В дополнение к основным гистонам есть гистон компоновщика, H1, который связывается с выходом/входом нити ДНК на нуклеосоме. Частица ядра нуклеосомы, вместе с H1 гистона, известна как chromatosome. Нуклеосомы, приблизительно с 20 – 60 парами оснований ДНК компоновщика, могут сформироваться, при нефизиологических условиях, приблизительно 10 нм «бусинки на струне ля» волокно. (Рис. 1-2)..

Нуклеосомы связывают ДНК неопределенно, как требуется их функцией в общей упаковке ДНК. Есть, однако, большие предпочтения последовательности ДНК, которые управляют расположением нуклеосомы.

Это должно прежде всего к переменным физическим свойствам различных последовательностей ДНК: Например, аденин и тимин более благоприятно сжаты во внутренние незначительные углубления.

Это означает, что нуклеосомы могут связать предпочтительно в одном положении приблизительно каждые 10 пар оснований (винтовое повторение ДНК) – где ДНК вращается, чтобы максимизировать число оснований A и T, которые лягут во внутреннем незначительном углублении. (См. механические свойства ДНК.)

Волокно хроматина на 30 миллимикронов

С добавлением H1 бусинки на структуре струны ля в свою очередь наматывают в винтовую структуру 30 нм диаметром, известную как волокно на 30 нм или нить. Точная структура волокна хроматина в клетке не известна подробно, и есть все еще некоторые дебаты по этому.

Этот уровень структуры хроматина, как думают, является формой euchromatin, который содержит активно расшифрованные гены. ИХ учатся, продемонстрировали, что волокно на 30 нм очень динамично таким образом, что оно разворачивает в волокно на 10 нм («бусинки на струне ля») структуру, когда транссведущий полимеразой РНК, занятой транскрипцией.

ДНК компоновщика в желтой и nucleosomal ДНК в розовом.]]

Существующие модели обычно признают, что нуклеосомы лежат перпендикуляр оси волокна с гистонами компоновщика, устроенными внутренне.

Стабильное волокно на 30 нм полагается на регулярное расположение нуклеосом вдоль ДНК. ДНК компоновщика относительно стойкая к изгибу и вращению. Это делает длину ДНК компоновщика важной по отношению к стабильности волокна, требуя, чтобы нуклеосомы были отделены длинами, которые разрешают вращение и сворачивающийся в необходимую ориентацию без чрезмерного напряжения к ДНК.

В этом представлении различная длина ДНК компоновщика должна произвести различную топологию сворачивания волокна хроматина. Недавняя теоретическая работа, основанная на изображениях электронной микроскопии

из воссозданных волокон поддерживает это представление.

Пространственная организация хроматина в ядре клетки

Пространственное расположение хроматина в ядре не случайно – определенные области хроматина могут быть найдены на определенных территориях.

Территории – например, связанные с тонкой пластинкой области (ПАРНИ) и топологически связанные области (TADs), которые связаны комплексами белка.

В настоящее время модели полимера, такие как модель Strings & Binders Switch (SBS) и модель Dynamic Loop (DL) используются, чтобы описать сворачивание хроматина в ядре.

Хроматин и взрывы транскрипции

Хроматин и его взаимодействие с ферментами были исследованы, и сделанное заключение состоит в том, что это релевантно и важный фактор в экспрессии гена. Винсент Г.

Аллфри, преподаватель в Рокфеллеровском университете, заявил, что синтез РНК связан с гистоном acetylation. Аминокислота лизина, приложенная до конца гистонов, положительно заряжена.

acetylation этих хвостов сделал бы концы хроматина нейтральными, допуская доступ ДНК.

Когда хроматин decondenses, ДНК открыта для входа молекулярного оборудования. Колебания между открытым и закрытым хроматином могут способствовать неоднородности транскрипции или транскрипционного разрыва.

Другие факторы, вероятно, включены, такие как ассоциация и разобщение комплексов транскрипционного фактора с хроматином.

Явление, в противоположность простым вероятностным моделям транскрипции, может составлять высокую изменчивость в экспрессии гена, происходящей между клетками в изогенном населении

Хроматин метафазы (хромосомы)

Структура метафазы хроматина отличается значительно к той из межфазы. Это оптимизировано для физической силы и управляемости, формируя классическую структуру хромосомы, замеченную в кариотипах. Структура сжатого хроматина, как думают, является петлями волокна на 30 нм к центральным лесам белков. Это, однако, не хорошо характеризуется.

Физическая сила хроматина жизненно важна для этой стадии подразделения, чтобы предотвратить, стригут повреждение ДНК, поскольку хромосомы дочери отделены. Чтобы максимизировать силу состав изменений хроматина как, он приближается к центромере, прежде всего через альтернативного H1 гистона anologues.

Нужно также отметить, что, во время mitosis, в то время как большая часть хроматина плотно уплотнена, есть небольшие области, которые как плотно не уплотнены. Эти области часто соответствуют областям покровителя генов, которые были активны в том типе клетки до входа в cromitosis.

Отсутствие уплотнения этих областей называют, отмечая, который является эпигенетическим механизмом, который, как полагают, был важен для передачи к дочерним клеткам, «память» которых гены были активны до входа в mitosis.

Этот механизм установки закладки необходим, чтобы помочь передать эту память, потому что транскрипция прекращается во время mitosis.

Хроматин: альтернативные определения

  1. Простое и краткое определение: Хроматин – макромолекулярный комплекс макромолекулы ДНК и макромолекул белка (и РНК). Пакет белков и устраивает ДНК и управляет ее функциями в пределах ядра клетки.
  2. Эксплуатационное определение биохимиков: Хроматин – комплекс ДНК/БЕЛКА/РНК, извлеченный из эукариотических разложенных ядер межфазы. Какое из многочисленных веществ, существующих в ядре, составит часть извлеченного материала, частично зависит от техники каждый исследователь использование.

    Кроме того, состав и свойства хроматина варьируются от одного типа клетки до другого, во время развития определенного типа клетки, и на различных стадиях в клеточном цикле.

  3. ДНК + гистон = определение хроматина: ДНК двойная спираль в ядре клетки упакована специальными белками, которые называют гистонами. Сформированный комплекс белка/ДНК называют хроматином. Основная структурная единица хроматина – нуклеосома.

Альтернативные организации хроматина

Во время многоклеточного spermiogenesis, хроматин spermatid реконструирован в более расположено упакованный, расширенный, почти подобная кристаллу структура. Этот процесс связан с прекращением транскрипции и включает ядерный обмен белка. Гистоны главным образом перемещены и заменены protamines (маленькие, богатые аргинином белки).

Нобелевские премии

Следующие ученые были признаны за их вклады в исследование хроматина с Нобелевскими премиями:

См. также

  • Изменяющие гистон ферменты
  • Эффект положения variegation

Другие ссылки

  • Бондарь, Джеффри М. 2000. Клетка, 2-й выпуск, Молекулярный Подход. Хромосомы главы 4.2 и Хроматин.
  • Кремер, T. 1985. Von der Zellenlehre zur Chromosomentheorie: Naturwissenschaftliche Erkenntnis und Theorienwechsel в der frühen Zell-und Vererbungsforschung, Veröffentlichungen aus der Forschungsstelle für Theoretische Pathologie der Heidelberger Akademie der Wissenschaften. Спрингер-Влг., Берлин, Гейдельберг.
  • Элгин, S. C. R. (редактор).. 1995. Структура хроматина и Экспрессия гена, издание 9. IRL Press, Оксфорд, Нью-Йорк, Токио.
  • Поллард, T. и В. Ирншоу. 2002. Цитобиология. Сондерс.
  • Saumweber, H. 1987. Расположение Хромосом в Ядрах клетки Межфазы, p. 223-234. Во В. Хенниге (редактор)., Структура и Функция Эукариотических Хромосом, издания 14. Спрингер-Верлэг, Берлин, Гейдельберг.
  • Ван Холд КЭ. 1989. Хроматин. Нью-Йорк: Спрингер-Верлэг. ISBN 0-387-96694-3.
  • Ван Холд, K., Й. Златанова, Г. Арентс и Э. Мудрианакис. 1995. Элементы структуры хроматина: гистоны, нуклеосомы и волокна, p. 1-26. В С. К. Р. Элджине (редактор)., структура Хроматина и экспрессия гена. IRL Press в издательстве Оксфордского университета, Оксфорд.

Внешние ссылки

  • Хроматин, Histones & Cathepsin; PMAP мультипликация карты Proteolysis
  • Недавние публикации хроматина и новости
  • Протокол для в пробирке Ассамблеи Хроматина

Источник: http://ru.knowledgr.com/00004225/%D0%A5%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BD

Ядро клетки

Хроматин в ядре клетки

Ядро – это обязательная часть клетки всех одноклеточных и многоклеточных эукариот. Ядро обычно имеет овальную форму, состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса, кариоплазмы, ядрышка и хроматина. Кроме того, в ядре находятся продукты его метаболической активности.

Ядерная оболочка состоит из двух биомембран, отделяющих ядро от цитоплазмы. Наружная (внешняя) ядерная мембрана по своему строению близка к мембране эндоплазматической сети (ЭПС). На ее поверхности расположено большое количество рибосом, так же как на мембранах шероховатой ЭПС.

Во многих клетках внешняя ядерная мембрана непосредственно переходит в систему каналов ЭПС, а у некоторых организмов в значительной степени даже заменяет ее. Внешняя мембрана ядерной оболочки не представляет собой идеально ровную поверхность – она может образовывать выпячивания в сторону цитоплазмы.

Клеточное ядро: 1 – наружная ядерная мембрана; 2 – внутренняя ядерная мембрана; 3 – рибосомы; 4 – хроматин; 5 – ядрышко; 6 – кариоплазма; 7 – ядерная пора; 8 – шероховатая ЭПС; 9 – перинуклеарное пространство; 10 – ламина

Внутреннюю мембрану ядерной оболочки внутри ядра подстилает плотная ядерная пластинка (ламина), состоящая преимущественно из промежуточных филаментов и выполняющая скелетную (опорную) функцию. Ламина принимает участие в фиксации хроматина – к ней могут прикрепляться концевые и другие участки хромосом.

Пространство между двумя мембранами ядерной оболочки называют перинуклеарным пространством.

Наружная ядерная мембрана переходит во внутреннюю в области ядерных пор. Ядерные поры имеют сложное строение, они обеспечивают избирательный транспорт различных веществ из цитоплазмы в ядро и из ядра в цитоплазму.

Ядерная пора – это не просто сквозное отверстие, она заполнена несколькими белковыми структурами, регулирующими транспорт веществ, и закреплена в мембране ядерной оболочки с помощью интегральных белков.

Совокупность ядерных пор и находящихся в них белков называют комплексом пор ядра или поровым комплексом. Ядерные поры очень сложно устроены и способны к некоторой автономной активности.

Иногда они встречаются не только в ядерной оболочке, но и в мембранах ЭПС и в некоторых других мембранных структурах цитоплазмы. Поэтому многие исследователи предлагают считать ядерную пору отдельным органоидом.

Ядерный поровый комплекс одинаково устроен у всех эукариот– он представляет собой цилиндрическую структуру: внешний диаметр поры около 100 нм, высота примерно 75 нм.

Количество ядерных пор у разных организмов составляет в среднем от нескольких сотен до нескольких тысяч на одно ядро.

Количество пор может меняться в течение клеточного цикла в зависимости от интенсивности метаболической деятельности ядра.

Схема строения порового комплекса: А – поровый комплекс (вид сверху); Б – поровый комплекс в разрезе; В – молекулярная организация порового комплекса: 1 – белки (глобулы) порового комплекса; 2 – наружная ядерная мембрана; 3 – внутренняя ядерная мембрана; 4 – перинуклеарное пространство; 5 – центральная часть (диафрагма) поры

Через ядерные поры некоторые вещества проходят пассивно и неизбирательно – это сравнительно небольшие молекулы сахаров и других органических соединений, ионы солей и др.

Активно и избирательно (с помощью специальных транспортных белков) через ядерные поры из ядра в цитоплазму переносятся белки, субъединицы рибосом, рибонуклеиновые кислоты и их комплексы с белками.

Из цитоплазмы в ядро переносятся крупные молекулы белков.

Функция ядерной оболочки – обеспечение двухстороннего регулируемого взаимодействия ядра и цитоплазмы.

Ядерный матрикс – это каркасная внутриядерная система, служащая объединяющей основой для всех ядерных компонентов: хроматина, ядрышка, ядерной оболочки. Он обеспечивает трехмерное пространство ядра, обособление всех компонентов друг от друга и упорядочение процессов репликации и транскрипции. Все компоненты ядерного матрикса могут значительно изменяться в процессе клеточного цикла.

Схема внутреннего строения клеточного ядра: 1 – ядерная оболочка; 2 – ядерная пора; 3 – ядерный матрикс; 4 – конденсированный диффузный хроматин; 5 – ядрышко (гранулярный и фибриллярный компоненты, в центральных светлых зонах находится ДНК); 6 и 7 – различные рибонуклеопротеиды (РНП); 8 – ламелла с хроматином; 9 – кариоплазма (ядерный сок) Кариоплазма (нуклеоплазма). Ядро клетки заполнено густой жидкоттью – кариоплазмой (от греч. karyon – ядро), или ядерным соком. По составу кариоплазма сходна с гиалоплазмой, поэтому низкомолекулярные вещества легко проходят через ядерные поры в обоих направлениях. Кариоплазма как жидкая среда обеспечивает протекание всех внутриядерных процессов и способствует пространственной организации хроматина. По сравнению с гиалоплазмой кариоплазма отличается значительно большей концентрацией ионов Na + , K + и Cl — и меньшим содержанием SO4 2- . В кариоплазме также больше свободной воды, чем в гиалоплазме.

Ядрышко

Ядрышко (нуклеола) – плотное тельце, состоит преимущественно из рибонуклеопротеидов (РНП) – предшественников большой и малой субъединиц рибосом. Внутри ядра находится одно ядрышко (или несколько мелких). При делении ядра ядрышки обычно распадаются, а по окончании деления формируются заново.

Ядрышки обнаруживаются в ядрах почти всех эукариотических клеток. Ядрышко не является самостоятельной структурой ядра. Оно образуется в результате концентрации в определенном месте кариоплазмы участков хромосом, несущих информацию о структуре рРНК. Эти участки называют ядрышковыми организаторами.

Они содержат многочисленные копии генов, кодирующих рРНК. В ядрышке происходит процесс синтеза рРНК и формирование субъединиц рибосом. Ядрышко было открыто в 1774 году, но почти два века его функция была неизвестна. Предполагалось, что это какие-то запасные вещества, расходуемые ядром во время деления.

Только в середине XX века благодаря созданию электронного микроскопа строение и функция ядрышка были выяснены.

ядро клетки

Хроматин в ядре клетки

“Биология. Общие закономерности. 9 класс”. С.Г. Мамонтова и др. (гдз)

Ядро

Вопрос 1.Впервые ядро было открыто и описано в 1833 году англичанином Р.Броуном.

Ядро — важнейшая составляющая часть клетки; выполняет функции хранения и воспроизведения генетической информации, регулирует процессы обмена веществ в клетке.

Форма ядра может быть шаровидная, округлая, палочковидная и лопастная. Форма ядра зависит как от формы клетки, так и от функции, то есть чем активнее идут физиологические процессы в клетке, тем сложнее форма ядра.

При увеличении объема ядра, увеличивается и объем цитоплазмы, и это соотношение называется ядерно-плазменным отношением и играет большую роль при делении клеток.

В состав ядра входят: ядерная оболочка (кариолемма), ядерный сок (кариоплазма), хроматин и ядрышки.Ядерная оболочка имеет две мембраны — наружную, покрытую рибосомами, — гранулярную и внутреннюю гладкую. Она является частью внутренней мембранной сети клетки. В пространство между двумя мембранами ядерной оболочки открываются каналы ЭПС.

Ядерная оболочка имеет поры диаметром до 80 нм, которые способны к избирательной проницаемости. Транспорт веществ через ядерную оболочку осуществляется по каналам ЭПС, через поры ядерной оболочки, а также путем образования вакуолей и отшнуровывания участков ядерной оболоч-ки.

Ядерная оболочка образуется после завершения деления хромосом в телофазе митоза из прилегающих мембран ЭПС.

Кариоплазма (ядерный сок) — жидкая фаза ядра, в которой в растворенном виде находятся продукты жизнедеятельности ядерных структур — все виды РНК, рибосомальные белки, нуклеотиды, ферменты ядра, ионы.

Ядерный сок обеспечивает нормальное функционирование генетического материала. Во время деления ядерный сок смешивается с цитоплазмой.

Вопрос 2.
Ядрышки – это округлые, сильно уплотненные, не ограниченные мембраной участки ядра. Форма их, размеры и количество зависит от функционального состояния ядра. В клетке, выполняющей функцию синтеза большого количества белка, в ядре будет несколько ядрышек или они будут крупные и рыхлые, т.е. функция ядрышка – это синтез р-РНК и сборка малой и большой субъединиц рибосом. В составе ядрышка находится: 80% белка, 10-15% РНК, небольшое количество ДНК и другие химические компоненты. В профазу деления клетки субъединицы рибосом через ядерные поры выходят в цитоплазму, ДНК ядрышка упаковывается на хромосомы, имеющие вторичную перетяжку или ядрышковый организатор, и соответственно, ядрышко как структура распадается и становится не видимой структурой, поэтому иногда говорят, что оно «растворяется».

Вопрос 3.
Хроматин – это комплекс ДНК и белков, в основном гистоновых. Молекулы гистонов с ДНК образуют группы – нуклеосомы. Каждая нуклеосома состоит из 8 молекул гистонов(Н2А; Н2B; Н3; Н4) по две молекулы вокруг которых закручен участок ДНК.

Молекула ДНК, соединенная с нуклеосомой, образует ДНП (дезоксирибонуклеопротеид) – это наименьшая единица хромосомы. В состав хроматина входят РНК, ионы Ca2+ и Mg2+, а также фермент ДНК- полимераза, необходимый для репликации ДНК.

Во время деления ядра хроматин спирализуется и становится видимым в световой микроскоп, т.е. начинают формироваться хромосомы (гр.chromo- цвет, soma- тело.) Если всю ДНК одной соматической клетки человека (46 хромосом) вытянуть в одну нить, то получится длина 164-174 см, т.е.

хромосомы ядер представляют собой сильно спирализованную ДНП.Перед делением клетки хроматин спирализуется, упаковывается и становится видимым.При образовании хромосом существуют несколько упаковок хроматина.Первая упаковка- это нуклеосомная организация в виде «бусин на нити». Размер нуклеосомы около 20 нм.

Вторая упаковка хроматина, когда нити ДНП сворачиваются вокруг себя засчет гистонового белка (Н1)- это вторичная фибрилла диаметром около 20-30нм.

Третичный уровень упаковки – это хромонема (греч. chroma+nematos – окрашенная нить или струна), т.е. закрученные нити фибрилл уже толщиной 200-400 нм.Четвертичная упаковка – это хроматида, т.е. пара скрученных хромонем диаметром около 1-2 мкм.Хромосома это пара хроматид.Материнская хроматида – это и есть дочерняя хромосома.

В хромосоме имеются эу- и гетерохроматиновые участки. Диффузный или деконденсированный хроматин – эухроматин – он генетически активен, т.к. с него может идти транскрипция. Конденсированные участки хроматина – гетерохроматин – это неактивные участки хромосом. Чередование эу- и гетерохроматиновых участков используют для идентификации хромосом.

Хромосома на стадии метафазы имеет вид нитей или палочек, максимально спирализованных и состоящих из двух хроматид, соединенных первичной перетяжкой или центромерой. В центральной части центромеры находятся кинетохоры, к которым во время митоза прикрепляются микротрубочки веретена деления.

Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку или ядрышковый организатор, контролирующий образование ядрышек.

Типы хромосом

В зависимости от места расположения центромеры относительно плеч различают типы хромосом:
Равноплечие или метацентрические, когда центромер делит хромосому пополам, т.е. плечи равные или почти равные.
Неравноплечие или субметацентрические, т.е. плечи неодинаковоой длины.

Палочковидные или акроцентрические, когда одно плечо короткое или почти незаметное.Некоторые виды могут иметь еще и одноплечие хромосомы или телоцентрические.

В кариотипе человека есть метацетрические, субметацентрические и акроцентрические хромосомы, а телоцентрические образуются только в результате мутаций.

а) Метацентрическая хромосома

б) Субметацентрическая хромосома

в) Акроцентриченская хромосома

г) Телоцентрическая хромосома

Вопрос 4.Хромосомный набор клеток тела (соматических клеток) несет так называемый двойной, или диплоидный набор хромосом. В этом наборе все хромосомы парные. Парные хромосомы носят название гомологичных; они совершенно одинаковы, несут гены, отвечающие за одни и те же признаки, и достались организму одна — от матери, другая — от отца.

При образовании половых клеток у каждого организма из каждой пары гомологичных хромосом в гамету (половую клетку) попадает только одна хромосома. Поэтому хромосомный набор половых клеток называют одинарным — гаплоидным.

Например, в соматической клетке человека 46 хромосом — 23 пары, а в яйцеклетку или сперматозоид попадет только 23 хромосомы; у дрозофилы в клетках тела 8 хромосом — 4 пары, а в гаметах — 4 хромосомы.При слиянии двух половых клеток происходит восстановление двойного набора хромосом, присущее данному виду.Учёные выделяют следующие правила хромосом:1.

Постоянства числа хромосом. Каждый вид имеет постоянное число хромосом. Например: человек- 46, ясень обыкновенный – 46, дрозофила – 8, шимпанзе – 48, таракан – 48, сладкий перец – 48.2. Парности хромосом. Хромосома имеет свою гомологичную пару, т.е. число хромосом четное. Например: у человека – 23 пары и т.д.3. Индивидуальности.

Каждая хромосома имеет свою форму, величину и совокупность генов.

4. Непрерывности или преемственности. Каждая хромосома образуется от хромосомы в результате репликации.

Вопрос 5.
Парные хромосомы называют гомологичными. Одна хромосома в паре происходит от материнского организма, другая – от отцовского. Хромосомы из разных пар называют негомологичными.

Вопрос 6.
В 1924 г. советский цитолог Г.А.Левитский предложил термин кариотип – это диплоидный набор хромосом соматической клетки, характеризующийся их числом, величиной и формой.

Для того, чтобы легче было разобраться в сложном комплексе хромосом, составляющим кариотип их располагают в виде идиограммы. Такое составление предложено С.Г.Навашиным (от греч. своеобразный рисунок).

Идиограмма – это расположение пар гомологичных хромосом по их убывающей величине.

Вопрос 7.
Хромосома прокариотической клетки имеет кольцевое или линейное троение, свободно расположена в цитоплазме и не отграничена ядерной оболочкой. Она одна, не имеет ядрышка, центромеры, вторичной перетяжки и вследствие этого характерных морфологических типов строения, свойственных хромосомам эукариотической клетки.

Источник: http://buzani.ru/biologiya/s-g-mamontova-9kl/276-glava-11-27

Все о медицине
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: