Cellen är den elementära enheten av levande organismer på jorden och har en komplex kemisk organisation av strukturer som kallas organeller. Dessa inkluderar kärnan, vars struktur och funktioner vi kommer att studera i den här artikeln.
Funktioner hos eukaryota kärnor
Kärnceller innehåller rundade organeller utan membran, tätare än karyoplasman och kallas nukleoler eller nukleoler. De upptäcktes på 1800-talet. Nukleoler är ganska fullt studerade tack vare elektronmikroskopi. Nästan fram till 50-talet av 1900-talet fastställdes inte nukleolernas funktioner, och forskare betraktade denna organell snarare som en reservoar av reservsubstanser som användes under mitos.
Modern forskning har fastställt att organoiden inkluderar granulat av nukleoproteinkaraktär. Dessutom har biokemiska experiment bekräftat att organellen innehåller en stor mängd proteiner. Det är de som bestämmer dess höga densitet. Förutom proteiner innehåller kärnan RNA och en liten mängd DNA.
Cellcykel
Det är intressant att i livet av en cell, som består avviloperiod (interfas) och delning (meios - i kön, mitos - i somatiska celler), nukleolerna är inte permanent bevarade. Så i interfasen är kärnan med kärnan, vars funktioner är bevarandet av genomet och bildandet av proteinsyntetiserande organeller, nödvändigtvis närvarande. I början av celldelningen, nämligen i profas, försvinner de och ombildas först i slutet av telofasen, kvar i cellen tills nästa delning eller tills apoptos - dess död.
Kärnkraftsarrangör
På 30-talet av förra seklet fann forskare att bildandet av nukleoler kontrolleras av vissa delar av vissa kromosomer. De innehåller gener som lagrar information om strukturen och funktionerna hos kärnan i cellen. Det finns en korrelation mellan antalet nukleolära organisatörer och själva organellerna. Till exempel innehåller klogrodan i sin karyotyp två nukleolärbildande kromosomer och följaktligen finns det två nukleoler i kärnorna i dess somatiska celler.
Eftersom nukleolus funktioner, såväl som dess närvaro, är nära besläktade med celldelning och bildandet av ribosomer, är själva organellerna frånvarande i högspecialiserade hjärnvävnader, blod och även i blastomererna i en krossande zygote.
Nucleol Amplification
I det syntetiska skedet av interfas, tillsammans med DNA-självduplicering, finns det en överdriven replikering av antalet rRNA-gener. Eftersom kärnans huvudfunktioner är produktionen av ribosomer, ökar antalet av dessa organeller kraftigt på grund av översyntesen av DNA-loci som bär information om RNA. Nukleoproteiner som inte är associerade medkromosomerna börjar fungera autonomt. Som ett resultat av detta bildas många nukleoler i kärnan, som tar avstånd från de nukleolbildande kromosomerna. Detta fenomen kallas rRNA-genamplifiering. När vi fortsätter att studera nukleolens funktioner i cellen, noterar vi att deras mest aktiva syntes sker i profasen av reduktionsdelningen av meios, som ett resultat av vilken första ordningens oocyter kan innehålla flera hundra nukleoler.
Den biologiska betydelsen av detta fenomen blir tydlig, med tanke på att i de tidiga stadierna av embryogenesen: krossning och blastulation behövs ett stort antal ribosomer för att syntetisera det huvudsakliga byggmaterialet - protein. Amplifiering är en ganska vanlig process, den förekommer i oogenesen hos växter, insekter, amfibier, jästsvampar och även hos vissa protister.
Organellens histokemiska sammansättning
Låt oss fortsätta studiet av eukaryota celler och deras strukturer och överväga kärnan, vars struktur och funktioner är sammankopplade. Det är fastställt att det innehåller tre typer av element:
- Nukleonema (trådformiga formationer). De är heterogena och innehåller fibriller och klumpar. Som en del av både växt- och djurceller bildar nukleonemer fibrillära centra. Nukleolens cytokemiska struktur och funktioner beror också på närvaron av en matris i den - ett nätverk av stödjande proteinmolekyler av den tertiära strukturen.
- Vacuoles (ljusa områden).
- Granulära granulat (nukleoliner).
Från en kemisk analyssynpunkt är denna organell nästan helt sammansatt av RNA och protein, ochDNA finns endast i dess periferi och bildar en ringformad struktur - perinukleolärt kromatin.
Så, vi har fastställt att kärnan består av fem formationer: fibrillära och granulära centra, kromatin, proteinretikulum och en tät fibrillär komponent.
Typer av nukleoler
Den biokemiska strukturen hos dessa organeller beror på vilken typ av celler de finns i, såväl som på egenskaperna hos deras metabolism. Det finns 5 huvudsakliga strukturella typer av nukleoler. Den första - retikulära, är den vanligaste och kännetecknas av ett överflöd av tätt fibrillärt material, klumpar av nukleoproteiner och nukleon. Processen att skriva om information från de nukleolära organisatörerna är mycket aktiv, så fibrillärcentrumen är dåligt synliga i mikroskopets synfält.
Eftersom kärnans huvudfunktioner i cellen är syntesen av ribosomala subenheter, från vilka proteinsyntetiserande organeller bildas, är den retikulära typen av organisation inneboende i både växt- och djurceller. Den ringformade typen av nukleoler finns i bindvävsceller: lymfocyter och endoteliocyter, i vilka rRNA-gener praktiskt taget inte transkriberas. Kvarvarande nukleoler förekommer i celler som helt har förlorat förmågan att transkribera, såsom normoblaster och enterocyter.
Segregerade arter är inneboende i celler som har upplevt förgiftning med cancerframkallande ämnen, antibiotika. Och slutligen kännetecknas den kompakta typen av nukleolus av många fibrillära centra och en liten mängdnukleonem.
Protein nukleolär matris
Låt oss fortsätta studiet av den inre strukturen hos kärnans strukturer och bestämma vad kärnan har för funktioner i cellmetabolism. Det är känt att cirka 60 % av den torra massan av denna organell står för av proteinerna som utgör kromatinet, ribosomala partiklar och även av själva nukleolära proteinerna. Låt oss uppehålla oss mer i detalj. Vissa av proteinerna är involverade i bearbetningen - bildandet av moget ribosom alt RNA. Dessa inkluderar RNA-polymeras 1 och nukleas, som tar bort extra tripletter från ändarna av rRNA-molekylen. Fibrillarinproteinet finns i den täta fibrillära komponenten och utför liksom nukleaset bearbetning. Ett annat protein är nukleolin. Tillsammans med fibrillarin finns det i nukleolernas PFC och FC och i de nukleolära organisatörerna av kromosomerna i mitosprofasen.
En polypeptid som nukleofosin är belägen i den granulära zonen och den täta fibrillära komponenten, den är involverad i bildandet av ribosomer från 40 S och 60 S subenheter.
Vilken funktion har kärnan
Syntesen av ribosom alt RNA är huvuduppgiften som kärnan måste utföra. Vid denna tidpunkt sker transkription på dess yta (nämligen i fibrillära centra) med deltagande av RNA-polymerasenzymet. På denna nukleolära organiserare syntetiseras hundratals pre-ribosomer, kallade ribonukleoproteinkulor. De bildar ribosomala subenheter, som lämnar karyoplasman genom kärnporerna och hamnar i cellens cytoplasma. Den lilla underenheten 40S binder till budbärar-RNA och först därefter till demden stora underenheten 40S är ansluten. En mogen ribosom bildas som kan utföra translation - syntesen av cellulära proteiner.
I den här artikeln studerade vi strukturen och funktionerna hos kärnan i växt- och djurceller.
