Ім'я файлу: Новий Документ Microsoft Word.docx
Розширення: docx
Розмір: 28кб.
Дата: 17.10.2021
скачати
Пов'язані файли:

Міністерство Охорони Здоров’я

Київський Міжнародний Університет

Фармація

Реферат

З предмету: Біологія з основами генетики

На тему: «Будова і функції ядра»

Підготував: студент ІІ курсу

Спеціальність: 226 Фармація

Промислова фармація

Група 202

Київського Міжнародного Університету

Піркл Богдан Йосипович

Викладач: Полковенко О.В.

2021

Структура і функції ядра

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, проте зібрана в компактну ядерну зону - нуклеоїд, який можна бачити в світловому мікроскопі після спеціальних забарвлень.

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

Клітинне ядро ​​зазвичай 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 зазвичай 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 зовнішнього і внутрішнього 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 інших внутрішньоклітинних мембран: вони мають товщину близько 7 нм і складаються з двох осміофільних шарів.

У 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 мають 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 структурних 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 є 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 перфорацій і цих структур називають комплексом пір ядра. Тим самим підкреслюється, що ядерна пора не просто наскрізна діра в ядерній оболонці, через яку безпосередньо речовини ядра і цитоплазми можуть повідомлятися.

Комплекс пір має ортогонального 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 часу на одиницю поверхні клітинного ядра.

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.

Ядерна оболонка

Ця структура характерна для всіх еукаріотичних клітин. Ядерна оболонка складається із зовнішнього і внутрішнього 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 інших внутрішньоклітинних мембран: вони мають товщину близько 7 нм і складаються з двох осміофільних шарів.

У 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 мають 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.

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, загальних з ЕР (наприклад, глюкозо-6-фосфатаза, Mg-залежна АТФаза, глютаматдегідрогеназа і ін.) Не розпізнається РНК-полімераза. Тут виявлено активності багатьох окисних 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 сінтезується 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 ​​великих агрегатів біополімерів, бар'єру, активно регулює транспорт макромолекул між ядром і цитоплазмою.

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

Ядерний матрикс

Цей комплекс не є якусь чисту фракцію, сюди входять компоненти і 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 в регуляції синтезу нуклеїнових кислот.

Хроматин

При спостереженні деяких живих клітин, особливо рослинних або ж клітин після фіксації і забарвлення, всередині ядра виявляються зони щільної речовини. До складу хроматину входить ДНК в комплексі з білком. У інтерфазних клітинах хроматин може рівномірно заповнювати обсяг 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 є несучі ДНК тільця (хромосоми), які втрачають в цей час свою компактну форму, розпушуються, 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 більше дифузного хроматину інтерфаз 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 в двох структурно-функціональних станах: в робочому, частково або повністю декомпенсованому, коли з їх участю в інтерфазних ядрі відбуваються процеси транскрипції і редуплікації; в неактивному - в стані метаболічного спокою при максимальній їх концентрації, коли вони виконують функцію розподілу і переносячи генетичного матеріалу в дочірні клітини.

Хромосоми

Первинна ступінь укладання молекул ДНК - хромосомна фібрила. спостереження за структурою хроматину за допомогою електронного мікроскопа показали, що в складі ядра на ультра тонких зрізах завжди видно фібрилярні елементи. Вперше їх виявив Х. Рис (1957), який і дав їм назву елементарних хромосомних фібрил.

Ядро

Практично у всіх живих клітинах еукаріотичних організмів в ядрі видно одне або кілька зазвичай округлої форми тільця, сильно заломлюючих світло, - це ядерця, або нуклони.

Ядро - не самостійна структура або органоїд. Воно - похідне хромосоми, один з її локусів, активно функціонує в інтерфазі. У процесах синтезу клітинних білків ядерце клітини є місцем освіти хвороби і рибосом, на яких відбувається синтез поліпептидних ланцюгів.

Роль ядра.

Ядро здійснює дві групи загальних функцій: одну, пов'язану власне з зберіганням генетичної інформації, іншу - з її реалізацією, із забезпеченням синтезу білка.

До першої групи входять процеси, пов'язані з підтриманням спадкової інформації у вигляді незмінної структури ДНК. Ці процеси пов'язані з наявністю так званих репараційних ферментів, які ліквідують спонтанні ушкодження молекули ДНК (розрив однієї з ланцюгів ДНК, частина радіаційних ушкоджень), що зберігає будова молекул ДНК практично незмінним в ряду поколінь клітин або організмів. Далі, в ядрі відбувається відтворення або редуплікація молекул ДНК, що дає можливість двом клітинам отримати абсолютно однакові і в якісному і в кількісному сенсі обсяги генетичної інформації. В ядрах відбуваються процеси зміни і рекомбінації генетичного матеріалу, що спостерігається під час мейозу (Кросинговер). Нарешті, ядра безпосередньо беруть участь в процесах розподілу молекул ДНК при діленні клітин.

Інший групою клітинних процесів, що забезпечуються активністю ядра, є створення власне апарату білкового синтезу. Це не тільки синтез, транскрипція на молекулах ДНК різних інформаційних РНК та Хвороби. В ядрі еукаріотів відбувається також утворення субоодиниць рибосом шляхом комплексування синтезованих в полісом Хвороби з рибосомні білками, які синтезуються в цитоплазмі і переносяться в ядро.

Таким чином, ядро ​​являє собою не тільки вмістилище генетичного матеріалу, а й місце, де цей матеріал функціонує і відтворюється. Тому випадання лив порушення будь-якої з перерахованих вище функцій згубно для клітини в цілому. Так порушення репараційних процесів буде приводити до зміни первинної структури ДНК і автоматично до зміни структури білків, що неодмінно позначиться на їх специфічної активності, яка може просто зникнути або змінитися так, що не буде забезпечувати клітинні функції, в результаті чого клітина гине. Порушення редуплікаціі ДНК приведуть до зупинки розмноження клітин або до появи клітин з неповноцінним набором генетичної інформації, що також згубно для клітин. До такого ж результату приведе порушення процесів розподілу генетичного матеріалу (молекул ДНК) при діленні клітин. Випадання в результаті ураження ядра або в разі порушень будь-яких регуляторних процесів синтезу будь-якої форми РНК автоматично призведе до зупинки синтезу білка в клітині або до грубих його порушень.

Значення ядра як сховища генетичного матеріалу і його головна роль в визначенні фенотипічних ознак були встановлені давно. німецький біолог Хаммерлінг одним з перших продемонстрував найважливішу роль ядра. Він вибрав як об'єкт своїх експериментів надзвичайно велику одноклітинних (або неклітинну) морську водорість Acetabularia. Існує два близько споріднених виду A. medierranea і A. crenulata, що розрізняються тільки по формі "капелюшки".

У ряді експериментів, в тому числі таких, в яких "капелюшок" відокремлювали від нижньої частини "стеблинки" (де знаходиться ядро), Хаммерлінг показав, що для нормального розвитку капелюшки необхідно ядро. У подальших експериментах, в яких з'єднували нижню частина, яка містить ядро ​​одного виду з позбавленим ядра стеблинкою іншого виду, у таких химер завжди розвивалася капелюшок, типова для того виду, до якого належить ядро.

При оцінці цієї моделі ядерного контролю слід, однак, враховувати примітивність організму, використаного в якості об'єкта. Метод пересадок був застосований пізніше в експериментах, проведених в 1952 р двома американськими дослідниками, Бріггсом і Кінгом, з клітинами жаби Rana pipenis. Ці автори видаляли з незапліднених яйцеклітин ядра і замінювали їх ядрами з клітин пізньої бластули, вже виявляли ознаки диференціювання. У багатьох випадках з яєць реципієнтів розвивалися нормальні дорослі жаби.
скачати

© Усі права захищені
написати до нас