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. |