Solu on maapallon elävien organismien perusyksikkö, ja siinä on monimutkainen kemiallinen organelleiksi kutsuttu rakenteita. Näitä ovat ydin, jonka rakennetta ja toimintoja tutkimme tässä artikkelissa.
Eukaryoottisten ytimien piirteet
Ydinsolut sisältävät ei-kalvoisia pyöristettyjä organelleja, jotka ovat tiheämpiä kuin karyoplasma ja joita kutsutaan nukleoliksi tai nukleoliksi. Ne löydettiin 1800-luvulla. Nyt nukleolit on tutkittu melko täysin elektronimikroskopian ansiosta. Lähes 1900-luvun 50-luvulle asti ytimien toimintoja ei määritetty, ja tutkijat pitivät tätä organellia pikemminkin mitoosin aikana käytettyjen vara-aineiden säiliönä.
Nykyaikainen tutkimus on osoittanut, että organoidi sisältää nukleoproteiiniluonteisia rakeita. Lisäksi biokemialliset kokeet ovat vahvistaneet, että organelli sisältää suuren määrän proteiineja. He määrittävät sen suuren tiheyden. Proteiinien lisäksi tuma sisältää RNA:ta ja pienen määrän DNA:ta.
Solukierto
On mielenkiintoista, että solun elämässä, joka koostuulepoaika (interfaasi) ja jakautuminen (meioosi - sukupuolessa, mitoosi - somaattisissa soluissa), nukleolit eivät säily pysyvästi. Joten interfaasissa ydin ja nukleolus, joiden tehtävät ovat genomin säilyttäminen ja proteiineja syntetisoivien organellien muodostuminen, ovat välttämättä läsnä. Solunjakautumisen alussa, nimittäin profaasissa, ne katoavat ja muodostuvat uudelleen vasta telofaasin lopussa ja pysyvät solussa seuraavaan jakautumiseen tai apoptoosiin - sen kuolemaan asti.
Ydinorganisaattori
Viime vuosisadan 30-luvulla tutkijat havaitsivat, että joidenkin kromosomien tietyt osat säätelevät nukleolien muodostumista. Ne sisältävät geenejä, jotka tallentavat tietoa solun tuman rakenteesta ja toiminnoista. Nukleolaaristen järjestäjien lukumäärän ja itse organellien välillä on korrelaatio. Esimerkiksi kynsisammakko sisältää karyotyypissään kaksi nukleolaarista muodostavaa kromosomia ja vastaavasti sen somaattisten solujen ytimissä on kaksi nukleolia.
Koska ytimen toiminnot sekä sen läsnäolo liittyvät läheisesti solujen jakautumiseen ja ribosomien muodostumiseen, itse organellit puuttuvat pitkälle erikoistuneista aivokudoksista, verestä ja myös aivosolujen blastomeereistä. murskaava tsygootti.
Nukleolimonistus
Interfaasin synteettisessä vaiheessa DNA:n itsensä monistumisen ohella rRNA-geenien lukumäärä replikoituu liikaa. Koska nukleoluksen päätehtävät ovat ribosomien tuotanto, näiden organellien määrä kasvaa jyrkästi RNA:sta tietoa kuljettavien DNA-lokusten ylisynteesin vuoksi. Nukleoproteiinit, jotka eivät liitykromosomit alkavat toimia itsenäisesti. Tämän seurauksena ytimeen muodostuu monia nukleoleja, jotka etääntyvät ytimiä muodostavista kromosomeista. Tätä ilmiötä kutsutaan rRNA-geenin monistumiseksi. Jatkamalla solun tuman toimintojen tutkimista, toteamme, että niiden aktiivisin synteesi tapahtuu meioosin pelkistysjakauman profaasissa, minkä seurauksena ensimmäisen asteen munasolut voivat sisältää useita satoja nukleoleja.
Tämän ilmiön biologinen merkitys tulee selväksi, kun otetaan huomioon, että alkion alkuvaiheessa: murskauksessa ja räjäytysvaiheessa tarvitaan v altava määrä ribosomeja päärakennusmateriaalin - proteiinin - syntetisoimiseen. Amplifikaatio on melko yleinen prosessi: sitä esiintyy kasvien, hyönteisten, sammakkoeläinten, hiivojen ja myös joidenkin protistien oogeneesissä.
Organellin histokemiallinen koostumus
Jatketaan eukaryoottisolujen ja niiden rakenteiden tutkimista ja tarkastellaan ydintä, jonka rakenne ja toiminnot liittyvät toisiinsa. On osoitettu, että se sisältää kolmenlaisia elementtejä:
- Nukleoneema (filamenttimuodostelmat). Ne ovat heterogeenisiä ja sisältävät fibrillejä ja kokkareita. Koska nukleoneemit ovat osa sekä kasvi- että eläinsoluja, ne muodostavat fibrillaarisia keskuksia. Tuman sytokemiallinen rakenne ja toiminnot riippuvat myös matriisin läsnäolosta siinä - tertiäärisen rakenteen tukiproteiinimolekyylien verkostosta.
- Vakuolit (vaaleat alueet).
- Rakeiset rakeet (nukleoliinit).
Kemiallisen analyysin näkökulmasta tämä organelli koostuu lähes kokonaan RNA:sta ja proteiineista, jaDNA sijaitsee vain sen reuna-alueella muodostaen renkaan muotoisen rakenteen - perinukleolaarisen kromatiinin.
Olemme siis todenneet, että tuma koostuu viidestä muodostelmasta: säikeisestä ja rakeisesta keskuksesta, kromatiinista, proteiiniretikulumista ja tiheästä fibrillaarisesta komponentista.
Nucleolityypit
Näiden organellien biokemiallinen rakenne riippuu solutyypeistä, joissa niitä esiintyy, sekä niiden aineenvaihdunnan ominaisuuksista. Nukleoluja on 5 päärakennetyyppiä. Ensimmäinen - retikulaarinen, on yleisin, ja sille on ominaista runsaasti tiheää fibrillistä materiaalia, nukleoproteiinipaakkuja ja nukleonia. Nukleolaaristen organisoijien tietojen uudelleenkirjoitusprosessi on erittäin aktiivinen, joten fibrillaarikeskukset ovat huonosti näkyvissä mikroskoopin näkökentässä.
Koska nukleoluksen päätehtävät solussa ovat ribosomaalisten alayksiköiden synteesi, joista muodostuu proteiineja syntetisoivia organelleja, niin kasvi- ja eläinsoluille on ominaista retikulaarinen organisaatio. Renkaanmuotoisia nukleolityyppejä löytyy sidekudossoluista: lymfosyyteistä ja endoteliosyyteistä, joissa rRNA-geenit eivät käytännössä transkriptoidu. Jäännösnukleoleja esiintyy soluissa, jotka ovat täysin menettäneet transkriptiokyvyn, kuten normoblastit ja enterosyytit.
Erottuneet lajit ovat luontaisia soluille, jotka ovat kokeneet myrkytyksen syöpää aiheuttavilla aineilla, antibiooteilla. Ja lopuksi, nukleoluksen kompaktille tyypille on tunnusomaista monet fibrillaarikeskukset ja pieni määränucleonem.
Proteiinin nukleolaarinen matriisi
Jatketaan ytimen rakenteiden sisäisen rakenteen tutkimista ja selvitetään, mitkä ovat tuman tehtävät soluaineenvaihdunnassa. Tiedetään, että noin 60 % tämän organellin kuivamassasta muodostavat proteiinit, jotka muodostavat kromatiinin, ribosomihiukkaset ja myös itse nukleolaariset proteiinit. Tarkastellaanpa niitä tarkemmin. Jotkut proteiineista ovat mukana prosessoinnissa - kypsän ribosomaalisen RNA:n muodostumisessa. Näitä ovat RNA-polymeraasi 1 ja nukleaasi, jotka poistavat ylimääräisiä triplettejä rRNA-molekyylin päistä. Fibrillariiniproteiini sijaitsee tiheässä fibrillaarikomponentissa ja prosessoi nukleaasin tavoin. Toinen proteiini on nukleoliini. Yhdessä fibrillariinin kanssa sitä löytyy nukleolien PFC:stä ja FC:stä sekä mitoosin profaasin kromosomien nukleolaarisista järjestäjistä.
Polypeptidi, kuten nukleofosiini, sijaitsee rakeisessa vyöhykkeessä ja tiheässä fibrillaarisessa komponentissa, se osallistuu ribosomien muodostumiseen 40 S- ja 60 S-alayksiköistä.
Mikä on ytimen tehtävä
Ribosomaalisen RNA:n synteesi on päätehtävä, joka nukleoluksen on suoritettava. Tällä hetkellä transkriptio tapahtuu sen pinnalla (eli fibrillaarisissa keskuksissa) RNA-polymeraasientsyymin osallistuessa. Tällä nukleolaarisella organisaattorilla syntetisoidaan satoja esiribosomeja, joita kutsutaan ribonukleoproteiinipalloiksi. Ne muodostavat ribosomaalisia alayksiköitä, jotka poistuvat karyoplasmasta tuman huokosten kautta ja päätyvät solun sytoplasmaan. 40S:n pieni alayksikkö sitoutuu lähetti-RNA:han ja vasta sitten niihin40S:n suuri alayksikkö on kiinnitetty. Muodostuu kypsä ribosomi, joka pystyy suorittamaan translaation - soluproteiinien synteesin.
Tässä artikkelissa tutkimme nukleolin rakennetta ja toimintoja kasvi- ja eläinsoluissa.
