Cellen er den elementære enhed af levende organismer på Jorden og har en kompleks kemisk organisation af strukturer kaldet organeller. Disse omfatter nukleolus, hvis struktur og funktioner vi vil studere i denne artikel.
Funktioner ved eukaryote kerner
Kerneceller indeholder ikke-membran afrundede organeller, tættere end karyoplasma, og kaldet nukleoler eller nukleoler. De blev opdaget i det 19. århundrede. Nukleoler er ganske fuldt ud undersøgt takket være elektronmikroskopi. Næsten indtil 50'erne af det 20. århundrede blev nukleolernes funktioner ikke bestemt, og videnskabsmænd betragtede denne organel snarere som et reservoir af reservestoffer, der blev brugt under mitose.
Moderne forskning har fastslået, at organoidet omfatter granulat af nukleoprotein-karakter. Desuden har biokemiske forsøg bekræftet, at organellen indeholder en stor mængde proteiner. Det er dem, der bestemmer dens høje tæthed. Ud over proteiner indeholder nukleolus RNA og en lille mængde DNA.
Cellecyklus
Det er interessant, at i livet af en celle, som består afhvileperiode (interfase) og deling (meiose - i køn, mitose - i somatiske celler), nukleolerne er ikke permanent bevaret. Så i interfasen er kernen med nukleolus, hvis funktioner er bevarelsen af genomet og dannelsen af proteinsyntetiserende organeller, nødvendigvis til stede. Ved begyndelsen af celledeling, nemlig i profase, forsvinder de og gendannes først i slutningen af telofasen, forbliver i cellen indtil næste deling eller indtil apoptose - dens død.
Atomarrangør
I 30'erne af forrige århundrede fandt videnskabsmænd ud af, at dannelsen af nukleoler styres af visse dele af nogle kromosomer. De indeholder gener, der gemmer information om strukturen og funktionerne af nukleolus i cellen. Der er en sammenhæng mellem antallet af nukleolære organisatorer og organellerne selv. For eksempel indeholder den kløvede frø i sin karyotype to nukleolar-dannende kromosomer, og følgelig er der to nukleoler i kernerne i dens somatiske celler.
Da funktionerne af nukleolus, såvel som dens tilstedeværelse, er tæt forbundet med celledeling og dannelsen af ribosomer, er organellerne selv fraværende i højt specialiseret hjernevæv, blod og også i blastomererne i en knusende zygote.
Nucleol Amplification
I den syntetiske fase af interfase, sammen med DNA-selvduplikation, er der en overdreven replikation af antallet af rRNA-gener. Da nukleolens hovedfunktioner er produktionen af ribosomer, stiger antallet af disse organeller kraftigt på grund af oversyntesen af DNA-loci, der bærer information om RNA. Nukleoproteiner ikke associeret medkromosomerne begynder at fungere selvstændigt. Som følge heraf dannes mange nukleoler i kernen, der fjerner sig fra de nukleolus-dannende kromosomer. Dette fænomen kaldes rRNA-genamplifikation. Idet vi fortsætter med at studere nukleolens funktioner i cellen, bemærker vi, at deres mest aktive syntese sker i profasen af reduktionsdelingen af meiose, som et resultat af hvilken første-ordens oocytter kan indeholde flere hundrede nukleoler.
Den biologiske betydning af dette fænomen bliver tydelig i betragtning af, at der i de tidlige stadier af embryogenese: knusning og blastulation, er et stort antal ribosomer nødvendige for at syntetisere det vigtigste byggemateriale - protein. Amplifikation er en ret almindelig proces; den forekommer i oogenesen af planter, insekter, padder, gær og også hos nogle protister.
Organellens histokemiske sammensætning
Lad os fortsætte studiet af eukaryote celler og deres strukturer og overveje nukleolus, hvis struktur og funktioner er indbyrdes forbundne. Det er fastslået, at det indeholder tre slags elementer:
- Nukleonem (trådformede formationer). De er heterogene og indeholder fibriller og klumper. At være en del af både plante- og dyreceller danner nukleonemer fibrillære centre. Nukleolens cytokemiske struktur og funktioner afhænger også af tilstedeværelsen af en matrix i den - et netværk af understøttende proteinmolekyler af den tertiære struktur.
- Vakuoler (lyse områder).
- Kornet granulat (nukleoliner).
Fra et kemisk analysesynspunkt er denne organel næsten udelukkende sammensat af RNA og protein, ogDNA er kun placeret på sin periferi og danner en ringformet struktur - perinukleolær kromatin.
Så vi har fastslået, at nukleolus består af fem formationer: fibrillære og granulære centre, kromatin, proteinretikulum og en tæt fibrillær komponent.
Typer af nukleoler
Den biokemiske struktur af disse organeller afhænger af den type celler, de er til stede i, såvel som af deres stofskifte. Der er 5 hovedstrukturelle typer af nukleolus. Den første - retikulær, er den mest almindelige og er karakteriseret ved en overflod af tæt fibrillært materiale, klumper af nukleoproteiner og nukleon. Processen med at omskrive information fra de nukleolære arrangører er meget aktiv, så fibrillære centre er dårligt synlige i mikroskopets synsfelt.
Da nukleolusens hovedfunktioner i cellen er syntesen af ribosomale underenheder, hvorfra der dannes proteinsyntetiserende organeller, er den retikulære organisationstype iboende i både plante- og dyreceller. Den ringformede type nukleoli findes i bindevævsceller: lymfocytter og endoteliocytter, hvor rRNA-gener praktisk t alt ikke transskriberes. Resterende nukleoler forekommer i celler, der fuldstændigt har mistet evnen til at transkribere, såsom normoblaster og enterocytter.
Segregerede arter er iboende i celler, der har oplevet forgiftning med kræftfremkaldende stoffer, antibiotika. Og endelig er den kompakte type af nukleolus karakteriseret ved mange fibrillære centre og en lille mængdenukleonem.
Protein nukleolær matrix
Lad os fortsætte studiet af den indre struktur af kernens strukturer og bestemme, hvad nukleolus funktioner har i cellemetabolisme. Det er kendt, at omkring 60% af den tørre masse af denne organel står for de proteiner, der udgør kromatinet, de ribosomale partikler og også af de nukleolære proteiner selv. Lad os dvæle ved dem mere detaljeret. Nogle af proteinerne er involveret i forarbejdning - dannelsen af modent ribosom alt RNA. Disse omfatter RNA-polymerase 1 og nuklease, som fjerner ekstra tripletter fra enderne af rRNA-molekylet. Fibrillarinproteinet er placeret i den tætte fibrillære komponent og udfører ligesom nukleasen forarbejdning. Et andet protein er nukleolin. Sammen med fibrillarin findes det i nukleolernes PFC og FC og i nukleolarorganisatorerne af kromosomerne i mitoseprofasen.
Et polypeptid såsom nukleophosin er placeret i den granulære zone og den tætte fibrillære komponent, det er involveret i dannelsen af ribosomer fra 40 S og 60 S underenheder.
Hvad er nukleolens funktion
Syntesen af ribosom alt RNA er hovedopgaven, som nukleolus skal udføre. På dette tidspunkt sker transkription på dens overflade (nemlig i fibrillære centre) med deltagelse af RNA-polymerase-enzymet. På denne nukleolære organizer syntetiseres hundredvis af præ-ribosomer, kaldet ribonukleoproteinkugler. De danner ribosomale underenheder, som forlader karyoplasmaet gennem kerneporerne og ender i cellens cytoplasma. Den lille 40S-underenhed binder til messenger-RNA og først derefter til dem40S store underenhed er vedhæftet. Der dannes et modent ribosom, der er i stand til at udføre translation - syntesen af cellulære proteiner.
I denne artikel har vi studeret strukturen og funktionerne af nukleolus i plante- og dyreceller.
