Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Клеточное ядро ( ядерный аппарат )
· Ядро эукариот – двумембранная структура; большинство клеток имеют одно ядро шаровидной или яйцевидной формы (есть ядра с серповидной, лопастной и другой формы), однако есть клетки с двумя (клетки печени) и более ядрами, многоядерные (многие протисты, водоросли, низшие грибы, млечные сосуды растений, поперечнополосатые мышечные волокна) и безъядерные (зрелые эритроциты млекопитающих, ситовидные трубки флоэмы цветковых) Функции ядра (определяются локализованной в ядре ДНК) 1. Хранение и воспроизведение наследственной генетической информации (информационный центр клетки), определяющей все признаки данной клетки и всего организма (генетическая информация закодирована в форме генов, совокупность которых сосредоточена в ДНК; ядро содержит практически всю ДНК клетки) q Центр управления обменом веществ т. к. образующаятс на генах ДНК и-РНК определяет, какие белки и ферменты и в какое время должны синтезироваться на рибосомах (при удалении ядра из клетки, она как правило, быстро погибает) q Передача наследственной генетической информации дочерним клеткам в процессе деления 2. Синтез всех видов РНК и образование рибосом Структурные компоненты ядра · Строение ядра рассматривается в интерфазе – рабочей фазе, когда хромосомы функционируют в промежутке между двумя делениями (ядро первым описано среди клеточных структур, поскольку является крупнейшей клеточной органеллой) · Форма, размеры и структура ядра изменятся в зависимости от функционального состояния клетки · Ядро может двигаться пассивно с движением цитоплазмы (возможно самостоятельное движение амёбоидного типа) · Включает следующие структурные компоненты: Ядерную оболочка (отделяет содержимое ядра от цитоплазмы и формирует связь с ЭПС и КГ) q Состоит из из двух элементарных мембран по 8 нм толщиной q Наружная мембрана местами переходит непосредственно в мембрану эндоплазматической сети (ЭПС), являясь её производной и комплекса Гольджи (КГ), образуя с ними функционально единую систему и может быть покрыта рибосомами; по химическому составу и функциям наружная и внутренняя мембраны отличаются друг от друга; мембраны ядра могут расти, увеличивая поверхность или наоборот сокращаться за счёт мембран ЭПС
q Между наружной и внутренней мембранами находится перинуклеарное пространство (30 нм), заполненное жидкостью, аналогичной жидкости в полостях ЭПС q В местах слияния обеих мембран образуются многочисленные округлые перфорации, заполненные сложной структурой из глобулярных белков – ядерные поры (поровый комплекс), имеющие относительно крупные размеры около 30 - 130 нм; чем моложе клетка и выше интенсивность метаболизма, тем больше ядерных пор (до 106 в сперматозоиде) q Через поры происходит регулируемый транспорт веществ из ядра в цитоплазму и обратно (из ядра выходят молекулы м-РНК и т-РНК, субъединицы рибосом, а внутрь проходят структурные рибосомные и ферментные белки, нуклеотиды (свободно транспортируются лишь водорастворимые соединения, белки и липиды птранспортируются избирательно), т. е. осуществляется избирательная проницаемость ядерной оболочки q Ядерная оболочка разрушается при делении клетки, а затем вновь образуется за счёт мембран ЭПС и частично из фрагментов старой ядерной оболочки v Ядра практически всех эукариот имеют опорную ядерную пластинку – ламину, которая плотно примыкает к внутренней мембране взаимодействуя с её белковым слоем; ламина имеет сетеподобную фибриллярную структуру; белки, входящие в её состав принимают участие в разрушении ядерной оболочки в процессе деления клетки v Ламина выполняет ключевую роль в формировании и поддержании формы оболочки ядра после деления клетки и образовании порового комплекса Ядерный сок или кариоплазма, нуклеоплазма (матрикс) q Внутрення среда ядра, заполняющая пространство между его структурами (бесструктурна, имеет гелеобразную вязкость цитозоля, содержит опорные фибриллярные белки, биоколлоид) q Химический состав включает белки, выполняющие ферментативную и опорную функцию, ионы, нуклеотиды, ферменты, аминокислоты, продукты обмена веществ и различные РНК; содержит большое количество гранул – транзитные рибосомы, идущие из ядра в цитоплазму q Во время деления клетки и растворения ядерной оболочки смешивается с цитоплазмой q Весь матрикс ядра пронизан хроматином, представляющим собой высшую ступень спирализации ДНК с белками гистонами (во время клеточного деления хроматин принимает ещё более компактную форму, образуя хромосомы)
q Функция кариоплазмы заключается в реализации взаимосвязи между всеми структурами ядра, поддержании его формы, организации наследственного материала – ДНК и хроматина Хроматин – спецефически окрашивающиеся основными красителями глыбки, гранулы и нитчатые структуры лежащие в кариоплазме q Основу хроматина составляют нуклеопротеины (40% ДНК и 40% белка), а также некоторое количества РНК и других хромосомных компонентов (хроматин – является формой существования хромосом в интерфазном ядре) v Различают хромосомные белки двух типов – основные белки, называемые гистонами (выполняют фунцию структурирования ДНК и регуляции транскрипции), и гетерогенные белки, кислые, называемые негистоновыми (специфические белки-регуляторы) v В основе структуры хроматина лежит нуклеосомная нить, состоящая из повторяющихся единиц – нуклеосом и напоминающая цепочку бус (III структура молекулы ДНК) v Нуклеосома (элементарная единица хроматина) – фрагмент молекулы ДНК, комплексированный (соединённый) с белковым телом, состоящим из 8 молекул гистоновых белков – коры (молекула ДНК спирально накручивается на белковую кору на длину двух витков, поэтому количество ДНК и гистонов эквивалентно); в хроматине не вся ДНК связана с нуклеосомами, около 10-13% её длинны свободнао от них и образует соединения между нуклеосомами – линкеры v Разные участки интерфазных хромосом имеют разную степень компактизации (конденсации); в зависимости от состояния хроматина выделяют: Эухроматин – слабо спирализованные участки хроматина, состоящие из генетически активной ДНК, способные к транскрипции и реализации генетической информации Гетерохроматин – плотно спирализованная часть хроматина, генетически инертная, нетранскрибируемая часть ДНК Ядрышко q Внутриядерная немембранная структура эукариотических клеток, расположенная в матриксе (округлое тельце диаметром около 1 –2 мкм); форма, размеры и количество ядрышек зависят от функционального состояния ядра (чем крупнее ядрышко, тем выше его активность) q В ядре может быть одно или несколько ядрышек, от 1 до 5 –10 (иногда, например в в ядрах дрожжевых клеток, их нет совсем), что зависит от функциональной активности клетки; в период деления клетки ядрышко исчезает (материал ядрышка диспергируется, становиться невидимым), а во время окончания деления вновь возникает под влиянием ядрышковых организаторов q В состав ядрышек входят около 80% белка, 10-15% РНК, что в 3 раза больше, чем в самом ядре и цитоплазме, некоторое количество ДНК (до 15% от всей сухой массы ДНК ядра)и других компонентов q Ядрышко не является самостоятельной структурой, а есть производное хромосом; оно образуется вокруг участков некоторых хромосом, содержащих множество копий генов, кодирующих структуру р-РНК; эти хромосомы называются ядрышковыми, а участок хромосомы (ДНК), содержащий гены синтеза р-РНК – ядрышковый организатор (ЯО) Функции ядрышка · Активно функционирует только в интерфазе митотического цикла 1. Синтез и организация р-РНК (в ядрышке происходит объединение р-РНК со структурными рибосомными белками и образование рибонуклеопротеинов – предшественников рибосом)
q В переферической области ядрышка начинается свёртывание р-РНК и формирование субъдиниц рибосом, которые через ядерные поры переходят в цитоплазму, где завершается их сборка q Ядрышко – это скопление р-РНК и рибосом на разных этапах формирования Хромосомы (гр. chroma – цвет, soma – тело) · Наиболее важные структурные компоненты ядра · Хромосомы животных и растений образуются в процессе конденсации (спирализации) динуклеопротеина (ДНП) хроматина, в результате чего происходит компактизация ДНК Уровни компактизации ДНК q Первый уровень – нуклеосомный – образует структуру нуклеосомной нити в виде «бусинок на нитке», при этом происходит укорочение ДНК примерно в 7 раз (образует интерфазный хроматин) q Второй уровень – нуклеомерный, где идёт объединение 8-10 нуклеосом в виде глобулы q Третий уровень – хромомерный, где нуклеомерные фибриллы образуют многочисленные петли, соединённые скрепками из негистоновых белков q Четвёртый уровень – хромонемный (хроматидный) – образуется за счёт сближения в линейном порядке хромомерных петель с образованием хромонемной нити (хроматиды) q Пятый уровень – хромосомный – образуется в результате спиральной укладки хромонемы (или хроматиды); в результате всех уровней компактизации хромосомы уплотняются и укорачиваются в 500 раз · Хромосоы могут находиться в двухструктурно-функциональных состояниях: в конденсированном (спирализованном) и деконденсированном (деспирализованном). В неделящихся клетках хромосомы деконденсированны не видны в световой микроскоп и обнаруживаются в виде глыбок и гранул хроматина - это их рабочее состояние (чем более диффузен хроматин, тем интенсивнее в нём синтетические процессы). Ко времени деления клетки происходит конденсация (спирализация) хроматина и хромосомы становятся хорошо заметными в световой микроскоп · Каждая хромосома содержит одну гигантскую двухцепочечную молекулу ДНК (наиболее крупные молекулы ДНК имеют длину несколько сантиметров), гистоновые основные и негистоновые кислые белки, немного РНК ионы, фосфолипиды, гормоны, полисахариды, минеральные вещества – ионы Са2+, Мg2+, а также фермент ДНК полимеразу, необходимый для репликации ДНК. v Во фракции хроматина весовые соотношения ДНК: гистоны: негистоновые белки: РНК: липиды равны 1: 1: 0,2: 0,1: 0,01
· Морфологию хромосомы лучше всего изучать в момент их наибольшей конденсации – в метафазе митоза (клеточного деления) · На различных участках одной и той же хромосомы спирализация, к о мпактность её основных элементов неодинакова, с этим связана различная интенсивность окраски отдельных участков хромосомы: q Гетерохроматические участки (состоящие из гетерохроматина) – интенсивно воспринимают красители, даже в период между делениями клетки остаются компактными, интенсивно спирализованными, видимыми в световой микроскоп; гетерохроматин выполняет преимущественно структурную функцию и не участвует в синтезе белка (потеря участков гетерохроматина не отражается на жизнедеятельности клетки); занимают одни и те же участки в гомологичных хромосомах и обуславливают характерную для каждой хромосомы поперечную исчерченность (чаще составляют участки, прилегающие к центромере и находящиеся на концах хромосомы) q Эухроматические участки (состоят из эухроматина) – слабо окрашивающиеся, деконденсирующиеся в период между делениями клетки и становящиеся невидимыми; эухроматин содержит в себе гены, определяющие синтез белков, ферментов, РНК и жизнедеятельность клетки · Хромосомы во время деления клетки, в период метафазы имеют форму ниточек, палочек и т. д. В метафазных хромосомах выделяют: q Первичную перетяжку – утончённый неспирализованный участок, делящий хромосому на два плеча; в ней расположена центромера (кинетохор) – пластинчатая структура в виде диска, связанная с с телом хромосомы тонкими фибриллами, к которой при делении клетки прикрепляются нити веретена деления, разводящие хромосомы к полюсам. Место расположения первичной перетяжки у каждой пары хромосом постоянно, оно обуславливает форму хромосом, в зависимотси от места расположения центромеры различают три основных типа хромосом: v Метацентрические (равноплечие) – имеют плечи равной величины v Субметацентрические (неравноплечие) – плечи неравной величины – короткое и длинное v Акроцентрические – имеют палочковидную форму с очень коротким, почти незаметным вторым плечём v Могут возникать и телоцентрические хромосомы в результате отрыва одного плеча, у них остаётся только одно плечо, а центромера находится на конце хромосомы (в нормальном кариотипе такие хромосомы не встречаются) q Концы плеч хромосом называются теломерами, это специализированные участки, препятствующие соединению хромосом между собой (лишённый теломеры конец хромосомы оказывается «липким» и легко присоединяет фрагменты хромосом или соединяется с такими же участками); в норме теломеры препятствуют процессам «слипания» и сохраняют хромосому как дискретную единицу, т. е. обеспечивают её индивидуальность q Некоторые хромосомы имеют глубокие вторичные перетяжки, отделяющие участки хромосом, называемые спутниками (такие хромосомы могут сближаться друг с другом, вступать в ассоциации, а вторичные перетяжки в виде длинных тонких нитей, переплетаясь, способствуют образованию ядрышек). Именно эти участки (вторичные перетяжки) содержат гены синтеза р-РНК и являются ядрышковыми организаторами (у человека вторичные перетяжки имеются на длинном плече 1, 9 и 16 хромосом и на концевых участках коротких плеч 13 - 15 и 21 – 22 хромосом и называются ядрышковыми хромосомами)
· Установлено, что каждый биологический вид растений и животных имеет определённое и постоянное число, размер и форму хромосом – кариотип (число хромосом, их форма и размеры – видовой признак); эта особенность известна как правило постоянства числа хромосом (так, в ядрах всех клеток человека находится 46 хромосом, у мухи дрозофилы – по 8, аскариды – по 2 и т. д.) Кариотип – определённое и постоянное для каждого вида число, форма, размеры и другие качественные особенности хромосом · Число хромосом не зависит от уровня организации и не всегда указывает на родство организмов: одинаковое их количество может быть у очень далёких систематических групп и может сильно отличаться у бдизких по происхожлеению видов. Однако хромосомный набор в целом – кариотип – видоспецефичен,т. е. присущ тлько одному какому-то виду организмов · Правило парности хромосом. Число хромосом в клетке всегда парное (это связано с тем, что хромосомы составляют пары, например, у аскариды одна пара хромосом, у дрозофилы – 4, у человека – 23 и т. д.) q Хромосомы, относящиеся к одной паре, называются гомологичными (гомологичные хромосомы одинаковы по величине, форме, расположению центромер и гетерохроматиновых участков – имеют одинаковую поперечную исчерченность, содержат гены, отвечающие за одни и теже признаки организма (гомологичные гены); одна из них всегда от отцовского организма, вторая – от материнского q Негомологичные хромосомы всегда отличаются по указанным выше признакам (содержат гены, кодирующие разные признаки клетки и организма -– негомологичные гены); каждая пара хромосом характеризуется своими особенностями – правило индивидуальности хромосом q В последовательных генерациях (поколениях) клеток сохраняется постоянное число хромосом и их индивидуальные особенности, т. к. хромосомы обладают способностью к авторепродукции (самоудвоению) при делении клеток – правило непрерывности хромосом · В ядрах соматических клеток (т. е. клеток тела) содержится полный двойной набор хромосом (в нём каждая хромосома имеет себе гомологичную хромосому), такой набор называется диплоидным и обозначается 2n; количество ДНК, соот ветствующее диплоидному набору хромосом обозначают как 2с · В ядрах половых клеток из каждой пары гомологичных хромосом присутствует лишь одна хромосома (все хромосомы в ядре половых клеток негомологичны); такой одинарный набор хромосом называется гаплоидным и обозначается n (соответственно количество ДНК - 1с) · При оплодотворении происходит слияние половых клеток, каждая из котрых вносит в зиготу гаплоидный набор хромосом и восстанавливается диплоидный набор: n + n = 2 · При сравнении хромосомных наборов из соматических клеток мужских и женских особей, принадлежащих одному виду, лбнаруживаются отличие в одной паре хромосом, эта пара получила название половых хромосом, или гетеросом, все остальные пары хромосом, одинаковые у обоих полов, имеют общее название аутосом (так в кариотипе человека 22 пары аутосом и одна пара гетеросом) Митохондрии · Имеются только в эукариотических клетках (в прокариотических клетках функции митохондрий осуществляют мезосомы) · Палочковидные, нитевидные или шаровидные органеллы диаметром около 1мкм и длиной до 7 мкм (число их разных клетках колеблется от 50 до 5000 и зависит от энергетических трат – чем больше энергии затрачивает клетка, тем больше в ней митохондрий; в молодых эмбриональных клетках они более многочисленны, чем в стареющих; в сперматозоидах, клетках дрожжей, некоторых грибов имеется одна гигантская, сильно разветвлённая митохондрия, а в женских половых клетках их число достигает нескольких сотен тысяч) · Стенка митохондрий состоит из двух мембран,отличающихся по химическому составу, набору ферментов и функциям: наружная – гладкая и внутренняя, образующая многочисленные складки – кристы, которые глубоко проникают в матрикс (чем боьше крист тем больше площадь внутренней мембраны и больше ферментов располагается на её поверхности) q На обращённой в матрикс поверхности расположены субчастицы (АТФ–сомы) в форме головки с короткой ножкой, которыми эти частицы прикрепляются к мембране (головка состоит из белка и содержит ферменты, участвующие в синтезе РНК; если мембрану очистить от субчастиц, то синтез АТФ прекращается) q Между мембранами имеется пространство шириной около 20 нм, имеющее важное функциональной значение q На внутренней мембране (включая субчастицы) и межмембранном пространстве размещаются комплексы ферментов транспорта электронов, которые катализируют окисление органическ субстратов (глюкозы, жирных кислот, аминокислот) – дыхательная, электронно-транспортная цепь · Внутреннее пространство митохондрий заполнено гомогенным веществом – матриксом q В матриксе располагается основное количество ферментов, гранулы, содержащие ионы К+ , Мg2+ гликоген, липиды, витамины q В матриксе имеется собственные аппарат синтеза белка, состоящий из 2 – 6 копий кольцевой двуцепочечной молекулы ДНК, сходной с ДНК прокариот (т.е. не содержащей белков гистонов) рибосом 70S, т-РНК и ферментов, участвующих в синтезе белка q Сходство молекулы ДНК и рибосом 70S с прокариотическими позволило выдвинуть признаваемую современной наукой гипотезу происхождения митохондрий в результате симбиоза прокариот с эукариотами (предполагается что на заре жизни митохондрии существовали независимо в виде аэробных прокариот, затем вступили в симбиоз с крупными анаэробными эукариотическими клетками и вели первоначально паразитический образ жизни в процессе эволюции потеряли независимость, сохранив признаки прокариот) q Потеря генетической независимости заключается в том, что в ДНК митохондрий содержаться гены, кодирующие осуществление синтеза белков, идущих внутри митохондрии на обновление только внутренней мембраны, гены митохондральных р-РНК и т-РНК; синтез основных белков митохондрий закодированна в ядре и поэтому осуществляется вне самого органоида, т. е. в цитоплазме q Существует структурная связь митохондрий с ядром в виде трубочек, соединяющих митохондрии с ядерной оболочкой для обмена веществ между ними · Митохондрии размножаются путём деления (перешнуровки) независимо от деления клетки (т. е. обладают относительной генетической автономностью) v Таким образом между митохондриями клеток последовательных генераций (поколений) осуществляется преемственность Функции митохондрий 1. Ферментативное окисление органических субстратов и синтез АТФ в процессе окислительного фосфорилирования (накопленная молекулами АТФ энергия расходуется на эндотермические процессы в клетке и организме – ростовые процессы, новые синтезы и т. д., поэтому митохондрии называют энергетическими станциями клетки); количество митохондрий резко увеличивается в клетках с повышенной эндотермической активностью (до 5000) – скелетные мышцы, железы, нейроны, клетки печени и т. д. q В митохондриях осуществляется обеспечение клеток энергией – преобразование и аккумуляция энергии химических связей питательных веществ, выделяющейся при окислении в энергию макроэргических связей АТФ в процессе клеточного дыхания Одномембранные органоиды (вакуолярная система клетки)
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 480; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.21.158.148 (0.053 с.) |