Лекция № 4 Ядро. Ядерный аппарат клетки. Строение гена и хромосом. Расшифровка генома человека – крупнейшее достижение биологии конца хх века. Транскрипция
Структура и функции ядра. Структура хромосом
Ядро – важнейшая часть эукариотической клетки, содержащая ее генетический аппарат. В ядре содержатся молекулы ДНК, в структуре которых записаны все наследственные свойства организма.
Функции ядра:
- хранение генетической информации
- передача наследственной информации в ряду поколений посредством процесса репликации (удвоения) молекул ДНК
- синтез компонентов и сборка рибосом
- регуляция деятельности клетки посредством процесса транскрипции (считывание) - синтеза молекул РНК разного типа с последующим их транспортом в цитоплазму.
Количество, форма и размеры ядер в клетках разных организмов и тканей может быть самым разным, но обычно в эукариотической клетке одно ядро.
В ядре выделяют несколько компонентов: 1- ядерная оболочка, 2 – ядерный матрикс и кариоплазма, 3 – хроматин, 4 – ядрышко.
Ядерная оболочка, или кариолемма, состоит из двух мембран: наружной и внутренней, которые являются частью общей мембранной системы клетки. Между ними располагается перинуклеарное пространство шириной в 15-40 нм. Наружная мембрана связана с системой мембран эндоплазматического ретикулума и на ее поверхности могут располагаться рибосомы. Внутренняя мембрана гладкая и содержит большое количество интегральных белков, которые связаны с системой внутриядерных фибрилл, образующих т.н. «ядерную пластинку». Она состоит из ламинов – разновидности промежуточных цитоскелетных филаментов. Ядерная пластинка играет очень важную роль в структурно-функциональной организации ядра. Она поддерживает форму ядра, связана с формированием пор в ядерной оболочке, участвует в упаковке хроматина.
Ядро эукариотической клетки
Ядерная пластинка. Ламины. (вид изнутри ядра) Метод напыления.
Вся оболочка ядра пронизана большим количеством пор (в среднем от 2-х до 4-х тясяч на ядро). Их количество может меняться в зависимости от активности ядра в данный момент жизни клетки и от типа клетки. Чем более активны синтетические процессы в ядре и клетке – тем больше пор в ядерной оболочке. Поры представляют собой очень сложное образование, состоящее из комплекса специальных «поровых белков». Каждая пора состоит из двух колец из 8 белковых глобул каждое с одной центральной глобулой. Диаметр поры – 10 нм.
Ядерная пора – это двусторонний транспортный коридор, связывающий ядро с цитоплазмой.
Через них транспортируются в цитоплазму синтезируемые в ядре РНК и компоненты рибосом; в ядро поступают синтезируемые в цитоплазме белки, необходимые для работы ядра и сборки рибосом, различные ионы.
Структура ядра эукариотической клетки: а – схема ядра; б – схема порового комплекса; в – фото ядерных фибрилл (ламелл); г – электронное фото ядерной поры:
1 – ядерная оболочка; 2 – гетерохроматин; 3 – эухроматин; 4, 5 – ядрышко и его компоненты: фибриллярный (4) и гранулярный (5); 6 – цистерны шероховатого эндоплазматического ретикулума; 7 – ядерная пора; 8 – белки порового комплекса; 9 – наружное кольцо поровых белков; 10 – внутреннее кольцо; 11 – центральная глобула; 12, 13 – наружная (12) и внутренняя (13) ядерные мембраны; 14 – перинуклеарное (межмембранное) пространство; 15 – цитоплазма клетки
Ядерные поры. Обозначения: стрелки – поровый комплекс, N – нуклеоплазма, C –цитоплазма, СH – хроматин, NE – ядерная пора, белые стрелки – ядерная пластинка (ламина)
