Вопрос 13. Структура ядерной оболочки и ее молекулярная организация.

См вопрос 12

Вопрос 14. Хроматин интерфазного ядра. Эухроматин и гетерохроматин. Уровни укладки хроматина. Роль гистоновых белков в обеспечении структуры хроматина.

Хроматин – мелкие зернышки и глыбки материала, который обнаруживается в ядре клеток и окрашивается основными красителями. Хроматин состоит из комплекса ДНК и белка и соответствует хромосомам, которые в интерфазном ядре представлены длинными, тонкими перекрученными нитями и неразличимы как индивидуальные структуры. Различают два вида хроматина:

• Эухроматин соответствует сегментам хромосом, которые деспирализованы и открыты для транскрипции. Эти сегменты не окрашиваются и не видны в световой микроскоп.

• Гетерохроматин соответствует конденсированным, плотно скрученным сегментам хромосом (что делает их недоступными для транскрипции). Он интенсивно окрашивается основными красителями, и в световом микроскопе имеет вид гранул. Его скопления располагаются под кариолеммой, прерываясь в области пор (что обусловлено его связью с ламиной) и вокруг ядрышка (перинуклеолярный гетерохроматин), более мелкие глыбки разбросаны по всему ядру.

  • Тельце Барра - скопление гетерохроматина, соответствующее одной Х- хромосоме у особей женского пола, которая в интерфазе плотно скручена и неактивна.

Очевидна необходимость компактной упаковки молекул ДНК, ведь в деконденсированном состоянии длина одной молекулы ДНК, образующей каждую хромосому, равна в среднем, около 5 см, а общая длина молекул ДНК всех хромосом в ядре (диаметром около 10 мкм) составляет более 2 м. В клеточном ядре это осуществляется благодаря их связи со специальными основными (гистоновыми) белками. Компактная упаковка ДНК в ядре обеспечивает:

• Упорядоченное расположение очень длинных молекул ДНК в небольшом объеме ядра

• Функциональный контроль активности генов

Уровни упаковки хроматина:

1. Нуклеосома, d=11нм. Нуклеосомная нить и 8 молекул гистонов образуют сердцевину, имеющую дисковидную форму, на которую накручивается фрагмент ДНК. Нуклеосомы разделены короткими участками свободной ДНК.

2. Фибрилла, d=30нм. Представляет собой скрученную нуклеосомную нить.

3. Петельная структура, d=300нм. Хроматиновые фибриллы образуют петли.

4. Хромонема, d=700нм. Происходит укладка нуклеомерных петель в области хромомерных учасков.

5. Хроматида, d=1400нм. Хромонемы укладываются спирально или петлеобразно, образуя хроматиду.

Роль гистоновых белков в обеспечении структуры хроматина. Гистоны в октамере имеют подвижный N-концевой фрагмент («хвост») из 20 аминокислот, который выступает из нуклеосом и важен для поддержания структуры хроматина и контроля над генной экспрессией.

Вопрос 15. Ядрышко. Структура ядрышка (см и эм). Основные компоненты ядрышка. Роль ядрышка в синтезе рРнк и образовании рибосом.

Ядрышко – образовано специализированными участками (петлями) хромосом, которые называются ядрышковыми организаторами. У человека такие участки имеются в пяти хромосомах - 13-й, 14-й, 15-й, 21-й и 22-й, где располагаются многочисленные копии генов, кодирующих рРНК. Функции ядрышка заключаются в синтезе рРНК и ее сборке в предшественники рибосомальных субъединиц.

Ядрышко выявляется в интерфазном ядре на светооптическом уровне как мелкая плотная гранула диаметром 1-3 мкм, интенсивно окрашивающаяся основными красителями. Оно располагается в центре ядра или эксцентрично. Размеры и число ядрышек увеличиваются при повышении функциональной активности клетки.

Под электронным микроскопом в ядрышке обнаруживают три компонента:

• Фибриллярный компонент – состоит из множества тонких (диаметром 5-8 нм) нитей и располагается преимущественно во внутренней части ядрышка. Он представлен преимущественно совокупностью первичных транскриптов рРНК.

• Гранулярный компонент – образован скоплением плотных частиц диаметром 10-20 нм, которые соответствуют наиболее зрелым предшественникам субъединиц рибосом.

• Аморфный компонент, в отличие от первых двух, окрашивается бледно. Он содержит участки расположения ядрышковых организаторов со специфическими РНК-связывающими белками и крупными петлями ДНК, активно участвующими в транскрипции рРНК.

Функции ядрышка заключаются в синтезе рРНК и ее сборке в предшественники рибосомальных субъединиц. При транскрипции генов ядрышковых организаторов начально формируется очень крупная молекула предшественника рРНК, которая связывается с белками, синтезированными в цитоплазме и импортированными в ядро с образованием РНП (рибонуклеопротеинов). Далее предшественник расщепляется на 3 вида РНК, которые выявляются в рибосомах. Два из них соединяются с добавочными белковыми молекулами, образуя предшественники большой субъединицы рибосомы, третий формирует предшественник малой субъединицы. Предшественники рибосомальных субъединиц далее по-отдельности транспортируются через ядерные поры в цитоплазму, где окончательно созревают.