Учреждение образования

”ПОЛЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ“

Факультет биотехнологический

Кафедра биотехнологии

Управляемая самостоятельная работа № 5

на тему:

Клеточное ядро

Студент 1 курса, гр.23БХ-1				Ничипорук Анна Игоревна
Биохимия		(подпись) __________________2023

Проверил		Татьяна Михайловна Натынчик
старший преподаватель	(подпись) ___________________2023

ПИНСК 2023

Оглавление

Глава 1 2

КЛЕТОЧНОЕ ЯДРО 2

1.3 Транскрипция и процессинг рибосомальной РНК 5

1.4 Тельца Кахаля. Перихроматиновые и интерхроматиновые фибриллы и гранулы 7

Глава 1 клеточное ядро

1. Химический состав и функции ядрышка

Ядрышко выявляется внутри ядер (рис.1) в живых и фиксированных клетках как округлое тельце диаметром 1-5 мкм.

Основным химическим компонентом ядрышка являются белки, которые составляют до 90 % его массы. Кроме белков, они содержат также РНК (10-16 %) и ДНК (до 8 %). Ядрышко способно отделяться от хроматина и удерживать при этом участки ДНК, связанные с ним.

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. 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.

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, содержит высокие концентрации РНП. Размеры и число ядрышек увеличиваются при повышении функциональной активности клетки. Особенно крупные ядрышки характерны для эмбриональных и активно синтезирующих белки клеток, а также клеток быстрорастущих злокачественных опухолей.[1]

1.2 Компоненты активного ядрышка: ядрышковый организатор (фибриллярный центр), плотный фибриллярный компонент, гранулярный компонент, околоядрышковый гетерохроматин, белковый матрикс

В нем выделяют следующие структурные компоненты:

• ядрышковый организатор (фибриллярный центр);

• плотный фибриллярный компонент;

• гранулярный компонент;

• околоядрышковый гетерохроматин;

• белковый сетчатый матрике.

Ядрышковый организатор, морфологически выявляемый в виде фибрил-лярного центра, представляет собой хроматин, в котором локализованы гены рРНК. Он является наиболее стабильной частью ядрышка и сохраняется при делении клетки, когда функционирование ядрышек временно прекращается. Ядрышки клеток человека могут содержать до 30 фибриллярных центров.

В электронном микроскопе фибриллярные центры выглядят как небольшие округлые образования низкой электронной плотности, состоящие из фибрилл диаметром 2-3 нм. Эти фибриллы представляют собой нити ДНК, содержащие неактивные гены рРНК. Активно транскрибируемые гены рРНК локализуются по периферии фибриллярных центров.

Рибосомные гены представлены в геномах эукариот сотнями и тысячами копий. У человека имеется 540 копий рибосомных генов, но в ядрышке активируется не болес 140. У амфибий число копий может достигать 20000. Рибо-сомные гены собраны в кластеры, локализованные в районах вторичных перетяжек хромосом.

Фибриллярные центры отличаются пониженным содержанием гистона НТ и избирательно импрегнируются AgNO. Это свойство фибриллярных центров обусловлено особыми белками, которые содержат аминокислоту диметилар-гинин и сильно фосфорилированы,

Плотный фибриллярный компонент окружает фибриллярные центры, отличаясь от них повышенной электронной плотностью. Он образован фибрил-лами диаметром 4-8 нм, содержащими РНК. Эти фибриллы состоят из высо-комолекулярного предшественника рРНК (458 пре-рРНК), который образуется на границе с фибриллярным центром путем транскрипции рибосомных генов РНК-полимеразой І. Они также содержат рибосомные белки, которые связываются с первичным транскриптом.

В дальнейшем происходит расщепление предшественника рРНК на более короткие фрагменты при помощи нуклеаз. Специфическими маркерами процессинга рРНК являются белки нуклеолин и фибрилларин.

Гранулярный компонент состоит из гранул размером 15-20 нм, которые заполняют пространство вокруг фибрилл, занимая до 80 % объема ядрышка.

Эти гранулы содержат РНК и белки и являются предшественниками субь-единиц рибосом различной степени зрелости. Маркерным белком сборки предшественников рибосом является полипептид В23.

Гранулярный компонент возникает в результате расщепления, фибрил-лярного компонента. Если обработать клетки антибиотиком актиномицином О, который подавляет синтез РНК, то происходит сегрегация фибриллярного и гранулярного компонентов и постепенная деградация последнего. Иногда фибриллярный и гранулярный компоненты ядрышка образуют комплекс удлиненных тяжей шириной до 200 нм - нуклеолонему.

Околоядрышковый гетерохроматин окружает ядрышко по периферии, но может также заходить в него между петлями нуклеолонемы. В электронном микроскопе видно, что он состоит из хроматиновых фибрилл диаметром 30 нм. Околоядрышковый гетерохроматин, вероятно, определяет локализацию ядрышка в клеточном ядре.

Белковый сетчатый матрикс выявляется в ядрышке после экстракции из него РНК. ДНК и белков. Он представлен рыхлой фибриллярной сетью, которая заполняет весь объем ядрышка. Белковый матрикс ядрышка является со-ставной частью ядерного матрикса.

В некоторых клетках вблизи от ядрышек располагаются тельца Кахаля (клубочковые тельца) - округлые аргирофильные образования диаметром от

100 нм до 1 мкм. Они были открыты в нейронах головного мозга млекопитающих испанским цитологом С. Рамон-и-Кахалем в 1903 г. Позднее они были обнаружены также в клетках растений, насекомых и амфибий. В эмбриональ-ных клетках тельца Кахаля формируют парную структуру - гем. В последнее время установлено, что эти органоиды содержат ферменты, регуляторные белки и рибонуклеопротеиды, принимающие участие в транскрипции ДНК.

Специфическим маркером телец Кахаля является белок коилин с молекуляр-ной массой 80 кД. Предполагается, что тельца Кахаля, тесно взаимодействуя с ядрышками, обеспечивают созревание транскринтосом - особых органоидов, обеспечивающих транскрипцию гистоновых и других крупных генных локу-сов. На роль транскриптосом претендуют интерхроматиновые гранулы. [2]