СТРОЕНИЕ ЯДРА И ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ.
Строение и функции ядра.
Ядро выполняет 2 функции:
1. Хранение и передача генетической информации дочерней клетке.
2. Реализация генетической информации или регуляция синтеза белка. В ядре происходит транскрипция и-РНК, т-РНК, р-РНК. и-РНК обеспечивает перенос в цитоплазму информации о последовательности аминокислот в молекуле полипептида, то есть информацию о строении белка. т-РНК и р-РНК участвуют в организации синтеза белка.
В ядре происходит образование субъединиц рибосом, из которых в цитоплазме образуются рибосомы, осуществляющие синтез белка.
Компоненты ядра: хроматин, ядрышко, кариоплазма и ядерная оболочка.
СТРОЕНИЕ:
Хроматин.
Представляет собой совокупность хромосом. Хромосома имеет 1 молекулу ДНК и ядерные белки гистоны и негистоновые белки. Гистоны образуют блоки из 8 гистонов. Такой блок называется нуклеосома. Нуклеосомы обеспечивают укладку молекулы ДНК. При увеличении количества нуклеосом происходит спирализация хромосомы.
Различают эухроматин и гетерохроматин.
Эухроматин – активный хроматин, образованный деспирализованными участками хромосом.
Гетерохроматин представляет собой спирализованные участки хромосом, которые имеют форму глыбок, чаще расположенных возле ядерной оболочки. Гетерохроматин – неактивный хроматин.
Ядерная оболочка или кариолемма.
Образована двумя мембранами: внутренней и наружной. Пространство между ними называется перинуклеарным. С наружной мембраной связаны рибосомы, а сама мембрана может переходить в гранулярную ЭПС. Внутренняя мембрана гладкая. Под ней находится сетчатая пластинка из спектрина – белок цитоскелета, который обеспечивает форму ядра.
Ядерная оболочка имеет поры, количество которых изменяется в зависимости от интенсивности функций ядра. Все поры имеют одинаковое строение. По краям поры располагается 3 ряда белковых гранул, в каждом ряду 8 гранул. Гранулы поперек поры связаны белковыми фибриллами. Совокупность гранул и фибрилл образует комплекс поры, который выполняет функцию полупроницаемой мембраны, осуществляющей избирательный транспорт. Из ядра транспортируются субъединицы рибосом и РНК. В ядро – нуклеотиды для синтеза РНК, ядерные белки, ферменты транскрипции РНК, белки, регулирующие транскрипцию структурных генов.
Кариоплазма.
Это жидкая часть ядра, которую называют матриксом. Он представляет собой в основном раствор ядерных белков протаминов. Белки ядерного матрикса образуют нити (мицеллы), из которых построен каркас ядра.
Хромосомы своими концами присоединяются к внутренней мембране, возле которой они спирализуются, образуя глыбки гетерохроматина. Деспирализованные участки хромосом (эухроматин) прикрепляются к мицеллам ядерного матрикса. Это обеспечивает упорядоченное положение хромосом я ядре, без чего невозможна организация транскрипции РНК.
Ядрышко.
Это участок хромосомы, на котором происходит образование р-РНК и полирибосомы. Этот участок хромосомы называется ядрышковым организатором. В образовании ядрышка может участвовать несколько хромосом, а в ядре может быть несколько ядрышек. При усилении синтеза белка в цитоплазме, в ядре увеличивается количество ядрышек. На ДНК ядрышкового организатора происходит синтез р-РНК, которая вместе с белками образует рибонуклеопротеиды, из которых образуются субъединицы рибосом.
В ядрышке различают фибриллярный и гранулярный компоненты. Фибриллярный расположен в центре ядрышка и представляет собой нити р-РНК. гранулярный компонент представляет собой субъединицы рибосом, которые располагаются на периферии ядрышка.
Деление клеток.
Митотический цикл.
Состоит из интерфазы и митоза.
a. Интерфаза.
В интерфазе происходит подготовка клетки к делению. Интерфаза имеет 3 фазы или периода:
1. Период G1 (постмитотический, пресинтетический)
В этом периоде происходит подготовка к репликации (удвоению) ДНК.
--- Увеличение количества органоидов, потерянных во время митоза. В этом случае клетка вступает в период G1 из периода G0 (период покоя). Функционирующая клетка то же может вступить в G1. Для этого она должна дедифференцироваться, то есть потерять специфические органоиды и часть общих органоидов цитоплазмы.
--- Увеличение синтеза РНК и белка
--- Синтез и накопление нуклеотидов
--- Синтез ферментов репликации ДНК
--- Увеличение объема клетки. Оно происходит вследствие того, что вследствие усиления процессов синтеза осмотическое давление цитоплазмы увеличивается и вода поступает в клетку, объем клетки увеличивается. Надо сказать, что увеличение объема клетки происходит во всех периодах интерфазы. Наибольшее оно в периоде G2, так как в этом периоде синтез различных веществ протекает наиболее интенсивно.
В этом периоде мы имеем набор 2n2c, где с – количество ДНК, n – количество хромосом.
2. Период S:
--- Увеличение синтеза РНК и белка
--- Репликация ДНК
--- Увеличение объема клетки
Набор 2n4c.
Удвоение ДНК приводит к удвоению хромосом. Но хромосомы остаются связаны друг с другом, поэтому называются хроматиды. Эта ситуация аналогична той, что беременная женщина – один человек, а не два.
3. Период G2 (премитотический, постсинтетический)
--- Синтез РНК и белка
--- Синтез инзинов, это белки, обеспечивающие расхождение хромосом
--- Синтез сократительных белков, обеспечивающих цитокенез.
--- Синтез белков, обеспечивающих спирализацию хромосом
--- Синтез тубулина, обеспечивающего образование веретена деления и удвоение центриолей
--- Размножение митохондрий и накопление энергии
--- Увеличение объема клетки. Набор 2n4c.
b. Митоз (кариокинез или непрямое деление).
Митоз имеет 4 фазы. Самый длинный период митоза
I. Профаза 2n4c
--- Начинается спирализация хромосом, и они становятся видны в виде нитей
--- Дезинтеграция ядрышка
--- Исчезновение ядерной оболочки, хромосомы оказываются в цитоплазме.
--- Прекращение синтеза белка.
--- Дезинтеграция органоидов цитоплазмы
--- Уменьшение вязкости цитоплазмы
--- Центриоли расходятся к полюсам клетки
--- Образуется полюсная часть веретена деления
II. Метафаза 2n4c
--- Хромосомы располагаются на экваторе клетки, образуя метафазную пластинку
--- От хромосомы отходят короткие микротрубочки, образуя экваториальную часть веретена деления
III. Анафаза 4n4c
--- Хроматиды отделяются друг от друга и становятся самостоятельными хромосомами
--- Белки кинезины обеспечивают расхождение хромосом. К полюсам клетки вдоль нитей веретена деления.
IV. Телофаза.
--- На полюсах клетки образуется по ядру
--- Разделение клетки пополам (цитотомия или цитокинез). Это происходит за счет образования перетяжки плазмолеммы с помощью сократительных белков.
Дочерние клетки получают набор 2n2c, как у материнской клетки и наследуют свойства материнской клетки
Значение митоза:
1. Обеспечивает образование клеток, идентичных материнской.
2. Лежит в основе эмбрионального развития.
3. Обеспечивает физиологическую и репаративную (вследствие гибели клеток в условиях патологии) регенерацию.
Жизненный (клеточный) цикл клетки.
Клеточный цикл – время существования клетки от деления до деления или от деления до гибели.
Рис. 1
Клетки после митоза, вследствие потери органоидов цитоплазмы, поступают в период J0 (период покоя). Из этого периода они вступают в митотический цикл или в период Д, затем в F и потом гибель. Из периода F клетки тоже могут вступать в митотический цикл.