Ląstelė yra elementarus gyvų organizmų vienetas Žemėje ir turi sudėtingą cheminę struktūrų, vadinamų organelėmis, struktūrą. Tai apima branduolį, kurio struktūrą ir funkcijas išnagrinėsime šiame straipsnyje.
Eukariotų branduolių ypatybės
Branduolinėse ląstelėse yra nemembraninių apvalių organelių, tankesnių už karioplazmą ir vadinamų branduoliais arba branduoliais. Jie buvo atrasti XIX a. Dabar branduoliai yra gana visiškai ištirti elektroninės mikroskopijos dėka. Beveik iki XX amžiaus šeštojo dešimtmečio branduolių funkcijos nebuvo nustatytos, o mokslininkai šią organelę laikė greičiau mitozės metu naudojamų atsarginių medžiagų rezervuaru.
Šiuolaikiniai tyrimai parodė, kad organoidas apima nukleoproteininio pobūdžio granules. Be to, biocheminiai eksperimentai patvirtino, kad organelėje yra daug b altymų. Būtent jie nustato jo didelį tankį. Be b altymų, branduolyje yra RNR ir nedidelis DNR kiekis.
Ląstelių ciklas
Įdomu tai, kad ląstelės gyvenime, kurią sudaroramybės (interfazės) ir dalijimosi periodas (mejozė – lytyje, mitozė – somatinėse ląstelėse), branduoliai neišsaugomi visam laikui. Taigi tarpfazėje būtinai yra branduolys su branduoliu, kurio funkcijos yra genomo išsaugojimas ir b altymus sintezuojančių organelių formavimas. Ląstelių dalijimosi pradžioje, būtent profazėje, jos išnyksta ir vėl formuojasi tik telofazės pabaigoje, ląstelėje išlieka iki kito dalijimosi arba iki apoptozės – jos mirties.
Branduolinis organizatorius
Praėjusio amžiaus 30-aisiais mokslininkai nustatė, kad branduolių susidarymą kontroliuoja tam tikros kai kurių chromosomų dalys. Juose yra genų, kaupiančių informaciją apie ląstelės branduolio struktūrą ir funkcijas. Yra ryšys tarp branduolio organizatorių skaičiaus ir pačių organelių. Pavyzdžiui, varlės kariotipe yra dvi branduolius formuojančios chromosomos ir atitinkamai jos somatinių ląstelių branduoliuose yra du branduoliai.
Kadangi branduolio funkcijos, taip pat jo buvimas, yra glaudžiai susijusios su ląstelių dalijimusi ir ribosomų susidarymu, pačių organelių nėra labai specializuotuose smegenų audiniuose, kraujyje ir blastomeruose. gniuždanti zigotą.
Nukleolio amplifikacija
Sintetinės tarpfazės stadijoje, kartu su DNR savaiminio dubliavimosi, yra pernelyg daug rRNR genų. Kadangi pagrindinės branduolio funkcijos yra ribosomų gamyba, šių organelių skaičius smarkiai padidėja dėl DNR lokusų, pernešančių informaciją apie RNR, perteklinės sintezės. Nukleoproteinai, nesusiję suchromosomos pradeda veikti autonomiškai. Dėl to branduolyje susidaro daug branduolių, kurie atsiriboja nuo branduolį formuojančių chromosomų. Šis reiškinys vadinamas rRNR geno amplifikacija. Tęsdami ląstelėje esančių branduolio funkcijų tyrimą, pastebime, kad aktyviausia jų sintezė vyksta mejozės redukcinio dalijimosi fazėje, dėl to pirmosios eilės oocituose gali būti keli šimtai branduolių.
Aiškėja šio reiškinio biologinė reikšmė, atsižvelgiant į tai, kad ankstyvosiose embriogenezės stadijose: traiškant ir sprogstant, norint susintetinti pagrindinę statybinę medžiagą – b altymą, reikia daugybės ribosomų. Amplifikacija yra gana dažnas procesas; jis vyksta augalų, vabzdžių, varliagyvių, mielių, taip pat kai kurių protistų oogenezėje.
Histocheminė organelių sudėtis
Tęskime eukariotinių ląstelių ir jų struktūrų tyrimą ir panagrinėkime branduolį, kurio struktūra ir funkcijos yra tarpusavyje susijusios. Nustatyta, kad jame yra trijų rūšių elementai:
- Nukleonema (gijiniai dariniai). Jie yra nevienalyčiai, juose yra fibrilių ir gabalėlių. Būdami augalų ir gyvūnų ląstelių dalimi, nukleonemos sudaro fibrilinius centrus. Branduolio citocheminė struktūra ir funkcijos taip pat priklauso nuo jame esančios matricos – tretinės struktūros palaikančių b altymų molekulių tinklo.
- Vakuolės (šviesios sritys).
- Granuliuotos granulės (nukleolinai).
Cheminės analizės požiūriu ši organelė beveik visiškai sudaryta iš RNR ir b altymų, irDNR yra tik jos periferijoje, sudarydama žiedo formos struktūrą – perinukleolinį chromatiną.
Taigi, mes nustatėme, kad branduolį sudaro penki dariniai: fibriliniai ir granuliuoti centrai, chromatinas, b altyminis tinklas ir tankus fibrilinis komponentas.
Branduolių tipai
Šių organelių biocheminė struktūra priklauso nuo ląstelių, kuriose jie yra, tipo, taip pat nuo jų metabolizmo ypatybių. Yra 5 pagrindiniai branduolio struktūriniai tipai. Pirmasis - tinklinis, yra labiausiai paplitęs ir jam būdingas tankios fibrilinės medžiagos, nukleoproteinų ir nukleono gabalėlių gausa. Informacijos iš branduolio organizatorių perrašymo procesas yra labai aktyvus, todėl fibriliniai centrai blogai matomi mikroskopo matymo lauke.
Kadangi pagrindinės ląstelės branduolio funkcijos yra ribosomų subvienetų, iš kurių susidaro b altymus sintezuojančios organelės, sintezė, tinklinis organizavimo tipas būdingas tiek augalų, tiek gyvūnų ląstelėms. Žiedo formos branduolių tipai randami jungiamojo audinio ląstelėse: limfocituose ir endoteliocituose, kuriuose rRNR genai praktiškai netranskribuojami. Likę branduoliai atsiranda ląstelėse, kurios visiškai prarado gebėjimą transkribuoti, pvz., normoblastuose ir enterocituose.
Atskirtos rūšys būdingos ląstelėms, kurios buvo apsinuodijusios kancerogenais, antibiotikais. Ir, galiausiai, kompaktiškas branduolio tipas pasižymi daugybe fibrilinių centrų ir nedideliu kiekiunukleonemas.
B altymų branduolio matrica
Tęskime branduolio struktūrų vidinės sandaros tyrimą ir išsiaiškinkime, kokios yra branduolio funkcijos ląstelių metabolizme. Yra žinoma, kad apie 60% sausos šio organelio masės sudaro b altymai, sudarantys chromatiną, ribosomų dalelės, taip pat patys nukleoliniai b altymai. Pakalbėkime apie juos išsamiau. Dalis b altymų dalyvauja perdirbime – subrendusios ribosominės RNR susidaryme. Tai apima RNR polimerazę 1 ir nukleazę, kurios pašalina papildomus tripletus iš rRNR molekulės galų. Fibrilarino b altymas yra tankiame fibriliniame komponente ir, kaip ir nukleazė, atlieka apdorojimą. Kitas b altymas yra nukleolinas. Kartu su fibrillarinu jis randamas branduolių PFC ir FC bei mitozės profazės chromosomų nukleoliniuose organizatoriuose.
Polipeptidas, pvz., nukleofosinas, yra granuliuotoje zonoje ir tankiame fibriliniame komponente, jis dalyvauja formuojant ribosomas iš 40 S ir 60 S subvienetų.
Kokia yra branduolio funkcija
Ribosominės RNR sintezė yra pagrindinė užduotis, kurią turi atlikti branduolys. Šiuo metu jo paviršiuje (būtent fibriliniuose centruose) vyksta transkripcija, dalyvaujant RNR polimerazės fermentui. Ant šio branduolio organizatoriaus susintetina šimtai preribosomų, vadinamų ribonukleoproteinų rutuliais. Jie sudaro ribosomų subvienetus, kurie per branduolio poras palieka karioplazmą ir patenka į ląstelės citoplazmą. 40S mažasis subvienetas jungiasi prie pasiuntinio RNR ir tik tada prie jųprijungtas didelis 40S subvienetas. Susidaro subrendusi ribosoma, galinti atlikti vertimą – ląstelių b altymų sintezę.
Šiame straipsnyje mes ištyrėme augalų ir gyvūnų ląstelių branduolio struktūrą ir funkcijas.
