Komórka jest podstawową jednostką żywych organizmów na Ziemi i posiada złożoną organizację chemiczną struktur zwanych organellami. Należą do nich jąderko, którego strukturę i funkcje będziemy badać w tym artykule.
Cechy jąder eukariotycznych
Komórki jądrowe zawierają niebłoniaste zaokrąglone organelle, gęstsze niż karioplazma i zwane jąderkami lub jąderkami. Odkryto je w XIX wieku. Teraz jąderka są w pełni zbadane dzięki mikroskopii elektronowej. Prawie do lat 50. XX wieku funkcje jąder nie zostały określone, a naukowcy uważali tę organellę raczej za rezerwuar substancji rezerwowych wykorzystywanych podczas mitozy.
Współczesne badania wykazały, że organoid zawiera granulki o charakterze nukleoproteinowym. Co więcej, eksperymenty biochemiczne potwierdziły, że organelle zawierają dużą ilość białek. To oni określają jego wysoką gęstość. Oprócz białek jąderko zawiera RNA i niewielką ilość DNA.
Cykl komórkowy
Ciekawe, że w życiu komórki, na którą składa sięokres spoczynku (interfaza) i podział (mejoza - w płci, mitoza - w komórkach somatycznych), jąderka nie są trwale zachowane. Tak więc w interfazie koniecznie obecne jest jądro z jąderkiem, którego funkcjami jest zachowanie genomu i tworzenie organelli syntetyzujących białka. Na początku podziału komórki, czyli w profazie, zanikają i ponownie tworzą się dopiero pod koniec telofazy, pozostając w komórce do następnego podziału lub do apoptozy - jej śmierci.
Organizator jądrowy
W latach 30. ubiegłego wieku naukowcy odkryli, że powstawanie jąder jest kontrolowane przez pewne sekcje niektórych chromosomów. Zawierają geny, które przechowują informacje o strukturze i funkcjach jąderka w komórce. Istnieje korelacja między liczbą organizatorów jąderkowych a samymi organellami. Na przykład żaba szponiasta zawiera w swoim kariotypie dwa chromosomy tworzące jąderka, a zatem w jądrach jej komórek somatycznych znajdują się dwa jąderka.
Ponieważ funkcje jąderka, a także jego obecność, są ściśle związane z podziałem komórek i tworzeniem rybosomów, same organelle są nieobecne w wysoce wyspecjalizowanych tkankach mózgu, krwi, a także w blastomerach miażdżąca zygota.
Wzmacnianie nukleolowe
Na syntetycznym etapie interfazy, wraz z samoduplikacją DNA, występuje nadmierna replikacja liczby genów rRNA. Ponieważ głównymi funkcjami jąderka jest produkcja rybosomów, liczba tych organelli gwałtownie wzrasta z powodu nadmiernej syntezy loci DNA, które niosą informacje o RNA. Nukleoproteiny niezwiązane zchromosomy zaczynają funkcjonować autonomicznie. W rezultacie w jądrze powstaje wiele jąder, oddalając się od chromosomów tworzących jąderko. Zjawisko to nazywa się amplifikacją genu rRNA. Kontynuując badanie funkcji jąderka w komórce, zauważamy, że ich najaktywniejsza synteza zachodzi w profazie podziału redukcyjnego mejozy, w wyniku czego oocyty pierwszego rzędu mogą zawierać kilkaset jąderek.
Biologiczne znaczenie tego zjawiska staje się jasne, biorąc pod uwagę, że we wczesnych stadiach embriogenezy: kruszenie i blastulacja, do syntezy głównego materiału budulcowego - białka potrzebna jest ogromna liczba rybosomów. Amplifikacja jest dość powszechnym procesem, zachodzi w oogenezie roślin, owadów, płazów, drożdży, a także u niektórych protistów.
Skład histochemiczny organelli
Kontynuujmy badanie komórek eukariotycznych i ich struktur oraz rozważmy jąderko, którego struktura i funkcje są ze sobą powiązane. Ustalono, że zawiera trzy rodzaje elementów:
- Nucleonema (formacje nitkowate). Są niejednorodne i zawierają włókienka i grudki. Będąc częścią komórek zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych, nukleonemy tworzą centra fibrylarne. Struktura cytochemiczna i funkcje jąderka zależą również od obecności w nim matrycy - sieci wspierających molekuły białek o strukturze trzeciorzędowej.
- Wakuole (jasne obszary).
- Granulowane granulki (nukleoliny).
Z punktu widzenia analizy chemicznej to organelle prawie w całości składa się z RNA i białka orazDNA znajduje się tylko na jego obrzeżach, tworząc strukturę pierścieniową - chromatynę okołojądrową.
Więc ustaliliśmy, że jąderko składa się z pięciu formacji: centrów włóknistych i ziarnistych, chromatyny, retikulum białkowego i gęstego składnika włóknistego.
Rodzaje jąderek
Struktura biochemiczna tych organelli zależy od rodzaju komórek, w których są one obecne, a także od charakterystyki ich metabolizmu. Istnieje 5 głównych typów jąder strukturalnych. Pierwsza - siatkowata, jest najczęstsza i charakteryzuje się dużą ilością gęstego materiału włóknistego, grudek nukleoprotein i nukleonu. Proces przepisywania informacji z organizatorów jąderek jest bardzo aktywny, więc centra fibrylarne są słabo widoczne w polu widzenia mikroskopu.
Ponieważ głównymi funkcjami jąderka w komórce jest synteza podjednostek rybosomalnych, z których powstają organelle syntetyzujące białka, siatkowaty typ organizacji jest nieodłączny zarówno dla komórek roślinnych, jak i zwierzęcych. Pierścieniowy typ jąder znajduje się w komórkach tkanki łącznej: limfocytach i śródbłonkach, w których geny rRNA praktycznie nie są transkrybowane. Resztkowe jąderka występują w komórkach, które całkowicie utraciły zdolność do transkrypcji, takich jak normoblasty i enterocyty.
Segregowane gatunki są nieodłącznie związane z komórkami, które doświadczyły zatrucia substancjami rakotwórczymi i antybiotykami. I wreszcie, zwarty typ jąderka charakteryzuje się wieloma centrami włóknistymi i niewielką ilościąnukleonem.
Białkowa macierz jąderkowa
Kontynuujmy badanie wewnętrznej struktury struktur jądra i określmy funkcje jąderka w metabolizmie komórkowym. Wiadomo, że około 60% suchej masy tego organelli stanowią białka tworzące chromatynę, cząstki rybosomalne, a także same białka jąderkowe. Przyjrzyjmy się im bardziej szczegółowo. Niektóre z białek biorą udział w przetwarzaniu - tworzeniu dojrzałego rybosomalnego RNA. Należą do nich polimeraza 1 RNA i nukleaza, które usuwają dodatkowe tryplety z końców cząsteczki rRNA. Białko fibrillarynowe znajduje się w gęstym składniku fibrylarnym i podobnie jak nukleaza przeprowadza przetwarzanie. Kolejnym białkiem jest nukleolina. Wraz z fibrillaryną znajduje się w PFC i FC jąderek oraz w jąderkowych organizatorach chromosomów profazy mitozy.
Polipeptyd taki jak nukleofosyna znajduje się w strefie ziarnistej i gęstym składniku włóknistym, bierze udział w tworzeniu rybosomów z podjednostek 40 S i 60 S.
Jaka jest funkcja jąderka
Synteza rybosomalnego RNA jest głównym zadaniem, które musi wykonać jąderko. W tym czasie transkrypcja zachodzi na jej powierzchni (czyli w centrach fibrylarnych) przy udziale enzymu polimerazy RNA. Na tym organizatorze jąderkowym syntetyzowane są setki pre-rybosomów, zwanych kulkami rybonukleoproteinowymi. Tworzą podjednostki rybosomalne, które opuszczają karioplazmę przez pory jądrowe i trafiają do cytoplazmy komórki. Mała podjednostka 40S wiąże się z informacyjnym RNA i dopiero wtedy z nimidołączona jest duża podjednostka 40S. Powstaje dojrzały rybosom, zdolny do przeprowadzania translacji - syntezy białek komórkowych.
W tym artykule badaliśmy strukturę i funkcje jąderka w komórkach roślinnych i zwierzęcych.
