Štruktúra a funkcie jadra

Jadro(lat. jadro, grécky karion-core) je základnou zložkou eukaryotických buniek. Je jasne viditeľný v nedeliacich sa bunkách a vykonáva množstvo dôležitých funkcií:

1) ukladanie a prenos dedičných informácií v bunke;

2) vytvorenie aparátu na syntézu proteínov - syntéza všetkých typov RNA a tvorba ribozómov.

Strata alebo narušenie ktorejkoľvek z týchto funkcií vedie k bunkovej smrti.

Obr.24. Schéma ultramikroskopickej štruktúry jadra.

Bunka obsahuje spravidla jedno jadro, existujú však dvojjadrové a viacjadrové bunky.

Medzifázové jadrá pozostávajú z: jadrového obalu, jadrovej šťavy (karyoplazma, karyolymfa alebo nukleoplazma), jadrového proteínového hlavného reťazca, chromatínu a jadier.

Jadrový obal(karyolemma) pozostáva z dvoch membrán, medzi ktorými je perinukleárny priestor široký 10-40 nm, vyplnený elektrónovo mikroskopicky voľnou látkou. Vonkajšia membrána jadrového obalu na cytoplazmatickej strane v mnohých oblastiach prechádza do membrán endoplazmatického retikula a na jej povrchu sú umiestnené polyribozómy. Vnútorná membrána jadrovej membrány sa podieľa na zabezpečení vnútorného poriadku v jadre – na fixácii chromozómov v trojrozmernom priestore. Toto spojenie je sprostredkované vrstvou fibrilárnych proteínov podobných intermediárnym filamentom cytoplazmy.

Jadrový obal má póry s priemerom asi 90 nm. V týchto oblastiach pozdĺž okrajov otvorov splývajú membrány jadrového obalu. Samotné otvory sú vyplnené komplexne organizovanými globulárnymi a fibrilárnymi štruktúrami. Súbor membránových perforácií a štruktúr, ktoré ich vypĺňajú, je tzv pórový komplex.

Pozdĺž okraja otvoru pórov sú granule umiestnené v troch radoch (8 granúl v každom rade). V tomto prípade jeden rad leží na strane cytoplazmy, druhý - na strane vnútorného obsahu jadra a tretí - medzi nimi. Fibrilárne procesy vychádzajú z granúl týchto vrstiev radiálne a vytvárajú v póre akúsi membránu – bránicu. Fibrilárne procesy sú zamerané na centrálne umiestnenú granulu.

Obr.25. Štruktúra jadrových pórov (komplex pórov).

Pórové komplexy sa podieľajú na prijímaní makromolekúl (proteínov a nukleoproteínov) transportovaných cez póry, ako aj na aktívnom prenose týchto látok cez jadrový obal pomocou ATP.

Počet jadrových pórov závisí od metabolickej aktivity buniek. Čím intenzívnejšie sú procesy syntézy v bunke, tým viac pórov je. V priemere existuje niekoľko tisíc pórových komplexov na jadro.

Hlavné funkcie Jadrový obal je nasledovný:

Bariéra (oddelenie obsahu jadra od cytoplazmy a obmedzenie voľného prístupu k jadru veľkých biopolymérov);

Regulácia transportu makromolekúl medzi jadrom a cytoplazmou;

Účasť na vytváraní intranukleárneho poriadku (fixácia chromozomálneho aparátu).

karyoplazma(jadrová miazga alebo nukleoplazma alebo karyolymfa) je obsah jadra, ktorý má vzhľad gélovitej matrice. Obsahuje rôzne chemikálie: proteíny (vrátane enzýmov), aminokyseliny a nukleotidy vo forme pravého alebo koloidného roztoku.

Jadrová alebo proteínová kostra (matrica). V interfázových jadrách tvoria nehistónové proteíny sieť – „proteínovú matricu“. Pozostáva z periférnej fibrilárnej vrstvy lemujúcej jadrový obal (laminu) a vnútornej siete, ku ktorej sú pripojené chromatínové fibrily. Matrica sa podieľa na udržiavaní tvaru jadra a organizácii priestorovej polohy chromozómov. Okrem toho obsahuje enzýmy potrebné na syntézu RNA a DNA, ako aj proteíny podieľajúce sa na zhutňovaní DNA v interfázových a mitotických chromozómoch.

Chromatin– komplex DNA a proteínov (histónových a nehistónových). Chromatín je interfázová forma existencie chromozómov.

1. euchromatín; 2. Heterochromatín

Obr.26. Chromatín interfázových chromozómov.

Počas tohto obdobia majú rôzne časti chromozómov nerovnaký stupeň zhutnenia. Geneticky inertné oblasti chromozómov majú najväčší stupeň zhutnenia. Dobre sa farbia jadrovými farbivami a sú tzv heterochromatín. Rozlišovať konštitutívny A voliteľné heterochromatín.

Konštitutívny heterochromatín tvorené netranskribovanou DNA. Predpokladá sa, že sa podieľa na udržiavaní štruktúry jadra, pripájaní chromozómov k jadrovému obalu, rozpoznávaní homológnych chromozómov počas meiózy, oddeľovaní susedných štrukturálnych génov a v procesoch regulácie ich aktivity.

Voliteľné heterochromatín, na rozdiel od konštitutívneho, sa môže transkribovať v určitých štádiách bunkovej diferenciácie alebo ontogenézy. Príkladom fakultatívneho heterochromatínu je Barrovo teliesko, ktoré sa tvorí v organizmoch homogametického pohlavia v dôsledku inaktivácie jedného z X chromozómov.

Dekompaktované oblasti chromozómov, ktoré sú slabo zafarbené jadrovými farbivami, sa nazývajú euchromatínu.Ide o funkčne aktívny, prepisovaný chromatín.

Nucleoli– kompaktné telesá, zvyčajne okrúhleho tvaru, s priemerom menším ako 1 mikrón. Sú prítomné iba v interfázových jadrách. Ich počet sa v diploidných bunkách pohybuje od 1 do 7, ale v niektorých typoch buniek, napríklad mikrojadrá nálevníkov, jadierka chýbajú.

Úloha jadra: Jadro plní dve skupiny všeobecných funkcií: jednu spojenú s ukladaním samotnej genetickej informácie, druhú s jej realizáciou, zabezpečujúcou syntézu bielkovín.

Do prvej skupiny patria procesy spojené s udržiavaním dedičnej informácie v podobe nezmenenej štruktúry DNA. Tieto procesy sú spojené s prítomnosťou takzvaných reparačných enzýmov, ktoré eliminujú spontánne poškodenie molekuly DNA (prerušenie jedného z reťazcov DNA, súčasť radiačného poškodenia), čím sa štruktúra molekúl DNA počas generácií buniek prakticky nezmení. alebo organizmov. Ďalej dochádza v jadre k reprodukcii alebo reduplikácii molekúl DNA, čo umožňuje dvom bunkám prijímať presne rovnaké objemy genetickej informácie, a to kvalitatívne aj kvantitatívne. V jadrách prebiehajú procesy zmeny a rekombinácie genetického materiálu, čo sa pozoruje pri meióze (crossing over). Nakoniec sa jadrá priamo podieľajú na distribúcii molekúl DNA počas delenia buniek.

Ďalšou skupinou bunkových procesov, ktoré zabezpečuje činnosť jadra, je vytvorenie samotného aparátu syntézy bielkovín. Nejde len o syntézu, transkripciu na molekulách DNA rôznych messengerových RNA a ribozomálnych RNA. V jadre eukaryotov dochádza aj k tvorbe ribozomálnych podjednotiek komplexovaním ribozomálnej RNA syntetizovanej v jadierku s ribozomálnymi proteínmi, ktoré sa syntetizujú v cytoplazme a prenášajú sa do jadra.

Jadro teda nie je len zásobárňou genetického materiálu, ale aj miestom, kde tento materiál funguje a rozmnožuje sa. Preto je strata vlasov a narušenie ktorejkoľvek z vyššie uvedených funkcií škodlivé pre bunku ako celok. Narušenie opravných procesov teda povedie k zmene primárnej štruktúry DNA a automaticky aj k zmene štruktúry proteínov, čo určite ovplyvní ich špecifickú aktivitu, ktorá môže jednoducho zaniknúť alebo sa zmeniť tak, že nebude zabezpečujú bunkové funkcie, v dôsledku ktorých bunka odumiera. Poruchy v replikácii DNA povedú k zastaveniu bunkovej reprodukcie alebo k objaveniu sa buniek s neúplnou sadou genetických informácií, čo je tiež škodlivé pre bunky. Narušenie distribúcie genetického materiálu (molekuly DNA) počas delenia buniek povedie k rovnakému výsledku. Strata v dôsledku poškodenia jadra alebo v prípade porušenia akýchkoľvek regulačných procesov pri syntéze akejkoľvek formy RNA automaticky povedie k zastaveniu syntézy proteínov v bunke alebo k jej hrubým poruchám.

Dôležitosť jadra ako úložiska genetického materiálu a jeho hlavná úloha pri určovaní fenotypových charakteristík sú už dlho stanovené. Nemecký biológ Hammerling bol jedným z prvých, ktorí dokázali kľúčovú úlohu jadra. Za predmet svojich pokusov si vybral nezvyčajne veľkú jednobunkovú (alebo nebunkovú) morskú riasu Acetabularia.

Hammerling ukázal, že pre normálny vývoj čiapky je nevyhnutné jadro. Pri ďalších pokusoch, v ktorých sa spodná časť obsahujúca jadro jedného druhu kombinovala s bezjadrovou stopkou iného druhu, sa u takýchto chimér vždy vyvinula čiapočka typická pre druh, ktorému jadro patrilo.

Pri hodnotení tohto modelu jadrovej kontroly však treba brať do úvahy primitívnosť organizmu použitého ako objekt. Transplantačná metóda bola aplikovaná neskôr v experimentoch uskutočnených v roku 1952 dvoma americkými výskumníkmi, Briggsom a Kingom, s bunkami žaby Rana pipenis. Títo autori odstránili jadrá z neoplodnených vajíčok a nahradili ich jadrami z buniek neskorej blastuly, ktoré už vykazovali známky diferenciácie. V mnohých prípadoch sa z vajíčok príjemcu vyvinuli normálne dospelé žaby.

Keď hovoríme o bunkovom jadre, máme na mysli skutočné jadro eukaryotických buniek. Ich jadrá sú postavené komplexným spôsobom a značne sa líšia od jadrových formácií, nukleoidov a prokaryotických organizmov. V druhom prípade nukleoidy (štruktúry podobné jadru) zahŕňajú jednu kruhovú molekulu DNA, prakticky bez proteínov. Niekedy sa takáto molekula DNA bakteriálnych buniek nazýva bakteriálny chromozóm alebo genofor (nosič génu). Bakteriálny chromozóm nie je oddelený membránami od hlavnej cytoplazmy, ale je zostavený do kompaktnej jadrovej zóny - nukleoidu, ktorý je po špeciálnom zafarbení viditeľný vo svetelnom mikroskope.

Samotný termín jadro prvýkrát použil Brown v roku 1833 na označenie sférických trvalých štruktúr v rastlinných bunkách. Neskôr bola rovnaká štruktúra opísaná vo všetkých bunkách vyšších organizmov.

Bunkové jadro je zvyčajne jedno na bunku (existujú príklady viacjadrových buniek), pozostáva z jadrovej membrány, ktorá ho oddeľuje od cytoplazmy, chromatínu, jadra, karyoplazmy (alebo jadrovej šťavy) (obr.). Tieto štyri hlavné zložky sa nachádzajú takmer vo všetkých nedeliacich sa bunkách eukaryotických jedno- a mnohobunkových organizmov.

Jadrá sú zvyčajne guľovité alebo vajcovité; priemer prvého je približne 10 um a dĺžka druhého je 20 um.

Jadro je nevyhnutné pre život bunky, pretože práve ono reguluje všetky jej aktivity. Je to spôsobené tým, že jadro nesie genetickú (dedičnú) informáciu obsiahnutú v DNA.

Jadrový obal

Táto štruktúra je charakteristická pre všetky eukaryotické bunky. Jadrový obal pozostáva z vonkajších a vnútorných membrán oddelených perinukleárnym priestorom so šírkou od 20 do 60 nm. Jadrový obal obsahuje jadrové póry.

Membrány jadrového obalu sa morfologicky nelíšia od iných vnútrobunkových membrán: sú hrubé asi 7 nm a pozostávajú z dvoch osmiofilných vrstiev.

Vo všeobecnosti môže byť jadrový obal reprezentovaný ako dutý dvojvrstvový vak, ktorý oddeľuje obsah jadra od cytoplazmy. Zo všetkých zložiek intracelulárnej membrány majú tento typ usporiadania membrán iba jadro, mitochondrie a plastidy. Jadrový obal má však charakteristický znak, ktorý ho odlišuje od iných membránových štruktúr bunky. Ide o prítomnosť špeciálnych pórov v jadrovej membráne, ktoré sa vytvárajú v dôsledku početných zón fúzie dvoch jadrových membrán a predstavujú, ako keby, zaoblené perforácie celej jadrovej membrány.

Štruktúra jadrového obalu

Vonkajšia membrána jadrového obalu, ktorá je v priamom kontakte s cytoplazmou bunky, má množstvo štrukturálnych znakov, ktoré umožňujú pripísať ju membránovému systému samotného endoplazmatického retikula. Na vonkajšej jadrovej membráne sa teda zvyčajne nachádza veľké množstvo ribozómov. Vo väčšine živočíšnych a rastlinných buniek nepredstavuje vonkajšia membrána jadrového obalu dokonale hladký povrch – smerom k cytoplazme môže vytvárať výbežky alebo výrastky rôznych veľkostí.

Vnútorná membrána je v kontakte s chromozomálnym materiálom jadra (pozri nižšie).

Najcharakteristickejšou a najnápadnejšou štruktúrou jadrového obalu je jadrový pór. Póry v škrupine sa vytvárajú v dôsledku fúzie dvoch jadrových membrán vo forme zaoblených priechodných otvorov alebo perforácií s priemerom 80-90 nm. Zaoblený priechodný otvor v jadrovom obale je vyplnený zložitými globulárnymi a fibrilárnymi štruktúrami. Súbor membránových perforácií a týchto štruktúr sa nazýva komplex jadrových pórov. To zdôrazňuje, že jadrový pór nie je len priechodný otvor v jadrovom obale, cez ktorý môžu látky jadra a cytoplazmy priamo komunikovať.

Komplexný komplex pórov má osemuholníkovú symetriu. Pozdĺž okraja okrúhleho otvoru v jadrovej membráne sú tri rady granúl, v každom 8 kusov: jeden rad leží na jadrovej strane, druhý na cytoplazmatickej strane a tretí je umiestnený v centrálnej časti pórov. . Veľkosť granúl je približne 25 nm. Fibrilárne procesy vychádzajú z týchto granúl. Takéto fibrily, vybiehajúce z periférnych granúl, sa môžu zbiehať v strede a vytvárať takpovediac prepážku, membránu, cez pór. V strede otvoru môžete často vidieť takzvanú centrálnu granulu.

Počet jadrových pórov závisí od metabolickej aktivity buniek: čím vyššie sú syntetické procesy v bunkách, tým viac pórov pripadá na jednotku povrchu bunkového jadra.

Počet jadrových pórov v rôznych objektoch

Chémia jadrového obalu

Malé množstvá DNA (0-8%), RNA (3-9%) sa nachádzajú v jadrových membránach, ale hlavnými chemickými zložkami sú lipidy (13-35%) a proteíny (50-75%), čo je rovnaké pre všetky bunkové membrány.

Zloženie lipidov je podobné zloženiu mikrozomálnych membrán alebo membrán endoplazmatického retikula. Jadrové membrány sa vyznačujú relatívne nízkym obsahom cholesterolu a vysokým obsahom fosfolipidov obohatených o nasýtené mastné kyseliny.

Proteínové zloženie membránových frakcií je veľmi zložité. Medzi proteínmi sa našlo množstvo enzýmov spoločných pre ER (napríklad glukóza-6-fosfatáza, Mg-dependentná ATPáza, glutamátdehydrogenáza atď.); Boli tu detegované aktivity mnohých oxidačných enzýmov (cytochrómoxidáza, NADH-cytochróm c reduktáza) a rôznych cytochrómov.

Medzi proteínovými frakciami jadrových membrán sú základné proteíny ako históny, čo sa vysvetľuje spojením chromatínových oblastí s jadrovým obalom.

Jadrový obal a jadrovo-cytoplazmatická výmena

Jadrový obal je systém, ktorý ohraničuje dva hlavné bunkové kompartmenty: cytoplazmu a jadro. Jadrové membrány sú úplne priepustné pre ióny a látky s nízkou molekulovou hmotnosťou, ako sú cukry, aminokyseliny a nukleotidy. Predpokladá sa, že proteíny s molekulovou hmotnosťou do 70 000 a veľkosťou nie väčšou ako 4,5 nm môžu voľne difundovať cez škrupinu.

Známy je aj opačný proces – presun látok z jadra do cytoplazmy. Týka sa to predovšetkým transportu RNA syntetizovanej výlučne v jadre.

Iný spôsob transportu látok z jadra do cytoplazmy je spojený s tvorbou výrastkov jadrovej membrány, ktoré sa môžu od jadra oddeliť vo forme vakuol, ich obsah sa potom vyleje alebo vhodí do cytoplazmy.

Z početných vlastností a funkčných zaťažení jadrového obalu teda treba zdôrazniť jeho úlohu bariéry oddeľujúcej obsah jadra od cytoplazmy, obmedzujúcej voľný prístup k jadru veľkých agregátov biopolymérov, bariéry, ktorá aktívne reguluje transport makromolekúl medzi jadrom a cytoplazmou.

Za jednu z hlavných funkcií jadrovej membrány treba považovať aj jej účasť na tvorbe intranukleárneho poriadku, na fixácii chromozomálneho materiálu v trojrozmernom priestore jadra.

Jadrová matrica

Tento komplex nepredstavuje žiadnu čistú frakciu, zahŕňa zložky jadrovej membrány, jadierka a karyoplazmu. Heterogénna RNA aj časť DNA boli spojené s jadrovou matricou. Tieto pozorovania poskytli dôvod domnievať sa, že jadrová matrica hrá dôležitú úlohu nielen pri udržiavaní všeobecnej štruktúry medzifázového jadra, ale môže sa podieľať aj na regulácii syntézy nukleových kyselín.

Prednáška č.

Počet hodín: 2

BunkovýCORE

1. Všeobecná charakteristika interfázového jadra. Funkcie jadra

1. Všeobecná charakteristika interfázového jadra

Jadro je najdôležitejšou zložkou bunky, ktorá sa nachádza takmer vo všetkých bunkách mnohobunkových organizmov. Väčšina buniek má jedno jadro, existujú však dvojjadrové a viacjadrové bunky (napríklad priečne pruhované svalové vlákna). Binukleárnosť a multinukleácia sú určené funkčnými charakteristikami alebo patologickým stavom buniek. Tvar a veľkosť jadra sú veľmi variabilné a závisia od typu organizmu, typu, veku a funkčného stavu bunky. V priemere je objem jadra približne 10% celkového objemu bunky. Najčastejšie má jadro okrúhly alebo oválny tvar s priemerom od 3 do 10 mikrónov. Minimálna veľkosť jadra je 1 mikrón (u niektorých prvokov), maximálna 1 mm (vajíčka niektorých rýb a obojživelníkov). V niektorých prípadoch sa pozoruje závislosť tvaru jadra od tvaru bunky. Jadro zvyčajne zaujíma centrálnu polohu, ale v diferencovaných bunkách môže byť posunuté do periférnej časti bunky. Takmer všetka DNA eukaryotickej bunky je sústredená v jadre.

Hlavné funkcie jadra sú:

1) Uchovávanie a prenos genetických informácií;

2) Regulácia syntézy bielkovín, metabolizmu a energie v bunke.

Jadro teda nie je len úložiskom genetického materiálu, ale aj miestom, kde tento materiál funguje a rozmnožuje sa. Preto narušenie ktorejkoľvek z týchto funkcií povedie k bunkovej smrti. To všetko naznačuje vedúcu dôležitosť jadrových štruktúr v procesoch syntézy nukleových kyselín a proteínov.

Jedným z prvých vedcov, ktorí dokázali úlohu jadra v živote bunky, bol nemecký biológ Hammerling. Hammerling použil ako experimentálny objekt veľké jednobunkové riasy Acetobulariamediterranea a A.crenulata. Tieto blízko príbuzné druhy sa od seba jasne odlišujú tvarom ich „čiapky“. Na spodnej časti stonky je jadro. V niektorých experimentoch bola čiapočka oddelená od spodnej časti stonky. V dôsledku toho sa zistilo, že pre normálny vývoj čiapky je nevyhnutné jadro. V iných pokusoch bola stonka s jadrom jedného druhu rias spojená so stonkou bez jadra iného druhu. Výsledné chiméry vždy vyvinuli uzáver typický pre druh, ktorému jadro patrilo.

Všeobecná štruktúra medzifázového jadra je vo všetkých bunkách rovnaká. Jadro pozostáva z jadrový obal, chromatín, jadierka, matrica jadrového proteínu a karyoplazma (nukleoplazma). Tieto zložky sa nachádzajú takmer vo všetkých nedeliacich sa bunkách eukaryotických jedno- a mnohobunkových organizmov.

2. Jadrový obal, štruktúra a funkčný význam

Jadrový obal (karyolemma, karyotéka) pozostáva z vonkajších a vnútorných jadrových membrán s hrúbkou 7 nm. Medzi nimi sa nachádza perinukleárny priestoršírka od 20 do 40 nm. Hlavnými chemickými zložkami jadrového obalu sú lipidy (13-35%) a proteíny (50-75%). Malé množstvá DNA (0 – 8 %) a RNA (3 – 9 %) sa nachádzajú aj v jadrových membránach. Jadrové membrány sa vyznačujú relatívne nízkym obsahom cholesterolu a vysokým obsahom fosfolipidov. Jadrový obal je priamo spojený s endoplazmatickým retikulom a obsahom jadra. Na oboch stranách k nemu priliehajú štruktúry podobné sieti. Sieťovitá štruktúra lemujúca vnútornú jadrovú membránu má vzhľad tenkého obalu a je tzv jadrová lamina. Jadrová lamina podporuje membránu a kontaktuje chromozómy a jadrové RNA. Sieťovitá štruktúra obklopujúca vonkajšiu jadrovú membránu je oveľa menej kompaktná. Vonkajšia jadrová membrána je posiata ribozómami zapojenými do syntézy proteínov. Jadrový obal obsahuje početné póry s priemerom asi 30-100 nm. Počet jadrových pórov závisí od typu bunky, štádia bunkového cyklu a konkrétnej hormonálnej situácie. Takže čím intenzívnejšie sú syntetické procesy v bunke, tým viac pórov je v jadrovej membráne. Jadrové póry sú skôr labilné štruktúry, t.j. v závislosti od vonkajších vplyvov sú schopné meniť svoj polomer a vodivosť. Otvor pórov je vyplnený komplexne organizovanými globulárnymi a fibrilárnymi štruktúrami. Súbor membránových perforácií a týchto štruktúr sa nazýva komplex jadrových pórov. Komplexný komplex pórov má osemuholníkovú symetriu. Pozdĺž okraja okrúhleho otvoru v jadrovom obale sú tri rady granúl, v každom po 8 kusov: jeden rad obsahuje prostriedok na zostavenie koncepčných modelov jadrovej strany, druhý je prostriedok na zostavenie koncepčných modelov strany cytoplazmy , tretí sa nachádza v centrálnej časti pórov. Veľkosť granúl je približne 25 nm. Fibrilárne procesy vychádzajú z granúl. Takéto fibrily, vybiehajúce z periférnych granúl, sa môžu zbiehať v strede a vytvárať takpovediac prepážku, membránu, cez pór. V strede otvoru môžete často vidieť takzvanú centrálnu granulu.

Jadrovo-cytoplazmatický transport

Proces translokácie substrátu cez jadrový pór (v prípade dovozu) pozostáva z niekoľkých etáp. V prvej fáze je transportný komplex ukotvený na fibrile smerujúcej k cytoplazme. Fibrila sa potom ohne a posunie komplex k vstupu do kanála jadrových pórov. Nastáva skutočná translokácia a uvoľnenie komplexu do karyoplazmy. Známy je aj opačný proces – presun látok z jadra do cytoplazmy. Týka sa to predovšetkým transportu RNA syntetizovanej výlučne v jadre. Existuje aj iný spôsob transportu látok z jadra do cytoplazmy. Je spojená s tvorbou výrastkov jadrovej membrány, ktoré sa môžu oddeliť od jadra vo forme vakuol a potom sa ich obsah vyleje alebo uvoľní do cytoplazmy.

K výmene látok medzi jadrom a cytoplazmou teda dochádza dvoma hlavnými spôsobmi: cez póry a šnurovaním.

Funkcie jadrovej membrány:

1. Bariéra.Táto funkcia spočíva v oddelení obsahu jadra od cytoplazmy. Výsledkom je, že procesy syntézy RNA/DNA a syntézy proteínov sú priestorovo oddelené.

2. Doprava.Jadrový obal aktívne reguluje transport makromolekúl medzi jadrom a cytoplazmou.

3. Organizovanie.Jednou z hlavných funkcií jadrového obalu je jeho účasť na vytváraní vnútrojadrového poriadku.

3. Štruktúra a funkcie chromatínu a chromozómov

Dedičný materiál môže byť prítomný v bunkovom jadre v dvoch štrukturálnych a funkčných stavoch:

1. Chromatin.Je to dekondenzovaný, metabolicky aktívny stav určený na podporu transkripčných a reduplikačných procesov v interfáze.

2. Chromozómy.Ide o maximálne kondenzovaný, kompaktný, metabolicky neaktívny stav určený na distribúciu a transport genetického materiálu do dcérskych buniek.

Chromatin.V bunkovom jadre sú identifikované zóny hustej hmoty, ktoré sú dobre zafarbené zásaditými farbivami. Tieto štruktúry sa nazývajú „chromatín“ (z gréckeho „chromo“– farba, farba). Chromatín interfázových jadier predstavuje chromozómy, ktoré sú v dekondenzovanom stave. Stupeň dekondenzácie chromozómov sa môže líšiť. Zóny úplnej dekondenzácie sa nazývajú euchromatínu. Pri neúplnej dekondenzácii sa oblasti kondenzovaného chromatínu tzv heterochromatín. Stupeň dekondenzácie chromatínu v medzifáze odráža funkčné zaťaženie tejto štruktúry. Čím „difúznejšie“ je chromatín distribuovaný v medzifázovom jadre, tým intenzívnejšie sú syntetické procesy v ňom. ZnížiťSyntéza RNA v bunkách je zvyčajne sprevádzaná nárastom zón kondenzovaného chromatínu.Maximálna kondenzácia kondenzovaného chromatínu sa dosiahne počas delenia mitotických buniek. Počas tohto obdobia chromozómy nevykonávajú žiadne syntetické funkcie.

Chemicky sa chromatín skladá z DNA (30-45%), histónov (30-50%), nehistónových proteínov (4-33%) a malého množstva RNA.DNA eukaryotických chromozómov sú lineárne molekuly pozostávajúce z replikónov rôznych veľkostí usporiadaných v tandeme (jeden po druhom). Priemerná veľkosť replikónu je asi 30 mikrónov. Replikóny sú časti DNA, ktoré sa syntetizujú ako nezávislé jednotky. Replikóny majú východiskový bod a koncový bod pre syntézu DNA. RNA predstavuje všetky známe bunkové typy RNA, ktoré sú v procese syntézy alebo dozrievania. Históny sa syntetizujú na polyzómoch v cytoplazme a táto syntéza začína o niečo skôr ako reduplikácia DNA. Syntetizované históny migrujú z cytoplazmy do jadra, kde sa viažu na úseky DNA.

Štrukturálne je chromatín vláknitý komplex molekúl deoxyribonukleoproteínu (DNP), ktorý pozostáva z DNA spojenej s histónmi. Chromatínové vlákno je dvojitá špirála DNA obklopujúca histónové jadro. Pozostáva z opakujúcich sa jednotiek – nukleozómov. Počet nukleozómov je obrovský.

Chromozómy(z gréckeho chromo a soma) sú organely bunkového jadra, ktoré sú nositeľmi génov a určujú dedičné vlastnosti buniek a organizmov.

Chromozómy sú tyčinkovité štruktúry rôznej dĺžky s pomerne konštantnou hrúbkou. Majú primárnu konstrikčnú zónu, ktorá rozdeľuje chromozóm na dve ramená.Chromozómy s rovnými sa nazývajú metacentrický s ramenami nerovnakej dĺžky - submetacentrické. Chromozómy s veľmi krátkym, takmer nepostrehnuteľným druhým ramenom sa nazývajú akrocentrický.

V oblasti primárnej konstrikcie sa nachádza centroméra, čo je diskovitá lamelárna štruktúra. K centromére sú pripojené zväzky mikrotubulov mitotického vretienka, smerujúce k centriolám. Tieto zväzky mikrotubulov sa podieľajú na pohybe chromozómov k pólom bunky počas mitózy. Niektoré chromozómy majú sekundárnu konstrikciu. Ten sa zvyčajne nachádza v blízkosti distálneho konca chromozómu a oddeľuje malú oblasť, satelit. Sekundárne zúženia sa nazývajú nukleárne organizátory. Tu je lokalizovaná DNA zodpovedná za syntézu rRNA. Ramená chromozómov končia telomérami, koncovými oblasťami. Telomérické konce chromozómov nie sú schopné spojiť sa s inými chromozómami alebo ich fragmentmi. Na rozdiel od toho môžu byť zlomené konce chromozómov pripojené k rovnakým zlomeným koncom iných chromozómov.

Veľkosť chromozómov sa medzi rôznymi organizmami značne líši. Dĺžka chromozómov sa teda môže meniť od 0,2 do 50 mikrónov. Najmenšie chromozómy sa nachádzajú v niektorých prvokoch a hubách. Najdlhšie sa vyskytujú u niektorých ortopérov, obojživelníkov a ľaliovitých. Dĺžka ľudských chromozómov je v rozmedzí 1,5-10 mikrónov.

Počet chromozómov v rôznych objektoch sa tiež výrazne líši, ale je typický pre každý druh zvieraťa alebo rastliny. U niektorých rádiolariov dosahuje počet chromozómov 1000-1600. Rekordérom medzi rastlinami v počte chromozómov (asi 500) je papraď trávová, má 308 chromozómov. Najmenší počet chromozómov (2 na diploidnú sadu) je pozorovaný v malarickom plazmódiu, škrkavke konskej. U ľudí je počet chromozómov 46,u šimpanzov, švábov a papriky– 48, ovocná muška Drosophila – 8, mucha domáca – 12, kapor – 104, smrek a borovica – 24, holub – 80.

Karyotyp (z gr. Karion - jadro, jadro orecha, operátory - vzor, tvar) je súbor charakteristík chromozómovej sady (počet, veľkosť, tvar chromozómov) charakteristických pre konkrétny druh.

Jedince rôzneho pohlavia (najmä zvieratá) toho istého druhu sa môžu líšiť počtom chromozómov (rozdiel je najčastejšie jeden chromozóm). Aj u blízko príbuzných druhov sa chromozómové sady od seba líšia buď počtom chromozómov, alebo veľkosťou aspoň jedného alebo viacerých chromozómov.Preto môže byť štruktúra karyotypu taxonomickým znakom.

V druhej polovici 20. storočia sa začala zavádzať analýza chromozómov metódy diferenciálneho farbenia chromozómov. Predpokladá sa, že schopnosť jednotlivých chromozómových oblastí farbiť sa je spojená s ich chemickými rozdielmi.

4. Nucleolus. karyoplazma. Matrica jadrového proteínu

Jadierko (nukleolus) je podstatnou zložkou bunkového jadra eukaryotických organizmov. Existuje však niekoľko výnimiek. Jadierka teda chýbajú vo vysoko špecializovaných bunkách, najmä v niektorých krvinkách. Jadierko je husté, zaoblené telo s veľkosťou 1-5 mikrónov. Na rozdiel od cytoplazmatických organel jadierko nemá membránu, ktorá obklopuje jeho obsah. Veľkosť jadierka odráža stupeň jeho funkčnej aktivity, ktorý sa v rôznych bunkách značne líši. Jadierko je derivátom chromozómu. Jadierko pozostáva z proteínu, RNA a DNA. Koncentrácia RNA v jadierkach je vždy vyššia ako koncentrácia RNA v iných zložkách bunky. Koncentrácia RNA v jadierku teda môže byť 2-8 krát vyššia ako v jadre a 1-3 krát vyššia ako v cytoplazme. Vďaka vysokému obsahu RNA sa jadierka dobre farbia zásaditými farbivami. DNA v jadierku tvorí veľké slučky nazývané „nukleárne organizátory“. Od nich závisí tvorba a počet jadierok v bunkách. Jadierko je vo svojej štruktúre heterogénne. Odhaľuje dve hlavné zložky: granulárne a fibrilárne. Priemer granúl je asi 15-20 nm, hrúbka fibríl– 6-8 nm. Fibrilárna zložka môže byť sústredená v centrálnej časti jadierka a granulárna zložka - pozdĺž periférie. Často granulovaná zložka tvorí vláknité štruktúry - nukleolonemy s hrúbkou asi 0,2 μm. Fibrilárnou zložkou jadier sú ribonukleoproteínové vlákna prekurzorov ribozómov a granule sú zrejúce ribozomálne podjednotky. Funkciou jadierka je tvorba ribozomálnej RNA (rRNA) a ribozómov, na ktorých v cytoplazme dochádza k syntéze polypeptidových reťazcov. Mechanizmus tvorby ribozómov je nasledovný: na DNA nukleárneho organizátora sa vytvorí prekurzor rRNA, ktorý je v nukleárnej zóne obalený proteínom. V nukleolárnej zóne dochádza k zostaveniu ribozomálnych podjednotiek. V aktívne fungujúcich jadierkach sa syntetizuje 1500-3000 ribozómov za minútu. Ribozómy z jadierka vstupujú do membrán endoplazmatického retikula cez póry v jadrovom obale. Počet a tvorba jadierok je spojená s činnosťou nukleárnych organizátorov. Zmeny v počte jadierok môžu nastať v dôsledku fúzie jadierok alebo v dôsledku posunov v chromozomálnej rovnováhe bunky. Jadrá zvyčajne obsahujú niekoľko jadier. Jadrá niektorých buniek (oocyty mloka) obsahujú veľké množstvo jadierok. Tento jav sa nazýva zosilnenie. Spočíva v organizácii systémov manažérstva kvality tak, že dochádza k nadmernej replikácii zóny nukleárneho organizátora, početné kópie odchádzajú z chromozómov a stávajú sa dodatočne pracovnými jadierkami. Tento proces je nevyhnutný pre akumuláciu obrovského počtu ribozómov na vajce. To zabezpečuje vývoj embrya v skorých štádiách aj pri absencii syntézy nových ribozómov. Nadpočetné jadierka zmiznú po dozretí vaječnej bunky.

Osud jadierka počas delenia buniek. Keď sa syntéza r-RNA v profáze rozpadá, jadierko sa uvoľní a hotové ribozómy sa uvoľnia do karyoplazmy a potom do cytoplazmy. Pri kondenzácii chromozómov je fibrilárna zložka jadierka a časť granúl úzko spojená s ich povrchom, tvoriacim základ matrice mitotických chromozómov. Tento fibrilárno-granulárny materiál je prenášaný chromozómami do dcérskych buniek. V skorej telofáze sa zložky matrice uvoľňujú pri dekondenzácii chromozómov. Jeho fibrilárna časť sa začína skladať do početných malých asociátov – prenukleí, ktoré sa môžu navzájom spájať. Keď sa obnoví syntéza RNA, prenukleoly sa transformujú na normálne fungujúce jadierka.

karyoplazma(z gréčtiny< карион > – orech, jadro orecha), alebo jadrová šťava, vo forme bezštruktúrnej polotekutej hmoty obklopuje chromatín a jadierka. Jadrová šťava obsahuje proteíny a rôzne RNA.

Matrica jadrového proteínu (jadrový skelet) - rámcový vnútrojadrový systém, ktorý slúži na udržanie všeobecnej štruktúry medzifázového jadra, spájajúci všetky jadrové zložky. Je to nerozpustný materiál zostávajúci v jadre po biochemických extrakciách. Nemá jasnú morfologickú štruktúru a pozostáva z 98% bielkovín.

Späť dopredu

Pozor! Ukážky snímok slúžia len na informačné účely a nemusia predstavovať všetky funkcie prezentácie. Ak vás táto práca zaujala, stiahnite si plnú verziu.

Lekcia štúdia a prvotného upevňovania nových vedomostí.

Plán lekcie:

I. Organizačný moment

II. Aktualizácia referenčných znalostí

III. Učenie sa novej témy

IV. Posilnenie naučeného materiálu

V. Domáca úloha

Počas vyučovania

I. Organizačný moment. (Otváracia reč učiteľa).

II. Aktualizácia základných vedomostí.

To. Témou našej hodiny je „ Štruktúra a funkcie jadra."

Ciele a ciele lekcie:

1. Zhrnúť a preštudovať materiál o štruktúre a funkcii jadra ako najdôležitejšej zložky eukaryotickej bunky.

2. Vlastnosti eukaryotických buniek. Dokážte, že jadro je riadiacim centrom pre život bunky. Štruktúra jadrových pórov. Obsah bunkového jadra.

3. Aktivujte kognitívnu aktivitu pomocou technológie „kľúčových slov“: karyoplazma, chromatín, chromozómy, jadierko (jadierko). Rozvíjať zručnosti pri práci s testami.

4. Analyzovať a nadväzovať spojenia a vzťahy medzi bunkovými organelami, porovnávať, rozvíjať schopnosť analytického myslenia.

5. Pokračovať v rozvíjaní kognitívneho záujmu stredoškolákov o štúdium štruktúry bunky ako jednotky štruktúry a funkcie organizmov.

6. Prispievať k rozvoju hodnotovo-sémantických, všeobecných kultúrnych, vzdelávacích, kognitívnych, informačných kompetencií. Kompetencie osobného sebazdokonaľovania.

III. Vysvetlenie nového materiálu.

Úvodné slovo.

Aké organely sú zobrazené na snímke číslo 4? (Mitochondrie, chloroplasty).

Prečo sa považujú za poloautonómne bunkové štruktúry? (Obsahujú vlastnú DNA, ribozómy a dokážu si syntetizovať vlastné proteíny).

Kde sa ešte nachádza DNA? (V jadre).

To. vitálne procesy bunky budú závisieť od jadra. Skúsme to dokázať.

Pozrite si fragment filmu „Cell Nucleus“. (Snímka č. 5).

Jadro objavil v bunke anglický botanik R. Brown v roku 1831.

Vyvodiť záver. Jadro je najdôležitejšou zložkou eukaryotickej bunky.

Jadro sa najčastejšie nachádza v strede bunky a iba v rastlinných bunkách s centrálnou vakuolou - v parietálnej protoplazme. Môže mať rôzne formy:

sférický;
vajcovitý;
lentikulárny;
segmentované (zriedkavé);
predĺžený;
fusiform, ako aj iné tvary.

Priemer jadra sa pohybuje od 0,5 µm (v hubách) do 500 µm (v niektorých vajíčkach), vo väčšine prípadov je menej ako 5 µm.

Väčšina buniek má jedno jadro, ale existujú bunky a organizmy, ktoré obsahujú 2 alebo viac jadier.

Spomeňme si. (Bunky pečene, bunky priečne pruhovaného svalového tkaniva). Snímka číslo 6.

Z organizmov: huba - mucor - niekoľko stoviek, nálevník - papuča má dve jadrá. Snímka číslo 7.

Bunky, ktoré nemajú jadrá: sitové skúmavky floému vyšších rastlín a zrelé červené krvinky cicavcov. (Snímka č. 8).

Pozrite si úryvok z filmu „Štruktúra jadra“ (snímka č. 9, 58 s.)

Formulujte funkcie jadra.
Zvážte štruktúru jadrovej membrány a jej funkcie.
Vzťah medzi jadrom a cytoplazmou.
Obsah jadra.

Jadro v bunke je viditeľné iba v interfáze (interphase nucleus) - obdobie medzi jej deleniami.

Funkcie:(snímka číslo 10)

1. Uchováva genetickú informáciu obsiahnutú v DNA a prenáša ju do dcérskych buniek počas procesu bunkového delenia.

2. Riadi životnú aktivitu bunky. Reguluje metabolické procesy prebiehajúce v bunke.

Pozrime sa na Obr. „Štruktúra jadra“ (snímka 11)

Vytvoríme schému: študenti ju zostavia samostatne, skontrolujte snímku 12.

Pozrime sa na jadrovú membránu (snímka 13)

Jadrový obal pozostáva z vonkajšej a vnútornej membrány. Škrupina je prepichnutá jadrové póry. Dospeli sme k záveru, že jadro je dvojmembránová štruktúra bunky.

Práca s obr. 93. s. 211. (Učebnica I.N. Ponomareva, O.A. Kornilova, L.V. Simonova, (snímka 14), rozoberáme štruktúru a funkcie jadrovej membrány.

Oddeľuje jadro od cytoplazmy bunky;

Vonkajší obal prechádza do ER a nesie ribozómy a môže vytvárať výčnelky.

Jadrová platňa (lamina) leží pod vnútornou membránou a podieľa sa na fixácii chromatínu - môžu sa na ňu pripojiť koncové a iné časti chromozómov.

Perinukleárny priestor je priestor medzi membránami.

Póry vykonávajú selektívny transport látok z jadra do cytoplazmy az cytoplazmy do jadra. Počet pórov nie je konštantný a závisí od veľkosti jadier a ich funkčnej aktivity.

Transport látok cez póry (snímka 15).

Pasívny transport: molekuly cukru, ióny solí.

Aktívny a selektívny transport: proteíny, ribozomálne podjednotky, RNA.

Zoznámime sa s pórovým komplexom, strana 212. Obr. 94 (snímky 16, 17).

Dospeli sme k záveru: funkciou jadrového obalu je regulácia transportu látok z jadra do cytoplazmy a z cytoplazmy do jadra.

Obsah jadra (snímka 18, 19, 20) .

Jadrová šťava (nukleoplazma alebo karyoplazma, karyolymfa) je hmota bez štruktúry obklopujúca chromatín (chromozómy) a jadierka. Podobne ako cytosol (hyaloplazma) cytoplazmy. Obsahuje rôzne RNA a enzýmové proteíny, na rozdiel od hyaloplazmy obsahuje vysokú koncentráciu iónov Na, + K +, Cl -; nižší obsah SO 4 2-.

Funkcie nukleoplazmy:

vypĺňa priestor medzi jadrovými štruktúrami;
podieľa sa na transporte látok z jadra do cytoplazmy a z cytoplazmy do jadra;
reguluje syntézu DNA pri replikácii, syntézu mRNA pri transkripcii

Chromatín má formu zhlukov, granúl a vlákien (snímka 20, 21).

Chemické zloženie chromatínu: 1) DNA (30–45 %), 2) histónové proteíny (30–50 %), 3) nehistónové proteíny (4–33 %), preto je chromatín deoxyribonukleoproteínový komplex (DNP).

Chromatín je forma existencie genetického materiálu v interfázových bunkách. V deliacej sa bunke sa vlákna DNA špirálovito formujú (kondenzácia chromatínu). chromozómov.

Chromozómy jadra tvoria jeho chromozómovú sadu - karyotyp

Funkcie chromatínu:

Obsahuje genetický materiál - DNA, pozostávajúcu z génov nesúcich dedičnú informáciu;
Uskutočňuje syntézu DNA (počas zdvojenia chromozómov v S-perióde bunkového cyklu), mRNA (transkripciu pri biosyntéze bielkovín);
Reguluje syntézu bielkovín a riadi bunkovú aktivitu;
Histónové proteíny zabezpečujú kondenzáciu chromatínu.

Nucleolus. Jadro obsahuje jedno alebo viac jadierok. Majú zaoblenú štruktúru (snímka 22, 23)

Obsahuje: proteín - 70-80% (určuje vysokú hustotu), RNA - 5-14%, DNA - 2-12%.

Jadierko je závislá štruktúra jadra. Tvorí sa na tej časti chromozómu, ktorá nesie gény rRNA. Takéto oblasti chromozómov sa nazývajú nukleárne organizátory. Tvorba jadra ľudskej bunky zahŕňa slučky desiatich samostatných chromozómov obsahujúcich gény rRNA (nukleárne organizátory). V jadierkach sa syntetizuje rRNA, ktorá spolu s proteínom prijatým z cytoplazmy tvorí ribozomálne podjednotky.

Sekundárna konstrikcia je nukleárny organizátor, obsahuje gény rRNA a je prítomná na jednom alebo dvoch chromozómoch v genóme.

Zostavenie ribozómov je dokončené v cytoplazme. Počas delenia buniek sa jadierko rozpadá a znovu sa vytvára počas telofázy.

Funkcie jadierka:

syntéza rRNA a zostavenie ribozomálnych podjednotiek (skladanie ribozómov z podjednotiek v cytoplazme je dokončené po ich opustení jadra);

Zhrnúť:

Bunkové jadro je riadiacim centrom pre život bunky.

Jadro -> chromatín (DNP) -> chromozómy -> molekula DNA -> úsek DNA - gén uchováva a prenáša dedičnú informáciu.
Jadro je v neustálej a úzkej interakcii s cytoplazmou, syntetizujú sa v ňom molekuly mRNA, ktoré prenášajú informácie z DNA do miesta syntézy bielkovín v cytoplazme na ribozómoch. Samotné jadro je však ovplyvnené aj cytoplazmou, keďže enzýmy v nej syntetizované vstupujú do jadra a sú nevyhnutné pre jeho normálne fungovanie.
Jadro riadi syntézu všetkých bielkovín v bunke a prostredníctvom nich aj všetky fyziologické procesy v bunke

Koncom minulého storočia bolo dokázané, že úlomky bez jadra, odrezané od améby alebo riasiniek, po viac-menej krátkom čase odumierajú.

Aby ste zistili úlohu jadra, môžete ho odstrániť z bunky a pozorovať dôsledky takejto operácie. Ak odstránite jadro jednobunkového živočícha, améby, pomocou mikroihly, bunka naďalej žije a pohybuje sa, ale nemôže rásť a po niekoľkých dňoch zomrie. V dôsledku toho je jadro nevyhnutné pre metabolické procesy (predovšetkým pre syntézu nukleových kyselín a bielkovín), ktoré zabezpečujú rast a reprodukciu buniek.

Možno tvrdiť, že k smrti nevedie strata jadra, ale samotná operácia. Aby sme to zistili, je potrebné vykonať experiment s kontrolou, t.j. dve skupiny améb podrobiť rovnakej operácii s tým rozdielom, že v jednom prípade sa skutočne odstráni jadro a v druhom sa vloží mikroihla. do améby a pohybovali sa v bunke podobne ako pri odstraňovaní jadra a odstráňte ho, pričom jadro zostane v bunke; toto sa nazýva „imaginárna“ operácia. Po tomto postupe sa améby zotavia, rastú a delia sa; to ukazuje, že smrť améb prvej skupiny nebola spôsobená operáciou ako takou, ale odstránením jadra.

Acetabularia je jednobunkový organizmus, obrovská mononukleárna bunka so zložitou štruktúrou (snímka 26).

Skladá sa z rizoidu s jadrom, stopkou a dáždnikom (čiapkou).

Amputácia stonky (rhizoid), ktorá obsahuje jednobunkové jadro rastliny. Vznikne nový rizoid, ktorý však nemá jadro. Bunka môže prežiť v priaznivých podmienkach niekoľko mesiacov, ale už nie je schopná reprodukcie.

Enukleovaná (zbavená jadra) rastlina je schopná obnoviť stratené časti: dáždnik, rizoid: všetko okrem jadra. Takéto rastliny odumierajú po niekoľkých mesiacoch. Naopak, časti tejto jednobunkovej rastliny s jadrom sú schopné opakovane sa zotavovať z poškodenia.

Vyplňte test (komentujte odpoveď, snímky 27-37 ).

1. Ktoré ľudské bunky počas vývoja strácajú jadro, no naďalej dlhodobo plnia svoje funkcie?

a) nervové bunky

b) bunky vnútornej vrstvy kože

c) červené krvinky +

d) priečne pruhované svalové vlákna

(Červené krvinky. Mladé majú jadro, zrelé ho strácajú a fungujú 120 dní).

2. Hlavná genetická informácia organizmu je uložená v:

3. Funkciou jadierka je tvoriť:

(RRNA sa syntetizuje v jadierku, ktoré spolu s proteínom pochádzajúcim z cytoplazmy tvorí ribozómy).

4. Proteíny, ktoré tvoria chromozómy, sa nazývajú:

(Histónové proteíny zabezpečujú kondenzáciu chromatínu).

5. Póry v jadre:

(Póry sú tvorené proteínovými štruktúrami, cez ktoré je pasívne a selektívne spojené jadro a cytoplazma).

6. čo je správne?

a) pri procese delenia buniek miznú jadierka v jadre +

b) chromozómy pozostávajú iba z DNA

c) v rastlinných bunkách jadro tlačí vakuolu k stene

d) histónové proteíny eliminujú defekty v DNA

(Jadierko je nesamostatná štruktúra jadra. Vzniká na úseku chromozómu, ktorý nesie gény rRNA. Takéto úseky chromozómov sa nazývajú nukleárne organizátory. Pred rozdelením jadierko zaniká a potom sa opäť tvorí).

7. Hlavná funkcia jadra: (2 odpovede)

a) kontrola intracelulárneho metabolizmu +

b) izolácia DNA z cytoplazmy

c) uchovávanie genetickej informácie +

d) kombinovanie chromozómov pred spiralizáciou

(V jadre je DNA, ktorá ukladá a prenáša genetickú informáciu, prostredníctvom mRNA prebieha syntéza proteínov na ribozómoch a metabolizmus prebieha medzi jadrom a cytoplazmou)

Vyberte tri odpovede.

8. Uveďte štruktúry eukaryotických buniek, v ktorých sú lokalizované molekuly DNA.

(Poloautonómne organely bunky sú mitochondrie a chloroplasty. Jadro, ktoré riadi všetky životne dôležité procesy v bunke).

9. Jadierka sa skladajú z:

(proteín - 70-80% (určuje vysokú hustotu), RNA - 5-14%, DNA - 2-12%).

10. čo je správne?

a) jadierka sú „dielne“ na výrobu lyzozómov

b) vonkajšia membrána je pokrytá mnohými ribozómami +

c) replikácia je proces samokopírovania DNA +

d) ribozomálna RNA sa tvorí v jadierkach +

Dajte odpoveď na otázku.

Aká je štruktúra a funkcia plášťa jadra?

Prvky odpovede.

1) 1. Obmedzuje obsah jadra z cytoplazmy

2) 2. Pozostáva z vonkajšej a vnútornej membrány, podobnej štruktúre ako plazmatická membrána. Na vonkajšej membráne - ribozómoch, prechádza do ER.

3) 3. Má početné póry, ktorými dochádza k výmene látok medzi jadrom a cytoplazmou.

Domáca úloha. Odsek 46. Otázky 2.4 s.

Hlavná literatúra.

I.N. Ponomareva, O.A. Kornilová, L.V. Simonova, Moskovské vydavateľské centrum „Ventana – Graf“ 2013
V.V. Zacharov, S.G. Mamontov, I.I. Všeobecná biológia 10. ročník. Ed. "Drop", Moskva 2007
A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V.Pasechnik Ročníky všeobecnej biológie 10-11 Ed. "Drop" 2010
Krasnodembsky E.G., 2008. „Všeobecná biológia: Príručka pre študentov stredných škôl a uchádzačov o štúdium na univerzitách“
Internetové zdroje. Jednotná zbierka vzdelávacích zdrojov. Materiál z Wikipédie – voľnej encyklopédie.

Funkcie jadrová membrána (karyolema) spočívajú v oddelení jadrového obsahu od cytoplazmy, udržiavaní podmienok potrebných na to, aby jadro plnilo funkcie, najmä genetické, poskytovanie prístupu ku genetickému materiálu a štruktúram (DNA, chromozómy) signálov (transkripčných faktorov), ktoré menia funkčný stav génov, zefektívnenie priestorovej organizácie genetických štruktúr a procesov, pri realizácii bilaterálnych jadrovo-cytoplazmatických výmen a interakcií.

Jadrovo-cytoplazmatické mechanizmy dopravné prúdy pestrá. Ióny, nízkomolekulové zlúčeniny (cukry, aminokyseliny, nukleotidy) a niektoré proteíny (históny) prenikajú do jadra pomerne ľahko a bez spojenia s pórmi jadrovej membrány. Mechanizmus prieniku steroidných hormónov, najmä pohlavných hormónov (estradiol, progesterón, testosterón), do jadra je známy. Keďže sú rozpustné v tukoch, ľahko prechádzajú cez plazmalemu z pericelulárneho prostredia do cytoplazmy bunky, kde vytvárajú komplex s cytosolickými receptormi (rodina „proteínov tepelného šoku“). Tento komplex prechádza cez jadrový obal a viaže sa na gény indukujúce hormóny. Výsledkom je aktivácia toho druhého, čo určuje reťazec udalostí nevyhnutných pre sexuálny vývoj tela a jeho reprodukčnú funkciu. V uvažovanom príklade sú proteíny tepelného šoku transkripčné faktory v neaktívnom stave, ktoré sú aktivované interakciou s hormónom (obr. 2.9).

Veľké proteínové molekuly, ribonukleoproteínové komplexy (ribozomálne podjednotky) vstupujú do jadra alebo ho opúšťajú cez špeciálne štruktúry – jadrové póry. To sa overilo zavedením častíc koloidného zlata (priemer približne 14 nm) do bunkovej cytoplazmy, ktorá

Ryža. 2.9. Komplexácia signálnej molekuly (steroidný hormón) s cytosolickým receptorom (pre pohlavný hormón - proteíny „tepelného šoku“), čo vedie k transportu do jadra a aktivácii špecifického transkripčného faktora (schémy). 1 - signálna molekula; 2 - cytosolický receptor: miesto (centrum) väzby signálnej molekuly; 3 - cytosolický receptor: miesto (doména) väzby signálnej molekuly; 4 - cytosolický receptor: väzbové miesto DNA (doména); 5 - cytosolický receptor: miesto (doména) aktivácie transkripcie; 6 - inhibičný proteín

prenikajú z cytoplazmy do jadra, pričom sa najskôr hromadia v blízkosti jadrových pórov.

Jadrový obal funguje vo vzťahu k hlavným jadrovým štruktúram chromozómov organizačná funkcia. Transformácie jadrovej membrány a chromozómov v mitóze sú vzájomne prepojené. Na konci anafázy, pred začiatkom ich dekompakcie, nadviažu chromozómy kontakty s membránovými vezikulami, ktoré sa potom paralelne s procesom dekompakcie zložia do jadrového obalu. Ak pri experimente spôsobíme dekompakciu chromozómov už v metafáze mitózy, potom sa každý z nich dostane do kontaktu s membránovým vezikulom a získa samostatný samostatný obal, ktorý má štruktúru jadrového. Jadrový obal pozostáva z dve membrány, oddelené perinukleárny (perinukleárny) priestor. Napriek podobnosti obrazu z elektrónového mikroskopu je rýchlosť výmeny fosfolipidov vo vonkajšej membráne 4-krát vyššia ako rýchlosť ich výmeny vo vnútornej membráne. Perinukleárny priestor (20-50 nm) komunikuje s tubulmi cyto(endo)plazmatického retikula. Ribozómy a polyzómy sú pripojené k vonkajšej membráne jadrového obalu. V perinukleárnej zóne cytoplazmy je zvýšený obsah mikrofilamentov a mikrotubulov. Do vnútornej membrány, s výnimkou obsadených plôch

občas usilovný vysoko kompaktný chromatín. Nachádza sa medzi membránou a chromatínom jadrová lamina (lamina hustá). Tvoria ho intermediárne mikrofilamenty (10 nm) v komplexe s proteínmi vnútornej jadrovej membrány. Vzhľadom na silu spojenia medzi platňou a chromatínom si možno myslieť, že tento kontakt zabezpečuje priestorové usporiadanie usporiadania chromozómov v objeme interfázového jadra, čo môže mať funkčný význam. Tvorba molekúl hemoglobínu teda vyžaduje koordinovanú transkripciu génov α- a β-globínu, ktoré sa u ľudí nachádzajú na chromozómoch 16 a 11. Takáto koordinácia sa dá dosiahnuť vďaka priestorovej blízkosti týchto chromozómov. Hustá lamina plní štrukturálnu funkciu: ak je prítomná, jadro si zachováva svoj tvar v neprítomnosti oboch membrán jadrového obalu.

Jadrový pór (komplex pórov)- štruktúra s priemerom okolo 100 nm, na tvorbe ktorej sa podieľajú obe membrány jadrového obalu a viac ako 1000 bielkovín (obr. 2.10). Počet jadrových pórov na 1 μm2 jadrovej membrány závisí od intenzity syntetických procesov v bunke. U nižších stavovcov, ktorých zrelé erytrocyty zadržiavajú jadrá, hoci je v nich syntéza znížená na nulu, pripadá na 1 μm2 povrchu jadra až 5 pórov, kým v erytroblastoch, ktoré aktívne tvoria hemoglobín, je ich 30. Obal jadra v. zrelá spermia nemá póry. Relatívny počet jadrových pórov sa medzi živými líši

Ryža. 2-10. Pórový komplex (diagram): a - výskyt jadrových pórov v jadre oocytu; b - schéma štruktúry jadrového póru: 1 - kruh; 2 - pletacie ihlice; 3 - centrálna granula; 4 - chromatín; 5 - ribozómy

rôzne druhy zvierat: pre myšie lymfocyty je toto číslo 3,3 na 1 µm2 a pre ľudské lymfocyty je to asi 5.

V membránach granulárneho endoplazmatického retikula boli ako vzácne nálezy nájdené štruktúry podobné štruktúre pórovým komplexom. Ich funkcia je neznáma. Translokóny, ktorými polypeptidy vytvorené na ribozómoch prenikajú do lúmenu tubulov endoplazmatického retikula, majú odlišnú štruktúru (pozri časť 2.4.4.4-a).