Buňka je základní jednotkou živých organismů na Zemi a má složitou chemickou organizaci struktur nazývaných organely. Patří mezi ně jadérko, jehož strukturu a funkce budeme studovat v tomto článku.
Vlastnosti eukaryotických jader
Jaderné buňky obsahují nemembránové zaoblené organely, hustší než karyoplazma a nazývané jadérka nebo jadérka. Byly objeveny v 19. století. Nyní jsou jadérka zcela prostudována díky elektronové mikroskopii. Téměř až do 50. let 20. století nebyly funkce jadérek stanoveny a vědci považovali tuto organelu spíše za zásobárnu rezervních látek používaných během mitózy.
Moderní výzkum prokázal, že organoid obsahuje granule nukleoproteinové povahy. Biochemické experimenty navíc potvrdily, že organela obsahuje velké množství bílkovin. Právě oni určují jeho vysokou hustotu. Kromě proteinů obsahuje jadérko RNA a malé množství DNA.
Buněčný cyklus
Je zajímavé, že v životě buňky, která se skládá zobdobí klidu (interfáze) a dělení (meióza - v pohlaví, mitóza - v somatických buňkách), jadérka nejsou trvale zachována. Takže v interfázi je nutně přítomno jádro s jadérkem, jehož funkcemi jsou zachování genomu a tvorba organel syntetizujících proteiny. Na začátku buněčného dělení, konkrétně v profázi, mizí a znovu se tvoří až na konci telofáze, přičemž v buňce zůstávají až do dalšího dělení nebo do apoptózy - její smrti.
Jaderný organizátor
Ve 30. letech minulého století vědci zjistili, že tvorba jadérek je řízena určitými úseky některých chromozomů. Obsahují geny, které uchovávají informace o struktuře a funkcích jadérka v buňce. Existuje korelace mezi počtem nukleolárních organizátorů a samotnými organelami. Například žába drápatá obsahuje ve svém karyotypu dva nukleolární chromozomy, a proto jsou v jádrech jejích somatických buněk dvě jadérka.
Vzhledem k tomu, že funkce jadérka, stejně jako jeho přítomnost, úzce souvisí s buněčným dělením a tvorbou ribozomů, samotné organely chybí ve vysoce specializovaných mozkových tkáních, krvi a také v blastomerách. drtivá zygota.
Nukleolová amplifikace
V syntetické fázi interfáze spolu se samoduplikací DNA dochází k nadměrné replikaci počtu genů rRNA. Protože hlavní funkcí jadérka je produkce ribozomů, počet těchto organel se prudce zvyšuje v důsledku nadměrné syntézy lokusů DNA, které nesou informace o RNA. Nukleoproteiny nesouvisející schromozomy začnou fungovat autonomně. V důsledku toho se v jádře tvoří mnoho jadérek, které se vzdalují od chromozomů tvořících jadérko. Tento jev se nazývá amplifikace genu rRNA. Pokračujeme ve studiu funkcí jadérka v buňce a poznamenáváme, že k jejich nejaktivnější syntéze dochází v profázi redukčního dělení meiózy, v důsledku čehož mohou oocyty prvního řádu obsahovat několik stovek jadérek.
Biologický význam tohoto jevu je zřejmý, vezmeme-li v úvahu, že v raných fázích embryogeneze: drcení a blastulace, je k syntéze hlavního stavebního materiálu – proteinu, potřeba obrovské množství ribozomů. Amplifikace je poměrně běžný proces; vyskytuje se v oogenezi rostlin, hmyzu, obojživelníků, kvasinek a také u některých protistů.
Histochemické složení organely
Pojďme pokračovat ve studiu eukaryotických buněk a jejich struktur a uvažujme o jadérku, jehož struktura a funkce jsou vzájemně propojeny. Je zjištěno, že obsahuje tři druhy prvků:
- Nukleonema (vláknité útvary). Jsou heterogenní a obsahují fibrily a hrudky. Nukleonemy jsou součástí rostlinných i živočišných buněk a tvoří fibrilární centra. Cytochemická struktura a funkce jadérka závisí také na přítomnosti matrice v něm - sítě podpůrných proteinových molekul terciární struktury.
- Vakuoly (světlé oblasti).
- Granulární granule (nukleoliny).
Z hlediska chemické analýzy je tato organela téměř celá složena z RNA a proteinu aDNA se nachází pouze na jeho periferii a tvoří prstencovitou strukturu - perinukleolární chromatin.
Zjistili jsme tedy, že jadérko se skládá z pěti formací: fibrilárních a granulárních center, chromatinu, proteinového retikula a husté fibrilární složky.
Druhy jadérek
Biochemická struktura těchto organel závisí na typu buněk, ve kterých jsou přítomny, a také na vlastnostech jejich metabolismu. Existuje 5 hlavních strukturních typů jadérka. První - retikulární, je nejběžnější a vyznačuje se množstvím hustého fibrilárního materiálu, shluků nukleoproteinů a nukleonu. Proces přepisování informací z nukleolárních organizátorů je velmi aktivní, takže fibrilární centra jsou v zorném poli mikroskopu špatně viditelná.
Protože hlavní funkcí jadérka v buňce je syntéza ribozomálních podjednotek, ze kterých se tvoří organely syntetizující proteiny, je retikulární typ organizace vlastní jak rostlinným, tak živočišným buňkám. Prstencovitý typ jadérek se nachází v buňkách pojivové tkáně: lymfocytech a endoteliocytech, ve kterých se geny rRNA prakticky nepřepisují. Zbytková jadérka se vyskytují v buňkách, které zcela ztratily schopnost transkripce, jako jsou normoblasty a enterocyty.
Segregované druhy jsou vlastní buňkám, které prošly intoxikací karcinogeny, antibiotiky. A konečně, kompaktní typ jadérka se vyznačuje mnoha fibrilárními centry a malým množstvímnukleonem.
Proteinová nukleolární matrice
Pojďme pokračovat ve studiu vnitřní struktury struktur jádra a určit, jaké jsou funkce jadérka v buněčném metabolismu. Je známo, že asi 60 % sušiny této organely připadá na proteiny, které tvoří chromatin, ribozomální částice a také na samotné nukleolární proteiny. Pojďme se jim věnovat podrobněji. Některé z proteinů se účastní zpracování – tvorby zralé ribozomální RNA. Patří mezi ně RNA polymeráza 1 a nukleáza, které odstraňují extra triplety z konců molekuly rRNA. Protein fibrillarin se nachází v husté fibrilární složce a stejně jako nukleáza provádí zpracování. Dalším proteinem je nukleolin. Spolu s fibrillarinem se nachází v PFC a FC jadérek a v nukleolárních organizátorech chromozomů profáze mitózy.
Polypeptid, jako je nukleofosin, se nachází v granulární zóně a husté fibrilární složce, podílí se na tvorbě ribozomů z podjednotek 40 S a 60 S.
Jaká je funkce jadérka
Syntéza ribozomální RNA je hlavním úkolem, který musí jadérko plnit. V této době dochází na jeho povrchu (jmenovitě ve fibrilárních centrech) k transkripci za účasti enzymu RNA polymerázy. Na tomto nukleolárním organizéru jsou syntetizovány stovky pre-ribozomů, nazývaných ribonukleoproteinové globule. Tvoří ribozomální podjednotky, které opouštějí karyoplazmu jadernými póry a končí v cytoplazmě buňky. Malá podjednotka 40S se váže na messenger RNA a teprve potom na něje připojena velká podjednotka 40S. Vytvoří se zralý ribozom schopný provádět translaci - syntézu buněčných proteinů.
V tomto článku jsme studovali strukturu a funkce jadérka v rostlinných a živočišných buňkách.
