Struktur sampul nuklear. Nukleus sel: fungsi dan struktur

Belakang ke hadapan

Perhatian! Pratonton slaid adalah untuk tujuan maklumat sahaja dan mungkin tidak mewakili tahap penuh pembentangan. Jika anda berminat kerja ini sila muat turun versi penuh.

belajar pelajaran dan penetapan primer ilmu baru.

Pelan pembelajaran:

saya. mengatur masa

II. Pengemaskinian pengetahuan asas

III. Meneroka topik baharu

IV. Penyatuan bahan yang dipelajari

V. Kerja rumah

Semasa kelas

I. Detik organisasi. (Ucapan pengenalan guru).

II. Pengemaskinian pengetahuan asas.

Itu. tajuk pelajaran kita Struktur dan fungsi nukleus”.

Matlamat dan objektif pelajaran:

1. Untuk merumuskan dan mengkaji bahan tentang struktur dan fungsi nukleus sebagai komponen terpenting sel eukariotik.

2. Ciri-ciri sel eukariotik. Buktikan bahawa nukleus adalah pusat kawalan aktiviti penting sel. Struktur liang nuklear. kandungan nukleus sel.

3.Aktifkan aktiviti kognitif menggunakan teknologi "kata kunci": karyoplasma, kromatin, kromosom, nukleolus (nukleolus). Membangunkan kemahiran ujian.

4. Menganalisis dan mewujudkan hubungan dan hubungan antara organel sel, membuat perbandingan, membangunkan keupayaan untuk pemikiran analitikal.

5. Untuk meneruskan perkembangan minat kognitif di kalangan pelajar sekolah menengah dalam kajian struktur sel, sebagai unit struktur dan fungsi organisma.

6. Menyumbang kepada pembangunan nilai-semantik, budaya umum, pendidikan, kognitif, kecekapan maklumat. Kompetensi peningkatan diri peribadi.

III. Penjelasan bahan baru.

Kata pengantar.

Apakah organel yang ditunjukkan pada slaid nombor 4? (mitokondria, kloroplas).

Mengapa ia dianggap sebagai struktur sel separa autonomi? (Mengandungi DNA mereka sendiri, ribosom, boleh mensintesis protein mereka sendiri).

Di mana lagi DNA ditemui? (Dalam inti).

Itu. proses kehidupan sel akan bergantung kepada nukleus. Cuba kita buktikan.

Tonton serpihan filem "Nukleus sel". (Slaid nombor 5).

Nukleus ditemui dalam sel oleh ahli botani Inggeris R. Brown pada tahun 1831.

Buat kesimpulan. Nukleus adalah komponen terpenting dalam sel eukariotik.

Nukleus paling kerap terletak di tengah sel, dan hanya dalam sel tumbuhan dengan vakuol pusat - dalam protoplasma parietal. Ia boleh dalam pelbagai bentuk:

• sfera;
• ovoid;
• lentikular;
• bersegmen (jarang);
• memanjang;
• berbentuk gelendong, serta bentuk yang berbeza.

Diameter nukleus berbeza dari 0.5 mikron (dalam kulat) hingga 500 mikron (dalam sesetengah telur), dalam kebanyakan kes ia kurang daripada 5 mikron.

Kebanyakan sel mempunyai satu nukleus, tetapi terdapat sel dan organisma yang mengandungi 2 atau lebih nukleus.

Mari kita ingat. (Sel hati, sel tisu otot berjalur). Nombor slaid 6.

Dari organisma: cendawan - mucor - beberapa ratus, infusoria - kasut mempunyai dua nukleus. Nombor slaid 7.

Sel tanpa nukleus: tiub ayak pada floem tumbuhan yang lebih tinggi dan eritrosit mamalia matang. (Slaid nombor 8).

Tonton serpihan filem "Struktur nukleus" (slaid No. 9, 58 saat)

1. Merumuskan fungsi kernel.
2. Terangkan struktur membran nuklear dan fungsinya.
3. Hubungan antara nukleus dan sitoplasma.
4. Kandungan kernel.

Nukleus dalam sel hanya boleh dibezakan dalam interphase (interphase nucleus) - tempoh antara pembahagiannya.

Fungsi:(slaid nombor 10)

1. Menyimpan maklumat genetik yang terkandung dalam DNA dan memindahkannya ke sel anak semasa pembahagian sel.

2. Mengawal aktiviti penting sel. Mengawal proses metabolik yang berlaku dalam sel.

Kami menganggap Rajah. "Struktur nukleus" (slaid 11)

Kami membuat gambar rajah: pelajar melukis sendiri, semak slaid 12.

Pertimbangkan sampul nuklear (slaid 13)

Sampul nuklear terdiri daripada membran luar dan dalam. Cangkang ditebuk liang nuklear. Kami menyimpulkan bahawa nukleus adalah struktur dua membran sel.

Bekerja dengan ara. 93. ms 211. (Buku teks oleh I.N. Ponomarev, O.A. Kornilov, L.V. Simonov, (slaid 14), kami menganalisis struktur dan fungsi membran nuklear.

Memisahkan nukleus daripada sitoplasma sel;

Cangkang luar masuk ke ER dan membawa ribosom, boleh membentuk tonjolan.

Plat nuklear (lamina) mendasari membran dalam, mengambil bahagian dalam penetapan kromatin - terminal dan bahagian lain kromosom boleh dilekatkan padanya.

Ruang perinuklear ialah ruang antara membran.

Liang-liang menjalankan pengangkutan bahan terpilih dari nukleus ke sitoplasma dan dari sitoplasma ke nukleus. Bilangan liang tidak tetap dan bergantung pada saiz nukleus dan aktiviti fungsinya.

Pengangkutan bahan melalui liang (slaid 15).

Pengangkutan pasif: molekul gula, ion garam.

Pengangkutan aktif dan selektif: protein, subunit ribosom, RNA.

Berkenalan dengan kompleks liang, ms 212. Rajah 94 (slaid 16,17).

Kami membuat kesimpulan: fungsi membran nuklear ialah pengawalan pengangkutan bahan dari nukleus ke sitoplasma dan dari sitoplasma ke nukleus.

Kandungan teras (slaid 18,19,20) .

Jus nuklear (nukleoplasma, atau karyoplasma, karyolymph) ialah jisim tanpa struktur yang mengelilingi kromatin (kromosom) dan nukleolus. Serupa dengan sitosol (hyaloplasma) sitoplasma. Mengandungi pelbagai RNA dan protein enzim, tidak seperti hyaloplasma mengandungi kepekatan tinggi ion Na, + K +, Cl -; kandungan SO 4 2- yang lebih rendah.

Fungsi nukleoplasma:

• mengisi ruang antara struktur nuklear;
• mengambil bahagian dalam pengangkutan bahan dari nukleus ke sitoplasma dan dari sitoplasma ke nukleus;
• mengawal sintesis DNA semasa replikasi, sintesis mRNA semasa transkripsi

Kromatin mempunyai bentuk rumpun, butiran dan filamen (slaid 20.21).

Komposisi kimia kromatin: 1) DNA (30–45%), 2) protein histon (30–50%), 3) protein bukan histon (4–33%), oleh itu, kromatin ialah kompleks deoksiribonukleoprotein (DNP) .

Kromatin ialah satu bentuk kewujudan bahan genetik dalam sel interfasa. Dalam sel yang membahagi, gegelung helai DNA (kondensasi kromatin), membentuk kromosom.

Kromosom nukleus membentuk set kromosomnya - karyotype.

Fungsi kromatin:

• Mengandungi bahan genetik - DNA, terdiri daripada gen yang membawa maklumat keturunan;
• Menjalankan sintesis DNA (semasa penggandaan kromosom dalam tempoh S kitaran sel), mRNA (transkripsi semasa biosintesis protein);
• Mengawal sintesis protein dan mengawal aktiviti penting sel;
• Protein histon menyediakan pemeluwapan kromatin.

Nukleus. Nukleus mengandungi satu atau lebih nukleolus. Mereka mempunyai struktur bulat (slaid 22, 23)

Ia mengandungi: protein - 70-80% (menentukan ketumpatan tinggi), RNA - 5-14%, DNA - 2-12%.

Nukleolus adalah struktur bergantung kepada nukleus. Ia terbentuk di kawasan kromosom yang membawa gen rRNA. Bahagian kromosom sedemikian dipanggil penganjur nukleolar. Pembentukan nukleolus sel manusia melibatkan gelung sepuluh kromosom individu yang mengandungi gen rRNA (penyusun nukleolar). Dalam nukleolus, rRNA disintesis, yang, bersama-sama dengan protein yang diterima daripada sitoplasma, membentuk subunit ribosom.

Penyempitan sekunder - penganjur nukleolar, mengandungi gen rRNA, terdapat dalam satu atau dua kromosom dalam genom.

Pemasangan ribosom dalam sitoplasma selesai. Semasa pembahagian sel, nukleolus hancur, dan terbentuk semula dalam telofasa.

Fungsi nukleolus:

Sintesis rRNA dan pemasangan subunit ribosom (pemasangan ribosom daripada subunit dalam sitoplasma selesai selepas ia keluar dari nukleus);

Untuk Meringkaskan:

Nukleus sel ialah pusat kawalan aktiviti penting sel.

1. Nukleus -> kromatin (DNP) -> kromosom -> molekul DNA -> bahagian DNA - gen menyimpan dan menghantar maklumat keturunan.
2. Nukleus berada dalam interaksi yang berterusan dan rapat dengan sitoplasma; molekul mRNA disintesis di dalamnya, yang memindahkan maklumat daripada DNA ke tapak sintesis protein dalam sitoplasma pada ribosom. Walau bagaimanapun, nukleus itu sendiri juga dipengaruhi oleh sitoplasma, kerana enzim yang disintesis di dalamnya memasuki nukleus dan diperlukan untuk fungsi normalnya.
3. Nukleus mengawal sintesis semua protein dalam sel dan melalui mereka - semua proses fisiologi dalam sel.

Malah pada penghujung abad yang lalu, telah terbukti bahawa serpihan yang tidak mempunyai nukleus, terputus daripada amoeba atau ciliate, mati selepas masa yang lebih kurang singkat.

Untuk mengetahui peranan nukleus, seseorang boleh mengeluarkannya dari sel dan memerhatikan akibat dari operasi sedemikian. Jika menggunakan microneedle untuk mengeluarkan nukleus daripada haiwan uniselular - amoeba, maka sel itu terus hidup dan bergerak, tetapi tidak boleh tumbuh dan mati selepas beberapa hari. Oleh itu, nukleus diperlukan untuk proses metabolik (terutamanya untuk sintesis asid nukleik dan protein) yang memastikan pertumbuhan dan pembiakan sel.

Ia boleh dibantah bahawa bukan kehilangan nukleus yang membawa kepada kematian, tetapi operasi itu sendiri. Untuk mengetahui perkara ini, adalah perlu untuk menyediakan eksperimen dengan kawalan, iaitu, menundukkan dua kumpulan amoeba kepada operasi yang sama, dengan perbezaan bahawa dalam satu kes nukleus sebenarnya dikeluarkan, dan dalam satu lagi, a microneedle dimasukkan ke dalam amuba dan digerakkan di dalam sel seperti yang dilakukan apabila nukleus dikeluarkan, dan ia dikeluarkan, meninggalkan nukleus di dalam sel; ini dipanggil operasi "khayal". Selepas prosedur sedemikian, amuba pulih, tumbuh dan membahagi; ini menunjukkan bahawa kematian amuba kumpulan pertama bukan disebabkan oleh operasi seperti itu, tetapi oleh penyingkiran nukleus.

Acetabularia ialah organisma bersel tunggal, sel nuklear tunggal gergasi dengan struktur kompleks (slaid 26).

Ia terdiri daripada rhizoid dengan nukleus, tangkai dan payung (topi).

Amputasi batang (rhizoid), yang mengandungi nukleus sel tunggal tumbuhan. Rizoid baru terbentuk, yang bagaimanapun, tidak mempunyai nukleus. Sel boleh bertahan dalam keadaan yang menggalakkan selama beberapa bulan, tetapi tidak lagi dapat membiak.

Tumbuhan berenukleasi (bernukleus) mampu memulihkan bahagian yang hilang: payung, rhizoid: segala-galanya kecuali nukleus. Tumbuhan sedemikian mati selepas beberapa bulan. Sebaliknya, bahagian tumbuhan unisel dengan nukleus ini dapat pulih berulang kali daripada kerosakan.

Jalankan ujian (komen pada jawapan, slaid 27-37 ).

1. Apakah sel manusia yang kehilangan nukleusnya dalam proses pembangunan, tetapi terus melaksanakan fungsinya untuk masa yang lama?

a) sel saraf

b) sel lapisan dalam kulit

c) eritrosit +

d) gentian otot berjalur

(Sel eritrosit. Muda mempunyai nukleus, yang matang kehilangannya, terus berfungsi selama 120 hari).

2. Maklumat genetik utama badan disimpan dalam:

3. Fungsi nukleolus adalah untuk membentuk:

(Dalam nukleolus, rRNA disintesis, yang, bersama-sama dengan protein yang datang dari sitoplasma, membentuk ribosom).

4. Protein yang membentuk kromosom dipanggil:

(Protein histon menyediakan pemeluwapan kromatin).

5. Liang-liang dalam cangkang nukleus:

(Liang-liang dibentuk oleh struktur protein, di mana nukleus dan sitoplasma disambungkan secara pasif dan selektif).

6. Apa yang betul?

a) dalam proses pembahagian sel, nukleolus dalam nukleus hilang +

b) kromosom terdiri daripada DNA

c) dalam sel tumbuhan, nukleus menolak vakuol ke dinding

d) protein histon menghapuskan gangguan dalam DNA

(Nukleolus ialah struktur nukleus yang tidak bebas. Ia terbentuk pada bahagian kromosom yang membawa gen rRNA. Bahagian kromosom sedemikian dipanggil pengatur nukleolar. Sebelum membahagi, nukleolus hilang dan kemudian terbentuk semula).

7. Fungsi inti utama: (2 jawapan)

a) pengurusan metabolisme intrasel +

b) pengasingan DNA daripada sitoplasma

c) penyimpanan maklumat genetik +

d) penyatuan kromosom sebelum spiralisasi

(Nukleus mengandungi DNA, yang menyimpan dan menghantar maklumat genetik, melalui mRNA, sintesis protein berlaku pada ribosom, pertukaran bahan antara nukleus dan sitoplasma dijalankan)

Pilih tiga jawapan.

8. Nyatakan struktur sel eukariotik di mana molekul DNA disetempat.

(Organel separa autonomi sel ialah mitokondria dan kloroplas. Nukleus yang mengawal semua proses hidup dalam sel).

9. Nukleolus terdiri daripada:

(protein - 70-80% (menentukan ketumpatan tinggi), RNA - 5-14%, DNA - 2-12%).

10. Apa yang betul?

a) nukleolus ialah "bengkel" untuk penghasilan lisosom

b) membran luar dilitupi dengan banyak ribosom +

c) replikasi ialah proses penyalinan diri DNA +

d) RNA ribosom terbentuk dalam nukleolus +

Beri jawapan kepada soalan.

• Apakah struktur dan fungsi kulit kernel?

elemen tindak balas.

1) 1. Mengehadkan kandungan nukleus daripada sitoplasma

2) 2. Terdiri daripada membran luar dan dalam, struktur serupa dengan membran plasma. Pada membran luar - ribosom, masuk ke EPS.

3) 3. Ia mempunyai banyak liang di mana pertukaran bahan antara nukleus dan sitoplasma berlaku.

Kerja rumah. Perenggan 46. Soalan 2,4 ms 215.

Sastera utama.

1. I.N. Ponomareva, O.A. Kornilova, L.V. Simonova, Pusat Penerbitan Moscow "Ventana - Graf" 2013
2. V.V. Zakharov, S.G. Mamontov, I.I. Sonin Biologi am. Gred 10. Ed. "Drofa", Moscow 2007
3. A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V. Pasechnik Biologi am gred 10-11 Ed. "Drofa" 2010
4. Krasnodembsky E.G., 2008. "Biologi am: Manual untuk pelajar sekolah menengah dan pemohon universiti"
5. sumber Internet. Koleksi tunggal sumber pendidikan. Daripada Wikipedia, ensiklopedia percuma.

Peranan nukleus: Nukleus melaksanakan dua kumpulan fungsi umum: satu berkaitan dengan penyimpanan sebenar maklumat genetik, satu lagi - dengan pelaksanaannya, dengan penyediaan sintesis protein.

Kumpulan pertama termasuk proses yang berkaitan dengan penyelenggaraan maklumat keturunan dalam bentuk struktur DNA yang tidak berubah. Proses-proses ini dikaitkan dengan kehadiran enzim pembaikan yang dipanggil, yang menghapuskan kerosakan spontan pada molekul DNA (pemecahan salah satu rantai DNA, sebahagian daripada kerosakan radiasi), yang mengekalkan struktur molekul DNA secara praktikal tidak berubah dalam nombor. generasi sel atau organisma. Selanjutnya, pembiakan atau penggandaan molekul DNA berlaku di dalam nukleus, yang membolehkan dua sel memperoleh jumlah maklumat genetik yang sama, secara kualitatif dan kuantitatif. Dalam nukleus, proses perubahan dan penggabungan semula bahan genetik berlaku, yang diperhatikan semasa meiosis (menyilang). Akhirnya, nukleus terlibat secara langsung dalam pengedaran molekul DNA semasa pembahagian sel.

Satu lagi kumpulan proses selular yang disediakan oleh aktiviti nukleus ialah penciptaan radas sebenar sintesis protein. Ini bukan sahaja sintesis, transkripsi pada molekul DNA pelbagai RNA messenger dan RNA ribosom. Dalam nukleus eukariota, pembentukan subunit ribosom juga berlaku dengan mengkomplekskan RNA ribosom yang disintesis dalam nukleolus dengan protein ribosom yang disintesis dalam sitoplasma dan dipindahkan ke nukleus.

Oleh itu, nukleus bukan sahaja bekas bahan genetik, tetapi juga tempat di mana bahan ini berfungsi dan membiak. Oleh itu, kehilangan lil, pelanggaran mana-mana fungsi yang disenaraikan di atas, memudaratkan sel secara keseluruhan. Oleh itu, pelanggaran proses pembaikan akan membawa kepada perubahan dalam struktur utama DNA dan secara automatik kepada perubahan dalam struktur protein, yang pasti akan menjejaskan aktiviti khusus mereka, yang mungkin hilang atau berubah sedemikian rupa sehingga ia akan tidak menyediakan fungsi selular, akibatnya sel itu mati. Pelanggaran replikasi DNA akan menyebabkan terhentinya pembiakan sel atau kepada penampilan sel dengan set maklumat genetik yang lebih rendah, yang juga memudaratkan sel. Keputusan yang sama akan membawa kepada pelanggaran pengedaran bahan genetik (molekul DNA) semasa pembahagian sel. Kehilangan akibat kerosakan pada nukleus atau sekiranya berlaku pelanggaran mana-mana proses pengawalseliaan untuk sintesis sebarang bentuk RNA secara automatik akan menyebabkan terhentinya sintesis protein dalam sel atau pelanggaran beratnya.

Kepentingan nukleus sebagai repositori bahan genetik dannya peranan utama dalam menentukan sifat fenotip telah ditubuhkan lama dahulu. Ahli biologi Jerman Hammerling adalah salah seorang yang pertama menunjukkan peranan penting nukleus. Dia memilih rumpai laut bersel tunggal (atau bukan selular) yang luar biasa besarnya Acetabularia sebagai objek eksperimennya.

Hammerling menunjukkan bahawa nukleus diperlukan untuk perkembangan normal topi. Dalam eksperimen selanjutnya, di mana bahagian bawah yang mengandungi nukleus satu spesies disambungkan dengan tangkai yang tidak mempunyai nukleus spesies lain, chimera seperti itu sentiasa membangunkan topi khas spesies yang dimiliki nukleus itu.

Walau bagaimanapun, dalam menilai model kawalan nuklear ini, seseorang harus mengambil kira primitif organisma yang digunakan sebagai objek. Kaedah pemindahan itu kemudiannya digunakan dalam eksperimen yang dijalankan pada tahun 1952 oleh dua penyelidik Amerika, Briggs dan King, dengan sel dari katak Rana pipenis. Pengarang ini mengeluarkan nukleus daripada telur yang tidak disenyawakan dan menggantikannya dengan nukleus dari sel blastula lewat yang sudah menunjukkan tanda-tanda pembezaan. Dalam banyak kes, katak dewasa biasa berkembang daripada telur penerima.

Bercakap tentang nukleus sel, kami maksudkan nukleus sebenar sel eukariotik. Nukleus mereka dibina dengan cara yang kompleks dan agak ketara berbeza daripada pembentukan nuklear, nukleoid, organisma prokariotik. Dalam yang terakhir, nukleoid (struktur seperti nukleus) termasuk molekul DNA bulat tunggal, boleh dikatakan tanpa protein. Kadang-kadang molekul DNA sel bakteria seperti itu dipanggil kromosom bakteria, atau genofor (pembawa gen). Kromosom bakteria tidak dipisahkan oleh membran dari sitoplasma utama, tetapi dipasang menjadi zon nuklear padat - nukleoid yang boleh dilihat dalam mikroskop cahaya selepas kesan khas.

Istilah nukleus sendiri pertama kali digunakan oleh Brown pada tahun 1833 untuk merujuk kepada struktur kekal sfera dalam sel tumbuhan. Kemudian, struktur yang sama diterangkan dalam semua sel organisma yang lebih tinggi.

Nukleus sel biasanya satu setiap sel (terdapat contoh sel multinukleus), terdiri daripada sampul nuklear yang memisahkannya daripada sitoplasma, kromatin, nukleolus, karyoplasma (atau jus nuklear) (Gamb.). Empat komponen utama ini terdapat dalam hampir semua sel tidak membahagikan organisma unisel dan multisel eukariotik.

Nukleus biasanya sfera atau ovoid; diameter bekas adalah kira-kira 10 μm, dan panjang yang terakhir ialah 20 μm.

Nukleus diperlukan untuk kehidupan sel, kerana ia mengawal semua aktivitinya. Ini disebabkan oleh fakta bahawa nukleus membawa maklumat genetik (keturunan) yang terkandung dalam DNA.

sampul nuklear

Struktur ini adalah ciri semua sel eukariotik. Sampul nuklear terdiri daripada membran luar dan dalam yang dipisahkan oleh ruang perinuklear 20 hingga 60 nm lebar. Sampul nuklear mengandungi liang nuklear.

Membran membran nuklear tidak berbeza secara morfologi daripada membran intrasel yang lain: ia adalah kira-kira 7 nm tebal dan terdiri daripada dua lapisan osmiofilik.

DALAM Pandangan umum membran nuklear boleh diwakili sebagai beg dua lapisan berongga yang memisahkan kandungan nukleus daripada sitoplasma. Daripada semua komponen membran intrasel, hanya nukleus, mitokondria, dan plastid yang mempunyai susunan membran jenis ini. Walau bagaimanapun, membran nuklear mempunyai ciri ciri yang membezakannya daripada struktur membran sel yang lain. Ini adalah kehadiran liang-liang khas dalam membran nuklear, yang terbentuk disebabkan oleh banyak zon gabungan dua membran nuklear dan, seolah-olah, tebukan bulat seluruh membran nuklear.

Struktur sampul nuklear

Membran luar sampul nuklear, yang bersentuhan langsung dengan sitoplasma sel, mempunyai beberapa ciri struktur yang membolehkan ia dikaitkan dengan sistem membran yang betul pada retikulum endoplasma. Oleh itu, sebilangan besar ribosom biasanya terletak pada membran nuklear luar. Dalam kebanyakan sel haiwan dan tumbuhan, membran luar membran nuklear tidak mewakili permukaan rata yang sempurna - ia boleh membentuk tonjolan atau pertumbuhan pelbagai saiz ke arah sitoplasma.

Membran dalam bersentuhan dengan bahan kromosom nukleus (lihat di bawah).

Struktur yang paling berciri dan ketara dalam sampul nuklear ialah liang nuklear. Liang-liang dalam cangkerang dibentuk oleh gabungan dua membran nuklear dalam bentuk bulat melalui lubang atau perforasi dengan diameter 80-90 nm. Lubang bulat di dalam sampul nuklear dipenuhi dengan struktur globular dan fibrillar yang tersusun rapi. Gabungan perforasi membran dan struktur ini dipanggil kompleks liang teras. Oleh itu, adalah ditekankan bahawa liang nuklear bukan hanya lubang melalui dalam membran nuklear yang melaluinya bahan-bahan nukleus dan sitoplasma boleh berkomunikasi secara langsung.

Kompleks kompleks liang mempunyai simetri oktagon. Di sepanjang sempadan lubang bulat dalam membran nuklear terdapat tiga baris butiran, masing-masing 8 keping: satu baris terletak di sisi nukleus, yang lain di sisi sitoplasma, yang ketiga terletak di bahagian tengah liang roma. Saiz butiran adalah kira-kira 25 nm. Proses fibrillar meluas dari butiran ini. Fibril sedemikian memanjang dari butiran periferi boleh menumpu di tengah dan mencipta, seolah-olah, partition, diafragma, merentasi liang. Di tengah-tengah lubang, seseorang sering dapat melihat butiran pusat yang dipanggil.

Bilangan liang nuklear bergantung kepada aktiviti metabolik sel: semakin tinggi proses sintetik dalam sel, semakin banyak liang per unit permukaan nukleus sel.

Bilangan liang nuklear dalam pelbagai objek

Kimia sampul nuklear

Dalam komposisi membran nuklear, sejumlah kecil DNA (0-8%), RNA (3-9%) ditemui, tetapi komponen kimia utama adalah lipid (13-35%) dan protein (50-75%). , yang untuk semua membran sel.

Komposisi lipid adalah serupa dengan dalam membran mikrosom atau membran retikulum endoplasma. Membran nuklear dicirikan oleh kandungan kolesterol yang agak rendah dan kandungan fosfolipid yang tinggi yang diperkaya dengan asid lemak tepu.

Komposisi protein pecahan membran adalah sangat kompleks. Antara protein, beberapa enzim yang biasa dengan ER ditemui (contohnya, glukosa-6-fosfatase, ATPase yang bergantung kepada Mg, glutamat dehidrogenase, dll.), RNA polimerase tidak dijumpai. Di sini, aktiviti banyak enzim oksidatif (cytochrome oxidase, NADH-cytochrome-c-reductase) dan pelbagai cytochrome telah didedahkan.

Di antara pecahan protein membran nuklear, terdapat protein jenis histon asas, yang dijelaskan oleh sambungan kawasan kromatin dengan sampul nuklear.

Sampul nuklear dan pertukaran nuklear-sitoplasma

Membran nuklear ialah sistem yang membatasi dua ruang sel utama: sitoplasma dan nukleus. Membran nuklear telap sepenuhnya kepada ion, kepada bahan dengan berat molekul kecil, seperti gula, asid amino, nukleotida. Adalah dipercayai bahawa protein dengan berat molekul sehingga 70 ribu dan saiz tidak lebih daripada 4.5 nm boleh secara bebas meresap melalui cangkang.

Proses sebaliknya juga diketahui - pemindahan bahan dari nukleus ke sitoplasma. Ini terutamanya menyangkut pengangkutan RNA yang disintesis secara eksklusif dalam nukleus.

Satu lagi cara mengangkut bahan dari nukleus ke sitoplasma dikaitkan dengan pembentukan pertumbuhan membran nuklear, yang boleh dipisahkan dari nukleus dalam bentuk vakuol, kandungannya kemudian dicurahkan atau dibuang ke dalam sitoplasma.

Oleh itu, daripada pelbagai sifat dan beban fungsi membran nuklear, ia harus ditekankan peranannya sebagai penghalang yang memisahkan kandungan nukleus daripada sitoplasma, mengehadkan Akses percuma ke dalam nukleus agregat besar biopolimer, penghalang yang secara aktif mengawal pengangkutan makromolekul antara nukleus dan sitoplasma.

Salah satu fungsi utama sampul nuklear juga harus dipertimbangkan penyertaannya dalam penciptaan susunan intranuklear, dalam penetapan bahan kromosom dalam ruang tiga dimensi nukleus.

matriks nuklear

Kompleks ini tidak mewakili beberapa pecahan tulen, ia termasuk komponen sampul nuklear, nukleolus, dan karyoplasma. Kedua-dua RNA heterogen dan sebahagian daripada DNA ternyata dikaitkan dengan matriks nuklear. Pemerhatian ini memberi alasan untuk mempercayai bahawa matriks nuklear memainkan peranan penting bukan sahaja dalam mengekalkan struktur keseluruhan nukleus antara fasa, tetapi mungkin juga terlibat dalam pengawalan sintesis asid nukleik.

Kuliah no.

Bilangan jam: 2

SelularTERAS

1. Ciri umum nukleus antara fasa. Fungsi kernel

2.

3.

4.

1. Ciri umum nukleus antara fasa

Nukleus adalah komponen paling penting dalam sel, yang terdapat dalam hampir semua sel organisma multiselular. Kebanyakan sel mempunyai nukleus tunggal, tetapi terdapat sel terbina dan berbilang nukleus (contohnya, gentian otot berjalur). Binuklear dan multinuklear adalah disebabkan oleh ciri fungsi atau keadaan patologi sel. Bentuk dan saiz nukleus sangat berubah-ubah dan bergantung kepada jenis organisma, jenis, umur dan keadaan fungsi sel. Secara purata, isipadu nukleus adalah lebih kurang 10% daripada jumlah isipadu sel. Selalunya, nukleus mempunyai bentuk bulat atau bujur dengan saiz antara 3 hingga 10 mikron diameter. Saiz minimum nukleus ialah 1 mikron (dalam sesetengah protozoa), maksimum ialah 1 mm (telur sesetengah ikan dan amfibia). Dalam sesetengah kes, terdapat pergantungan bentuk nukleus pada bentuk sel. Nukleus biasanya menduduki kedudukan pusat, tetapi dalam sel yang berbeza ia boleh disesarkan ke bahagian pinggir sel. Nukleus mengandungi hampir semua DNA sel eukariotik.

Fungsi utama kernel ialah:

1) Penyimpanan dan pemindahan maklumat genetik;

2) Pengawalseliaan sintesis protein, metabolisme dan tenaga dalam sel.

Oleh itu, nukleus bukan sahaja bekas untuk bahan genetik, tetapi juga tempat di mana bahan ini berfungsi dan membiak. Oleh itu, pelanggaran mana-mana fungsi ini akan membawa kepada kematian sel. Semua ini menunjuk kepada nilai utama struktur nuklear dalam proses sintesis asid nukleik dan protein.

Salah seorang saintis pertama yang menunjukkan peranan nukleus dalam kehidupan sel ialah ahli biologi Jerman Hammerling. Sebagai objek eksperimen, Hammerling menggunakan alga unisel yang besar. Acetobulariamediterranea dan A.crenulata. Spesies yang berkait rapat ini dibezakan dengan baik antara satu sama lain dengan bentuk "topi". Di pangkal batang adalah nukleus. Dalam beberapa eksperimen, penutup dipisahkan dari bahagian bawah batang. Akibatnya, didapati bahawa teras diperlukan untuk perkembangan normal topi. Dalam eksperimen lain, tangkai dengan nukleus satu spesies alga disambungkan dengan tangkai tanpa nukleus spesies lain. Chimera yang terhasil sentiasa membentuk topi tipikal spesies yang dimiliki nukleus.

Rancangan keseluruhan Struktur nukleus interphase adalah sama dalam semua sel. Teras terdiri daripada membran nuklear, kromatin, nukleolus, matriks protein nuklear dan karyoplasma (nukleoplasma). Komponen ini terdapat dalam hampir semua sel tidak membahagi organisma unisel dan multisel eukariotik.

2. Sampul nuklear, struktur dan kepentingan fungsi

Sampul nuklear (karyolemma, karyotheca) terdiri daripada membran nuklear luar dan dalam dengan ketebalan 7 nm. Antara mereka ialah ruang perinuklear lebar dari 20 hingga 40 nm. Komponen kimia utama membran nuklear ialah lipid (13-35%) dan protein (50-75%). Sebilangan kecil DNA (0-8%) dan RNA (3-9%) juga terdapat dalam komposisi membran nuklear. Membran nuklear dicirikan oleh kandungan kolesterol yang agak rendah dan kandungan fosfolipid yang tinggi. Membran nuklear bersambung terus dengan retikulum endoplasma dan kandungan nukleus. Struktur seperti rangkaian bersebelahan dengannya di kedua-dua belah pihak. Struktur seperti rangkaian yang melapisi membran nuklear dalam kelihatan seperti cangkerang nipis dan dipanggil lamina nuklear. Lamina nuklear menyokong membran dan bersentuhan dengan kromosom dan RNA nuklear. Struktur seperti rangkaian yang mengelilingi membran nuklear luar adalah kurang padat. Membran nuklear luar dipenuhi dengan ribosom yang terlibat dalam sintesis protein. Sampul nuklear mengandungi banyak liang dengan diameter kira-kira 30-100 nm. Bilangan liang nuklear bergantung pada jenis sel, peringkat kitaran sel, dan keadaan hormon tertentu. Jadi semakin sengit proses sintetik dalam sel, semakin banyak liang di dalam sampul nuklear. Liang-liang nuklear adalah struktur yang agak labil, iaitu, bergantung kepada pengaruh luaran, ia mampu mengubah jejari dan kekonduksian mereka. Pembukaan liang dipenuhi dengan struktur globular dan fibrillar yang tersusun secara kompleks. Gabungan perforasi membran dan struktur ini dipanggil kompleks liang nuklear. Kompleks kompleks liang mempunyai simetri oktagon. Tiga baris butiran, 8 keping dalam setiap satu, terletak di sepanjang sempadan lubang bulat dalam membran nuklear: satu baris adalah alat untuk membina model konseptual sisi nukleus, satu lagi adalah alat untuk membina model konseptual sisi sitoplasma, yang ketiga terletak di bahagian tengah liang. Saiz butiran adalah kira-kira 25 nm. Proses fibrillar meluas dari butiran. Fibril sedemikian memanjang dari butiran periferi boleh menumpu di tengah dan mencipta, seolah-olah, partition, diafragma, merentasi liang. Di tengah-tengah lubang, seseorang sering dapat melihat butiran pusat yang dipanggil.

Pengangkutan sitoplasma nuklear

Proses translokasi substrat melalui liang nuklear (untuk kes import) terdiri daripada beberapa peringkat. Pada peringkat pertama, sauh kompleks yang diangkut pada fibril menghadap sitoplasma. Kemudian fibril membengkok dan menggerakkan kompleks ke pintu masuk ke saluran liang nuklear. Translokasi dan pembebasan kompleks sebenar ke dalam karyoplasma berlaku. Proses sebaliknya juga diketahui - pemindahan bahan dari nukleus ke sitoplasma. Ini terutamanya menyangkut pengangkutan RNA yang disintesis secara eksklusif dalam nukleus. Terdapat juga cara lain untuk memindahkan bahan dari nukleus ke sitoplasma. Ia dikaitkan dengan pembentukan pertumbuhan membran nuklear, yang boleh dipisahkan dari nukleus dalam bentuk vakuol, dan kemudian kandungannya dicurahkan atau dikeluarkan ke dalam sitoplasma.

Oleh itu, pertukaran bahan antara nukleus dan sitoplasma dijalankan dalam dua cara utama: melalui liang dan dengan mengikat tali.

Fungsi sampul nuklear:

1. Penghalang.Fungsi ini adalah untuk memisahkan kandungan nukleus daripada sitoplasma. Akibatnya, proses sintesis RNA/DNA daripada sintesis protein ternyata terpisah secara spatial.

2. Pengangkutan.Sampul nuklear secara aktif mengawal pengangkutan makromolekul antara nukleus dan sitoplasma.

3. Menganjur.Salah satu fungsi utama sampul nuklear ialah penyertaannya dalam penciptaan susunan intranuklear.

3. Struktur dan fungsi kromatin dan kromosom

Bahan keturunan boleh berada dalam nukleus sel dalam dua keadaan struktur dan berfungsi:

1. Kromatin.Ini adalah keadaan aktif metabolik yang terdekondensasi yang direka untuk menyediakan proses transkripsi dan reduplikasi dalam interfasa.

2. Kromosom.Ini adalah keadaan paling pekat, padat, tidak aktif secara metabolik, direka untuk mengedar dan mengangkut bahan genetik ke sel anak.

Kromatin.Dalam nukleus sel, zon bahan padat didedahkan, yang diwarnai dengan baik dengan pewarna asas. Struktur ini dipanggil "chromatin" (dari bahasa Yunani "chromo"– warna, cat). Kromatin nukleus interfasa ialah kromosom yang berada dalam keadaan terdekondensasi. Tahap dekondensasi kromosom boleh berbeza. Zon dekondensasi lengkap dipanggil eukromatin. Dengan dekondensasi yang tidak lengkap, kawasan kromatin pekat, dipanggil heterokromatin. Tahap dekondensasi kromatin dalam interfasa mencerminkan beban fungsi struktur ini. Lebih banyak "meresap" kromatin diedarkan dalam nukleus interphase, lebih sengit proses sintetik di dalamnya. KurangkanSintesis RNA dalam sel biasanya disertai dengan peningkatan zon kromatin pekat.Pemeluwapan maksimum kromatin pekat dicapai semasa pembahagian sel mitosis. Dalam tempoh ini, kromosom tidak melakukan sebarang fungsi sintetik.

Secara kimia, kromatin terdiri daripada DNA (30-45%), histon (30-50%), protein bukan histon (4-33%) dan sejumlah kecil RNA.DNA kromosom eukariotik ialah molekul linear yang terdiri daripada tandem (satu demi satu) replika tersusun. saiz yang berbeza. Saiz replika purata ialah kira-kira 30 µm. Replika adalah bahagian DNA yang disintesis sebagai unit bebas. Replika mempunyai titik mula dan akhir untuk sintesis DNA. RNA ialah semua jenis selular RNA yang diketahui dalam proses sintesis atau pematangan. Histones disintesis pada polisom dalam sitoplasma, dan sintesis ini bermula agak awal daripada replikasi DNA. Histon yang disintesis berhijrah dari sitoplasma ke nukleus, di mana ia mengikat ke kawasan DNA.

Secara struktur, kromatin ialah molekul kompleks berfilamen deoksiribonukleoprotein (DNP), yang terdiri daripada DNA yang dikaitkan dengan histon. Filamen kromatin ialah heliks ganda DNA yang mengelilingi teras histon. Ia terdiri daripada unit berulang yang dipanggil nukleosom. Bilangan nukleosom adalah besar.

Kromosom(daripada kromo Yunani dan soma) ialah organel nukleus sel, yang merupakan pembawa gen dan menentukan sifat keturunan sel dan organisma.

Kromosom ialah struktur berbentuk batang dengan panjang yang berbeza-beza dengan ketebalan yang agak tetap. Mereka mempunyai zon penyempitan primer, yang membahagikan kromosom kepada dua lengan.Kromosom dengan nombor yang sama dipanggil metasentrik, dengan lengan yang tidak sama panjang - submetasentrik. Kromosom dengan lengan kedua yang sangat pendek, hampir tidak dapat dilihat dipanggil akrosentrik.

Di kawasan penyempitan primer, terdapat sentromer, yang merupakan struktur lamellar dalam bentuk cakera. Ikatan mikrotubulus gelendong mitosis dilekatkan pada sentromer dan berjalan ke arah sentriol. Ikatan mikrotubul ini terlibat dalam pergerakan kromosom ke kutub sel semasa mitosis. Sesetengah kromosom mempunyai penyempitan sekunder. Yang terakhir ini biasanya terletak berhampiran hujung distal kromosom dan memisahkan kawasan kecil, satelit. Penyempitan sekunder dipanggil penganjur nukleolar. DNA yang bertanggungjawab untuk sintesis rRNA disetempat di sini. Lengan kromosom berakhir dalam telomer, segmen akhir. Hujung telomerik kromosom tidak dapat bersambung dengan kromosom lain atau serpihannya. Sebaliknya, hujung kromosom yang patah boleh bergabung dengan hujung patah yang sama bagi kromosom lain.

Saiz kromosom dalam organisma berbeza berbeza secara meluas. Jadi, panjang kromosom boleh berbeza dari 0.2 hingga 50 mikron. Kromosom terkecil terdapat dalam beberapa protozoa, kulat. Yang paling lama adalah dalam beberapa serangga ortoptera, dalam amfibia dan dalam teratai. Panjang kromosom manusia adalah dalam lingkungan 1.5-10 mikron.

Bilangan kromosom dalam objek yang berbeza juga berbeza dengan ketara, tetapi adalah tipikal bagi setiap spesies haiwan atau tumbuhan. Dalam sesetengah radiolarians, bilangan kromosom mencapai 1000-1600. Pemegang rekod di kalangan tumbuhan dari segi bilangan kromosom (kira-kira 500) ialah pakis rumput, 308 kromosom dalam pokok mulberi. Bilangan kromosom terkecil (2 setiap set diploid) diperhatikan dalam plasmodium malaria, cacing gelang kuda. Manusia mempunyai 46 kromosomdalam cimpanzi, lipas dan lada– 48, lalat buah Drosophila - 8, lalat rumah - 12, ikan mas - 104, cemara dan pain - 24, merpati - 80.

Karyotype (dari bahasa Yunani. Karion - kernel, inti kacang, operator - sampel, bentuk) - satu set ciri set kromosom (nombor, saiz, bentuk kromosom) ciri spesies tertentu.

Individu berlainan jantina (terutama dalam haiwan) daripada spesies yang sama boleh berbeza dalam bilangan kromosom (perbezaan paling kerap pada satu kromosom). Walaupun dalam spesies yang berkait rapat, set kromosom berbeza antara satu sama lain sama ada dalam bilangan kromosom atau dalam saiz sekurang-kurangnya satu atau lebih kromosom.Oleh itu, struktur karyotype boleh menjadi sifat taksonomi.

Pada separuh kedua abad ke-20, amalan analisis kromosom mula diperkenalkan kaedah pewarnaan pembezaan kromosom. Adalah dipercayai bahawa keupayaan bahagian individu kromosom untuk mengotorkan dikaitkan dengan perbezaan kimia mereka.

4. Nukleus. Karyoplasma. Matriks protein nuklear

Nukleolus (nukleolus) adalah komponen penting dalam nukleus sel organisma eukariotik. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa pengecualian. Oleh itu, nukleolus tidak terdapat dalam sel yang sangat khusus, khususnya, dalam beberapa sel darah. Nukleolus adalah badan bulat padat dengan saiz 1-5 mikron. Tidak seperti organel sitoplasma, nukleolus tidak mempunyai membran yang akan mengelilingi kandungannya. Saiz nukleolus mencerminkan tahap aktiviti fungsinya, yang berbeza secara meluas dalam sel yang berbeza. Nukleolus ialah terbitan kromosom. Nukleolus terdiri daripada protein, RNA dan DNA. Kepekatan RNA dalam nukleolus sentiasa lebih tinggi daripada kepekatan RNA dalam komponen sel yang lain. Oleh itu, kepekatan RNA dalam nukleolus boleh 2-8 kali lebih tinggi daripada dalam nukleus, dan 1-3 kali lebih tinggi daripada dalam sitoplasma. Disebabkan kandungan RNA yang tinggi, nukleolus bernoda dengan baik dengan pewarna asas. DNA dalam nukleolus membentuk gelung besar yang dipanggil penganjur nukleolar. Pembentukan dan bilangan nukleolus dalam sel bergantung kepada mereka. Nukleolus adalah heterogen dalam strukturnya. Ia mempunyai dua komponen utama: granular dan fibrillar. Diameter butiran adalah kira-kira 15-20 nm, ketebalan fibril– 6-8 nm. Komponen fibrillar boleh tertumpu di bahagian tengah nukleolus, dan komponen berbutir - di sepanjang pinggir. Selalunya komponen berbutir membentuk struktur berfilamen - nukleolon dengan ketebalan kira-kira 0.2 mikron. Komponen fibrillar nukleolus ialah helai ribonukleoprotein prekursor ribosom, dan butiran adalah subunit ribosom yang matang. Fungsi nukleolus adalah untuk membentuk RNA ribosom (rRNA) dan ribosom, di mana rantai polipeptida disintesis dalam sitoplasma. Mekanisme pembentukan ribosom adalah seperti berikut: prekursor rRNA terbentuk pada DNA penganjur nukleolar, yang berpakaian dengan protein dalam zon nukleolus. Subunit ribosom terhimpun dalam nukleolus. Dalam nukleolus yang berfungsi secara aktif, 1500-3000 ribosom disintesis seminit. Ribosom dari nukleolus melalui liang dalam sampul nuklear memasuki membran retikulum endoplasma. Bilangan dan pembentukan nukleolus dikaitkan dengan aktiviti penganjur nukleolar. Perubahan dalam bilangan nukleolus boleh berlaku disebabkan oleh gabungan nukleolus atau disebabkan oleh pergeseran dalam keseimbangan kromosom sel. Nukleus biasanya mengandungi beberapa nukleolus. Nukleus beberapa sel (oosit baru) mengandungi sejumlah besar nukleolus. Fenomena ini telah dinamakan penguatan. Ia terletak pada organisasi sistem pengurusan kualiti, yang berlaku replikasi berlebihan zon penganjur nukleolar, banyak salinan berpindah dari kromosom dan menjadi nukleolus yang berfungsi tambahan. Proses sedemikian diperlukan untuk pengumpulan sejumlah besar ribosom setiap telur. Ini memastikan perkembangan embrio pada peringkat awal, walaupun tanpa adanya sintesis ribosom baru. Nukleolus supernumerari hilang selepas kematangan sel telur.

Nasib nukleolus semasa pembahagian sel. Apabila sintesis rRNA mereput dalam prophase, nukleolus melonggarkan dan ribosom siap sedia muncul ke dalam karyoplasma dan kemudian ke dalam sitoplasma. Semasa pemeluwapan kromosom, komponen fibrillar nukleolus dan sebahagian daripada butiran berkait rapat dengan permukaannya, membentuk asas matriks kromosom mitosis. Bahan berbutir fibrillar ini dipindahkan oleh kromosom ke sel anak. Pada telofase awal, apabila kromosom menyah, komponen matriks dilepaskan. Bahagian fibrillarnya mula berkumpul menjadi banyak sekutu kecil - prenucleoli, yang boleh bergabung antara satu sama lain. Apabila sintesis RNA disambung semula, prenucleoli berubah menjadi nukleolus yang berfungsi normal.

Karyoplasma(dari bahasa Yunani.< карион > – walnut, isirung kacang), atau jus nuklear, dalam bentuk jisim separa cecair tanpa struktur, mengelilingi kromatin dan nukleolus. Sap nuklear mengandungi protein dan pelbagai RNA.

Matriks protein nuklear (rangka nuklear) - sistem intranuklear bingkai, yang berfungsi untuk mengekalkan struktur keseluruhan teras antara fasa kesatuan semua komponen nuklear. Ia adalah bahan tidak larut yang tinggal dalam nukleus selepas pengekstrakan biokimia. Ia tidak mempunyai struktur morfologi yang jelas dan terdiri daripada 98% protein.

Nukleus terdapat dalam setiap sel eukariotik. Mungkin terdapat satu nukleus, atau mungkin terdapat beberapa nukleus dalam sel (bergantung kepada aktiviti dan fungsinya).

Nukleus sel terdiri daripada membran, jus nuklear, nukleolus dan kromatin. Sampul nuklear terdiri daripada dua membran yang dipisahkan oleh ruang perinuklear (perinuklear), di antaranya terdapat cecair. Fungsi utama membran nuklear ialah pemisahan bahan genetik (kromosom) daripada sitoplasma, serta pengawalan hubungan dua hala antara nukleus dan sitoplasma.

Sampul nuklear diserap dengan liang yang mempunyai diameter kira-kira 90 nm. Kawasan liang (kompleks liang) mempunyai struktur yang kompleks (ini menunjukkan kerumitan mekanisme untuk mengawal hubungan antara nukleus dan sitoplasma). Bilangan liang bergantung pada aktiviti fungsi sel: semakin tinggi, semakin banyak liang (terdapat lebih banyak liang dalam sel yang tidak matang).

Asas jus nuklear (matriks, nukleoplasma) adalah protein. Jus membentuk persekitaran dalaman nukleus, memainkan peranan penting dalam kerja bahan genetik sel. Protein: filamen atau fibrillar (fungsi sokongan), RNA heteronuklear (produk transkripsi utama maklumat genetik) dan mRNA (hasil pemprosesan).

Nukleolus ialah struktur di mana pembentukan dan pematangan RNA ribosom (rRNA) berlaku. gen rRNA menduduki kawasan tertentu beberapa kromosom (pada manusia, ini adalah 13–15 dan 21–22 pasangan), di mana penganjur nukleolar terbentuk, di kawasan di mana nukleolus itu sendiri terbentuk. Dalam kromosom metafasa, kawasan ini dipanggil penyempitan sekunder dan kelihatan seperti penyempitan. Mikroskopi elektron mendedahkan komponen berfilamen dan berbutir nukleolus. Filamen (fibrillar) ialah kompleks protein dan molekul prekursor rRNA gergasi, yang seterusnya menimbulkan molekul rRNA matang yang lebih kecil. Semasa pematangan, gentian diubah menjadi butiran ribonukleoprotein (komponen berbutir).

Chromatin mendapat namanya kerana keupayaannya mengotorkan dengan baik dengan pewarna asas; dalam bentuk rumpun, ia bertaburan dalam nukleoplasma nukleus dan merupakan bentuk interfasa kewujudan kromosom.

Kromatin terdiri terutamanya daripada untaian DNA (40% daripada jisim kromosom) dan protein (kira-kira 60%), yang bersama-sama membentuk kompleks nukleoprotein. Terdapat histone (lima kelas) dan protein bukan histon.

Histones (40%) mempunyai kawal selia (bersambung kuat dengan DNA dan menghalang membaca maklumat daripadanya) dan fungsi struktur (organisasi struktur ruang molekul DNA). Protein bukan histon (lebih daripada 100 pecahan, 20% daripada jisim kromosom): enzim sintesis dan pemprosesan RNA, pembaikan replikasi DNA, fungsi struktur dan pengawalseliaan. Selain itu, RNA, lemak, polisakarida, dan molekul logam ditemui dalam komposisi kromosom.

Bergantung kepada keadaan kromatin, kawasan eukromatik dan heterokromatik kromosom dibezakan. Euchromatin kurang padat dan maklumat genetik boleh dibaca daripadanya. Heterochromatin lebih padat, dan maklumat tidak boleh dibaca di dalamnya. Terdapat heterokromatin konstitutif (struktur) dan fakultatif.

5. Struktur dan fungsi struktur sel separa autonomi: mitokondria dan plastid

Mitokondria (dari Gr. mitos - "benang", chondrion - "bijirin, bijirin") ialah organel membran kekal berbentuk bulat atau berbentuk batang (sering bercabang). Ketebalan - 0.5 mikron, panjang - 5-7 mikron. Bilangan mitokondria dalam kebanyakan sel haiwan ialah 150-1500; dalam telur betina - sehingga beberapa ratus ribu, dalam spermatozoa - satu mitokondria heliks berpintal di sekitar bahagian paksi flagellum.

Fungsi utama mitokondria:

1) memainkan peranan stesen tenaga sel. Proses fosforilasi oksidatif (pengoksidaan enzimatik pelbagai bahan dengan pengumpulan tenaga seterusnya dalam bentuk molekul adenosin trifosfat - ATP) diteruskan di dalamnya;

2) menyimpan bahan turun temurun dalam bentuk DNA mitokondria. Mitokondria memerlukan protein yang dikodkan dalam gen DNA nuklear untuk berfungsi, kerana DNA mitokondria mereka sendiri boleh menyediakan mitokondria dengan hanya beberapa protein.

Fungsi sampingan - penyertaan dalam sintesis hormon steroid, beberapa asid amino (contohnya, glutamin). Struktur mitokondria

Mitokondria mempunyai dua membran: luar (licin) dan dalam (membentuk keluaran - berbentuk daun (cristae) dan tiub (tubul)). Membran berbeza dalam komposisi kimia, set enzim dan fungsi.

Dalam mitokondria, kandungan dalaman adalah matriks - bahan koloid di mana bijirin dengan diameter 20-30 nm ditemui menggunakan mikroskop elektron (mereka mengumpul ion kalsium dan magnesium, rizab nutrien, contohnya, glikogen).

Matriks menempatkan alat biosintesis protein organel: 2–6 salinan DNA bulat tanpa protein histon (seperti dalam prokariot), ribosom, satu set t-RNA, enzim reduplikasi, transkripsi, terjemahan maklumat keturunan. Alat ini secara keseluruhannya sangat mirip dengan prokariot (dari segi bilangan, struktur dan saiz ribosom, organisasi alat keturunannya sendiri, dll.), yang mengesahkan konsep simbiotik asal usul sel eukariotik.

Kedua-dua matriks dan permukaan membran dalam terlibat secara aktif dalam pelaksanaan fungsi tenaga mitokondria, di mana rantai pengangkutan elektron (sitokrom) dan sintase ATP terletak, yang memangkinkan fosforilasi ADP ditambah dengan pengoksidaan, yang menukar ia ke dalam ATP.

Mitokondria membiak dengan pengikatan, jadi semasa pembahagian sel ia lebih kurang sama rata antara sel anak. Oleh itu, penggantian dijalankan antara mitokondria sel generasi berturut-turut.

Oleh itu, mitokondria dicirikan oleh autonomi relatif dalam sel (tidak seperti organel lain). Mereka timbul semasa pembahagian mitokondria ibu, mempunyai DNA mereka sendiri, yang berbeza daripada sistem nuklear sintesis protein dan penyimpanan tenaga.

plastid

Ini adalah struktur separa autonomi (ia boleh wujud secara relatifnya secara autonomi daripada DNA nuklear sel) yang terdapat dalam sel tumbuhan. Mereka terbentuk daripada proplastid, yang terdapat dalam embrio tumbuhan. Dibatasi oleh dua membran.

Terdapat tiga kumpulan plastid:

1) leukoplas. Mereka bulat, tidak berwarna dan mengandungi nutrien (kanji);

2) kromoplast. Mereka mengandungi molekul bahan pewarna dan terdapat dalam sel-sel organ tumbuhan berwarna (buah ceri, aprikot, tomato);

3) kloroplas. Ini adalah plastid bahagian hijau tumbuhan (daun, batang). Dalam struktur, mereka dalam banyak cara serupa dengan mitokondria sel haiwan. Membran luar licin, yang dalam mempunyai pertumbuhan - lamelosom, yang berakhir dengan penebalan - tilakoid yang mengandungi klorofil. Stroma (bahagian cecair kloroplas) mengandungi molekul DNA bulat, ribosom, nutrien simpanan (biji kanji, titisan lemak).

Nukleus dikelilingi oleh membran yang terdiri daripada dua membran

Membran nuklear luar adalah kesinambungan membran ER, dan ruang perinuklear (lumen) masuk ke dalam lumen ER

Banyak NPC terdapat dalam sampul nuklear, yang merupakan satu-satunya saluran untuk pertukaran molekul dan makromolekul antara nukleus dan sitoplasma

teras dikelilingi oleh cangkerang yang terdiri daripada dua membran nuklear luar dan dalam yang tersusun secara sepusat. Setiap membran mengandungi set protein tertentu dan lapisan fosfolipid berganda yang berterusan. Kecuali beberapa eukariota uniselular, membran nuklear dalam disokong oleh rangkaian filamen yang berlabuh dalam struktur retikulat. Rangkaian filamen ini dipanggil lamina nuklear.

luar membran nuklear masuk ke dalam membran ER dan, seperti kebanyakan membrannya, ditutup dengan ribosom yang terlibat dalam sintesis protein. Rajah di bawah menunjukkan sambungan membran luar dengan EPR.

Ruang antara luar dan dalam membran nuklear ialah ruang perinuklear (PP). Sama seperti membran luar disambungkan ke membran, sampul nuklear PP menghubungi ruang dalam ER. Ketebalan setiap dua membran ialah 7-8 nm (nm), dan lebar sampul nuklear PP ialah 20-40 nm.

Dalam kajian penyediaan sampul nuklear dalam elektronik mikroskop, ciri struktur yang paling ketara ialah NPC (kompleks liang nuklear), yang berfungsi sebagai saluran untuk pengangkutan kebanyakan molekul antara nukleus dan sitoplasma. Cangkang nukleus kebanyakan sel mengandungi kira-kira 10-20 NPC setiap mikron persegi permukaan. Oleh itu, sel yis mengandungi 150-250 NPC, dan sel somatik mamalia 2000-4000.

Walau bagaimanapun, beberapa sel mempunyai ketumpatan liang yang jauh lebih tinggi, mungkin kerana ia dicirikan oleh keamatan tinggi proses transkripsi dan terjemahan, yang membayangkan pengangkutan sejumlah besar makromolekul masuk dan keluar dari nukleus. Sebagai contoh, permukaan nukleus oosit amfibia hampir ditutup sepenuhnya dengan NPC.

Macam mana boleh ada membran nuklear berganda? Dalam sel eukariotik, mitokondria dan kloroplas juga mempunyai membran berganda. Menurut hipotesis endosimbiosis, organel ini terbentuk semasa evolusi, apabila beberapa sel menangkap yang lain dalam proses endositosis. Kemudian sel-sel yang diserap dikelilingi oleh dua membran: mereka sendiri dan membran sel perumah. Ternyata beberapa sel yang diserap mempamerkan aktiviti metabolik, contohnya, tidak seperti sel perumah, mereka dapat menjalankan fotosintesis.

Bukti yang paling meyakinkan untuk asal endosimbiotik mitokondria dan kloroplas terletak pada fakta bahawa ribosom kedua-dua organel lebih mengingatkan ribosom prokariot moden, dan pada tahap yang lebih rendah, struktur mikro yang sama ini pada sitoplasma sel eukariotik. Lebih kurang jelas ialah asal usul nukleus. Walau bagaimanapun, kewujudan membran nuklear berganda, seperti mitokondria dan kloroplas, menunjukkan bahawa sel prokariotik yang ditangkap telah berkembang menjadi nukleus yang mengandungi semua DNA selular.

Sampul nuklear disambungkan ke retikulum endoplasmic(EPR). Permukaan membran nuklear oosit Xenopus laevis dilitupi dengan kompleks liang nuklear.
Nukleus mungkin terbentuk akibat endosymbiosis, satu proses
di mana satu sel prokariotik menangkap sel lain; maka sel yang ditangkap menjadi nukleus primitif.