Strukturen til atomkonvolutten. Cellekjernen: funksjoner og struktur

Tilbake fremover

Merk følgende! Lysbildeforhåndsvisningen er kun til informasjonsformål og representerer kanskje ikke hele omfanget av presentasjonen. Hvis du er interessert denne jobben last ned fullversjonen.

studietime og primær fiksering ny kunnskap.

Timeplan:

JEG. Organisering av tid

II. Oppdatering av grunnleggende kunnskap

III. Utforsker et nytt emne

IV. Konsolidering av det studerte materialet

V. Lekser

I løpet av timene

I. Organisatorisk øyeblikk. (Innledningsforedrag av lærer).

II. Oppdatering av grunnleggende kunnskap.

At. temaet for leksjonen vår Strukturen og funksjonene til kjernen".

Mål og mål for leksjonen:

1. Å oppsummere og studere materialet om strukturen og funksjonene til kjernen som den viktigste komponenten i den eukaryote cellen.

2. Egenskaper ved eukaryote celler. Bevis at kjernen er kontrollsenteret for cellens vitale aktivitet. Strukturen til kjernefysiske porer. innholdet i cellekjernen.

3.Aktiver kognitiv aktivitet ved hjelp av teknologien til "nøkkelord": karyoplasma, kromatin, kromosomer, nukleolus (kjerne). Utvikle testferdigheter.

4. Analysere og etablere sammenhenger og relasjoner mellom celleorganeller, foreta sammenligninger, utvikle evnen til analytisk tenkning.

5. Å fortsette utviklingen av kognitiv interesse blant videregående elever i studiet av cellens struktur, som en enhet av struktur og funksjon av organismer.

6. Bidra til utvikling av verdisemantiske, allmennkulturelle, pedagogiske, kognitive, informasjonskompetanser. Kompetanser for personlig selvforbedring.

III. Forklaring av nytt materiale.

Innledende ord.

Hvilke organeller vises på lysbilde nummer 4? (mitokondrier, kloroplaster).

Hvorfor regnes de som semi-autonome cellestrukturer? (Inneholder sitt eget DNA, ribosomer, kan syntetisere sine egne proteiner).

Hvor ellers finnes DNA? (I kjernen).

At. cellelivsprosesser vil avhenge av kjernen. La oss prøve å bevise det.

Se et fragment av filmen "Cell nucleus". (lysbilde nummer 5).

Kjernen ble oppdaget i en celle av den engelske botanikeren R. Brown i 1831.

Lag en konklusjon. Kjernen er den viktigste komponenten i en eukaryot celle.

Kjernen er oftest lokalisert i midten av cellen, og kun i planteceller med en sentral vakuole - i parietal protoplasma. Det kan ha forskjellige former:

• sfærisk;
• eggformet;
• linseformet;
• segmentert (sjelden);
• langstrakt;
• spindelformet, samt en annen form.

Kjernens diameter varierer fra 0,5 mikron (i sopp) til 500 mikron (i noen egg), i de fleste tilfeller er den mindre enn 5 mikron.

De fleste celler har én kjerne, men det er celler og organismer som inneholder 2 eller flere kjerner.

La oss huske. (Leverceller, celler av tverrstripet muskelvev). Lysbilde nummer 6.

Fra organismer: sopp - mucor - flere hundre, infusoria - skoen har to kjerner. Lysbilde nummer 7.

Celler uten kjerner: silrør av floemet fra høyere planter og modne pattedyrerytrocytter. (lysbilde nummer 8).

Se et fragment av filmen «The structure of the nucleus» (lysbilde nr. 9, 58 sek.)

1. Formuler funksjonene til kjernen.
2. Beskriv strukturen til kjernemembranen og dens funksjoner.
3. Forholdet mellom kjernen og cytoplasmaet.
4. Kjerneinnhold.

Kjernen i cellen kan bare skilles i interfasen (interfasekjernen) - perioden mellom dens divisjoner.

Funksjoner:(lysbilde nummer 10)

1. Lagrer genetisk informasjon som finnes i DNA og overfører den til datterceller under celledeling.

2. Styrer den vitale aktiviteten til cellen. Regulerer metabolske prosesser som skjer i cellen.

Vi vurderer fig. "Strukturen til kjernen" (lysbilde 11)

Vi tegner et diagram: elevene tegner på egenhånd, sjekk lysbilde 12.

Tenk på atomkonvolutten (lysbilde 13)

Kjernefysisk konvolutt består av en ytre og en indre membran. Skallet er gjennomhullet kjernefysiske porer. Vi konkluderer med at kjernen er en to-membranstruktur av cellen.

Arbeid med fig. 93. s. 211. (Lærebok av I.N. Ponomarev, O.A. Kornilov, L.V. Simonov, (lysbilde 14), analyserer vi strukturen og funksjonene til kjernemembranen.

Separerer kjernen fra cytoplasmaet til cellen;

Det ytre skallet går inn i ER og bærer ribosomer, kan danne fremspring.

Kjerneplaten (lamina) ligger under den indre membranen, tar del i fikseringen av kromatin - terminal og andre deler av kromosomene kan festes til den.

Det perinukleære rommet er rommet mellom membranene.

Porene utfører selektiv transport av stoffer fra kjernen til cytoplasma og fra cytoplasma til kjernen. Antall porer er ikke konstant og avhenger av størrelsen på kjernene og deres funksjonelle aktivitet.

Transport av stoffer gjennom porene (slide 15).

Passiv transport: sukkermolekyler, saltioner.

Aktiv og selektiv transport: proteiner, ribosomunderenheter, RNA.

Bli kjent med porekomplekset, s. 212. Fig. 94 (lysbilder 16,17).

Vi konkluderer: funksjonen til kjernemembranen er regulering av transport av stoffer fra kjernen til cytoplasma og fra cytoplasma til kjernen.

Kjerneinnhold (lysbilde 18,19,20) .

Kjernejuice (nukleoplasma, eller karyoplasma, karyolymph) er en strukturløs masse som omgir kromatin (kromosomer) og nukleoler. Ligner på cytosolen (hyaloplasma) i cytoplasmaet. Inneholder ulike RNA og enzymproteiner, i motsetning til hyaloplasma inneholder en høy konsentrasjon av Na, + K +, Cl - ioner; lavere innhold av SO 4 2- .

Funksjoner av nukleoplasma:

• fyller rommet mellom kjernefysiske strukturer;
• deltar i transport av stoffer fra kjernen til cytoplasma og fra cytoplasma til kjernen;
• regulerer DNA-syntese under replikasjon, mRNA-syntese under transkripsjon

Kromatin har form av klumper, granulat og filamenter (slide 20.21).

Den kjemiske sammensetningen av kromatin: 1) DNA (30–45%), 2) histonproteiner (30–50%), 3) ikke-histonproteiner (4–33%), derfor er kromatin et deoksyribonukleoproteinkompleks (DNP) .

Kromatin er en form for eksistens av genetisk materiale i interfaseceller. I en celle som deler seg, kveiles DNA-tråder (kondensering av kromatin), og dannes kromosomer.

Kromosomene til kjernen utgjør kromosomsettet - karyotype.

Kromatin funksjoner:

• Inneholder genetisk materiale - DNA, bestående av gener som bærer arvelig informasjon;
• Utfører syntese av DNA (under dobling av kromosomer i S-perioden av cellesyklusen), mRNA (transkripsjon under proteinbiosyntese);
• Regulerer syntesen av proteiner og kontrollerer cellens vitale aktivitet;
• Histonproteiner gir kromatinkondensasjon.

Cellekjernen. Kjernen inneholder en eller flere nukleoler. De har en avrundet struktur (lysbilde 22, 23)

Den inneholder: protein - 70-80% (bestemmer høy tetthet), RNA - 5-14%, DNA - 2-12%.

Nukleolus er en avhengig struktur av kjernen. Det dannes i området av kromosomet som bærer rRNA-genene. Slike seksjoner av kromosomer kalles nukleolære organisatorer. Dannelsen av kjernen til en menneskelig celle involverer løkker av ti individuelle kromosomer som inneholder rRNA-gener (kjerneorganisatorer). I nukleolene syntetiseres rRNA, som sammen med proteinet mottatt fra cytoplasmaet danner ribosomunderenheter.

Sekundær innsnevring - nukleolær organisator, inneholder rRNA-gener, er tilstede i ett eller to kromosomer i genomet.

Sammenstillingen av ribosomer i cytoplasmaet er fullført. Under celledeling desintegrerer nukleolen, og dannes på nytt i telofase.

Funksjoner av kjernen:

Syntese av rRNA og sammenstilling av ribosomunderenheter (sammenstilling av ribosomer fra underenheter i cytoplasmaet er fullført etter at de forlater kjernen);

Å oppsummere:

Cellekjernen er kontrollsenteret for cellens vitale aktivitet.

1. Kjerne -> kromatin (DNP) -> kromosomer -> DNA-molekyl -> DNA-seksjon - genet lagrer og overfører arvelig informasjon.
2. Kjernen er i konstant og nær interaksjon med cytoplasma; mRNA-molekyler syntetiseres i den, som overfører informasjon fra DNA til stedet for proteinsyntese i cytoplasmaet på ribosomer. Imidlertid er selve kjernen også påvirket av cytoplasma, siden enzymene syntetisert i den kommer inn i kjernen og er nødvendige for normal funksjon.
3. Kjernen kontrollerer syntesen av alle proteiner i cellen og gjennom dem - alle fysiologiske prosesser i cellen.

Selv på slutten av forrige århundre ble det bevist at fragmenter uten en kjerne, avskåret fra en amøbe eller ciliat, dør etter mer eller mindre kort tid.

For å finne ut hvilken rolle kjernen har, kan man fjerne den fra cellen og observere konsekvensene av en slik operasjon. Hvis du bruker en mikronål for å fjerne kjernen fra et encellet dyr - en amøbe, fortsetter cellen å leve og bevege seg, men kan ikke vokse og dør etter noen dager. Derfor er kjernen nødvendig for metabolske prosesser (først og fremst for syntesen nukleinsyrer og proteiner) som sikrer vekst og reproduksjon av celler.

Det kan innvendes at det ikke er tapet av kjernen som fører til døden, men selve operasjonen. For å finne ut dette er det nødvendig å sette opp et eksperiment med en kontroll, dvs. utsette to grupper amøber for samme operasjon, med den forskjellen at i det ene tilfellet fjernes kjernen faktisk, og i det andre en mikronål settes inn i amøben og flyttes inn i cellen akkurat som det gjøres når kjernen fjernes, og de fjernes, og etterlater kjernen i cellen; dette kalles en "imaginær" operasjon. Etter en slik prosedyre gjenoppretter amøber seg, vokser og deler seg; dette viser at døden til amøber i den første gruppen ikke var forårsaket av operasjonen som sådan, men av fjerningen av kjernen.

Acetabularia er en encellet organisme, en gigantisk enkjernecelle med en kompleks struktur (lysbilde 26).

Den består av en rhizoide med en kjerne, en stilk og en paraply (hette).

Amputasjon av stammen (rhizoid), som inneholder plantens enkeltcellekjerne. Det dannes en ny rhizoid, som imidlertid ikke har en kjerne. Cellen kan overleve under gunstige forhold i flere måneder, men klarer ikke lenger å formere seg.

En enucleated (nucleated) plante er i stand til å gjenopprette de tapte delene: paraply, rhizoid: alt bortsett fra kjernen. Slike planter dør etter noen måneder. Tvert imot er deler av denne encellede planten med en kjerne i stand til å gjenopprette seg etter skade.

Kjør testen (kommentar til svaret, lysbilde 27-37 ).

1. Hvilke menneskelige celler mister kjernen i utviklingsprosessen, men fortsetter å utføre sine funksjoner i lang tid?

a) nerveceller

b) celler i det indre laget av huden

c) erytrocytter +

d) tverrstripete muskelfibre

(Erytrocyttceller. Unge har en kjerne, modne mister den, fortsetter å fungere i 120 dager).

2. Den viktigste genetiske informasjonen om kroppen er lagret i:

3. Funksjonen til nukleolus er å danne:

(I nukleolen syntetiseres rRNA, som sammen med proteinet som kommer fra cytoplasmaet danner ribosomer).

4. Proteinene som utgjør kromosomene kalles:

(Histonproteiner gir kromatinkondensasjon).

5. Porer i skallet til kjernen:

(Porene er dannet av proteinstrukturer, gjennom hvilke kjernen og cytoplasmaet er passivt og selektivt forbundet).

6. Hva er riktig?

a) i prosessen med celledeling forsvinner nukleolene i kjernen +

b) kromosomer er bygd opp av DNA

c) i planteceller skyver kjernen vakuolen til veggen

d) histonproteiner eliminerer forstyrrelser i DNA

(Kjernen er en ikke-uavhengig struktur av kjernen. Den dannes på en seksjon av kromosomet som bærer rRNA-gener. Slike seksjoner av kromosomer kalles nukleolarorganisatorer. Før deling forsvinner kjernen og dannes så igjen).

7. Hovedkjernefunksjon: (2 svar)

a) styring av intracellulær metabolisme +

b) isolering av DNA fra cytoplasma

c) lagring av genetisk informasjon +

d) forening av kromosomer før spiralisering

(Kjernen inneholder DNA, som lagrer og overfører genetisk informasjon, gjennom mRNA skjer det proteinsyntese på ribosomene, utveksling av stoffer mellom kjernen og cytoplasmaet utføres)

Velg tre svar.

8. Spesifiser strukturene til eukaryote celler der DNA-molekylene er lokalisert.

(Semi-autonome organeller i cellen er mitokondrier og kloroplaster. Kjernen som styrer alle livsprosesser i cellen).

9. Nukleolene består av:

(protein - 70-80% (bestemmer høy tetthet), RNA - 5-14%, DNA - 2-12%).

10. Hva er riktig?

a) nukleoler er "verksteder" for produksjon av lysosomer

b) den ytre membranen er dekket med mange ribosomer +

c) replikasjon er prosessen med DNA-selvkopiering +

d) ribosomalt RNA dannes i nukleolene +

Gi et svar på et spørsmål.

• Hva er strukturen og funksjonen til kjerneskallet?

responselementer.

1) 1. Begrenser innholdet i kjernen fra cytoplasma

2) 2. Består av ytre og indre membraner, lignende struktur som plasmamembranen. På den ytre membranen - ribosomer, går over i EPS.

3) 3. Den har mange porer gjennom hvilke utveksling av stoffer mellom kjernen og cytoplasmaet finner sted.

Hjemmelekser. Avsnitt 46. Spørsmål 2,4 s. 215.

Hovedlitteratur.

1. I. Ponomareva, O.A. Kornilova, L.V. Simonova, Moscow Publishing Center "Ventana - Graf" 2013
2. V.V. Zakharov, S.G. Mamontov, I.I. Sonin Generell biologi. Grad 10. Ed. "Drofa", Moskva 2007
3. A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V. Pasechnik Generell biologi karakter 10-11 Ed. "Drofa" 2010
4. Krasnodembsky E.G., 2008. "Generell biologi: En manual for videregående skoleelever og universitetssøkere"
5. Internett-ressurser. Enkel samling pedagogiske ressurser. Fra Wikipedia, den frie encyklopedi.

Kjernens rolle: Kjernen utfører to grupper av generelle funksjoner: en relatert til den faktiske lagringen av genetisk informasjon, den andre - med dens implementering, med tilveiebringelse av proteinsyntese.

Den første gruppen inkluderer prosesser knyttet til vedlikehold av arvelig informasjon i form av en uendret DNA-struktur. Disse prosessene er assosiert med tilstedeværelsen av såkalte reparasjonsenzymer, som eliminerer spontan skade på DNA-molekylet (brudd i en av DNA-kjedene, del av strålingsskade), som holder strukturen til DNA-molekylene praktisk talt uendret i et antall generasjoner av celler eller organismer. Videre foregår reproduksjon eller reduplisering av DNA-molekyler i kjernen, noe som gjør det mulig for to celler å få nøyaktig samme mengde genetisk informasjon, både kvalitativt og kvantitativt. I kjernene oppstår prosessene med endring og rekombinasjon av genetisk materiale, som observeres under meiose (overkryssing). Til slutt er kjerner direkte involvert i distribusjonen av DNA-molekyler under celledeling.

En annen gruppe cellulære prosesser levert av aktiviteten til kjernen er etableringen av det faktiske apparatet for proteinsyntese. Dette er ikke bare syntese, transkripsjon på DNA-molekyler av forskjellige messenger-RNA og ribosomalt RNA. I kjernen til eukaryoter skjer også dannelsen av ribosomunderenheter ved å kompleksbinde ribosomalt RNA syntetisert i kjernen med ribosomale proteiner som syntetiseres i cytoplasmaet og overføres til kjernen.

Dermed er kjernen ikke bare en beholder med genetisk materiale, men også et sted hvor dette materialet fungerer og reproduserer. Derfor er tapet av lil, et brudd på noen av funksjonene som er oppført ovenfor, skadelig for cellen som helhet. Dermed vil et brudd på reparasjonsprosesser føre til en endring i den primære strukturen til DNA og automatisk til en endring i strukturen til proteiner, noe som helt sikkert vil påvirke deres spesifikke aktivitet, som ganske enkelt kan forsvinne eller endre seg på en slik måte at det vil gir ikke cellulære funksjoner, som et resultat av at cellen dør. Brudd på DNA-replikasjon vil føre til stopp i cellereproduksjonen eller til utseendet av celler med et dårligere sett med genetisk informasjon, som også er skadelig for cellene. Det samme resultatet vil føre til brudd på fordelingen av genetisk materiale (DNA-molekyler) under celledeling. Tap som følge av skade på kjernen eller ved brudd på eventuelle regulatoriske prosesser for syntese av enhver form for RNA vil automatisk føre til en stopp i proteinsyntesen i cellen eller til dens grove brudd.

Betydningen av kjernen som et depot av genetisk materiale og dens hovedrollen ved å bestemme fenotypiske egenskaper ble etablert for lenge siden. Den tyske biologen Hammerling var en av de første som demonstrerte den essensielle rollen til kjernen. Han valgte den uvanlig store encellede (eller ikke-cellulære) tangen Acetabularia som gjenstand for sine eksperimenter.

Hammerling viste at en kjerne er nødvendig for normal utvikling av hetten. I ytterligere eksperimenter, der den nedre delen som inneholdt kjernen til en art var forbundet med stilken uten kjernen til en annen art, utviklet slike kimærer alltid en hette som er typisk for arten som kjernen tilhører.

Ved evaluering av denne modellen for kjernefysisk kontroll bør man imidlertid ta hensyn til primitiviteten til organismen som brukes som objekt. Transplantasjonsmetoden ble senere brukt i eksperimenter utført i 1952 av to amerikanske forskere, Briggs og King, med celler fra frosken Rana pipenis. Disse forfatterne fjernet kjerner fra ubefruktede egg og erstattet dem med kjerner fra sene blastulaceller som allerede viste tegn på differensiering. I mange tilfeller utviklet normale voksne frosker seg fra mottakeregg.

Når vi snakker om cellekjernen, mener vi de faktiske kjernene til eukaryote celler. Kjernene deres er bygget på en kompleks måte og skiller seg ganske kraftig fra kjerneformasjoner, nukleoider, prokaryote organismer. I sistnevnte inkluderer nukleoidene (kjernelignende strukturer) et enkelt sirkulært DNA-molekyl, praktisk talt blottet for proteiner. Noen ganger kalles et slikt DNA-molekyl av bakterieceller et bakteriell kromosom, eller en genofor (genbærer). Bakteriekromosomet er ikke separert av membraner fra hovedcytoplasmaet, men er satt sammen til en kompakt kjernefysisk sone – en nukleoid som kan sees i et lysmikroskop etter spesielle flekker.

Selve begrepet kjerne ble først brukt av Brown i 1833 for å referere til sfæriske permanente strukturer i planteceller. Senere ble den samme strukturen beskrevet i alle celler til høyere organismer.

Cellekjernen er vanligvis én per celle (det finnes eksempler på flerkjernede celler), består av en kjernekonvolutt som skiller den fra cytoplasma, kromatin, nukleolus, karyoplasma (eller kjernejuice) (fig.). Disse fire hovedkomponentene finnes i nesten alle ikke-delende celler i eukaryote encellede og flercellede organismer.

Kjernene er vanligvis sfæriske eller eggformede; diameteren til førstnevnte er omtrent 10 μm, og lengden på sistnevnte er 20 μm.

Kjernen er nødvendig for cellens levetid, siden den regulerer all aktiviteten. Dette skyldes det faktum at kjernen bærer den genetiske (arvelige) informasjonen som finnes i DNA.

kjernefysisk konvolutt

Denne strukturen er karakteristisk for alle eukaryote celler. Den kjernefysiske konvolutten består av ytre og indre membraner atskilt av et perinukleært rom 20 til 60 nm bredt. Kjernefysiske konvolutten inneholder atomporer.

Membranene til kjernemembranen skiller seg ikke morfologisk fra andre intracellulære membraner: de er omtrent 7 nm tykke og består av to osmiofile lag.

I generelt syn kjernemembranen kan representeres som en hul to-lags pose som skiller innholdet i kjernen fra cytoplasmaet. Av alle de intracellulære membrankomponentene er det bare kjernen, mitokondriene og plastidene som har denne typen membranarrangement. Imidlertid har kjernemembranen et karakteristisk trekk som skiller den fra andre membranstrukturer i cellen. Dette er tilstedeværelsen av spesielle porer i kjernemembranen, som dannes på grunn av mange fusjonssoner av to kjernemembraner og er, som det var, avrundede perforeringer av hele kjernemembranen.

Strukturen til atomkonvolutten

Den ytre membranen til kjernekappen, som er i direkte kontakt med cellens cytoplasma, har en rekke strukturelle trekk som gjør at den kan tilskrives det riktige membransystemet til det endoplasmatiske retikulum. Dermed er et stort antall ribosomer vanligvis plassert på den ytre kjernemembranen. I de fleste dyre- og planteceller representerer ikke den ytre membranen av kjernemembranen en perfekt flat overflate – den kan danne fremspring eller utvekster av ulike størrelser mot cytoplasma.

Den indre membranen er i kontakt med det kromosomale materialet i kjernen (se nedenfor).

Den mest karakteristiske og iøynefallende strukturen i kjernefysisk konvolutt er kjernefysisk pore. Porene i skallet dannes ved sammensmelting av to kjernemembraner i form av avrundede gjennomgående hull eller perforeringer med en diameter på 80-90 nm. Det avrundede gjennomgående hullet i kjernefysiske konvolutten er fylt med intrikat organiserte kule- og fibrillære strukturer. Kombinasjonen av membranperforeringer og disse strukturene kalles kjerneporekomplekset. Dermed understrekes det at kjerneporen ikke bare er et gjennomgående hull i kjernemembranen som stoffene i kjernen og cytoplasma kan kommunisere direkte gjennom.

Det komplekse komplekset av porer har åttekantet symmetri. Langs grensen til det avrundede hullet i kjernemembranen er det tre rader med granulat, 8 stykker hver: en rad ligger på siden av kjernen, den andre på siden av cytoplasma, den tredje er plassert i den sentrale delen av porene. Granulstørrelsen er ca. 25 nm. Fibrillære prosesser strekker seg fra disse granulene. Slike fibriller som strekker seg fra de perifere granulene kan konvergere i midten og skape, som det var, en skillevegg, en diafragma, på tvers av poren. I midten av hullet kan man ofte se det såkalte sentralgranulatet.

Antall kjerneporer avhenger av cellenes metabolske aktivitet: jo høyere syntetiske prosesser i cellene, jo flere porer per overflateenhet av cellekjernen.

Antall kjernefysiske porer i ulike objekter

Kjernefysisk konvoluttkjemi

I sammensetningen av kjernemembranene finnes små mengder DNA (0-8%), RNA (3-9%), men de viktigste kjemiske komponentene er lipider (13-35%) og proteiner (50-75%). , som er for alle cellemembraner.

Sammensetningen av lipider er lik den i membranene til mikrosomer eller membraner i det endoplasmatiske retikulum. Kjernemembranene kjennetegnes ved et relativt lavt innhold av kolesterol og et høyt innhold av fosfolipider anriket på mettede fettsyrer.

Proteinsammensetningen til membranfraksjoner er svært kompleks. Blant proteiner ble det funnet en rekke enzymer som er vanlige med ER (for eksempel glukose-6-fosfatase, Mg-avhengig ATPase, glutamatdehydrogenase, etc.), RNA-polymerase ble ikke funnet. Her ble aktivitetene til mange oksidative enzymer (cytokromoksidase, NADH-cytokrom-c-reduktase) og ulike cytokromer avslørt.

Blant proteinfraksjonene av kjernemembraner er det grunnleggende histon-type proteiner, som forklares av koblingen av kromatinregioner med kjernekappen.

Nukleær konvolutt og kjernefysisk-cytoplasmatisk utveksling

Kjernemembranen er et system som avgrenser de to hovedcellerommene: cytoplasmaet og kjernen. Kjernemembranene er fullstendig permeable for ioner, for stoffer med liten molekylvekt, som sukker, aminosyrer, nukleotider. Det antas at proteiner med en molekylvekt på opptil 70 tusen og en størrelse på ikke mer enn 4,5 nm kan fritt diffundere gjennom skallet.

Den omvendte prosessen er også kjent - overføring av stoffer fra kjernen til cytoplasma. Dette gjelder først og fremst transport av RNA syntetisert utelukkende i kjernen.

En annen måte å transportere stoffer fra kjernen til cytoplasmaet er assosiert med dannelsen av utvekster av kjernemembranen, som kan skilles fra kjernen i form av vakuoler, innholdet deres helles deretter ut eller kastes inn i cytoplasmaet.

Derfor, fra de mange egenskapene og funksjonelle belastningene til kjernemembranen, bør det understrekes dens rolle som en barriere som skiller innholdet i kjernen fra cytoplasmaet, og begrenser Fri tilgang inn i kjernen til store aggregater av biopolymerer, en barriere som aktivt regulerer transporten av makromolekyler mellom kjernen og cytoplasmaet.

En av hovedfunksjonene til kjernefysisk konvolutt bør også betraktes som dens deltakelse i opprettelsen av intranukleær orden, i fikseringen av kromosomalt materiale i det tredimensjonale rommet til kjernen.

kjernefysisk matrise

Dette komplekset representerer ikke en ren fraksjon, det inkluderer komponenter av kjernehylsen, kjernen og karyoplasmaen. Både heterogent RNA og deler av DNA viste seg å være assosiert med kjernematrisen. Disse observasjonene ga grunn til å tro at kjernematrisen spiller en viktig rolle ikke bare for å opprettholde den generelle strukturen til interfasekjernen, men kan også være involvert i reguleringen av nukleinsyresyntese.

Forelesning nr.

Antall timer: 2

CellularKJERNE

1. Generelle kjennetegn ved interfasekjernen. Kjernefunksjoner

2.

3.

4.

1. Generelle kjennetegn ved interfasekjernen

Kjernen er den viktigste komponenten i cellen, som finnes i nesten alle celler i flercellede organismer. De fleste celler har en enkelt kjerne, men det er tokjernede og flerkjernede celler (for eksempel tverrete muskelfibre). Binukleære og multinukleære skyldes de funksjonelle egenskapene eller patologiske tilstanden til cellene. Formen og størrelsen på kjernen er svært varierende og avhenger av typen organisme, type, alder og funksjonstilstand til cellen. I gjennomsnitt er volumet av kjernen omtrent 10 % av det totale volumet til cellen. Oftest har kjernen en rund eller oval form som varierer i størrelse fra 3 til 10 mikron i diameter. Minimum størrelse kjernen er 1 mikron (i noen protozoer), maksimum er 1 mm (egg fra noen fisk og amfibier). I noen tilfeller er det en avhengighet av formen til kjernen på formen på cellen. Kjernen inntar vanligvis en sentral posisjon, men i differensierte celler kan den forskyves til den perifere delen av cellen. Kjernen inneholder nesten alt av DNA fra en eukaryot celle.

Hovedfunksjonene til kjernen er:

1) Lagring og overføring av genetisk informasjon;

2) Regulering av proteinsyntese, metabolisme og energi i cellen.

Dermed er kjernen ikke bare en beholder for genetisk materiale, men også et sted hvor dette materialet fungerer og reproduserer. Derfor vil brudd på noen av disse funksjonene føre til celledød. Alt dette peker på ledende verdi kjernefysiske strukturer i prosessene for syntese av nukleinsyrer og proteiner.

En av de første forskerne som demonstrerte kjernens rolle i cellens liv, var den tyske biologen Hammerling. Som et eksperimentelt objekt brukte Hammerling store encellede alger. AcetobulariaMediterranea og A.crenulata. Disse nært beslektede artene skiller seg godt fra hverandre ved formen på "hetten". Ved bunnen av stammen er kjernen. I noen forsøk ble hetten skilt fra den nedre delen av stilken. Som et resultat ble det funnet at kjernen er nødvendig for normal utvikling av hetten. I andre forsøk ble en stilk med kjerne av en algeart koblet sammen med en stilk uten kjerne av en annen art. De resulterende kimærene utviklet alltid en hette som er typisk for arten som kjernen tilhørte.

Overordnet plan Strukturen til interfasekjernen er den samme i alle celler. Kjernen består av kjernemembran, kromatin, nukleoler, kjerneproteinmatrise og karyoplasma (nukleoplasma). Disse komponentene finnes i nesten alle ikke-delende celler i eukaryote encellede og flercellede organismer.

2. Kjernefysisk konvolutt, struktur og funksjonell betydning

Kjernefysisk konvolutt (karyolemma, karyotheca) består av ytre og indre kjernemembraner med en tykkelse på 7 nm. Mellom dem er perinukleært rom bredde fra 20 til 40 nm. De viktigste kjemiske komponentene i kjernemembranen er lipider (13-35%) og proteiner (50-75%). Små mengder DNA (0-8%) og RNA (3-9%) finnes også i sammensetningen av kjernemembranene. Kjernemembranene kjennetegnes ved et relativt lavt innhold av kolesterol og et høyt innhold av fosfolipider. Kjernemembranen er direkte forbundet med det endoplasmatiske retikulum og innholdet i kjernen. Nettverkslignende strukturer grenser til den på begge sider. Den nettverkslignende strukturen som forer den indre kjernemembranen ser ut som et tynt skall og kalles kjernefysisk lamina. Den kjernefysiske laminaen støtter membranen og er i kontakt med kromosomer og kjernefysisk RNA. Den nettverkslignende strukturen som omgir den ytre kjernemembranen er mye mindre kompakt. Den ytre kjernemembranen er strødd med ribosomer involvert i proteinsyntese. Den kjernefysiske konvolutten inneholder mange porer med en diameter på ca. 30-100 nm. Antall kjernefysiske porer avhenger av celletypen, stadiet i cellesyklusen og den spesifikke hormonelle situasjonen. Så jo mer intense de syntetiske prosessene i cellen er, jo flere porer er det i kjernefysisk konvolutt. Kjerneporer er ganske labile strukturer, det vil si at avhengig av ytre påvirkninger kan de endre radius og konduktivitet. Poreåpningen er fylt med komplekst organiserte kule- og fibrillære strukturer. Kombinasjonen av membranperforeringer og disse strukturene kalles kjerneporekomplekset. Det komplekse komplekset av porer har åttekantet symmetri. Tre rader med granulat, 8 stykker i hver, er plassert langs grensen til det avrundede hullet i kjernemembranen: en rad er et verktøy for å konstruere konseptuelle modeller av siden av kjernen, den andre er et verktøy for å konstruere konseptuelle modeller av siden av cytoplasma, den tredje er plassert i den sentrale delen av porene. Granulstørrelsen er ca. 25 nm. Fibrillære prosesser strekker seg fra granulene. Slike fibriller som strekker seg fra de perifere granulene kan konvergere i midten og skape, som det var, en skillevegg, en diafragma, på tvers av poren. I midten av hullet kan man ofte se det såkalte sentralgranulatet.

Kjernefysisk cytoplasmatisk transport

Prosessen med substrattranslokasjon gjennom kjerneporen (for import) består av flere stadier. På det første stadiet forankrer det transporterte komplekset på fibrillen som vender mot cytoplasmaet. Deretter bøyer fibrillen seg og flytter komplekset til inngangen til den nukleære porekanalen. Selve translokasjonen og frigjøringen av komplekset til karyoplasmaet finner sted. Den omvendte prosessen er også kjent - overføring av stoffer fra kjernen til cytoplasma. Dette gjelder først og fremst transport av RNA syntetisert utelukkende i kjernen. Det er også en annen måte å overføre stoffer fra kjernen til cytoplasmaet. Det er assosiert med dannelsen av utvekster av kjernemembranen, som kan skilles fra kjernen i form av vakuoler, og deretter helles innholdet ut eller kastes ut i cytoplasmaet.

Således utføres utvekslingen av stoffer mellom kjernen og cytoplasmaet på to hovedmåter: gjennom porene og ved snøring.

Funksjoner til atomkonvolutten:

1. Barriere.Denne funksjonen er å skille innholdet i kjernen fra cytoplasmaet. Som et resultat viser prosessene for RNA/DNA-syntese fra proteinsyntese seg å være romlig atskilt.

2. Transportere.Kjernekonvolutten regulerer aktivt transporten av makromolekyler mellom kjernen og cytoplasmaet.

3. Organisering.En av hovedfunksjonene til kjernefysiske konvolutten er dens deltakelse i opprettelsen av intranukleær orden.

3. Strukturen og funksjonene til kromatin og kromosomer

Arvelig materiale kan være i cellekjernen i to strukturelle og funksjonelle tilstander:

1. Kromatin.Dette er en dekondensert, metabolsk aktiv tilstand designet for å gi transkripsjons- og reduplikasjonsprosesser i interfasen.

2. Kromosomer.Dette er den mest kondenserte, kompakte, metabolsk inaktive tilstanden, designet for å distribuere og transportere genetisk materiale til datterceller.

Kromatin.I cellekjernen avsløres soner med tett stoff, som er godt farget med grunnleggende fargestoffer. Disse strukturene kalles "kromatin" (fra det greske "chromo"– farge, maling). Kromatinet til interfasekjernene er kromosomene som er i en dekondensert tilstand. Graden av dekondensering av kromosomer kan være forskjellig. Sonene med fullstendig dekondensering kalles eukromatin. Med ufullstendig dekondensering kalles områder med kondensert kromatin heterokromatin. Graden av kromatindekondensasjon i interfasen gjenspeiler den funksjonelle belastningen til denne strukturen. Jo mer "diffust" kromatinet er fordelt i interfasekjernen, jo mer intense er de syntetiske prosessene i den. AvtaRNA-syntese i celler er vanligvis ledsaget av en økning i kondenserte kromatinsoner.Maksimal kondensering av kondensert kromatin oppnås under mitotisk celledeling. I denne perioden utfører ikke kromosomene noen syntetiske funksjoner.

Kjemisk består kromatin av DNA (30-45%), histoner (30-50%), ikke-histonproteiner (4-33%) og en liten mengde RNA.DNAet til eukaryote kromosomer er et lineært molekyl som består av tandem (en etter den andre) ordnede replikoner. annen størrelse. Gjennomsnittlig replikonstørrelse er omtrent 30 µm. Replikoner er deler av DNA som syntetiseres som uavhengige enheter. Replikoner har start- og sluttpunkter for DNA-syntese. RNA er alle kjente cellulære typer RNA i prosessen med syntese eller modning. Histoner syntetiseres på polysomer i cytoplasmaet, og denne syntesen begynner noe tidligere enn DNA-replikasjon. Syntetiserte histoner migrerer fra cytoplasmaet til kjernen, hvor de binder seg til DNA-regioner.

Strukturelt er kromatin et filamentøst komplekst molekyl av deoksyribonukleoprotein (DNP), som består av DNA assosiert med histoner. Kromatinfilamentet er en dobbel helix av DNA som omgir histonkjernen. Den består av repeterende enheter kalt nukleosomer. Antallet nukleosomer er enormt.

Kromosomer(fra gresk chromo og soma) er organellene i cellekjernen, som er bærere av gener og bestemmer arvelige egenskaper til celler og organismer.

Kromosomer er stavformede strukturer av varierende lengde med en ganske konstant tykkelse. De har en sone med primær innsnevring, som deler kromosomet i to armer.Kromosomer med like mange kalles metasentrisk, med armer av ulik lengde - submetasentrisk. Kromosomer med en veldig kort, nesten umerkelig andrearm kalles akrosentrisk.

I området for den primære innsnevringen er det en sentromer, som er en lamellær struktur i form av en skive. Bunter av mikrotubuli av den mitotiske spindelen er festet til sentromeren og løper mot sentriolene. Disse buntene av mikrotubuli er involvert i bevegelsen av kromosomer til cellens poler under mitose. Noen kromosomer har en sekundær innsnevring. Sistnevnte er vanligvis plassert nær den distale enden av kromosomet og skiller et lite område, satellitten. Sekundære innsnevringer kalles nukleolære organisatorer. DNA som er ansvarlig for syntesen av rRNA er lokalisert her. Armene til kromosomene ender i telomerer, endesegmentene. De telomere endene av kromosomer er ikke i stand til å koble seg til andre kromosomer eller deres fragmenter. Derimot kan de ødelagte endene av kromosomer bli sammen med de samme ødelagte endene til andre kromosomer.

Størrelsen på kromosomene i forskjellige organismer varierer mye. Så lengden på kromosomene kan variere fra 0,2 til 50 mikron. De minste kromosomene finnes i noen protozoer, sopp. De lengste er hos noen ortopteran-insekter, hos amfibier og hos liljer. Lengden på menneskelige kromosomer er i området 1,5-10 mikron.

Antall kromosomer i forskjellige objekter varierer også betydelig, men er typisk for hver dyre- eller planteart. Hos noen radiolarier når antallet kromosomer 1000-1600. Rekordholderen blant planter når det gjelder antall kromosomer (ca. 500) er gressbregnen, 308 kromosomer i morbærtreet. Det minste antallet kromosomer (2 per diploid sett) er observert i malariaplasmodium, hesterundorm. Mennesker har 46 kromosomeri sjimpanse, kakerlakk og pepper– 48, fruktflue Drosophila - 8, husflue - 12, karpe - 104, gran og furu - 24, due - 80.

Karyotype (fra gresk. Karion - kjerne, nøttekjerne, operatører - prøve, form) - et sett med trekk ved kromosomsettet (antall, størrelse, form på kromosomer) som er karakteristisk for en bestemt art.

Individer av forskjellige kjønn (spesielt hos dyr) av samme art kan variere i antall kromosomer (forskjellen er oftest på ett kromosom). Selv hos nært beslektede arter skiller kromosomsett seg fra hverandre enten i antall kromosomer eller i størrelsen på minst ett eller flere kromosomer.Derfor kan strukturen til karyotypen være en taksonomisk egenskap.

I andre halvdel av 1900-tallet begynte praksisen med kromosomanalyse å bli introdusert metoder for differensiell farging av kromosomer. Det antas at evnen til individuelle seksjoner av kromosomer til å farge er assosiert med deres kjemiske forskjeller.

4. Cellekjernen. Karyoplasma. Kjernefysisk proteinmatrise

Nucleolus (nucleolus) er en essensiell komponent i cellekjernen til eukaryote organismer. Det er imidlertid noen unntak. Dermed er nukleoler fraværende i høyt spesialiserte celler, spesielt i noen blodceller. Nukleolen er en tett rund kropp med en størrelse på 1-5 mikron. I motsetning til cytoplasmatiske organeller, har ikke nukleolus en membran som vil omgi innholdet. Størrelsen på kjernen gjenspeiler graden av dens funksjonelle aktivitet, som varierer mye i forskjellige celler. Nukleolen er et derivat av kromosomet. Nukleolen består av protein, RNA og DNA. Konsentrasjonen av RNA i nukleolene er alltid høyere enn konsentrasjonen av RNA i andre komponenter i cellen. Dermed kan konsentrasjonen av RNA i kjernen være 2-8 ganger høyere enn i kjernen, og 1-3 ganger høyere enn i cytoplasmaet. På grunn av det høye innholdet av RNA, farger nukleolene godt med grunnleggende fargestoffer. DNAet i kjernen danner store løkker som kalles nukleolarorganisatorer. Dannelsen og antallet nukleoler i cellene avhenger av dem. Nukleolen er heterogen i sin struktur. Den har to hovedkomponenter: granulær og fibrillær. Diameteren på granulatene er ca. 15-20 nm, tykkelsen på fibrillene– 6-8 nm. Den fibrillære komponenten kan konsentreres i den sentrale delen av nukleolus, og den granulære komponenten - langs periferien. Ofte danner den granulære komponenten filamentøse strukturer - nukleolonemer med en tykkelse på omtrent 0,2 μm. Den fibrillære komponenten i nukleolene er ribonukleoproteintrådene til ribosomforløpere, og granulene er de modne ribosomunderenhetene. Funksjonen til nukleolen er å danne ribosomalt RNA (rRNA) og ribosomer, som polypeptidkjeder syntetiseres på i cytoplasmaet. Mekanismen for ribosomdannelse er som følger: en rRNA-forløper dannes på DNAet til nukleolarorganisatoren, som er kledd med et protein i nukleolussonen. Ribosomunderenheter er satt sammen i kjernen. I aktivt fungerende nukleoler syntetiseres 1500-3000 ribosomer per minutt. Ribosomer fra kjernen gjennom porene i kjernekappen kommer inn i membranene i det endoplasmatiske retikulum. Antallet og dannelsen av nukleoler er assosiert med aktiviteten til nukleolære arrangører. Endringer i antall nukleoler kan oppstå på grunn av fusjon av nukleoler eller på grunn av endringer i cellens kromosombalanse. Kjerner inneholder vanligvis flere nukleoler. Kjernene til noen celler (salamanderoocytter) inneholder et stort antall nukleoler. Dette fenomenet har fått navn forsterkning. Det ligger i organiseringen av kvalitetsstyringssystemer, som oppstår overreplikasjon av den nukleolære organiseringssonen, mange kopier beveger seg bort fra kromosomene og blir i tillegg fungerende nukleoler. En slik prosess er nødvendig for akkumulering av et stort antall ribosomer per egg. Dette sikrer utviklingen av embryoet i de tidlige stadiene, selv i fravær av syntesen av nye ribosomer. De overtallige nukleolene forsvinner etter modning av eggcellen.

Skjebnen til kjernen under celledeling. Når rRNA-syntese avtar i profase, løsner kjernen og ferdiglagde ribosomer dukker opp i karyoplasma og deretter inn i cytoplasma. Under kromosomkondensasjon er den fibrillære komponenten av nukleolen og en del av granulene nært forbundet med overflaten deres, og danner grunnlaget for matrisen av mitotiske kromosomer. Dette fibrillært-granulære materialet overføres av kromosomer til datterceller. I tidlig telofase, når kromosomer dekondenserer, frigjøres matrisekomponenter. Dens fibrillære del begynner å samle seg til mange små tilknyttede selskaper - prenukleoler, som kan kombineres med hverandre. Når RNA-syntesen gjenopptas, transformeres prenukleolene til normalt fungerende nukleoler.

Karyoplasma(fra gresk.< карион > – valnøtt, nøttekjerne), eller atomjuice, i form av en strukturløs halvflytende masse, omgir kromatin og nukleoler. Kjernesaft inneholder proteiner og ulike RNA-er.

Kjernefysisk proteinmatrise (kjerneskjelett) - ramme intranukleært system, som tjener til å opprettholde den generelle strukturen til interfasekjernen til foreningen av alle kjernefysiske komponenter. Det er et uløselig materiale som blir igjen i kjernen etter biokjemiske ekstraksjoner. Den har ikke en klar morfologisk struktur og består av 98 % proteiner.

Kjernen finnes i hver eukaryot celle. Det kan være én kjerne, eller det kan være flere kjerner i en celle (avhengig av dens aktivitet og funksjon).

Cellekjernen består av en membran, kjernejuice, nukleolus og kromatin. Den kjernefysiske konvolutten består av to membraner atskilt av et perinukleært (perinukleært) rom, mellom hvilket det er en væske. Hovedfunksjonene til kjernemembranen er separasjon av genetisk materiale (kromosomer) fra cytoplasma, samt regulering av bilaterale forhold mellom kjernen og cytoplasma.

Atomhylsteret er gjennomsyret av porer som har en diameter på ca. 90 nm. Poreområdet (porekomplekset) har en kompleks struktur (dette indikerer kompleksiteten til mekanismen for å regulere forholdet mellom kjernen og cytoplasmaet). Antall porer avhenger av cellens funksjonelle aktivitet: jo høyere den er, jo flere porer (det er flere porer i umodne celler).

Grunnlaget for kjernefysisk juice (matrise, nukleoplasma) er proteiner. Juice danner det indre miljøet til kjernen, spiller en viktig rolle i arbeidet med det genetiske materialet til celler. Proteiner: filamentøse eller fibrillære (støttefunksjon), heteronukleært RNA (produkter av primær transkripsjon av genetisk informasjon) og mRNA (prosesseringsresultat).

Nukleolus er strukturen der dannelsen og modningen av ribosomalt RNA (rRNA) finner sted. rRNA-gener okkuperer visse områder flere kromosomer (hos mennesker er disse 13–15 og 21–22 par), hvor nukleolære arrangører dannes, i regionen hvor selve nukleolene dannes. I metafasekromosomer kalles disse områdene sekundære innsnevringer og ser ut som innsnevringer. Elektronmikroskopi avslørte filamentøse og granulære komponenter i nukleolene. Filamentøs (fibrillær) er et kompleks av proteiner og gigantiske rRNA-forløpermolekyler, som deretter gir opphav til mindre molekyler av modent rRNA. Under modning omdannes fibrillene til ribonukleoproteingranulat (granulær komponent).

Kromatin har fått navnet sitt for sin evne til å farge godt med grunnleggende fargestoffer; i form av klumper, er det spredt i nukleoplasmaet til kjernen og er en interfaseform for eksistensen av kromosomer.

Kromatin består hovedsakelig av DNA-tråder (40 % av kromosomets masse) og proteiner (ca. 60 %), som til sammen danner nukleoproteinkomplekset. Det er histon (fem klasser) og ikke-histonproteiner.

Histoner (40%) har regulatoriske (sterkt knyttet til DNA og hindrer lesing av informasjon fra det) og strukturelle funksjoner (organisering av den romlige strukturen til DNA-molekylet). Ikke-histonproteiner (mer enn 100 fraksjoner, 20 % av kromosommassen): enzymer for RNA-syntese og -prosessering, DNA-replikasjonsreparasjon, strukturelle og regulatoriske funksjoner. I tillegg ble det funnet RNA, fett, polysakkarider og metallmolekyler i sammensetningen av kromosomer.

Avhengig av tilstanden til kromatin, skilles eukromatiske og heterokromatiske regioner av kromosomer. Eukromatin er mindre tett og genetisk informasjon kan leses fra det. Heterochromatin er mer kompakt, og informasjon kan ikke leses i det. Det er konstitutivt (strukturelt) og fakultativt heterokromatin.

5. Struktur og funksjoner til semi-autonome cellestrukturer: mitokondrier og plastider

Mitokondrier (fra gr. mitos - "tråd", kondrion - "korn, korn") er permanente membranorganeller av en rund eller stavformet (ofte forgrenet) form. Tykkelse - 0,5 mikron, lengde - 5-7 mikron. Antall mitokondrier i de fleste dyreceller er 150-1500; i kvinnelige egg - opptil flere hundre tusen, i spermatozoer - en spiralformet mitokondrier vridd rundt den aksiale delen av flagellen.

Hovedfunksjonene til mitokondrier:

1) spille rollen som energistasjoner av celler. Prosessene med oksidativ fosforylering (enzymatisk oksidasjon av forskjellige stoffer med påfølgende akkumulering av energi i form av molekyler av adenosintrifosfat - ATP) fortsetter i dem;

2) lagre arvelig materiale i form av mitokondrielt DNA. Mitokondrier krever at proteinene kodet i kjernefysiske DNA-genene fungerer, siden deres eget mitokondrielle DNA kan gi mitokondriene bare noen få proteiner.

Sidefunksjoner - deltakelse i syntesen av steroidhormoner, noen aminosyrer (for eksempel glutamin). Strukturen til mitokondrier

Mitokondrier har to membraner: ytre (glatt) og indre (danner utvekster - bladformede (cristae) og rørformede (tubuli)). Membraner er forskjellige i kjemisk sammensetning, sett med enzymer og funksjoner.

I mitokondrier er det indre innholdet en matrise - et kolloidalt stoff der korn med en diameter på 20–30 nm ble funnet ved hjelp av et elektronmikroskop (de akkumulerer kalsium- og magnesiumioner, reserver av næringsstoffer, for eksempel glykogen).

Matrisen rommertet: 2–6 kopier av sirkulært DNA uten histonproteiner (som i prokaryoter), ribosomer, et sett med t-RNA, enzymer for reduplikasjon, transkripsjon, oversettelse av arvelig informasjon. Dette apparatet som helhet er veldig likt det til prokaryoter (når det gjelder antall, struktur og størrelse på ribosomer, organiseringen av dets eget arvelige apparat, etc.), som bekrefter det symbiotiske konseptet om opprinnelsen til den eukaryote cellen.

Både matrisen og overflaten av den indre membranen er aktivt involvert i implementeringen av energifunksjonen til mitokondrier, hvorpå elektrontransportkjeden (cytokromer) og ATP-syntase er lokalisert, som katalyserer fosforyleringen av ADP kombinert med oksidasjon, som konverterer det inn i ATP.

Mitokondrier formerer seg ved ligering, så under celledeling er de mer eller mindre jevnt fordelt mellom datterceller. Dermed utføres suksesjon mellom mitokondriene til celler fra påfølgende generasjoner.

Dermed er mitokondrier preget av relativ autonomi i cellen (i motsetning til andre organeller). De oppstår under delingen av maternelle mitokondrier, har sitt eget DNA, som skiller seg fra kjernesystemet for proteinsyntese og energilagring.

plastider

Dette er semi-autonome strukturer (de kan eksistere relativt autonomt fra cellens kjernefysiske DNA) som finnes i planteceller. De er dannet av proplastider, som er tilstede i plantens embryo. Avgrenset av to membraner.

Det er tre grupper plastider:

1) leukoplaster. De er runde, ikke farget og inneholder næringsstoffer (stivelse);

2) kromoplaster. De inneholder molekyler av fargestoffer og er tilstede i cellene til fargede planteorganer (frukt av kirsebær, aprikoser, tomater);

3) kloroplaster. Dette er plastidene til de grønne delene av planten (blader, stilker). I struktur ligner de på mange måter mitokondriene til dyreceller. Den ytre membranen er glatt, den indre har utvekster - lamelosomer, som ender i fortykninger - thylakoider som inneholder klorofyll. Stromaet (flytende del av kloroplasten) inneholder et sirkulært DNA-molekyl, ribosomer, reservenæringsstoffer (stivelseskorn, fettdråper).

Kjernen er omgitt av en membran som består av to membraner

Den ytre kjernemembranen er en fortsettelse av ER-membranene, og det perinukleære rommet (lumen) går inn i ER-lumenet

Tallrike NPC-er er til stede i kjernekonvolutten, som er de eneste kanalene for utveksling av molekyler og makromolekyler mellom kjernen og cytoplasmaet

Kjerne omgitt av et skall bestående av to konsentrisk anordnede ytre og indre kjernemembraner. Hver membran inneholder et spesifikt sett med proteiner og et kontinuerlig dobbeltlag av fosfolipider. Med unntak av noen encellede eukaryoter, er den indre kjernemembranen støttet av et nettverk av filamenter forankret i en nettformet struktur. Dette nettverket av filamenter kalles kjernefysisk lamina.

Utendørs kjernefysisk membran går inn i ER-membranene og er, som de fleste av dens membraner, dekket med ribosomer involvert i proteinsyntese. Figuren under viser koblingen av ytre membran med EPJ.

Rom mellom ute og inne kjernefysiske membraner er det perinukleære rommet (PP). Akkurat som den ytre membranen er koblet til membranen, kontakter kjernekappen PP det indre rommet til ER. Tykkelsen på hver av de to membranene er 7-8 nm (nm), og bredden på kjernefysisk konvolutt PP er 20-40 nm.

I studiet av forberedelser av kjernefysiske konvolutten i elektronisk mikroskop, det mest merkbare trekk ved strukturen er NPC-ene (kjerneporekomplekser), som tjener som kanaler for transport av de fleste molekyler mellom kjernen og cytoplasmaet. Skallet til kjernene til de fleste celler inneholder omtrent 10-20 NPC per kvadratmikron overflate. Således inneholder gjærceller 150-250 NPC-er, og somatiske celler fra pattedyr 2000-4000.

Imidlertid noen celler har en mye høyere poretetthet, sannsynligvis fordi de er preget av høy intensitet av transkripsjons- og translasjonsprosesser, noe som innebærer transport av et stort antall makromolekyler inn og ut av kjernen. For eksempel er overflaten av kjernen til amfibieoocytter nesten fullstendig dekket med NPC-er.

Hvordan kunne det være dobbel nukleær membran? I en eukaryot celle har mitokondrier og kloroplast også en dobbel membran. I følge endosymbiosehypotesen ble disse organellene dannet under evolusjon, da noen celler fanget andre i prosessen med endocytose. Deretter ble de absorberte cellene omgitt av to membraner: deres egne og vertscellens membran. Det viste seg at noen av de absorberte cellene viser metabolsk aktivitet, for eksempel, i motsetning til vertsceller, er de i stand til å utføre fotosyntese.

Det mest overbevisende beviset for endosymbiotisk opprinnelse til mitokondrier og kloroplaster ligger i det faktum at ribosomene til begge organellene minner mer om ribosomer til moderne prokaryoter, og i mindre grad de samme mikrostrukturene i cytoplasmaet til en eukaryot celle. Mye mindre klart er opprinnelsen til kjernen. Imidlertid antyder eksistensen av en dobbel kjernemembran, som for mitokondrier og kloroplaster, at den fangede prokaryote cellen har utviklet seg til en kjerne som inneholder alt cellulært DNA.

Atomkonvolutten er koblet til endoplasmatisk retikulum(EPR). Overflaten av kjernemembranen til Xenopus laevis-oocytten er dekket med komplekser av kjerneporer.
Kjernen kunne ha blitt dannet som et resultat av endosymbiose, en prosess
hvor en prokaryot celle fanger en annen celle; da blir den fangede cellen en primitiv kjerne.