Nucleolii, care fac parte din nucleu, au fost descriși pentru prima dată de omul de știință Fontana în 1774. Nucleolii se găsesc în aproape toate nucleele celulelor eucariote. Aceasta este o structură mai densă pe fundalul organizării difuze a cromatinei. Componenta principală a nucleolului este proteina. Reprezintă până la 80%. Pe lângă proteine, nucleolul conține acizi nucleici. ARN 5-14%, iar ADN 2-12%. În anii 30 ai secolului XX, s-a demonstrat că apariția nucleolilor este întotdeauna legată de anumite zone. Oamenii de știință McClinton, Nates și Navashin au numit aceste zone organizatori nucleolari. Cu alte cuvinte, aici se află genele ribozomale. Organizatorii nucleolari nu sunt un fel de locus punctual, sunt formațiuni multiple în structură, care conțin mai multe regiuni genice identice, fiecare dintre acestea fiind responsabilă de formarea nucleolului. În genomul eucariotelor, genele ribozomale sunt reprezentate de mii de unități. Ele aparțin unor secvențe ADN moderat repetitive. Adesea, organizatorii nucleolari sunt localizați în constricții secundare ale cromozomilor. La om, organizatorii nucleolari sunt localizați pe brațele scurte ale unor cromozomi. Dar se formează un singur nucleol.

Numărul maxim de nucleoli este determinat și de numărul de organizatori nucleolari. Crește în funcție de ploidia nucleară.

Este caracteristic că în celulele diferitelor țesuturi și afilieri taxonomice predomină un număr mic de nucleoli. Cel mai adesea, numărul de nucleoli este mai mic decât numărul de organizatori. Acest lucru se datorează faptului că în timpul noii formări a nucleolului, organizatorii nucleolari fuzionează într-o singură structură comună. Ele se unesc în spațiul nucleului de interfază, formând un nucleol din diferiți cromozomi.

În ovocite, numărul de nucleoli ajunge la câteva sute. Acesta este fenomenul de amplificare a genelor ARN ribozomal. Supranumerar. De obicei, în celulele somatice numărul de gene din ARN-ul ribozomal este constant. Nu se modifică în funcție de nivelul de transcripție al acestor gene. În timpul replicării ADN-ului în perioada S, numărul genelor de ARN ribozomal se dublează, iar în celulele germinale aceste gene suferă o replicare excesivă pentru a asigura un număr mare de ribozomi. Ca urmare a suprasintezei genelor de ARN ribozomal, copiile lor devin molecule circulare libere sau extracromozomiale. Ele pot funcționa independent și, ca rezultat, se formează o masă de nucleoli suplimentari liberi, care nu mai sunt asociați structural cu cromozomii formatori de nucleoli. Și numărul de gene de ARN ribozomal devine de aproape 3000 de ori mai mare decât cantitatea haploidă de ARN ribozomal.

Sensul biologic este de a oferi un număr mare de produse de rezervă care sunt utilizate în primele etape embriogeneză și care poate fi sintetizată în celulă numai pe matrici suplimentare de nucleoli amplificați, întrucât embrionul nu are o sinteză proprie de gene ribozomale.

După perioada de maturare a ovocitelor, nucleolii suplimentari sunt distruși. Prin urmare, replicarea genelor ribozomale este un fenomen temporar.

Structura nucleolului include următoarele componente:

1) Componentă granulară;

2) Componenta fibrilară (reprezentată printr-un centru fibrilar și o componentă densă);

3) Cromatina;

4) Matricea proteică.

Nucleolii sunt construiți din componente granulare și fibrilare și pozițiile lor relative variază. Cel mai adesea, componenta granulară este situată de-a lungul periferiei nucleolului, iar componenta fibrilară formează filamente nucleolare, cu o grosime de aproximativ 100–200 nm. Acestea sunt uneori numite nucleoloneme. Nu sunt omogene în structura lor, pe lângă granule, conțin multe fibrile noi, care formează condensări separate în nucleoloneme.

S-a dovedit că structura componentei fibrilare difuze este, de asemenea, eterogenă. S-a descoperit că în nucleoli se găsesc centri fibrilari. Acestea sunt zone de acumulare de fibrile cu densitate electronică scăzută, înconjurate de o zonă de fibrile cu densitate electronică mai mare. Această zonă se numește componenta densă.

Cromatina nucleolară este cromatina perinucleolară, care poate fi adiacentă nucleolului și chiar înconjoară complet. Adesea, fibrile de cromatină de 30 nm se extind între regiunile nucleoleminale.

În secțiuni, nu putem izola matricea proteică ca o componentă separată.

Pe lângă diferitele grade de severitate, există și alte opțiuni pentru organizarea structurală a nucleolului.

Mai multe tipuri de nucleole: 1) reticulare sau nucleolonemale 2) compacte 3) inelare 4) reziduale sau de repaus 5) segregate.

Reticular caracteristică majorității celulelor. Se caracterizează de obicei printr-o structură nucleolonemală. Centrii fibrilari apar slab deoarece nivelul de transcripție este foarte ridicat. Acest tip de nucleoli se găsește în celulele animale și vegetale și este tipic pentru cromozomii politene ai dipterelor.

Compact tipul se distinge prin nucleolonem mai puțin pronunțat și o frecvență mai mare de apariție în centrii fibrilari. Se găsește în celulele care se reproduc activ, în celulele meristeme ale plantelor și în celulele culturii de țesuturi. Se presupune că primul tip poate merge invers.

În formă de inel nucleolii sunt caracteristici animalelor. Au forma unui inel, care este un centru fibrilar înconjurat de fibrile și grana. Dimensiunea unor astfel de nucleoli este de aproximativ 1 micron. Nucleoli tipici în formă de inel sunt caracteristici endocitelor, endoeleocitelor, de exemplu. pentru celulele cu niveluri scăzute de transcripție.

Rezidual– caracteristică celulelor care și-au pierdut capacitatea de a sintetiza ARNr.

Segregate Nucleolii sunt celule care sunt expuse la diferite substanțe chimice care determină oprirea sintezei ARNr.

Termenul este folosit datorită faptului că are loc separarea diferitelor componente ale nucleolilor, însoțită de o scădere progresivă a volumului acestuia. În forma sa inactivă, organizatorul nucleolar al cromozomilor este prezentat sub forma unui centru fibrilar mare, care include o parte compactă pliată a ADN-ului cromozomial, în care următoarele gene ribozomale sunt situate una după alta. La începutul activării nucleolului, la periferia centrului fibrilar are loc decondensarea genelor ribozomale. Aceste gene încep să fie transcrise și pe ele se formează transcriptele RNP. Aceste transcrieri, la maturare, dau naștere la precursori de ribozom, care se acumulează de-a lungul periferiei nucleolului activat. Pe măsură ce transcripția crește, unicul centru fibrilar se descompune într-un număr de structuri mai mici conectate între ele prin secțiuni de ADN complet decondensate. Cu cât activitatea transcripțională a nucleolului este mai mare, cu atât este mai mare numărul de structuri fibrilare mici interconectate, înconjurate de o componentă fibrilă densă, care conține precursorii genelor ribozomale 45 S. Când nucleolul este complet activat, toți centrii fibrilari mici se decondensează în acest caz zonele componentei dense conțin tot ARN-ul ribozomal, care este în stare activă. În cazul inactivării nucleolului, are loc condensarea treptată a ADN-ului ribozomal, iar centrii fibrilari se formează din nou. Ele se combină între ele și amploarea lor crește în paralel cu scăderea proporțiilor componentei dense. Această stare inactivată a nucleolului este similară ca structură cu organizatorul nucleolar al cromozomilor mitotici.

Nucleolul este o structură nepermanentă în celulă. Își schimbă proprietățile și structura în timpul ciclului celular. La începutul mitozei, structurile nucleolului devin ușor mai dense, iar după ruperea membranei nucleare, dimpotrivă, își pierd din densitate, se slăbesc, se dezintegrează în componentele lor structurale și se răspândesc între cromozomii condensați sub formă de nucleoză. material. Și, prin urmare, în metafază și anafază, nucleolii ca atare sunt absenți în celulă. Se găsesc sub forma unei matrice de cromozomi mitotici. Primele semne de noi nucleoli apar în telofaza medie, concomitent cu cromozomi practic decondensați și cu celule care au o nouă înveliș nuclear, sub formă de inele dense numite prenucleoli. Numărul lor este de obicei mare. În perioada G1 a ciclului celular, prenucleolii cresc, se unesc între ei, numărul lor total scade, iar volumul total crește. În perioadele G2 și S, volumul total al nucleolului se dublează.

Astfel, după divizare, componentele proteice și enzimele sunt transferate către noi nuclei fiice, ceea ce creează condițiile necesare pentru reluarea sintezei și maturizării atât a ribozomilor, cât și a sintezei ARNr. Cromozomul mitotic transferă către nucleul fiică nu numai informații genetice sub formă de cromatina ADN, ci și cantitatea necesară de aparat sintetic, gata să activeze transcripția în noul ciclu celular. Și aceste componente necesare se găsesc sub forma unei matrice pe cromozomii mitotici.

Funcțiile nucleolului:

1) sinteza ARNr;

2) Participarea la maturizarea ARN-urilor mesager;

3) Participarea la maturarea ARN-urilor de transport;

4) Tipurile de ARN care fac parte din particula srp a ribozomilor se formează în nucleoli;

5) Sinteza transportorului de protoni nicotinamidă adenin dinucleotid are loc în nucleol.

De obicei, o celulă eucariotă are una miez, dar există celule binucleate (ciliate) și multinucleate (opaline). Unele celule foarte specializate își pierd nucleul pentru a doua oară (eritrocite ale mamiferelor, tuburi sită ale angiospermelor).

Forma miezului este sferică, elipsoidală, mai rar lobată, în formă de fasole etc. Diametrul miezului este de obicei de la 3 la 10 microni.

Structura de bază:
1 - membrana exterioara; 2 - membrana interna; 3 - pori; 4 - nucleol; 5 - heterocromatina; 6 - eucromatina.

Nucleul este delimitat de citoplasmă de două membrane (fiecare dintre ele are o structură tipică). Între membrane există un spațiu îngust umplut cu o substanță semi-lichidă. În unele locuri, membranele se contopesc între ele, formând pori (3), prin care are loc schimbul de substanțe între nucleu și citoplasmă. Membrana nucleară exterioară (1) de pe partea îndreptată spre citoplasmă este acoperită cu ribozomi, dându-i rugozitate, membrana interioară (2) este netedă. Membranele nucleare fac parte din sistemul membranar al celulei: excrescențe ale membranei nucleare exterioare se conectează la canalele reticulului endoplasmatic, formând un singur sistem de canale comunicante.

Carioplasmă (suc nuclear, nucleoplasmă)- continutul intern al nucleului, in care se afla cromatina si unul sau mai multi nucleoli. Seva nucleară conține diverse proteine ​​(inclusiv enzime nucleare) și nucleotide libere.

Nucleol(4) este un corp rotund, dens, scufundat în suc nuclear. Numărul de nucleoli depinde de starea funcțională a nucleului și variază de la 1 la 7 sau mai mult. Nucleolii se găsesc numai în nucleele nedivizoare, ei dispar în timpul mitozei. Nucleolul se formează pe anumite secțiuni de cromozomi care poartă informații despre structura ARNr. Astfel de regiuni sunt numite organizator nucleolar și conțin numeroase copii ale genelor care codifică ARNr. Subunitățile ribozomale sunt formate din ARNr și proteine ​​​​care provin din citoplasmă. Astfel, nucleolul este o colecție de ARNr și subunități ribozomale în diferite stadii ale formării lor.

Cromatina- structuri nucleoproteice interne ale nucleului, colorate cu anumiți coloranți și care diferă ca formă de nucleol. Cromatina are formă de bulgări, granule și fire. Compoziția chimică a cromatinei: 1) ADN (30–45%), 2) proteine ​​histone (30–50%), 3) proteine ​​non-histone (4–33%), prin urmare, cromatina este un complex dezoxiribonucleoproteic (DNP). În funcție de starea funcțională a cromatinei, există: heterocromatina(5) și eucromatina(6). Eucromatina este activă genetic, heterocromatina este regiuni inactive ale cromatinei. Eucromatina nu este vizibilă la microscopie cu lumină, este slab colorată și reprezintă secțiuni decondensate (despiralizate, nerăsucite) ale cromatinei. La microscopul optic, heterocromatina are aspectul unor bulgări sau granule, este intens colorată și reprezintă zone condensate (spiralizate, compactate) de cromatina. Cromatina este forma de existență a materialului genetic în celulele de interfază. În timpul diviziunii celulare (mitoză, meioză), cromatina este transformată în cromozomi.

Funcții kernel: 1) stocarea informațiilor ereditare și transmiterea acesteia către celulele fiice în timpul diviziunii, 2) reglarea activității celulare prin reglarea sintezei diferitelor proteine, 3) locul de formare a subunităților ribozomale.

Yandex.DirectToate reclamele

Cromozomii

Cromozomii- acestea sunt structuri citologice în formă de baston care reprezintă cromatina condensată și apar în celulă în timpul mitozei sau meiozei. Cromozomii și cromatina sunt forme diferite de organizare spațială a complexului dezoxiribonucleoproteic, corespunzătoare diferitelor faze ale ciclului de viață celular. Compoziția chimică a cromozomilor este aceeași cu a cromatinei: 1) ADN (30–45%), 2) proteine ​​histone (30–50%), 3) proteine ​​non-histone (4–33%).

Baza unui cromozom este o moleculă continuă de ADN dublu catenar; Lungimea ADN-ului unui cromozom poate ajunge la câțiva centimetri. Este clar că o moleculă de o asemenea lungime nu poate fi localizată într-o formă alungită într-o celulă, ci suferă o pliere, dobândind o anumită structură tridimensională sau conformație. Se pot distinge următoarele niveluri de pliere spațială a ADN-ului și a DNP: 1) nucleozomal (înfășurarea ADN-ului pe globule proteice), 2) nucleomeric, 3) cromomeric, 4) cromonemeral, 5) cromozomal.

În procesul de conversie a cromatinei în cromozomi, DNP formează nu numai elice și superhelice, ci și bucle și superbucle. Prin urmare, procesul de formare a cromozomilor, care are loc în profaza mitozei sau profaza 1 a meiozei, este mai bine numit nu spiralizare, ci condensare cromozomală.

Cromozomi: 1 - metacentric; 2 - submetacentric; 3, 4 - acrocentric. Structura cromozomilor: 5 - centromer; 6 - constricție secundară; 7 - satelit; 8 - cromatide; 9 - telomeri.

Cromozomul metafază (cromozomi studiați în timpul metafazei mitozei) este format din două cromatide (8). Orice cromozom are constricție primară (centromer)(5), care împarte cromozomul în brațe. Unii cromozomi au constricție secundară(6) și satelit(7). Satelit - o secțiune a unui braț scurt, separată de o constricție secundară. Cromozomii care au un satelit se numesc satelit (3). Capetele cromozomilor sunt numite telomerii(9). În funcție de poziția centromerului, există: a) metacentric(umeri egali) (1), b) submetacentric(umeri inegali moderati) (2), c) acrocentric cromozomi (strict inegali) (3, 4).

Celulele somatice conțin diploid(dublu - 2n) set de cromozomi, celule sexuale - haploid(singur - n). Setul diploid de viermi rotunzi este 2, drosophila - 8, cimpanzeul - 48, rac de râu- 196. Cromozomii setului diploid se împart în perechi; cromozomii unei perechi au aceeași structură, dimensiune, set de gene și se numesc omolog.

Cariotip- un set de informații despre numărul, mărimea și structura cromozomilor metafazici. O idiograma este o reprezentare grafică a unui cariotip. Reprezentanți tipuri diferite Cariotipurile sunt diferite, dar cele din aceeași specie sunt aceleași. Autozomi- cromozomi care sunt aceiași pentru cariotipurile masculine și feminine. Cromozomi sexuali- cromozomi la care cariotipul masculin diferă de cel feminin.

Setul de cromozomi umani (2n = 46, n = 23) conține 22 de perechi de autozomi și 1 pereche de cromozomi sexuali. Autozomii sunt împărțiți în grupuri și numerotați:

Cromozomii sexuali nu aparțin niciunui grup și nu au un număr. Cromozomii sexuali ai unei femei sunt XX, iar cel al unui bărbat este XY. Cromozomul X este submetacentric mediu, cromozomul Y este acrocentric mic.

În zona constricțiilor secundare ale cromozomilor grupelor D și G există copii ale genelor care poartă informații despre structura ARNr, prin urmare cromozomii grupelor D și G sunt numiți formatoare de nucleol.

Funcțiile cromozomilor: 1) stocarea informațiilor ereditare, 2) transferul materialului genetic de la celula mamă la celulele fiice.

Prelegerea nr. 9.
Structura unei celule procariote. Viruși

Procariotele includ arheobacterii, bacterii și alge albastru-verzi. procariote- organisme unicelulare cărora le lipsește un nucleu format structural, organele membranare și mitoză.

La microscopie cu lumină, nucleolii din celulele cu un nivel ridicat de sinteză a proteinelor au destul dimensiuni mariși sunt ușor de văzut.

Dacă nucleolii sunt mici și heterocromatina predomină în nucleu, atunci căutarea lor este semnificativ mai dificilă. Nucleol- acesta este un fel de centru al nucleului, „sediul” său, unde sunt asamblați ribozomii și, astfel, este controlat gradul proceselor ulterioare de translație a proteinelor în celulă.

În nucleu pot exista de la unul la mai mulți nucleoli, dar dacă există unul sau doi nucleoli, atunci aceștia sunt mai mari. Ele pot avea diferite dimensiuni, forme, densități și zone de distribuție în funcție de activitatea funcțională a celulei. Nucleolii mai mari sunt caracteristici celulelor diferențiate cu activitate ridicată de sinteză a proteinelor. Celulele slab diferențiate au de obicei mai mulți nucleoli mici. Celulele în care activitatea sintezei proteinelor este scăzută au nucleoli mici cu o densitate mare de electroni și sunt colorate intens cu coloranți bazici.

Funcția principală a nucleolului- sinteza ARNr și a subunităților ribozomale. Când se examinează secțiuni ultrasubțiri într-un microscop electronic, este clar că nucleolii nu sunt structuri omogene, ci au aspectul unei substanțe dense de electroni care formează bucle. Spațiile dintre bucle sunt umplute cu o substanță mai ușoară. Microscopia electronică poate dezvălui mai multe componente din nucleol.

Componenta fibrilară este o structură fibrilă fină constând din filamente foarte subțiri cu densități de electroni variate. Este format din secțiuni de ADN slab condensat, molecule de ARN citite din acesta și proteine ​​care realizează transcripția. Componenta fibrilară ocupă zone centrale, de dimensiuni mici, în jurul organizatorilor nucleolari. Transcrierea ARNr are loc în componenta fibrilară a nucleolului.

Componenta granulară (granulară) este subunitățile ribozomale rezultate. La o mărire mare a unui microscop electronic, multe granule cu densitate mare de electroni sunt vizibile în componenta granulară. Situat între structurile fibrilare și de-a lungul periferiei nucleolului.

Zona organizatoare nucleolară este uneori identificată în centrul componentei fibrilare sub forma unei zone luminoase. Un nucleol se formează în jurul organizatorului nucleolar în timpul interfazei. În timpul mitozei, zona organizatorului nucleolar corespunde regiunii constricției secundare a cromozomului.

Zona de ADN inactiv din jurul nucleolului este caracterizată printr-un grad ridicat de condensare sub formă de heterocromatină perinucleolară. Probabil că aceste zone sunt părți ale cromozomilor care formează nucleolul.

Nucleolii se modifică semnificativ în diferitele stadii de mitoză. La sfârșitul profazei mitozei, acestea dispar, iar cromatina situată în nucleoli începe să se condenseze. De la sfârșitul profazei până la mijlocul telofazei mitozei, nucleolul conține doar cromatina organizatorului nucleolar, ceea ce indică activitatea sa scăzută. Această cromatină se decondensează apoi și în jurul ei se formează un material fibrilar dens care conține o acumulare de ARNr. Creșterea nucleolului continuă până la sfârșitul telofazei datorită creșterii conținutului de structuri fibrilare, iar apoi se formează o componentă granulară în jurul acestora. Până la sfârșitul telofazei, structura nucleolului este apropiată de cea din nucleul interfazat și apar semne de creștere a activității sintetice odată cu formarea de noi ribozomi.

Inapoi inainte

Atenţie! Previzualizările diapozitivelor au doar scop informativ și este posibil să nu reprezinte toate caracteristicile prezentării. Dacă sunteți interesat de această lucrare, vă rugăm să descărcați versiunea completă.

O lecție de studiere și consolidare inițială a noilor cunoștințe.

Planul lecției:

I. Moment organizatoric

II. Actualizarea cunoștințelor de referință

III. Învățarea unui subiect nou

IV. Consolidarea materialului învățat

V. Tema pentru acasă

În timpul orelor

I. Moment organizatoric. (Discursul de deschidere al profesorului).

II. Actualizarea cunoștințelor de bază.

Acea. Tema lecției noastre este „ Structura și funcțiile nucleului.”

Scopurile și obiectivele lecției:

1. Rezumăți și studiați materialul despre structura și funcția nucleului ca cea mai importantă componentă a unei celule eucariote.

2. Caracteristicile celulelor eucariote. Demonstrați că nucleul este centrul de control al vieții celulei. Structura porilor nucleari. Conținutul nucleului celular.

3. Activați activitatea cognitivă folosind tehnologia „cuvânt cheie”: carioplasmă, cromatina, cromozomi, nucleol (nucleol). Dezvoltați abilitățile de lucru cu teste.

4. Analizați și stabiliți legături și relații între organele celulare, faceți comparații, dezvoltați capacitatea de gândire analitică.

5. Continuarea dezvoltării interesului cognitiv în rândul elevilor de liceu pentru studierea structurii celulei, ca unitate de structură și funcție a organismelor.

6. Contribuie la dezvoltarea competenţelor valoro-semantice, culturale generale, educaţionale, cognitive, informaţionale. Competențe de autoperfecționare personală.

III. Explicarea noului material.

Cuvânt introductiv.

Ce organele sunt prezentate pe diapozitivul numărul 4? (Mitocondrii, cloroplaste).

De ce sunt considerate structuri celulare semi-autonome? (Conțin propriul lor ADN, ribozomi și își pot sintetiza propriile proteine).

Unde se mai găsește ADN-ul? (În miez).

Acea. procesele vitale ale celulei vor depinde de nucleu. Să încercăm să dovedim.

Urmărește un fragment din filmul „Cell Nucleus”. (Diapozitivul nr. 5).

Nucleul a fost descoperit într-o celulă de botanistul englez R. Brown în 1831.

Trage o concluzie. Nucleul este cea mai importantă componentă a unei celule eucariote.

Nucleul este cel mai adesea situat în centrul celulei și numai în celulele vegetale cu o vacuola centrală - în protoplasma parietală. Poate fi de diferite forme:

• sferic;
• ovoid;
• lenticular;
• segmentat (rar);
• alungit;
• fusiform, precum și alte forme.

Diametrul nucleului variază de la 0,5 µm (la ciuperci) la 500 µm (la unele ouă), în cele mai multe cazuri este mai mic de 5 µm.

Majoritatea celulelor au un singur nucleu, dar există celule și organisme care conțin 2 sau mai mulți nuclei.

Să ne amintim. (Celule hepatice, celule ale țesutului muscular striat transversal). Slide numărul 6.

Dintre organisme: ciuperca - mucor - câteva sute, ciliatul - papucul are doi nuclei. Slide numărul 7.

Celulele care nu au nuclee: tuburi de sită de floem ale plantelor superioare și globule roșii mature ale mamiferelor. (Diapozitivul nr. 8).

Urmăriți un fragment din filmul „Structura nucleului” (diapozitivul nr. 9, 58 sec.)

1. Formulați funcțiile nucleului.
2. Luați în considerare structura membranei nucleare și funcțiile sale.
3. Relația dintre nucleu și citoplasmă.
4. Conținutul kernelului.

Nucleul dintr-o celulă este vizibil numai în interfaza (nucleul interfaz) - perioada dintre diviziunile sale.

Functii:(diapozitivul numărul 10)

1. Stochează informația genetică conținută în ADN și o transferă celulelor fiice în timpul procesului de diviziune celulară.

2. Controlează activitatea vitală a celulei. Reglează procesele metabolice care au loc în celulă.

Să ne uităm la Fig. „Structura nucleului” (diapozitivul 11)

Facem o diagramă: elevii o întocmesc independent, verificați diapozitivul 12.

Să ne uităm la membrana nucleară (diapozitivul 13)

Învelișul nuclear este format dintr-o membrană exterioară și interioară. Cochilia este străpunsă porii nucleari. Concluzionăm că nucleul este o structură cu dublă membrană a celulei.

Lucrul cu fig. 93. p. 211. (Manual de I.N. Ponomarev, O.A. Kornilova, L.V. Simonov, (diapozitivul 14), analizăm structura și funcțiile membranei nucleare.

Separă nucleul de citoplasma celulei;

Învelișul extern trece în ER și poartă ribozomi și poate forma proeminențe.

Placa nucleară (lamina) stă la baza membranei interioare și participă la fixarea cromatinei - terminalul și alte secțiuni ale cromozomilor pot fi atașate de ea.

Spațiul perinuclear este spațiul dintre membrane.

Porii efectuează transportul selectiv al substanțelor de la nucleu la citoplasmă și de la citoplasmă la nucleu. Numărul de pori nu este constant și depinde de mărimea nucleelor ​​și de activitatea lor funcțională.

Transportul substanțelor prin pori (diapozitivul 15).

Transport pasiv: molecule de zahăr, ioni de sare.

Transport activ și selectiv: proteine, subunități ribozomale, ARN.

Să facem cunoștință cu complexul de pori, pagina 212. Fig. 94 (diapozitive 16,17).

Încheiem: funcţia învelişului nuclear este reglarea transportului de substanţe de la nucleu la citoplasmă şi de la citoplasmă la nucleu.

Conținutul nucleului (diapozitivul 18,19,20) .

Seva nucleară (nucleoplasmă, sau carioplasmă, cariolimfa) este o masă fără structură care înconjoară cromatina (cromozomii) și nucleolii. Similar cu citosolul (hialoplasma) citoplasmei. Conține diverse ARN și proteine-enzime, spre deosebire de hialoplasmă, conține o concentrație mare de ioni Na, + K +, Cl -; conținut scăzut de SO 4 2-.

Funcțiile nucleoplasmei:

• umple spațiul dintre structurile nucleare;
• participă la transportul substanțelor de la nucleu la citoplasmă și de la citoplasmă la nucleu;
• reglează sinteza ADN-ului în timpul replicării, sinteza ARNm în timpul transcripției

Cromatina are formă de aglomerări, granule și fire (diapozitivul 20,21).

Compoziția chimică a cromatinei: 1) ADN (30–45%), 2) proteine ​​histone (30–50%), 3) proteine ​​non-histone (4–33%), prin urmare, cromatina este un complex dezoxiribonucleoproteic (DNP).

Cromatina este forma de existență a materialului genetic în celulele de interfază. Într-o celulă care se divide, se formează catene de ADN în spirală (condensarea cromatinei). cromozomii.

Cromozomii nucleului formează setul său de cromozomi - cariotip

Funcțiile cromatinei:

• Conține material genetic - ADN, format din gene purtătoare de informații ereditare;
• Realizează sinteza ADN (în timpul dublării cromozomilor în perioada S a ciclului celular), ARNm (transcripția în timpul biosintezei proteinelor);
• Reglează sinteza proteinelor și controlează funcționarea celulei;
• Proteinele histonice asigură condensarea cromatinei.

Nucleol. Nucleul conține unul sau mai mulți nucleoli. Au o structură rotunjită (diapozitivul 22, 23)

Conține: proteine ​​- 70-80% (determină densitate mare), ARN - 5-14%, ADN - 2-12%.

Nucleolul este o structură neindependentă a nucleului. Se formează pe partea cromozomului care poartă genele ARNr. Astfel de regiuni cromozomiale sunt numite organizatori nucleolari. Formarea nucleolului unei celule umane implică bucle de zece cromozomi separați care conțin gene ARNr (organizatori nucleolari). În nucleoli se sintetizează ARNr care, împreună cu proteina primită din citoplasmă, formează subunități ribozomale.

Constricția secundară este un organizator nucleolar, conține gene ARNr și este prezentă pe unul sau doi cromozomi din genom.

Ansamblul ribozomului este finalizat în citoplasmă. În timpul diviziunii celulare, nucleolul se dezintegrează și se reformează în timpul telofazei.

Funcțiile nucleolului:

sinteza ARNr și asamblarea subunităților ribozomiale (asamblarea ribozomilor din subunitățile din citoplasmă este finalizată după ce părăsesc nucleul);

A rezuma:

Nucleul celulei este centrul de control al vieții celulei.

1. Nucleu -> cromatina (DNP) -> cromozomi -> molecula ADN -> sectiune ADN - gena stocheaza si transmite informatii ereditare.
2. Nucleul se află într-o interacțiune constantă și strânsă cu citoplasma, în el sunt sintetizate molecule de ARNm, care transferă informații de la ADN la locul de sinteză a proteinelor din citoplasmă de pe ribozomi. Cu toate acestea, nucleul în sine este influențat și de citoplasmă, deoarece enzimele sintetizate în acesta intră în nucleu și sunt necesare pentru funcționarea sa normală.
3. Nucleul controlează sinteza tuturor proteinelor din celulă și, prin intermediul acestora, toate procesele fiziologice din celulă

La sfârșitul secolului trecut, s-a dovedit că fragmentele fără nucleu, tăiate dintr-o amibă sau ciliat, mor după un timp mai mult sau mai puțin scurt.

Pentru a afla rolul nucleului, îl puteți îndepărta din celulă și puteți observa consecințele unei astfel de operații. Dacă îndepărtați nucleul unui animal unicelular, o amibe, folosind un microac, celula continuă să trăiască și să se miște, dar nu poate crește și moare după câteva zile. În consecință, nucleul este necesar proceselor metabolice (în primul rând pentru sinteza acizilor nucleici și proteinelor) care asigură creșterea și reproducerea celulelor.

Se poate argumenta că nu pierderea nucleului duce la moarte, ci operația în sine. Pentru a afla acest lucru, este necesar să se efectueze un experiment cu control, adică să se supună două grupuri de amibe la aceeași operație, cu diferența că într-un caz nucleul este de fapt îndepărtat, iar în celălalt este introdus un microac. în amebă și s-a deplasat în celulă similar cu ceea ce se face atunci când se scoate nucleul și se îndepărtează, lăsând nucleul în celulă; aceasta se numește operație „imaginară”. După această procedură, amibele se recuperează, cresc și se divid; aceasta arată că moartea amibelor din primul grup a fost cauzată nu de operația ca atare, ci de îndepărtarea nucleului.

Acetabularia este un organism unicelular, o celulă mononucleară gigantică cu o structură complexă (diapozitivul 26).

Este format dintr-un rizoid cu un nucleu, o tulpină și o umbrelă (capac).

Amputația tulpinii (rizoid), care conține nucleul unic celular al plantei. Se formează un nou rizoid, care însă nu are nucleu. O celulă poate supraviețui în condiții favorabile câteva luni, dar nu mai este capabilă de reproducere.

O plantă enucleată (lipsă de nucleu) este capabilă să restaureze părțile pierdute: umbrelă, rizoid: totul cu excepția miezului. Astfel de plante mor după câteva luni. Dimpotrivă, părți ale acestei plante unicelulare cu un nucleu sunt capabile să se recupereze în mod repetat după daune.

Completați testul (comentați răspunsul, diapozitivele 27-37 ).

1. Care celule umane își pierd nucleul în timpul dezvoltării, dar continuă să își îndeplinească funcțiile pentru o lungă perioadă de timp?

a) celulele nervoase

b) celulele stratului interior al pielii

c) hematii +

d) fibre musculare striate

(Celule roșii din sânge. Cei tineri au un nucleu, cei maturi îl pierd și continuă să funcționeze timp de 120 de zile).

2. Principalele informații genetice ale organismului sunt stocate în:

3. Funcția nucleolului este de a forma:

(ARNR-ul este sintetizat în nucleol, care împreună cu proteinele provenite din citoplasmă formează ribozomi).

4. Proteinele care alcătuiesc cromozomii se numesc:

(Proteinele histone asigură condensarea cromatinei).

5. Porii din carcasa de bază:

(Porii sunt formați din structuri proteice, prin care nucleul și citoplasma sunt conectate pasiv și selectiv).

6. Ce este corect?

a) în timpul procesului de diviziune celulară, nucleolii din nucleu dispar +

b) cromozomii constau numai din ADN

c) în celulele vegetale, nucleul împinge vacuola spre perete

d) proteinele histonice elimină defectele ADN-ului

(Nucleolul este o structură neindependentă a nucleului. Se formează pe o secțiune a cromozomului care poartă gene ARNr. Astfel de secțiuni de cromozomi se numesc organizatori nucleolari. Înainte de divizare, nucleolul dispare și apoi se formează din nou).

7. Funcția principală a nucleului: (2 răspunsuri)

a) controlul metabolismului intracelular +

b) izolarea ADN-ului din citoplasmă

c) stocarea informaţiei genetice +

d) combinarea cromozomilor înainte de spiralizare

(În nucleu există ADN, care stochează și transmite informația genetică, prin ARNm, sinteza proteinelor are loc pe ribozomi, iar metabolismul are loc între nucleu și citoplasmă)

Alege trei răspunsuri.

8. Indicați structurile celulelor eucariote în care sunt localizate moleculele de ADN.

(Organelele semi-autonome ale celulei sunt mitocondriile și cloroplastele. Nucleul care controlează toate procesele vitale din celulă).

9. Nucleolii constau din:

(proteine ​​- 70-80% (determină densitate mare), ARN - 5-14%, ADN - 2-12%).

10. Ce este corect?

a) nucleolii sunt „ateliere” de producere a lizozomilor

b) membrana exterioară este acoperită cu mulți ribozomi +

c) replicarea este procesul de autocopiere a ADN-ului +

d) ARN-ul ribozomal se formează în nucleoli +

Dați un răspuns la întrebare.

• Care este structura și funcția carcasei de bază?

Elemente ale răspunsului.

1) 1. Limitează conținutul nucleului din citoplasmă

2) 2. Constă din membrane exterioare și interioare, similare ca structură cu membrana plasmatică. Pe membrana exterioară - ribozomi, trece în ER.

3) 3. Prezintă numeroşi pori prin care se produce schimbul de substanţe între nucleu şi citoplasmă.

Teme pentru acasă. Punctul 46. Întrebări 2.4 p. 215.

Literatura principală.

1. ÎN. Ponomareva, O.A. Kornilova, L.V. Simonova, Centrul editorial din Moscova „Ventana – Graf” 2013
2. V.V. Zaharov, S.G. Mamontov, I.I Sonin Biologie generală. Ed. „Bustard”, Moscova 2007
3. A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V.Pasechnik Biologie generală clasele 10-11 Ed. „Bustard” 2010
4. Krasnodembsky E.G., 2008. „Biologie generală: un manual pentru studenții de liceu și solicitanții la universități”
5. Resurse de internet. O colecție unificată de resurse educaționale. Material de pe Wikipedia - enciclopedia liberă. http://schools.keldysh.ru/sch1964/projects/project3/1.htm .

Nucleol (nucleol)- o parte integrantă a nucleului celular, care este un corp optic dens care refractă puternic lumina. În citologia modernă (vezi), nucleolul este recunoscut ca locul de sinteză și acumulare a întregului ARN ribozomal (ARNr), cu excepția 5S-ARN (vezi Ribozomi).

Nucleolul a fost descris pentru prima dată în 1838-1839 de M. Schleiden în celulele vegetale și de T. Schwann în celulele animale.

Numărul de nucleoli, dimensiunea și forma acestora variază în funcție de tipul de celulă. Cei mai frecventi nucleoli au formă sferică. Nucleolii sunt capabili să fuzioneze unul cu celălalt, astfel încât nucleul poate conține fie mai mulți nucleoli mici, fie unul mare, fie mai mulți nucleoli de dimensiuni diferite. În celulele cu niveluri scăzute de sinteză proteică, nucleolii sunt mici sau nu sunt vizibili. Activarea sintezei proteinelor este asociată cu o creștere a volumului total de nucleoli. În multe cazuri, volumul total de nucleoli se corelează și cu numărul de seturi de cromozomi ale celulei (vezi set de cromozomi).

Nucleolul nu are înveliș și este înconjurat de un strat de cromatină condensată (vezi) - așa-numita heterocromatină perinucleolară sau perinucleolară. Prin metode citochimice, în nucleoli sunt detectate ARN și proteine, acide și bazice. Proteinele nucleolare includ enzime implicate în sinteza ARN ribozomal. La colorarea preparatelor, nucleolii sunt de obicei colorați cu un colorant de bază. În ouăle unor viermi, moluște și artropode există nucleoli complecși (amfinucleoli), formați din două părți, dintre care una este colorată cu un colorant bazic, cealaltă (corpul proteic) cu un colorant acid. Când sinteza ARNr încetează la începutul mitozei (vezi), nucleolii dispar (cu excepția nucleolului unor protozoare), iar când sinteza ARNr este restabilită în telofaza mitozei, se formează din nou pe secțiunile cromozomilor (vezi), numiti organizatori nucleolari. În celulele umane, organizatorii nucleolari sunt localizați în regiunea constricțiilor secundare ale brațelor scurte ale cromozomilor 13, 14, 15, 21 și 22. În timpul sintezei active a proteinelor de către celulă, organizatorii nucleolari sunt de obicei reduplicați, iar numărul lor ajunge la câteva sute. copii. În ovocitele animale (de exemplu, amfibieni), astfel de copii se pot rupe din cromozomi și pot forma nucleoli marginali multipli ai ovocitelor.

Organizatorii nucleolari constau din blocuri repetate de secvențe ADN transcrise, inclusiv genele 5.8S-ARN, 28S-ARN și 18S-ARNr, separate de două regiuni rARN necodificatoare. Secvențele de ADN transcrise alternează cu secvențe netranscrise (distanțieri). Sinteza ARNr, sau transcripția (vezi), este realizată de o enzimă specială - ARN polimeraza I. Inițial, moleculele gigantice de 45S-ARN sunt sintetizate; în timpul maturării (prelucrării), toate cele trei tipuri de ARNr se formează din aceste molecule cu ajutorul unor enzime speciale; acest proces are loc în mai multe etape. Regiunile 45S-ARN în exces care nu fac parte din ARNr se dezintegrează în nucleu, iar ARNr-urile mature sunt transportate în citoplasmă, unde moleculele 5.8S-rARN și 28S-rARN, împreună cu molecula 5S-rARN sintetizată în nucleul din afara nucleolului și proteine ​​suplimentare, formează o unitate mare de ribozomi, iar molecula 18S-ARNr face parte din subunitatea sa mică. Conform conceptelor moderne, pR NK-urile și precursorii lor sunt prezenți în nucleu în toate etapele procesării sub formă de complexe cu proteine ​​- ribonucleoproteine. Atașarea proteinelor la molecula de 45 S-ARN are loc pe măsură ce aceasta este sintetizată, astfel încât până la finalizarea sintezei, molecula este deja o ribonucleoproteină.

Ultrastructura nucleolului reflectă etapele succesive ale sintezei ARNr pe șabloanele organizatorilor nucleolari. Pe modelele de difracție a electronilor, în nucleoli se disting o componentă fibrilă (nucleolonem), o componentă granulară și o matrice amorfă (Fig.). Nucleolonemul este o structură filamentoasă de 150-200 nm grosime; este format din granule cu un diametru de aproximativ 15 nm și fibrile aranjate lejer cu o grosime de 4-8 nm. Pe secțiuni ale nucleolonemului sunt vizibile zone relativ luminoase - așa-numitele centri fibrilari. Se presupune că acești centri sunt formați din regiuni netranscrise ale ADN-ului organizatorilor nucleolari, care sunt în complex cu proteinele argentofile. Centrii fibrilari sunt înconjurați de bucle de lanțuri de ADN transcrise cu ribonucleoproteine ​​45S-ARN sintetizate pe ele. Aparent, acestea din urmă sunt dezvăluite în modele de difracție a electronilor sub formă de fibrile.

Componenta granulară a nucleolului conține granule de ribonucleoproteină, care sunt diferite produse ale procesării ARNr. Printre acestea, uneori este posibil să se distingă granule întunecate ale precursorului ribonucleoproteinei 28S-pARN (32S-pARN) și boabe mai ușoare care conțin 28S-pARN matur. Matricea amorfă a nucleolului nu este practic diferită de seva nucleară (vezi Nucleul celular).

Astfel, nucleolul este o structură dinamică, constant reînnoită. Aceasta este zona nucleului celular în care ARNr-ul este sintetizat și maturizat și de unde este transportat în citoplasmă.

Căile de eliberare a ribonucleoproteinelor din nucleol în citoplasmă nu au fost suficient studiate. Se crede că trec prin porozomii membranei nucleare (vezi Nucleul celular) sau prin zonele de distrugere locală a acesteia. Legături dintre nucleol și membrana nucleară în celule tipuri diferite se desfășoară atât sub formă de contacte directe, cât și cu ajutorul canalelor formate ca urmare a invaginării membranei nucleare. Prin conexiuni similare are loc și schimbul de substanțe între nucleoli și citoplasmă.

În procesele patologice, se observă diferite modificări ale nucleolilor. Astfel, cu malignitatea celulelor, se observă o creștere a numărului și mărimii nucleolilor, cu procese distrofice pronunțate în celulă - așa-numita segregare a nucleolilor. În timpul segregării, are loc o redistribuire a componentelor granulare și fibrilare. Cu o segregare pronunțată a nucleolilor, nucleolonemul poate dispărea, iar în componenta granulară se formează zone întunecate și luminoase - așa-numitele capace. Aceste modificări structurale reflectă perturbări în sinteza, maturarea și transportul intranucleolar al ARNr.

Bibliografie: Zavarzin A. A. și Kharazova A. D. Fundamentele citologiei generale, p. 183, D., 1982; Chentsov Yu S. Citologie generală, M., 1984; Chentsov Yu S. și Polyakov V. Yu, Ultrastructura nucleului celular, p. 50, M., 1974; V o u t e i 1 1 e M. a. D i-puy-Go in A. M. Analiza tridimensionala a nucleului de interfaza, Biol. Celulă, v. 45, p. 455, 1982; Busch H. a. Smetana K. The nucleolus, N.Y.-L., 1970; Hadjiolov A. A. The nucleolus and ribosome biogenesis, Wien - N. Y., 1985, bibliogr.