Celula este unitatea elementară a organismelor vii de pe Pământ și are o organizare chimică complexă a structurilor numite organite. Acestea includ nucleolul, structura și funcțiile cărora le vom studia în acest articol.
Caracteristicile nucleelor eucariote
Celulele nucleare conțin organele rotunjite nemembranare, mai dense decât carioplasma și numite nucleoli sau nucleoli. Au fost descoperite în secolul al XIX-lea. Acum nucleolii sunt studiati pe deplin datorită microscopiei electronice. Aproape până în anii 50 ai secolului XX, funcțiile nucleolilor nu au fost determinate, iar oamenii de știință au considerat acest organel, mai degrabă, ca un rezervor de substanțe de rezervă utilizate în timpul mitozei.
Cercetările moderne au stabilit că organoidul include granule de natură nucleoproteică. Mai mult, experimentele biochimice au confirmat că organelele conţin o cantitate mare de proteine. Ei sunt cei care determină densitatea sa mare. Pe lângă proteine, nucleolul conține ARN și o cantitate mică de ADN.
ciclu celular
Este interesant că în viața unei celule, care constă dinperioada de repaus (interfaza) si diviziune (meioza - in sex, mitoza - in celulele somatice), nucleolii nu se pastreaza permanent. Deci, în interfază, nucleul cu nucleolul, ale cărui funcții sunt conservarea genomului și formarea de organele de sinteză a proteinelor, sunt în mod necesar prezente. La începutul diviziunii celulare, și anume în profază, ele dispar și se reformează abia la sfârșitul telofazei, rămânând în celulă până la următoarea diviziune sau până la apoptoză - moartea acesteia.
Organizator nuclear
În anii 30 ai secolului trecut, oamenii de știință au descoperit că formarea nucleolilor este controlată de anumite secțiuni ale unor cromozomi. Acestea conțin gene care stochează informații despre structura și funcțiile nucleolului din celulă. Există o corelație între numărul de organizatori nucleolari și organelele în sine. De exemplu, broasca cu gheare conține în cariotipul său doi cromozomi care formează nucleoli și, în consecință, există doi nucleoli în nucleii celulelor sale somatice.
Deoarece funcțiile nucleolului, precum și prezența acestuia, sunt strâns legate de diviziunea celulară și formarea ribozomilor, organelele în sine sunt absente în țesuturile creierului foarte specializate, în sânge și, de asemenea, în blastomerele unui zdrobitor zigot.
Amplificare nucleol
În etapa sintetică a interfazei, împreună cu auto-duplicarea ADN-ului, există o replicare excesivă a numărului de gene ARNr. Deoarece principalele funcții ale nucleolului sunt producerea de ribozomi, numărul acestor organite crește brusc din cauza suprasintezei locilor ADN care poartă informații despre ARN. Nucleoproteinele nu sunt asociate cucromozomii încep să funcționeze autonom. Ca urmare, în nucleu se formează mulți nucleoli, distanțandu-se de cromozomii formatori de nucleoli. Acest fenomen se numește amplificare a genei ARNr. Continuând să studiem funcțiile nucleolului din celulă, observăm că sinteza lor cea mai activă are loc în profaza diviziunii de reducere a meiozei, în urma căreia ovocitele de ordinul întâi pot conține câteva sute de nucleoli.
Semnificația biologică a acestui fenomen devine clară, în condițiile în care în stadiile incipiente ale embriogenezei: zdrobirea și blastularea, este nevoie de un număr imens de ribozomi pentru a sintetiza principalul material de construcție - proteina. Amplificarea este un proces destul de comun; are loc în oogeneza plantelor, insectelor, amfibienilor, drojdiilor și, de asemenea, la unii protiști.
Compoziția histochimică a organitelor
Să continuăm studiul celulelor eucariote și al structurilor acestora și să luăm în considerare nucleolul, a cărui structură și funcții sunt interconectate. Se stabilește că conține trei tipuri de elemente:
- Nucleonema (formațiuni filamentoase). Sunt eterogene și conțin fibrile și bulgări. Făcând parte atât din celulele vegetale, cât și din cele animale, nucleonemele formează centri fibrilari. Structura și funcțiile citochimice ale nucleolului depind, de asemenea, de prezența unei matrice în acesta - o rețea de molecule proteice de susținere a structurii terțiare.
- Vacuole (zone luminoase).
- Granule granulare (nucleoline).
Din punctul de vedere al analizei chimice, acest organel este compus aproape în întregime din ARN și proteine șiADN-ul este situat doar la periferia sa, formând o structură în formă de inel - cromatina perinucleolară.
Deci, am stabilit că nucleolul este format din cinci formațiuni: centri fibrilari și granulari, cromatina, reticulul proteic și o componentă fibrilă densă.
Tipuri de nucleoli
Structura biochimică a acestor organite depinde de tipul de celule în care sunt prezente, precum și de caracteristicile metabolismului lor. Există 5 tipuri structurale principale de nucleol. Primul - reticular, este cel mai comun și se caracterizează printr-o abundență de material fibrilar dens, bulgări de nucleoproteine și nucleon. Procesul de rescriere a informațiilor din organizatorii nucleolari este foarte activ, astfel încât centrii fibrilari sunt slab vizibili în câmpul vizual al microscopului.
Întrucât funcțiile principale ale nucleolului din celulă sunt sinteza subunităților ribozomale, din care se formează organele care sintetizează proteinele, tipul de organizare reticular este inerent atât celulelor vegetale, cât și celulelor animale. Tipul de nucleoli în formă de inel se găsește în celulele țesutului conjunctiv: limfocite și endoteliocite, în care genele ARNr nu sunt practic transcrise. Nucleolii reziduali apar în celulele care și-au pierdut complet capacitatea de a transcrie, cum ar fi normoblastele și enterocitele.
Specia segregată este inerentă celulelor care au suferit intoxicații cu agenți cancerigeni, antibiotice. Și, în sfârșit, tipul compact al nucleolului este caracterizat de mulți centri fibrilari și o cantitate mică denucleonem.
Matricea nucleolară proteică
Să continuăm studiul structurii interne a structurilor nucleului și să stabilim care sunt funcțiile nucleolului în metabolismul celular. Se știe că aproximativ 60% din masa uscată a acestui organel este reprezentată de proteinele care alcătuiesc cromatina, particulele ribozomale și, de asemenea, de proteinele nucleolare în sine. Să ne oprim asupra lor mai detaliat. Unele dintre proteine sunt implicate în procesare - formarea de ARN ribozomal matur. Acestea includ ARN polimeraza 1 și nucleaza, care elimină tripletele suplimentare de la capetele moleculei de ARNr. Proteina fibrilarină este situată în componenta fibrilară densă și, ca și nucleaza, efectuează procesarea. O altă proteină este nucleolina. Împreună cu fibrilarina, se găsește în PFC și FC ale nucleolilor și în organizatorii nucleolari ai cromozomilor profazei mitozei.
O polipeptidă precum nucleofosina este localizată în zona granulară și componenta fibrilară densă, este implicată în formarea ribozomilor din subunitățile 40 S și 60 S.
Care este funcția nucleolului
Sinteza ARN-ului ribozomal este sarcina principală pe care trebuie să o îndeplinească nucleolul. În acest moment, transcripția are loc pe suprafața sa (și anume, în centrii fibrilari) cu participarea enzimei ARN polimerază. Pe acest organizator nucleolar sunt sintetizați sute de preribozomi, numiți globule de ribonucleoproteine. Ele formează subunități ribozomale, care părăsesc carioplasma prin porii nucleari și ajung în citoplasma celulei. Subunitatea mică 40S se leagă de ARN-ul mesager și abia apoi de eieste atașată subunitatea mare 40S. Se formează un ribozom matur, capabil să efectueze translația - sinteza proteinelor celulare.
În acest articol, am studiat structura și funcțiile nucleolului în celulele vegetale și animale.
