Строение

Важнейшей органеллой клетки является ядро. Оно содержит генетическую информацию и ядрышко, где образуются рибосомы. Синтезированные рибосомы через поры ядерной мембраны попадают либо на эндоплазматическую сеть, либо в цитоплазму. В зависимости от расположения в эукариотической клетке выделяют два вида рибосом:

  • связанные – располагаются на эндоплазматической сети (шероховатый вид);
  • свободные – располагаются в цитозоле.

Гладкая ЭПС образуется после освобождения от рибосом. В растительных клетках гладкая ЭПС формирует провакуоли, из которых затем образуются вакуоли.

Расположение рибосом в клетке

Рис. 1. Расположение рибосом в клетке.

Рибосомы – немембранные органеллы, имеющие округлую форму и состоящие из двух частей – субъединиц (большой и малой), каждая из которых представляет собой смесь рибосомальной РНК (рРНК) и белков. С химической точки зрения рибосома – нуклеопротеид, состоящий из нуклеиновых кислот и протеинов.


Место сборки рибосом

Рис. 2. Строение рибосом.

Различают четыре разновидности молекул РНК рибосомы:

  • 18S-РНК – содержит 1900 нуклеотидов;
  • 5S-РНК – содержит 120 нуклеотидов;
  • 5,8S-РНК – состоит из 160 нуклеотидов;
  • 28S-РНК – состоит из 4800 нуклеотидов.

Малая частица рибосомы образована 30-35 белками и 18S-РНК. В большую субчастицу входит 45-50 белков и 5S-, 5,8S-, 28S-РНК.

В нерабочем состоянии части рибосом разъединены. Они соединяются с помощью информационной (матричной) РНК, обхватывая её с двух сторон. При синтезе белка рибосомы объединяются, образуя комплексы – полисомы или полирибосомы, связанные мРНК и напоминающие бусины на нитке.

Синтез белка

Главная функция рРНК – синтез белка и аминокислот.
Биосинтез белков включает два процесса:

  • транскрипцию;
  • трансляцию.

Транскрипция происходит с участием ДНК. Генетическую информацию считывает фермент РНК-полимераза, образуя мРНК. Далее начинается процесс трансляции, происходящий на рибосомах.
Этот процесс разделяется на три этапа:

  • инициацию – начало синтеза;
  • элонгацию – биосинтез;
  • терминацию – завершение синтеза, отделение рибосомы.

При инициации происходит сборка рибосомы. Контактные части субъединиц называются активными центрами, между которыми располагается:

  • мРНК в качестве «шаблона» синтеза;
  • тРНК, осуществляющая перенос аминокислот на синтезируемую цепь;
  • синтезируемый пептид, состоящий из аминокислот.

В процессе элонгации происходит удлинение полипептидной цепи за счёт присоединения аминокислот. Цепь отсоединяется от рибосомы на стадии терминации благодаря стоп-кодону – единицы генетического кода, шифрующего прекращение синтеза белка.

Общая схема синтеза белка на рибосоме

Рис. 3. Общая схема синтеза белка на рибосоме.

Биосинтез требует энергетических затрат. При присоединении одной аминокислоты расходуется по две молекулы АТФ (аденозинтрифосфата) и ГТФ (гуанозинтрифосфата). Кроме того, ГТФ тратится на процессы инициации и терминации.

Источник: obrazovaka.ru


Ядро в клетке различимо только в интерфазе (интерфазное ядро) — период между ее делениями.

Функции:

Сохранение генетической информации, заключенной в ДНК, и передает ее дочерним клеткам в процессе клеточного деления.

Контролирует жизнедеятельность клетки. Регулирует процессы обмена веществ, протекающих в клетке.

Место сборки рибосом

 

Ядерная оболочка состоит из наружной ивнутренней мембран. Оболочка пронизана ядерными порами.

Функции ядерной мембраны:

-Отделяет ядро от цитоплазмы клетки.

-Наружная оболочка переходит в ЭПС и несет рибосомы, может образовывать выпячивания.

-Ядерная пластинка (ламина) подстилает внутреннюю мембрану, принимает участие в фиксации хроматина – к ней могут прикрепляться концевые и другие участки хромосом.

Перинуклеарное пространство – пространство между мембранами.

-Поры осуществляют избирательный транспорт веществ из ядра в цитоплазму и из цитоплазмы в ядро. Число пор непостоянно и зависит от размеров ядер и их функциональной активности.

Транспорт веществ через поры.

iv>
Из цитоплазмы в ядро Из ядра в цитоплазму
Крупные молекулы белков, жиры, углеводы, АТФ, вода, ионы. Молекулы иРНК, тРНК, белки, субъединицы рибосом, комплексы РНК с белками.

Пассивный транспорт: молекулы сахаров, ионы солей.

Активный и избирательный транспорт: белки, субъединицы рибосом, РНК.

Ядерный сок (нуклеоплазма, или кариоплазма, кариолимфа) — это бесструктурная масса, окружающая хроматин (хромосомы) и ядрышки. Похожа на цитозоль (гиалоплазму) цитоплазмы. Содержит различные РНК и белки-ферменты, в отличие от гиалоплазмы содержит большую концентрацию ионов Na,+ K+, Cl; меньшим содержанием SO42-.

Функции нуклеоплазмы:заполняет пространство между ядерными структурами; участвует в транспорте веществ из ядра в цитоплазму и из цитоплазмы в ядро; регулирует синтез ДНК при репликации, синтез иРНК при транскрипции.

Хроматин имеет вид глыбок, гранул и нитей. Химический состав хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) гистоновые белки (30–50%), 3) негистоновые белки (4–33%), хроматин — дезоксирибонуклеопротеидным комплексом (ДНП).


Хроматин — форма существования генетического материала в интерфазных клетках. В делящейся клетке нити ДНК спирализуются (конденсация хроматина), образуя хромосомы.

Хромосомы ядра составляют его хромосомный набор — кариотип.

Функции хроматина:

· Содержит генетический материал — ДНК, состоящую из генов, несущих наследственную информацию.

· Осуществляет синтез ДНК (при удвоении хромосом в S-период клеточного цикла).

ИРНК (транскрипция при биосинтезе белка).

· Регулирует синтез, белков и контролирует жизнедеятельность клетки.

· Гистоновые белки обеспечивают конденсацию хроматина.

Хроматин
Гетерохроматин — генетически неактивныеучастки хроматина. Гетерохроматин под световым микроскопом имеет вид глыбок или гранул, интенсивно окрашивается и представляет собой конденсированные(спирализованные, уплотненные) участки хроматина. Эухроматин— генетически активныеучастки хроматина Эухроматин при световой микроскопии не различим, слабо окрашивается и представляет собой деконденсированные(деспирализованные, раскрученные) участки хроматина.

 

Ядрышко. В ядре одно или несколько ядрышек. У них округлая структура .

Оно содержит: белок — 70-80% (определяет высокую плотность), РНК — 5-14%, ДНК – 2-12%.Ядрышко — несамостоятельная структура ядра. Оно образуется на участке хромосомы, несущем гены рРНК.Такие участки хромосом называются ядрышковыми организаторами. В образовании ядрышка клетки человека участвуют петли десяти отдельных хромосом, содержащие гены рРНК (ядрышковые организаторы). В ядрышках синтезируется рРНК, которая вместе с поступившим из цитоплазмы белком образует субъединицы рибосом.

>
Место сборки рибосом

Хроматиды

 
  Место сборки рибосом

Вторичная перетяжка – ядрышковый организатор, содержит гены рРНК, имеется у одной – двух хромосом в геноме.

Завершается сборка рибосом в цитоплазме. Во время деления клетки ядрышко распадается, а в телофазе вновь формируется.

Функции ядрышка:

Синтез рРНК и сборка субъединиц рибосом (завершается сборка рибосом из субъединиц в цитоплазме после их выхода из ядра).

Еще в конце прошлого века было доказано, что лишенные ядра фрагменты, отрезанные от амебы или инфузории, через более или менее короткое время погибают.

Для того чтобы выяснить роль ядра, можно удалить его из клетки и наблюдать последствия такой операции. Если с помощью микроиглы удалить ядро у одноклеточного животного — амебы, то клетка продолжает жить и двигаться, но не может расти и через несколько дней погибает. Следовательно, ядро необходимо для метаболических процессов (в первую очередь — для синтеза нуклеиновых кислот и белков), обеспечивающих рост и размножение клеток.


Можно возразить, что к гибели приводит не утрата ядра, а сама операция. Для того чтобы выяснить это, необходимо поставить опыт с контролем, т. е. подвергнуть две группы амеб одной и той же операции, с той разницей, что в одном случае ядро действительно удаляют, а в другом в амебу вводят микроиглу, передвигают ее в клетке подобно тому, как это делается при удалении ядра, и выводят, оставив ядро в клетке; это называется “мнимой” операцией. После такой процедуры амебы оправляются, растут и делятся; это показывает, что гибель амеб первой группы вызывалась не операцией как таковой, а именно удалением ядра.

1. Ацетабулярия представляет собой одноклеточный организм (водоросль), гигантскую одноядерную клетку, имеющую сложное строение .

2. Состоит из ризоида с ядром, стебелька и зонтика (шапочки).

3. Место сборки рибосом

4. Ампутация ножки (ризоида), которая содержит единственное клеточное ядро растения. Образуется новый ризоид, который, однако, не имеет ядра. Клетка может выжить в благоприятных условиях несколько месяцев, но уже не способна к размножению.

5. Энуклеированное (лишённое ядра) растение способно восстановить утраченные части: зонтик, ризоид: всё, за исключением ядра. Такие растения погибают через несколько месяцев. Напротив, части этого одноклеточного растения с ядром способны неоднократно восстанавливаться после повреждения.

Типы хромосом.


Место сборки рибосом

Источник: megalektsii.ru

Ядрышко

Ядрышко представляет собой хорошо заметную округлую структуру, находится внутри ядра. Это место образования рибосом. В ядре может быть одно или несколько ядрышек. Оно интенсивно окрашивается, потому что содержит большое количество ДНК и РНК. В ядрышке имеется особая плотная область, где располагается ДНК одной или нескольких хромосом. Здесь сосредоточено много копий генов, кодирующих рибосомную РНК (р-РНК). Во время деления ядра ядрышко становится невидимым, потому что ДНК диспергируется. По завершении деления ядрышко появляется вновь.

Центральную область ядрышка окружает менее плотная периферическая область, где начинается свертывание рибосомной РНК и идет сборка рибосом – РНК соединяется с белком. Не полностью собранные рибосомы переходят по ядерным порам из ядра в цитоплазму, где их сборка завершается.

Рибосомы – это очень мелкие органеллы (диаметром около 20 нм). Число рибосом в цитоплазме эу- и прокариотических клеток велико. В обычной бактериальной клетке содержится до 10 000 рибосом, а в экариотических – во много раз больше. Рибосомы служат местом синтза белка.


Каждая рибосома состоит из двух субъединиц. Из-за мелких размеров рибосомы при дифференциальном центрифугировании седиментируют последними среди других органелл: рибосомную фракцию можно получить после центрифугирования при 100 000 g в течение 1-2 час. Опыты по седиментации выявили существование двух главных типов рибосом, которые были названы 70S и 80S-рибосомами. (S – сведберг – единица, характеризующая скорость седиментации в центрифуге. Чем больше число S, тем выше скорость седиментации). 70-S рибосомы обнаруживаются в прокариотических клетках, а 80-S – в цитоплазме эукариотических клеток.

Рибосомы состоят из примерно равных (по массе) количеств РНК и белка. Входящая в их состав РНК называется рибосомной (р-РНК), синтезируется в ядрышке. Вместе р-РНК и белок образуют сложную трехмерную структуру.

Во время синтеза белка на рибосомах аминокислоты последовательно соединяются друг с другом, формируя полипептидную цепь. В синтезе участвуют матричная РНК (м-РНК), несущая генетические инструкции от клеточного ядра, транспортная РНК (т-РНК), доставляющая к рибосоме необходимые аминокислоты, и растущая полипептидная цепь. Кроме того, в этом процессе участвуют факторы инициации, элонгации и терминации цепи.

В эукариотических клетках наблюдают две популяции рибосом: свободные и присоединенные к ЭР.

В процессе синтеза белка рибосома перемещается вдоль нитевидной молекулы м-РНК, иногда в процессе одновременно участвуют несколько рибосом. В этом случае они напоминают бусины на нитке. Такие цепи рибосом называют полирибосомами или полисомами.

Источник: studopedia.ru