Nukleolusok - sűrű, intenzív színű lekerekített képződmények a magban, 1-2 mikron nagyságúak. Több is lehet. A nucleolusok a sejtmagban a nukleoláris szervezők régiójában képződnek, amelyek általában egyes kromoszómák másodlagos szűkületének régiójában helyezkednek el. Vannak riboszómális RNS-t kódoló gének. A magok szemcsés és fibrilláris komponensekből állnak. A nukleolusok szemcséi a riboszómák alegységei, a szálak pedig a keletkező riboszómális RNS molekulái. Ez utóbbiak a citoplazmából érkező fehérjékhez kötődve riboszóma alegységeket képeznek. Ezek az alegységek a nukleáris pórusokon keresztül jutnak be a citoplazmába, ahol egyesülve riboszómákat alkotnak, és a hírvivő RNS-hez kötődnek a fehérjeszintézishez. Minél magasabb a sejt funkcionális, szintetikus aktivitása, annál több és nagyobb a sejtmagja.

Nem riboszómális gének transzkripciója.

Nukleáris fehérje mátrix.

Karioplazma(maglé) a sejtmag folyékony komponense, valódi biopolimer oldat, amelyben a kromoszómák és a sejtmag szuszpendált állapotban helyezkednek el. Fizikai és kémiai tulajdonságai szerint a karioplazma közel áll a hialoplazmához.

Nukleáris héj.

sejtmag elválasztja a sejtmagot a citoplazmától, lehatárolja annak tartalmát és biztosítja az anyagcserét a sejtmag és a citoplazma között. A nukleáris burok áll két biológiai membránból, amelyek között található perinukleáris tér 15-40 nm széles. A sejtmag külső membránját riboszómák borítják, és átjutnak a szemcsés endoplazmatikus retikulum membránjaiba. A belső membránhoz fehérjeszálak rétege kapcsolódik ( lemez) karioszkeleton, amelyen keresztül kromoszómák kapcsolódnak a magburokhoz (2-9. ábra).

A nukleáris burokban lyukak vannak nukleáris pórusok 90 nm átmérőjű (2-10. ábra). Nem csak lyukak, hanem nagyon összetetten szervezett. pórus komplexek. Ezek közé tartoznak a fehérjék, amelyek a pórus széle mentén három sor 8 granulátumot alkotnak, és 1 granulátum a pórus közepén helyezkedik el, amelyet fehérjeszálak kötnek össze a perifériás granulátumokkal.

Ez létrehozza válaszfal, membrán 5 nm vastag. Ezek a póruskomplexek szelektív permeabilitással rendelkeznek: a kis ionok nem tudnak átjutni rajtuk, de a hírvivő RNS hosszú szálai és a riboszóma alegységek átkerülnek.

A sejtmagban több ezer pórus található, amelyek felületének 3-35%-át foglalják el. Számuk sokkal nagyobb az intenzív szintetikus és anyagcsere-folyamatokkal rendelkező sejtekben. Az érett spermiumok magmembránjában, ahol a fehérje bioszintézis nem megy végbe, nem találtunk pórusokat. Azt is megjegyezték, hogy minél magasabb a sejt funkcionális aktivitása, annál csavartabb a karyolemma (hogy növelje az anyagcsere területét a sejtmag és a citoplazma között).

A mag tartalmazhat nukleáris vázat, amely segít megszervezni funkcióit.

Az oldal korábbi cikkeiben áttekintettünk néhányat nukleáris tartományokés alrekeszek, amelyek egyedi összetételű és funkciójúak. Más folyamatok is végbemennek a sejtmagban, például a DNS-replikáció. Úgy gondolják, hogy a replikáció és a splicing makromolekuláris gépezete bizonyos magszerkezetekhez köthető.

A korai S-fázisú ciklus amikor a szintézis megtörténik, sok replikációs hely van a sejtben. A szintézis előrehaladtával egyesülnek, és ennek eredményeként csak néhány tucat nagyobb hely marad. Ezeket a nagy helyeket DNS-replikációs gyáraknak nevezik.

Az alábbi ábra ezen gyárak megoszlását mutatja az S-fázis különböző szakaszaiban. Mivel a replikációs források száma bármikor meghaladja a replikációs gyárak számát, minden gyárnak több tíz vagy száz replikációs origót kell tartalmaznia. Hasonló tanulmányok arra utalnak, hogy a transzkripció korlátozott számú, transzkripciós gyáraknak nevezett helyen is megtörténhet.

A bioszintetikus folyamatok lokalizációja az egyes helyeken azt sugallja, hogy a sejtmagban egy bizonyos tartószerkezet létezik. Egy rendezett vázszerkezet hasonlít citoszkeleton, hiányzik a sejtmagban. Egyes tanulmányok azonban azt sugallják, hogy a magban egy hálózatszerű struktúra található, amelyet nukleáris mátrixnak neveznek.

Ellentétben a citoszkeletonnal mátrix csak a sejtmag detergensekkel, DNázzal és nagy ionerősségű oldatokkal történő kezelése után válik láthatóvá. Ez a kezelés számos komponenst eltávolít, köztük szinte az összes DNS-t és membránt, így csak az oldhatatlan fehérjék és az RNS egy része marad. A mátrix a közbenső filamentumokhoz hasonló méretű rövid rostokat, aktint (de nem annak fibrilláris formájához) és sok más fehérjét tartalmaz. Ezek az alkatrészek nincsenek nagyobb struktúrákba rendezve.

Mert a nukleáris mátrix viszonylag rosszul oldódik, egészében nehéz tanulmányozni. Egyes kutatók úgy vélik, hogy a nukleáris mátrix műtermék szerkezet, mivel csak kemény extrakciós eljárás után válik láthatóvá. Mivel azonban a magban sok fontos és összetett folyamat játszódik le, amelyeket maximális precizitással kell végrehajtani, előfordulhat valamilyen szervező tartószerkezet.

A hivatkozás lehetséges funkciói között nukleáris szerkezet A szakkifejezés az RNS-replikáció, transzkripció és feldolgozás molekuláris gépeinek szerveződésére utal, amelyeket repliszóma, RNS-polimeráz II-holoenzim komplex és spliceoszóma képvisel. Bár ezek a nagy, több alegység komplexek sokkal kisebbek, mint a kromoszómák, nagyobbak, mint a nukleinsav szubsztrátjaik.

Kutatási adatok ezek felépítéséről komplexek mutatják, hogy van egy speciális barázdájuk, amely lehetővé teszi, hogy a nukleinsavlánc áthaladjon a komplexen. Számos tanulmány szerint ezek a komplexek a tartómagszerkezethez kapcsolódnak. Ez azt jelenti, hogy amikor a replikáció, a transzkripció és a splicing elkezdődik, a megfelelő molekuláris gépek rögzülnek, és a nukleinsavak áthaladnak rajtuk.

A DNS-replikáció korlátozott számú helyen, úgynevezett replikációs gyárban történik.
A DNS-t bróm-dezoxiuridinnel (BrdU) jelöljük, és fluoroforhoz konjugált anti-BrdU antitestekkel teszünk láthatóvá.
Bemutatják a sejtekről készült fényképeket a mitózis után különböző időközökben.
fermentációs gyárak,
felelős a DNS-replikációért és az RNS-splicingért
összefüggésbe hozható a magmátrixszal.

nukleáris mátrix

egy olyan fibrilláris fehérjék rendszere, amely strukturális (csontrendszeri) és szabályozó funkciót is ellát az RNS-molekulák replikációjában, transzkripciójában, érésében (feldolgozásában) és mozgásában mind a sejtmagon belül, mind azon kívül.

A karioplazma a nukleáris apparátus alrendszere, hasonlóan a hialoplazmához. A karioplazma a sejt belső környezetének második összetevője. Sajátos mikrokörnyezetet hoz létre a nukleáris szerkezetek számára, normál működési feltételeket biztosítva számukra. A magmembránban lévő póruskomplexek jelenléte miatt a karioplazma kölcsönhatásba lép a hialoplazmával.

A sejt örökletes információinak tárolásáért és továbbításáért felelős sejtmag szerkezetei dezoxiribonukleoproteinekből álló kromoszómák. A kromoszómák csak a mitózissal osztódó sejtekben láthatók teljesen. Egyes kromoszómák másodlagos szűkületekkel rendelkeznek - nukleoláris szervezők. Tartalmazzák az rRNS szintéziséért felelős DNS-t.

Egymembrán organellumok

A lizoszóma egy membránnal körülvett sejtorganoid, amelynek üregében savas környezetet tartanak fenn, és sok oldható hidrolitikus enzim található. A lizoszóma felelős a makromolekulák intracelluláris emésztéséért, beleértve az autofágia során is; a lizoszóma képes kiválasztani a tartalmát a lizoszómális exocitózis folyamatában; a lizoszóma számos intracelluláris jelátviteli folyamatban is részt vesz, amelyek a sejtmetabolizmushoz és a sejtnövekedéshez kapcsolódnak.

A lizoszómákat Christian de Duve belga biokémikus fedezte fel 1955-ben. A lizoszómák minden emlős sejtben megtalálhatók, az eritrociták kivételével.

Számos emberben előforduló, lizoszómális raktározási betegségnek nevezett örökletes betegség a lizoszómák diszfunkciójához kapcsolódik.

A lizoszómák egyik jele, hogy számos enzim (savas hidroláz) jelen van bennük, amelyek képesek a fehérjék, szénhidrátok, lipidek és nukleinsavak lebontására. A lizoszóma enzimek közé tartoznak a katepszinek (szöveti proteázok), a savas ribonukleáz, a foszfolipáz stb.. A lizoszómaüreg összesen körülbelül 60 oldható savas hidrolitikus enzimet tartalmaz.

A lizoszómákat a belső környezet savas reakciója jellemzi, amely biztosítja a lizoszómális hidrolázok optimális működését. A lebomlás a lizoszómákban való jelenléte miatt következik be, mivel a lizoszómákban különböző lebontó enzimek jelen vannak - a savas régióban optimális hatású hidrolázok. A lizoszómák fő enzime a savas foszfatáz. A lizoszóma membrán ATP-függő vakuoláris protonpumpákat tartalmaz. Protonokkal dúsítják a lizoszómákat, így a lizoszómák belső környezetének pH-ja 4,5-5,0 (míg a citoplazmában pH 7,0-7,3). A lizoszómális enzimek optimális pH-értéke körülbelül 5,0, azaz a savas régióban. A citoplazmára jellemző, semlegeshez közeli pH-értéken ezek az enzimek alacsony aktivitással rendelkeznek. Nyilvánvalóan ez egy olyan mechanizmusként szolgál, amely megvédi a sejteket az önemésztéstől abban az esetben, ha egy lizoszómális enzim véletlenül belép a citoplazmába.

Vannak primer és másodlagos lizoszómák. Az előbbiek a Golgi-apparátus régiójában keletkeznek, inaktív állapotban, míg utóbbiak aktív enzimeket tartalmaznak. Normális esetben a lizoszóma enzimek akkor aktiválódnak, amikor a pH-érték csökken. A lizoszómák között megkülönböztethetőek a heterolizoszómák (a sejtbe kívülről fago- vagy pinocitózissal bejutó emésztőanyag) és az autolizoszómák (a sejt saját fehérjéit vagy sejtszerveit elpusztító) is. A lizoszómák és a hozzájuk kapcsolódó kompartmentek legszélesebb körben használt osztályozása a következő:

Korai endoszóma - endocitikus (pinocita) vezikulák lépnek be. A korai endoszómától azok a receptorok, amelyek feladták (az alacsony pH miatt) terhelésüket, visszatérnek a külső membránba.

Késői endoszóma - a korai endoszómából a pinocitózis során felszívódó anyaggal rendelkező vezikulák és a hidrolázokkal rendelkező Golgi-készülékből származó vezikulák lépnek be. A mannóz-6-foszfát receptorok a késői endoszómából visszatérnek a Golgi-készülékbe.

Lizoszóma - hidrolázok keverékével és emésztett anyaggal vezikulák lépnek be a késői endoszómából.

Fagoszóma - a fagocitózissal felszívódott nagyobb részecskék (baktériumok stb.) bejutnak. A fagoszómák általában összeolvadnak lizoszómákkal.

Az autofagoszóma a citoplazma két membránnal körülvett része, általában néhány organellával, és a makroautofágia során képződik. Összeolvad a lizoszómával.

A multivezikuláris testek - általában egyetlen membránnal körülvéve - kisebb hólyagokat tartalmaznak, amelyeket egyetlen membrán vesz körül. A mikroautofágiához hasonló eljárással jönnek létre, de kívülről származó anyagot tartalmaznak. A kis vezikulákban a külső membrán receptorok (pl. az epidermális növekedési faktor receptorok) általában megmaradnak, majd lebomlanak. A kialakulás stádiuma szerint a korai endoszómának felelnek meg.

A maradéktestek (telolisoszómák) emésztetlen anyagot (különösen lipofuscint) tartalmazó hólyagok. Normál sejtekben egyesülnek a külső membránnal, és exocitózissal távoznak a sejtből. Az öregedéssel vagy patológiával felhalmozódnak.

A lizoszómák funkciói a következők:

a sejt által az endocitózis során felfogott anyagok vagy részecskék emésztése (baktériumok, egyéb sejtek)

autofágia - a sejt számára szükségtelen struktúrák elpusztítása, például a régi organellumok újakkal való cseréje során, vagy magában a sejtben termelődő fehérjék és egyéb anyagok emésztése során

Az autolízis a sejt önpusztulása, amely a lizoszómák tartalmának felszabadulásának eredményeként következik be. Normális esetben az autolízis a metamorfózisok során (a békaebihal farkának eltűnése), a szülés utáni méhinvolúció során, szöveti nekrózis gócaiban megy végbe.

Néhány ritka betegség a lizoszómális enzimek genetikai hibáihoz kapcsolódik, mivel ezek az enzimek részt vesznek a glikogén (glikogenózisok), a lipidek (lipidózok) és a proteoglikánok (mukopoliszacharidózisok) lebontásában. A hibásan vagy a megfelelő enzimek hiánya miatt nem metabolizálható termékek a maradék testekben felhalmozódnak, ami visszafordíthatatlan sejtkárosodáshoz, ennek következtében az érintett szervek működési zavarához vezet.

peroxiszóma

Az eukarióta sejt membránnal határolt kötelező organellumja, amely nagyszámú, redox reakciókat katalizáló enzimet tartalmaz (D-aminosav-oxidázok, urát-oxidázok és kataláz). Mérete 0,2-1,5 mikron, egyetlen membrán választja el a citoplazmától.

A peroxiszóma funkciók halmaza különböző sejttípusokban különbözik. Ezek közé tartozik: zsírsav-oxidáció, fotorespiráció, mérgező vegyületek elpusztítása, epesavak szintézise, ​​koleszterin, valamint az idegrostok mielinhüvelyének felépítése stb. A mitokondriumok mellett a peroxiszómák a fő O2 fogyasztók a sejtben .

A peroxiszóma általában olyan enzimeket tartalmaz, amelyek molekuláris oxigént használnak a hidrogénatomok egyes szerves szubsztrátokról () leválasztására, hogy hidrogén-peroxidot képezzenek ():

A kataláz az oxidációhoz képződő számos szubsztrátot – például fenolokat, hangyasavat, formaldehidet és etanolt – használja fel:

Ez a fajta oxidatív reakció különösen fontos a máj és a vese sejtjeiben, amelyek peroxiszómái sok, a véráramba kerülő mérgező anyagot semlegesítenek. Az emberi szervezetbe kerülő etanol csaknem fele ilyen módon acetaldehiddé oxidálódik. Ezenkívül a reakció hatással van a sejt méregtelenítésére magától a hidrogén-peroxidtól.

A peroxiszómák élettartama jelentéktelen - mindössze 5-6 nap. Az új organellumok leggyakrabban a korábbiak osztódása következtében jönnek létre, mint például a mitokondriumok. Azonban de novo is kialakulhatnak az endoplazmatikus retikulumból.

A peroxiszómában található összes enzimet azon kívüli riboszómákon kell szintetizálni. A peroxiszóma membránok a citoszolból az organellumokba való átjutáshoz szelektív transzport rendszerrel rendelkeznek. Christian de Duve belga citológus fedezte fel 1965-ben.

A Golgi-készülék minden eukarióta sejt alkotóeleme (gyakorlatilag az egyetlen kivételt az emlős vörösvértestek jelentik). Ez a legfontosabb membránszervecskék, amely szabályozza az intracelluláris transzport folyamatait. A Golgi apparátus fő funkciója a különböző anyagok módosítása, felhalmozódása, válogatása és irányítása a megfelelő intracelluláris kompartmentekbe, valamint a sejten kívülre. Membránnal körülvett, lapított tartályokból áll, amelyek tányérköteghez hasonlítanak. A Golgi-halmok mindig kis (körülbelül 60 nm átmérőjű) membránhoz kötött vezikulák tömegéhez kapcsolódnak. Sok hólyag szegélyezett és klatrinnal vagy más specifikus fehérjével van bevonva. A Golgi-készüléknek két különálló oldala van: a születő vagy cisz oldal és az érett vagy transz oldal. A cisz oldal szorosan összefügg az ER átmeneti elemeivel; a transz oldal kitágul, és egy csőszerű retikulumot alkot, amelyet transz Golgi hálózatnak neveznek. A fehérjék és lipidek kis hólyagokban a cisz oldalról jutnak be a Golgi-verembe, és a transz oldalon képződött vezikulákkal együtt különböző kompartmentekbe távoznak. Az egyik Golgi-veremről a másikra áthaladva ezek a molekulák egy sor módosításon mennek keresztül.

Egy jól fejlett Golgi-készülék nem csak a szekréciós, hanem az eukarióta szervezetek szinte minden sejtjében is jelen van.

Funkciók

• 1) a szekréciós termékek válogatása, felhalmozódása és kiválasztása;
• 2) a fehérjék poszttranszlációs módosításának befejezése (glikoziláció, szulfatálás stb.);
• 3) lipidmolekulák felhalmozódása és lipoproteinek képződése;
• 4) lizoszómák képződése;
• 5) poliszacharidok szintézise glikoproteinek, viaszok, gumik, nyálka, növényi sejtfalmátrix anyagok (hemicellulóz, pektinek) stb. képzésére.
• 6) sejtlemez kialakulása a maghasadás után növényi sejtekben;
• 7) részvétel az akroszóma kialakításában;
• 8) protozoa összehúzódó vakuólumainak kialakulása.

A Golgi komplexumban 3 ciszternaszakasz található, amelyeket membrán hólyagok vesznek körül:

cisz-metszet (legközelebb a maghoz);

Mediális osztály;

Keresztmetszet (a magtól a legtávolabbi).

Ezek a részlegek enzimkészlettel különböznek egymástól. A cisz-metszetben az első ciszterna az „üdvösség ciszterna”, mivel segítségével a köztes endoplazmatikus retikulumból érkező receptorok visszajutnak. A cisz-szakasz enzimje: foszfoglikozidáz (foszfátot köt a szénhidráthoz - mannóz). A mediális részben 2 enzim található: a mannazidáz (lehasítja a mannázt) és az N-acetil-glükózamin-transzferáz (bizonyos szénhidrátokat - glikozaminokat köt). A transzmetszetben enzimek: peptidáz (proteolízist végez) és transzferáz (kémiai csoportok átvitelét végzi).

A Golgi apparátus aszimmetrikus - a sejtmaghoz közelebb található tartályok (cisz-Golgi) tartalmazzák a legkevésbé érett fehérjéket, ezekhez a tartályokhoz folyamatosan csatlakoznak membránvezikulák - a granuláris endoplazmatikus retikulumból (EPR) bimbózó vezikulák, amelyek membránján fehérjék szintetizálódnak. riboszómák által. A fehérjéknek a Golgi-készülékből az ER-be való visszatéréséhez specifikus szignálszekvencia szükséges (lizin-aszparagin-glutamin-leucin), és ezeknek a fehérjéknek a cisz-Golgi membránreceptorokhoz való kötődése miatt következik be.

A Golgi-készülék tartályaiban érlelődnek a szekrécióra szánt fehérjék, a plazmamembrán transzmembrán fehérjéi, a lizoszómák fehérjéi stb.. Az érlelő fehérjék a tartályok mentén szekvenciálisan eljutnak az organellumok felé, amelyekben módosulásaik – glikoziláció és foszforiláció – következnek be. Az O-glikoziláció során a komplex cukrok oxigénatomon keresztül kapcsolódnak a fehérjékhez. A foszforiláció során egy foszforsav-maradék kötődik a fehérjékhez. Az érlelő fehérjéket speciális poliszacharid-maradékokkal (főleg mannózzal) „jelölik”, látszólag egyfajta „minőségi jel” szerepét töltik be.

Fehérjék szállítása a Golgi-készülékből

Végül a teljesen érett fehérjéket tartalmazó hólyagok rügyeznek a transz-Golgiból. A Golgi-készülék fő feladata a rajta áthaladó fehérjék szétválogatása. A Golgi-készülékben "háromirányú fehérjeáramlás" jön létre:

plazmamembránfehérjék érése és szállítása;

titkok érlelése és szállítása;

lizoszóma enzimek érése és transzportja.

A hólyagos transzport segítségével a Golgi-készüléken áthaladó fehérjék „címre” kerülnek a Golgi-készülékben kapott „címkék” függvényében.

Lizoszóma képződés

A lizoszómák számos hidrolitikus enzimje áthalad a Golgi-készüléken, ahol az aminosavlánchoz kapcsolódó oligoszacharid részeként specifikus cukor - mannóz-6-foszfát (M6P) - "címkét" kapnak. Ennek a címkének a hozzáadása két enzim részvételével történik. Az N-acetil-glükózamin-foszfotranszferáz enzim specifikusan felismeri a lizoszómális hidrolázokat tercier szerkezetük részletei alapján, és N-acetil-glükózamin-foszfátot ad a hidroláz-oligoszacharid számos mannóz-maradékának hatodik atomjához. A második enzim, a foszfoglikozidáz, lehasítja az N-acetil-glükózamint, és M6P címkét hoz létre. Ezt a jelölést aztán az M6P receptor fehérje felismeri, segítségével a hidrolázokat vezikulákba csomagolják és a lizoszómákba juttatják. Ott, savas környezetben, a foszfát lehasad az érett hidrolázról.

A fehérjék szállítása a külső membránba

Általában még a szintézis során is a külső membrán fehérjéi hidrofób régióikkal beágyazódnak az endoplazmatikus retikulum membránjába. Ezután a hólyagmembrán részeként a Golgi-készülékbe kerülnek, onnan pedig a sejtfelszínre. Amikor egy vezikula egyesül a plazmalemmával, az ilyen fehérjék összetételében maradnak, és nem szabadulnak ki a külső környezetbe, mint azok a fehérjék, amelyek a vezikula üregében voltak.

A mag alakjának és morfológiájának néhány jellemzőjének alátámasztása. A nukleáris mátrix magában foglalja a nukleáris laminát, a maradék nucleolust és az úgynevezett diffúz mátrixot, amely filamentumok és szemcsék hálózata, amely a nukleáris laminát a maradék maghoz köti.

A nukleáris mátrix komponenseit az 1960-as évek elején izolálták és írták le először. A "nukleáris mátrix" kifejezést az 1970-es évek közepén vezették be a nukleáris váz nem kromatin fehérjéiről és a sejtmag működésében betöltött szerepéről szóló információk felhalmozódása kapcsán. A kifejezést a mag maradék struktúráira vezették be, amelyek a magok egymást követő extrakcióinak eredményeként nyerhetők el.

Leírás [ | ]

A nukleáris mátrixot úgy kaphatjuk meg, hogy az izolált sejtmagokat nukleázokkal kezeljük, majd a hisztonokat 2 M NaCl-oldattal extraháljuk. Mint ilyen, a magmátrix nem különálló morfológiai szerkezet. A kromatin magjából való extrahálás és a magburok nemionos detergensekkel történő eltávolítása, valamint a DNS- és RNS-maradékok nukleázokkal történő eltávolítása után visszamaradó magmátrix összetétele különböző objektumokban hasonló. 98%-ban nem hiszton fehérjékből áll, és 0,1% DNS-t, 1,2% RNS-t és 1,1% foszfolipidet is tartalmaz. A nukleáris mátrix fehérje összetétele megközelítőleg azonos a különböző típusú sejtekben. Jellemzője a laminok jelenléte, valamint számos kisebb fehérje, amelyek tömege 11-13 és 200 kDa között van.

Morfológiailag a nukleáris mátrix egy nukleáris rétegből, egy diffúz mátrixból (más néven belső vagy interkromatin hálózat) és egy maradék magból áll. A lamina egy fehérjehálózat, amely a nukleáris burok belső membránját béleli. A diffúz mátrixot csak a kromatinmagtól való izolálás után lehet kimutatni. Ez egy laza rostos hálózat, amely a kromatin szakaszai között helyezkedik el. Néha ribonukleoprotein granulátumot tartalmaz. A maradék nucleolus egy sűrű szerkezet, amely követi a mag alakját, és sűrűn csomagolt rostokból áll.

A DNS-hurkok, amelyek a nukleáris mátrixhoz kapcsolódnak, különálló topológiai domének. Kimutatták, hogy a sejtmagokban 60 000-125 000 DNS-régió van, amelyek védettek a nukleázoktól, és a nukleáris mátrix mindhárom komponensén találhatók. A nukleáris mátrixhoz való DNS hurok kapcsolódási helyek kialakításához fontosak a MAR elemek (SAR, S / MAR) - a genom olyan elemei, amelyek specifikusan kötődnek az izolált magmátrixhoz bizonyos körülmények között in vitro. Ezek az elemek körülbelül 200 bázispár hosszúságú DNS-t tartalmaznak, és 5-112 000 bp távolságra helyezkednek el. egymástól. A gyümölcslégy magjában legalább 10 000 MAR található.

A MAR elemek elhelyezkedése nagyon hasonló a DNS-kötő helyekhez részt vesz a kromatin hurkok kialakításában. Kimutatták, hogy a nukleáris mátrix a DNS-replikációhoz kapcsolódik: az újonnan szintetizált DNS több mint 70%-a a belső magmátrix zónájában található. A nukleáris mátrixhoz kötött DNS-frakció replikációs villákban gazdagodik. Ezenkívül a magmátrix tartalmaz

számú előadás

Órák száma: 2

SejtesSEJTMAG

1. Az interfázisos mag általános jellemzői. Kernel funkciók

2.

3.

4.

1. Az interfázisos mag általános jellemzői

A sejtmag a sejt legfontosabb alkotóeleme, amely a többsejtű szervezetek szinte minden sejtjében megtalálható. A legtöbb sejtnek egyetlen magja van, de vannak kétmagvú és többmagvú sejtek (például harántcsíkolt izomrostok). A kétmagvú és a többmagvú a sejtek funkcionális jellemzőiből vagy kóros állapotából adódik. A sejtmag alakja és mérete nagyon változó, és a szervezet típusától, típusától, életkorától és a sejt funkcionális állapotától függ. A sejtmag térfogata átlagosan a sejt teljes térfogatának körülbelül 10%-a. Leggyakrabban a mag kerek vagy ovális alakú, mérete 3-10 mikron átmérőjű. A legkisebb magméret 1 mikron (egyes protozoonokban), a maximum 1 mm (egyes halak és kétéltűek tojásai). Egyes esetekben a sejtmag alakja függ a sejt alakjától. A sejtmag általában központi helyet foglal el, de a differenciált sejtekben a sejt perifériás részébe is kiszorulhat. A sejtmag az eukarióta sejt szinte teljes DNS-ét tartalmazza.

A kernel fő funkciói a következők:

1) Genetikai információk tárolása és továbbítása;

2) A fehérjeszintézis, az anyagcsere és az energia szabályozása a sejtben.

Így a mag nem csak a genetikai anyag befogadója, hanem egy hely, ahol ez az anyag működik és szaporodik. Ezért ezen funkciók bármelyikének megsértése sejthalálhoz vezet. Mindez a nukleinsavak és fehérjék szintézisében a nukleáris szerkezetek vezető szerepére utal.

Hammerling német biológus volt az egyik első tudós, aki bebizonyította a sejtmag szerepét a sejt életében. Hammerling kísérleti tárgyként nagy egysejtű algákat használt. Acetobulariamediterranea és A.crenulata. Ezeket a szorosan rokon fajokat a "sapka" alakja jól megkülönbözteti egymástól. A szár tövében a mag található. Egyes kísérletekben a sapkát elválasztották a szár alsó részétől. Ennek eredményeként azt találták, hogy a mag szükséges a sapka normális fejlődéséhez. Más kísérletekben az egyik algafaj magját tartalmazó szárat összekapcsolták egy másik faj mag nélküli szárával. Az így létrejövő kimérák mindig arra a fajra jellemző sapkát fejlesztettek ki, amelyhez a mag tartozott.

Az interfázisos mag felépítésének általános terve minden sejtben azonos. A mag abból áll nukleáris membrán, kromatin, magvak, nukleáris fehérjemátrix és karioplazma (nukleoplazma). Ezek az összetevők az eukarióta egysejtű és többsejtű szervezetek szinte minden nem osztódó sejtjében megtalálhatók.

2. A nukleáris burok, szerkezet és funkcionális jelentősége

Nukleáris burok (kariolemma, karyotheca) 7 nm vastagságú külső és belső magmembránokból áll. Közöttük van perinukleáris tér szélessége 20-40 nm. A magmembrán fő kémiai összetevői a lipidek (13-35%) és a fehérjék (50-75%). Kis mennyiségben DNS (0-8%) és RNS (3-9%) is található a magmembránok összetételében. A magmembránokat viszonylag alacsony koleszterintartalom és magas foszfolipidtartalom jellemzi. A magmembrán közvetlenül kapcsolódik az endoplazmatikus retikulummal és a sejtmag tartalmával. Mindkét oldalon hálózatszerű struktúrák csatlakoznak hozzá. A belső magmembránt bélelő hálózatszerű szerkezet vékony héjnak tűnik, és az ún nukleáris lamina. A nukleáris lamina támogatja a membránt, és érintkezésben van a kromoszómákkal és a nukleáris RNS-sel. A külső magmembránt körülvevő hálózatszerű szerkezet sokkal kevésbé tömör. A külső magmembrán tele van fehérjeszintézisben részt vevő riboszómákkal. A nukleáris burok számos pórust tartalmaz, amelyek átmérője körülbelül 30-100 nm. A sejtmagi pórusok száma a sejttípustól, a sejtciklus szakaszától és az adott hormonális helyzettől függ. Tehát minél intenzívebbek a szintetikus folyamatok a sejtben, annál több pórus van a magburokban. A magpórusok meglehetősen labilis struktúrák, azaz külső hatásoktól függően képesek megváltoztatni sugarukat és vezetőképességüket. A pórusnyílás bonyolultan szervezett gömb- és rostos szerkezetekkel van kitöltve. A membránperforációk és ezen struktúrák kombinációját nukleáris póruskomplexnek nevezik. A pórusok összetett komplexe nyolcszögletű szimmetriával rendelkezik. Három sor granulátum, egyenként 8 darab, a magmembrán lekerekített lyukának határa mentén helyezkedik el: az egyik sor a mag oldalának koncepcionális modelljeinek, a másik pedig a magmembrán koncepcionális modelljének megalkotására szolgál. a citoplazma oldala, a harmadik a pórusok központi részében található. A szemcseméret körülbelül 25 nm. A fibrilláris folyamatok a szemcsékből nyúlnak ki. Az ilyen szálak, amelyek a perifériás szemcsékből nyúlnak ki, összefolyhatnak a központban, és mintegy válaszfalat, membránt hozhatnak létre a póruson keresztül. A lyuk közepén gyakran látható az úgynevezett központi szemcse.

Nukleáris citoplazmatikus transzport

A szubsztrát transzlokációja a nukleáris pórusokon keresztül (import esetén) több szakaszból áll. Az első szakaszban a transzportált komplexum a citoplazma felé néző fibrillán rögzítődik. Ezután a rost meghajlik és a komplexet a nukleáris póruscsatorna bejáratához mozgatja. Megtörténik a komplex tényleges transzlokációja és felszabadulása a karioplazmába. A fordított folyamat is ismert - az anyagok átvitele a sejtmagból a citoplazmába. Ez elsősorban a kizárólag a sejtmagban szintetizált RNS szállítására vonatkozik. Van egy másik módja is az anyagoknak a sejtmagból a citoplazmába történő átvitelének. A magmembrán kinövéseinek kialakulásához kapcsolódik, amelyek vakuolák formájában elválaszthatók a sejtmagtól, majd tartalmukat kiöntik vagy a citoplazmába lövik ki.

Így az anyagok cseréje a sejtmag és a citoplazma között két fő módon történik: a pórusokon keresztül és fűzéssel.

A nukleáris burok funkciói:

1. Akadály.Ez a funkció a sejtmag tartalmának elválasztása a citoplazmától. Ennek eredményeként kiderül, hogy a fehérjeszintézisből az RNS/DNS szintézis folyamatai térben elkülönülnek.

2. Szállítás.A nukleáris burok aktívan szabályozza a makromolekulák szállítását a sejtmag és a citoplazma között.

3. szervezés.A nukleáris burok egyik fő funkciója az intranukleáris rend kialakításában való részvétel.

3. A kromatin és a kromoszómák felépítése és funkciói

Az örökletes anyag két szerkezeti és funkcionális állapotban lehet a sejtmagban:

1. Kromatin.Ez egy dekondenzált, metabolikusan aktív állapot, amely az interfázisban transzkripciós és reduplikációs folyamatokat biztosít.

2. Kromoszómák.Ez a legsűrítettebb, kompakt, metabolikusan inaktív állapot, amelyet a genetikai anyag elosztására és leánysejtekbe történő szállítására terveztek.

Kromatin.A sejtek magjában sűrű anyagú zónák tárulnak fel, amelyek jól megfestődnek az alapfestékekkel. Ezeket a szerkezeteket "kromatinnak" (a görög "chromo" szóból) nevezik.– szín, festék). Az interfázisos magok kromatinja a dekondenzált állapotban lévő kromoszómák. A kromoszómák dekondenzációjának mértéke eltérő lehet. A teljes dekondenzáció zónáit ún euchromatin. Hiányos dekondenzáció esetén a kondenzált kromatin területei, ún heterokromatin. A kromatin dekondenzáció mértéke az interfázisban ennek a szerkezetnek a funkcionális terhelését tükrözi. Minél "diffúzabban" oszlik el a kromatin az interfázisú magban, annál intenzívebbek a szintetikus folyamatok benne. CsökkenA sejtekben az RNS szintézist általában a kondenzált kromatin zónák növekedése kíséri.A kondenzált kromatin maximális kondenzációja a mitotikus sejtosztódás során érhető el. Ebben az időszakban a kromoszómák nem látnak el szintetikus funkciókat.

Kémiailag a kromatin DNS-ből (30-45%), hisztonokból (30-50%), nem hiszton fehérjékből (4-33%) és kis mennyiségű RNS-ből áll.Az eukarióta kromoszómák DNS-e egy lineáris molekula, amely tandem (egymás után) elrendezett, különböző méretű replikonokból áll. Az átlagos replikon mérete körülbelül 30 µm. A replikonok a DNS szakaszai, amelyek független egységként szintetizálódnak. A replikonoknak van kezdő- és végpontja a DNS-szintézishez. Az RNS az összes ismert sejttípusú RNS szintézis vagy érés folyamatában. A hisztonok a citoplazmában lévő poliszómákon szintetizálódnak, és ez a szintézis valamivel korábban kezdődik, mint a DNS-replikáció. A szintetizált hisztonok a citoplazmából a sejtmagba vándorolnak, ahol a DNS-régiókhoz kötődnek.

Szerkezetileg a kromatin a dezoxiribonukleoprotein (DNP) fonalas komplex molekulája, amely hisztonokhoz kapcsolódó DNS-ből áll. A kromatin filamentum a hisztonmagot körülvevő DNS kettős hélix. Ismétlődő egységekből, úgynevezett nukleoszómákból áll. A nukleoszómák száma óriási.

Kromoszómák(a görög chromo és soma szóból) a sejtmag organellumjai, amelyek gének hordozói, és meghatározzák a sejtek és élőlények örökletes tulajdonságait.

A kromoszómák változó hosszúságú, meglehetősen állandó vastagságú rúd alakú struktúrák. Van egy elsődleges szűkületi zónájuk, amely a kromoszómát két karra osztja.Az egyenlő számú kromoszómákat nevezzük metacentrikus, nem egyenlő hosszúságú karokkal - szubmetacentrikus. A nagyon rövid, szinte észrevehetetlen második karral rendelkező kromoszómákat nevezzük akrocentrikus.

Az elsődleges szűkület tartományában egy centromer található, amely egy lemezes szerkezet, korong formájában. A mitotikus orsó mikrotubulusainak kötegei a centromerhez kapcsolódnak, és a centriolák felé futnak. Ezek a mikrotubulus-kötegek részt vesznek a kromoszómák mozgásában a sejt pólusaihoz a mitózis során. Egyes kromoszómák másodlagos szűkülettel rendelkeznek. Ez utóbbi általában a kromoszóma disztális végének közelében található, és egy kis területet, a műholdat választ el. A másodlagos szűkületeket nukleoláris szervezőknek nevezzük. Itt található az rRNS szintéziséért felelős DNS. A kromoszómák karjai telomerekben, a végszegmensekben végződnek. A kromoszómák telomer végei nem képesek kapcsolódni más kromoszómákkal vagy azok fragmentumaival. Ezzel szemben a kromoszómák törött végei csatlakozhatnak más kromoszómák törött végeihez.

A kromoszómák mérete a különböző organizmusokban nagyon eltérő. Tehát a kromoszómák hossza 0,2 és 50 mikron között változhat. A legkisebb kromoszómák egyes protozoákban, gombákban találhatók. A leghosszabbak egyes ortoptera rovarokban, kétéltűekben és liliomokban vannak. Az emberi kromoszómák hossza 1,5-10 mikron tartományba esik.

A kromoszómák száma a különböző objektumokban is jelentősen eltér, de minden állat- vagy növényfajra jellemző. Egyes radiolárisokban a kromoszómák száma eléri az 1000-1600-at. A kromoszómák számát tekintve (kb. 500) a növények között a rekorder a fűpáfrány, az eperfában 308 kromoszóma. A legkevesebb kromoszómaszám (diploid készletenként 2) a maláriás plazmódiumban, a ló orsóféregében figyelhető meg. Az embernek 46 kromoszómája vancsimpánzban, csótányban és borsban– 48, gyümölcslégy Drosophila - 8, házi légy - 12, ponty - 104, luc és fenyő - 24, galamb - 80.

Kariotípus (a görög. Karion - kernel, dió mag, operátorok - minta, forma) - a kromoszómakészlet jellemzőinek halmaza (a kromoszómák száma, mérete, alakja) egy adott fajra jellemző.

Az azonos fajhoz tartozó különböző nemű egyedek (különösen az állatok) kromoszómák számában különbözhetnek (a különbség leggyakrabban egy kromoszómán van). Még a közeli rokon fajoknál is a kromoszómakészletek különböznek egymástól akár kromoszómák számában, akár legalább egy vagy több kromoszóma méretében.Ezért a kariotípus szerkezete taxonómiai jellemző lehet.

A 20. század második felében kezdték meghonosítani a kromoszómaanalízis gyakorlatát A kromoszómák differenciális festésének módszerei.Úgy gondolják, hogy a kromoszómák egyes szakaszainak festődési képessége kémiai különbségeikhez kapcsolódik.

4. Sejtmag. Karioplazma. Nukleáris fehérje mátrix

A nucleolus (nucleolus) az eukarióta szervezetek sejtmagjának lényeges alkotóeleme. Van azonban néhány kivétel. Így a nukleolusok hiányoznak a nagyon speciális sejtekben, különösen egyes vérsejtekben. A nucleolus egy sűrű, kerek test, amelynek mérete 1-5 mikron. A citoplazmatikus organellumokkal ellentétben a magnak nincs membránja, amely körülveszi a tartalmát. A nucleolus mérete tükrözi funkcionális aktivitásának mértékét, amely a különböző sejtekben nagyon eltérő. A nucleolus a kromoszóma származéka. A sejtmag fehérjéből, RNS-ből és DNS-ből áll. Az RNS koncentrációja a sejtmagvakban mindig magasabb, mint az RNS koncentrációja a sejt többi komponensében. Így az RNS koncentrációja a sejtmagban 2-8-szor nagyobb lehet, mint a sejtmagban, és 1-3-szor magasabb, mint a citoplazmában. A magas RNS-tartalom miatt a sejtmagvak jól festődnek bázikus festékekkel. A nucleolusban lévő DNS nagy hurkokat képez, amelyeket nukleoláris szervezőknek neveznek. Tőlük függ a sejtmagvak kialakulása és száma a sejtekben. A nucleolus szerkezete heterogén. Két fő összetevője van: szemcsés és fibrilláris. A szemcsék átmérője kb. 15-20 nm, a rostok vastagsága– 6-8 nm. A fibrilláris komponens a mag központi részében, a szemcsés komponens pedig a periféria mentén koncentrálódhat. A szemcsés komponens gyakran fonalas struktúrákat képez - körülbelül 0,2 μm vastagságú nukleolonémákat. A nukleolusok fibrilláris komponense a riboszóma prekurzorok ribonukleoprotein szálai, a szemcsék pedig az érő riboszóma alegységek. A nucleolus feladata riboszómális RNS (rRNS) és riboszómák képzése, amelyeken a citoplazmában polipeptidláncok szintetizálódnak. A riboszómaképződés mechanizmusa a következő: a nukleoláris szervező DNS-én rRNS-prekurzor képződik, amelyet a nucleolus zónában fehérjével ruháznak fel. A riboszóma alegységek a sejtmagban állnak össze. Az aktívan működő nukleolusokban percenként 1500-3000 riboszóma szintetizálódik. A riboszómák a sejtmagból a magburok pórusain keresztül bejutnak az endoplazmatikus retikulum membránjaiba. A nukleolusok száma és kialakulása a nukleoláris szervezők aktivitásával függ össze. A nukleolusok számának változása a sejtmagok összeolvadása vagy a sejt kromoszóma-egyensúlyának eltolódása miatt következhet be. A magok általában több sejtmagot tartalmaznak. Egyes sejtek (a gőte oociták) magjai nagyszámú sejtmagot tartalmaznak. Ezt a jelenséget elnevezték erősítés. Ez a minőségirányítási rendszerek szerveződésében rejlik, ami a nukleoláris szervezőzóna túlreplikációjával jár, számos kópia eltávolodik a kromoszómáktól és további működő nukleolusokká válik. Egy ilyen folyamat szükséges a tojásonkénti hatalmas számú riboszóma felhalmozódásához. Ez biztosítja az embrió fejlődését a korai szakaszban, még új riboszómák szintézisének hiányában is. A többletmagvak a petesejt érése után eltűnnek.

A nucleolus sorsa a sejtosztódás során. Ahogy az rRNS szintézis a profázisban lebomlik, a sejtmag meglazul, és kész riboszómák jelennek meg a karioplazmában, majd a citoplazmában. A kromoszómakondenzáció során a sejtmag fibrilláris komponense és a szemcsék egy része szorosan kapcsolódik a felületükhöz, a mitotikus kromoszómák mátrixának alapját képezve. Ezt a fibrilláris-szemcsés anyagot a kromoszómák a leánysejtekbe juttatják. A korai telofázisban, amikor a kromoszómák dekondenzálódnak, mátrix komponensek szabadulnak fel. Fibrilláris része számos kis társává - prenucleolussá - kezd összeállni, amelyek egyesülhetnek egymással. Amint az RNS szintézis újraindul, a prenucleolusok normálisan működő nukleolusokká alakulnak.

Karioplazma(görögből.< карион > – dió, diómag) vagy maglé, szerkezet nélküli félfolyékony massza formájában veszi körül a kromatint és a nukleolusokat. A nukleáris nedv fehérjéket és különféle RNS-eket tartalmaz.

Nukleáris fehérjemátrix (nukleáris váz) - keret intranukleáris rendszer, amely az összes nukleáris komponens egyesülése interfázisú magjának általános szerkezetének fenntartását szolgálja. Ez egy oldhatatlan anyag, amely biokémiai extrakció után a magban marad. Nem rendelkezik egyértelmű morfológiai szerkezettel, és 98%-ban fehérjékből áll.