Ядро. Строение ядра. Функция ядра клеток эукариот.

Нуклеоид прокариотических клеток находится внутри клетки и содержит кольцевую молекулу ДНК. Он не отделен мембраной от содержимой клетки, а ДНК нуклеоида образует комплекс с положительно заряженными молекулами и ионами. Вместе ДНК и присоединенные к ней молекулы образуют так называемую «прокариотическую хромосому», которая существенно отличается от хромосом ядер эукариот. Бактериальная хромосома всегда связана с внешней мембраной. Главная функция нуклеоида - воспроизведение ДНК во время размножения клетки и обеспечение процессов транскрипции в ходе синтеза белка. Ядра эукариотических клеток выполняют фактически те же функции, что и нуклеоид, но работа их намного сложнее и ее эффективность обеспечивается особенностями строения ядер. Чаще всего в клетках эукариот расположено одно ядро, однако встречаются двухъядерные (например, во многих грибов и инфузорий) и многоядерные (у ряда грибов и некоторых простейших) клетки. Форма ядра чаще всего сферическая или эллипсовидные, но случаются и ядра неправильной формы. Ядерная оболочка состоит из двух мембран. Во многих местах она пронизана порами, на краях которых внутренняя мембрана переходит во внешнюю. В зависимости от функционального состояния клетки количество пор на поверхности ядра может изменяться. Каждая пора закрыта специальной структурой - поросомою, которая регулирует обмен веществ между ядром и цитоплазмой. К внутренней мембране ядра прикреплена белковая ядерная пластинка, которая обеспечивает форму ядра и является местом прикрепления хромосом. Важной функцией оболочки является недопущение к ДНК внутри ядра веществ, которые могут ее повредить. К тому же, в ядре существует система репарации, которая позволяет с уцелевшим цепью ДНК воспроизводить поврежденную цепь. Во время деления клетки ее оболочка разбирается на отдельные молекулы и снова собирается после завершения разделения. Внутри ядра расположены кариоплазма, хроматин, ядрышки, различные фибриллы и гранулы. Ядро управляет синтезом белков и физиологическими и морфологическими процессами, происходящими в клетке. Оно обеспечивает хранение и воспроизведение наследственной информации. Кариоплазмаявляется полупрозрачным внутренней средой клетки, в которой происходят все биохимические реакции. В ней расположены комплексы ДНК с белками, упорядоченное расположение которых достигается за счет ядерного матрикса (нитевидных структур белковых фибрилл толщиной 2-3 нм., которые распределены по всему ядру и образуют его внутренний каркас). Кроме опорной ядерный матрикс выполняет еще и регуляторную функцию благодаря ферментам, которые расположены на нем. Кариоплазмаобъединяет в одно целое все структуры ядра. Во время деления клетки в ней легко заметить палочковидные структуры - хромосомы. Хромосомы являются сложными комплексом ДНК и специальных белков. В период между делениями хромосомы деспирализуются и имеют вид длинных нитей с отдельными неспирализованными участками в форме гранул. Такие гранулы называются хроматином. Концы хромосом всегда конденсированные и присоединяется к ядерной пластинке. Хромосомы находятся в ядре очень упорядоченно, ибо длина нитей ДНК очень велика и без упорядоченного размещения она не сможет функционировать. Вследствие транскрипции в ядре с РНК и белков образуются рибонуклеопротеидные комплексы (РНП - комплексы). Крупнейшим таким комплексам является ядрышко. Обычно в ядре расположено одно ядрышко, но иногда их может быть и несколько. Внешне ядрышко имеет вид плотного упругого тельца округлой формы. Большую его часть составляют предшественники рибосом. Ядрышки формируются на определенных участках отдельных хромосом (ядрышковых организаторах).

Функция ядрышка - формирование основных компонентов для создания рибосом. Другие РНП - комплексы содержат в своем составе различные виды РНК (и - РНК, т - РНК и т.п.).

2.Взаимосвязь строения рибосом с выполняемой функцией:

Органоид: Рибосомы. Обязательные структуры цитоплазмы клеток растений и животных, хлоропластов, митохондрий. Образуются в ядрышко. Строение:Имеют вид сферических или грибовидных гранул, состоят из двух неодинаковых по размеру частиц и могут делиться на эти два фрагмента, которые продолжают сохранять способность синтезировать белок после объединения в целую рибосому. Отдельные рибосомы могут объединяться в группы, создавая так называемые полисомы. Содержат р-РНК и белки, образуя рибонуклеопротеидные комплексы. Функция: Функционируя в одиночку или в комплексе, осуществляют уникальную функцию синтеза белковых молекул из аминокислот. Рибосомыявляются органеллами клеток, имеющих сложную форму, и состоят из двух субъединиц (большой и малой). Эти субъединицы могут распадаться и объединяться вновь. В цитоплазме эукариотических клеток расположены рибосомы эукариотического типа, а в митохондриях, пластидах и цитоплазме прокариотических клеток - рибосомы прокариотического типа. Эти типы рибосом отличаются по некоторым РНК и белкам, которые входят в их состав. Функцией обоих типов рибосом является синтез белков. Прокариотические - три типа РНК и меньшее количество белков. 3.Синтез белка. Для синтеза белка информацию, которая содержится в молекуле ДНК, надо перевести в последовательность соединенных между собой аминокислот. Для этого используются молекулы РНК. Сначала в результате транскрипции информация о последовательности аминокислот в белке переносится на информационную РНК. В состав РНК входит только четыре типа нуклеотидов (аденин, урацил, гуанин и цитозин), а в состав белков входят двадцать аминокислот. Поэтому каждая аминокислота кодируется с помощью трех нуклеотидов. Такая тройка (триплет) нуклеотидов, которая соответствует определенной аминокислоте, называется кодоном. Соответствие между всеми возможными вариантами триплетов и аминокислотами называется генетическим кодом. Возможных вариантов триплетов 64, а аминокислот - 20. Поэтому большинству аминокислот соответствует по несколько триплетов (в теории информации такие коды называют вырожденными), но каждый триплет кодирует только одну аминокислоту (т.е. код однозначен). Границы между триплетами специальными средствами в генетическом коде не отражаются (код непрерывный). Кроме того, три кодона генетического кода аминокислот не кодируют. Они обозначают конец процесса трансляции (так называемые стоп-кодоны). Одной из важнейших особенностей генетического кода является то, что он универсален - одинаковый для всех живых организмов.

Следующим после транскрипции этапом синтеза белка является трансляция. Во время трансляции информация с и-РНК переводится в последовательность аминокислот синтезируемого белка соответствии с генетическим кодом. Происходит этот процесс в рибосомах. Начинается он с первого старт-кодона, который одинаков для всех и-РНК. Это кодон АУГ, кодирующий аминокислоту метионин. Субъединицы рибосомы распознают его и присоединяются к нему. Транспортная РНК, которая отвечает за транспорт метионина (всего существует 20 типов т-РНК по количеству аминокислот), подходит к рибосоме и взаимодействует со старт-кодоном с помощью своего антикодона УАЦ. После этого с помощью собственных белков-моторов и цитоскелета рибосома перемещается вдоль и-РНК на один триплет. К следующему триплету присоединяется соответствующая т-РНК со второй аминокислотой, и между ней и метионином образуется пептидная связь. Все эти процессы происходят с затратами энергии. Далее рибосома движется к следующему триплету, и процесс повторяется. Длится до того момента, пока рибосома не дойдет до стоп-кодона, после чего процесс трансляции завершается. На одной информационной РНК могут одновременно размещаться несколько рибосом, образуя полисому. Это позволяет синтезировать белки немного быстрее. После окончания синтеза может происходить процесс созревания белка. В ходе этого процесса некоторые участки белков могут вырезаться специальными ферментами, белок может изменять свою конформацию, объединяться с другими белками или присоединять к себе небелковую часть.

Контроль знаний и умений: Дать ответы на вопросы: 1.Какие составляющие входят в состав ядра? 2.Какие функции выполняет ядро ​​клетки? 3. Какие функции выполняет ядрышко? 4.Какие функции выполняет поры? 5.Что происходит в ядре синтез РНК? 6. Происходит в ядре синтез белка? 7.Какая структура выполняет функцию ядра у прокариотических организмов? 8.Вспомните материалы курса зоологии и объясните, какие функции у инфузорий выполняет малое ядро ​​(микронуклеус), а какие- крупное ядро ​​(макронулеус). Домашнее задание: § 17,22, Лек. № 8.

Лекция № 9

Тема: Клеточное дыхание. Пластиды, их функции и строение. Фотосинтез. Значение фотосинтеза. Базовые понятия и термины:пластиды, хлоропласты, хромопласты, лейкопласты, фотосинтез, матрикс, тилакоиды, граны, строма, ламели, прокариотические рибосомы.

План лекции: