Die Zelle ist die elementare Einheit lebender Organismen auf der Erde und hat eine komplexe chemische Organisation von Strukturen, die Organellen genannt werden. Dazu gehört der Nucleolus, dessen Struktur und Funktionen wir in diesem Artikel untersuchen werden.
Eigenschaften eukaryotischer Kerne
Kernzellen enth alten runde Organellen ohne Membran, die dichter als Karyoplasma sind und Nukleolen oder Nukleolen genannt werden. Sie wurden im 19. Jahrhundert entdeckt. Jetzt werden Nukleoli dank der Elektronenmikroskopie ziemlich vollständig untersucht. Fast bis in die 50er Jahre des 20. Jahrhunderts wurden die Funktionen der Nukleolen nicht bestimmt, und die Wissenschaftler betrachteten diese Organelle eher als Reservoir von Reservesubstanzen, die während der Mitose verwendet wurden.
Moderne Forschung hat festgestellt, dass das Organoid Körnchen einer Nukleoproteinnatur enthält. Darüber hinaus haben biochemische Experimente bestätigt, dass die Organelle eine große Menge an Proteinen enthält. Sie bestimmen seine hohe Dichte. Neben Proteinen enthält der Nukleolus RNA und eine kleine Menge DNA.
Zellzyklus
Es ist interessant, dass im Leben einer Zelle, die aus bestehtRuhephase (Interphase) und Teilung (Meiose - beim Geschlecht, Mitose - bei somatischen Zellen), die Nukleolen bleiben nicht dauerhaft erh alten. In der Interphase ist also zwangsläufig der Zellkern mit dem Nukleolus vorhanden, dessen Funktionen die Erh altung des Genoms und die Bildung proteinsynthetisierender Organellen sind. Zu Beginn der Zellteilung, nämlich in der Prophase, verschwinden sie und werden erst am Ende der Telophase neu gebildet, verbleiben in der Zelle bis zur nächsten Teilung oder bis zur Apoptose – ihrem Tod.
Atomorganisator
In den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts fanden Wissenschaftler heraus, dass die Bildung von Nukleolen von bestimmten Abschnitten einiger Chromosomen gesteuert wird. Sie enth alten Gene, die Informationen über den Aufbau und die Funktionen des Nukleolus in der Zelle speichern. Es besteht eine Korrelation zwischen der Anzahl der nukleolären Organisatoren und den Organellen selbst. Zum Beispiel enthält der Krallenfrosch in seinem Karyotyp zwei kernbildende Chromosomen und dementsprechend gibt es zwei Kernkörperchen in den Kernen seiner somatischen Zellen.
Da die Funktionen des Nucleolus sowie seine Anwesenheit eng mit der Zellteilung und der Bildung von Ribosomen zusammenhängen, fehlen die Organellen selbst in hochspezialisiertem Gehirngewebe, Blut und auch in den Blastomeren von a Zygote zerkleinern.
Nucleol-Amplifikation
In der synthetischen Phase der Interphase gibt es zusammen mit der DNA-Selbstduplikation eine übermäßige Replikation der Anzahl der rRNA-Gene. Da die Hauptfunktionen des Nukleolus die Produktion von Ribosomen sind, nimmt die Anzahl dieser Organellen aufgrund der Übersynthese von DNA-Loci, die Informationen über RNA tragen, stark zu. Nukleoproteine nicht assoziiert mitChromosomen beginnen autonom zu funktionieren. Infolgedessen werden im Zellkern viele Nukleolen gebildet, die sich von den nukleolusbildenden Chromosomen entfernen. Dieses Phänomen wird als rRNA-Genamplifikation bezeichnet. Wenn wir die Funktionen des Nukleolus in der Zelle weiter untersuchen, stellen wir fest, dass ihre aktivste Synthese in der Prophase der Reduktionsteilung der Meiose stattfindet, wodurch Oozyten erster Ordnung mehrere hundert Nukleolen enth alten können.
Die biologische Bedeutung dieses Phänomens wird deutlich, wenn man bedenkt, dass in den frühen Stadien der Embryogenese: Zerkleinerung und Blastulation, eine große Anzahl von Ribosomen benötigt wird, um das Hauptbaumaterial - Protein - zu synthetisieren. Amplifikation ist ein ziemlich häufiger Prozess; er tritt bei der Oogenese von Pflanzen, Insekten, Amphibien, Hefen und auch bei einigen Protisten auf.
Histochemische Zusammensetzung der Organelle
Lassen Sie uns das Studium eukaryotischer Zellen und ihrer Strukturen fortsetzen und den Nukleolus betrachten, dessen Struktur und Funktionen miteinander verbunden sind. Es wird festgestellt, dass es drei Arten von Elementen enthält:
- Nucleonema (fadenförmige Gebilde). Sie sind heterogen und enth alten Fibrillen und Klumpen. Als Teil sowohl pflanzlicher als auch tierischer Zellen bilden Nukleoneme fibrilläre Zentren. Die zytochemische Struktur und Funktionen des Nucleolus hängen auch von der Anwesenheit einer Matrix darin ab - einem Netzwerk unterstützender Proteinmoleküle der Tertiärstruktur.
- Vakuolen (helle Bereiche).
- Granulat (Nucleoline).
Aus Sicht der chemischen Analyse besteht dieses Organell fast ausschließlich aus RNA und Protein, undDNA befindet sich nur an ihrer Peripherie und bildet eine ringförmige Struktur - perinukleoläres Chromatin.
Wir haben also festgestellt, dass der Nukleolus aus fünf Formationen besteht: fibrilläre und granuläre Zentren, Chromatin, Proteinretikulum und eine dichte fibrilläre Komponente.
Arten von Nukleolen
Die biochemische Struktur dieser Organellen hängt von der Art der Zellen ab, in denen sie vorhanden sind, sowie von den Eigenschaften ihres Stoffwechsels. Es gibt 5 Hauptstrukturtypen des Nukleolus. Das erste - retikuläre - ist das häufigste und zeichnet sich durch eine Fülle von dichtem fibrillärem Material, Klumpen von Nukleoproteinen und Nukleon aus. Der Prozess des Umschreibens von Informationen aus den nukleolären Organisatoren ist sehr aktiv, sodass die fibrillären Zentren im Sichtfeld des Mikroskops schlecht sichtbar sind.
Da die Hauptfunktionen des Nukleolus in der Zelle die Synthese ribosomaler Untereinheiten sind, aus denen proteinsynthetisierende Organellen gebildet werden, ist der retikuläre Organisationstyp sowohl pflanzlichen als auch tierischen Zellen inhärent. Der ringförmige Typ von Nukleolen findet sich in Bindegewebszellen: Lymphozyten und Endotheliozyten, in denen rRNA-Gene praktisch nicht abgeschrieben werden. Restliche Nukleolen treten in Zellen auf, die die Fähigkeit zur Transkription vollständig verloren haben, wie z. B. Normoblasten und Enterozyten.
Segregierte Arten sind Zellen eigen, die eine Intoxikation mit Karzinogenen und Antibiotika erfahren haben. Und schließlich ist der kompakte Typ des Nukleolus durch viele fibrilläre Zentren und eine kleine Menge von gekennzeichnetnucleonem.
Nucleoläre Proteinmatrix
Lassen Sie uns die Untersuchung der inneren Struktur der Strukturen des Zellkerns fortsetzen und bestimmen, welche Funktionen der Nukleolus im Zellstoffwechsel hat. Es ist bekannt, dass etwa 60 % der Trockenmasse dieser Organelle auf die Proteine entfallen, aus denen das Chromatin, ribosomale Partikel und auch auf die nukleolären Proteine selbst bestehen. Lassen Sie uns näher darauf eingehen. Einige der Proteine sind an der Verarbeitung beteiligt – der Bildung von reifer ribosomaler RNA. Dazu gehören RNA-Polymerase 1 und Nuklease, die zusätzliche Tripletts von den Enden des rRNA-Moleküls entfernen. Das Fibrillarin-Protein befindet sich in der dichten fibrillären Komponente und führt wie die Nuklease eine Prozessierung durch. Ein weiteres Protein ist Nucleolin. Zusammen mit Fibrillarin findet man es im PFC und FC der Nukleolen und in den nukleolären Organisatoren der Chromosomen der Prophase der Mitose.
Ein Polypeptid wie Nucleophosin befindet sich in der granulären Zone und der dichten fibrillären Komponente, es ist an der Bildung von Ribosomen aus 40 S- und 60 S-Untereinheiten beteiligt.
Was ist die Funktion des Nukleolus
Die Synthese von ribosomaler RNA ist die Hauptaufgabe, die der Nukleolus erfüllen muss. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Transkription auf seiner Oberfläche (nämlich in fibrillären Zentren) unter Beteiligung des RNA-Polymerase-Enzyms. Auf diesem nukleolären Organisator werden Hunderte von Präribosomen, sogenannte Ribonukleoprotein-Kügelchen, synthetisiert. Sie bilden ribosomale Untereinheiten, die das Karyoplasma durch die Kernporen verlassen und im Zytoplasma der Zelle landen. Die kleine Untereinheit 40S bindet an Boten-RNA und erst dann an diesedie 40S große Untereinheit ist angebracht. Es wird ein reifes Ribosom gebildet, das die Translation durchführen kann - die Synthese zellulärer Proteine.
In diesem Artikel haben wir die Struktur und Funktion des Nukleolus in pflanzlichen und tierischen Zellen untersucht.
