De cel is de elementaire eenheid van levende organismen op aarde en heeft een complexe chemische organisatie van structuren die organellen worden genoemd. Deze omvatten de nucleolus, waarvan we de structuur en functies in dit artikel zullen bestuderen.
Kenmerken van eukaryote kernen
Kerncellen bevatten niet-membraan afgeronde organellen, dichter dan karyoplasma, en worden nucleoli of nucleoli genoemd. Ze werden ontdekt in de 19e eeuw. Nucleoli worden nu vrij volledig bestudeerd dankzij elektronenmicroscopie. Bijna tot de jaren 50 van de 20e eeuw werden de functies van de nucleoli niet bepaald, en wetenschappers beschouwden dit organel eerder als een reservoir van reservestoffen die tijdens de mitose werden gebruikt.
Modern onderzoek heeft aangetoond dat de organoïde korrels van nucleoproteïne-aard bevat. Bovendien hebben biochemische experimenten bevestigd dat het organel een grote hoeveelheid eiwitten bevat. Zij zijn het die de hoge dichtheid bepalen. Naast eiwitten bevat de nucleolus RNA en een kleine hoeveelheid DNA.
Celcyclus
Het is interessant dat in het leven van een cel, die bestaat uitperiode van rust (interfase) en deling (meiose - in geslacht, mitose - in somatische cellen), worden de nucleoli niet permanent bewaard. Dus in de interfase is de kern met de nucleolus, waarvan de functies het behoud van het genoom en de vorming van eiwitsynthetiserende organellen zijn, noodzakelijkerwijs aanwezig. Aan het begin van de celdeling, namelijk in de profase, verdwijnen ze en worden ze pas opnieuw gevormd aan het einde van de telofase, en blijven ze in de cel tot de volgende deling of tot apoptose - de dood ervan.
Nucleaire organisator
In de jaren '30 van de vorige eeuw ontdekten wetenschappers dat de vorming van nucleoli wordt gecontroleerd door bepaalde delen van sommige chromosomen. Ze bevatten genen die informatie opslaan over de structuur en functies van de nucleolus in de cel. Er is een verband tussen het aantal nucleolaire organisatoren en de organellen zelf. De klauwkikker bevat bijvoorbeeld in zijn karyotype twee nucleolair-vormende chromosomen en dienovereenkomstig zijn er twee nucleoli in de kernen van zijn somatische cellen.
Aangezien de functies van de nucleolus, evenals zijn aanwezigheid, nauw verband houden met celdeling en de vorming van ribosomen, zijn de organellen zelf afwezig in zeer gespecialiseerde hersenweefsels, bloed en ook in de blastomeren van een verpletterende zygote.
Nucleol-amplificatie
In de synthetische fase van interfase, samen met DNA-zelfduplicatie, is er een buitensporige replicatie van het aantal rRNA-genen. Aangezien de belangrijkste functies van de nucleolus de productie van ribosomen zijn, neemt het aantal van deze organellen sterk toe als gevolg van de oversynthese van DNA-loci die informatie over RNA dragen. Nucleoproteïnen die niet geassocieerd zijn metchromosomen beginnen autonoom te functioneren. Als gevolg hiervan worden veel nucleoli gevormd in de kern, die zich distantiëren van de nucleolusvormende chromosomen. Dit fenomeen wordt rRNA-genamplificatie genoemd. We blijven de functies van de nucleolus in de cel bestuderen en merken op dat hun meest actieve synthese plaatsvindt in de profase van de reductiedeling van meiose, waardoor eerste-orde oöcyten enkele honderden nucleoli kunnen bevatten.
De biologische betekenis van dit fenomeen wordt duidelijk, aangezien in de vroege stadia van embryogenese: verplettering en blastulatie, een groot aantal ribosomen nodig zijn om het belangrijkste bouwmateriaal - eiwit - te synthetiseren. Amplificatie is een vrij algemeen proces: het komt voor bij de oögenese van planten, insecten, amfibieën, gisten en ook bij sommige protisten.
Histochemische samenstelling van het organel
Laten we doorgaan met de studie van eukaryote cellen en hun structuren, en de nucleolus beschouwen, waarvan de structuur en functies met elkaar verbonden zijn. Het is vastgesteld dat het drie soorten elementen bevat:
- Nucleonema (filamenteuze formaties). Ze zijn heterogeen en bevatten fibrillen en klonten. Als onderdeel van zowel plantaardige als dierlijke cellen, vormen nucleonemes fibrillaire centra. De cytochemische structuur en functies van de nucleolus hangen ook af van de aanwezigheid van een matrix daarin - een netwerk van ondersteunende eiwitmoleculen van de tertiaire structuur.
- Vacuolen (lichte gebieden).
- Korrelige korrels (nucleoline).
Vanuit het oogpunt van chemische analyse bestaat dit organel bijna volledig uit RNA en eiwit, enDNA bevindt zich alleen aan de periferie en vormt een ringvormige structuur - perinucleolair chromatine.
We hebben dus vastgesteld dat de nucleolus uit vijf formaties bestaat: fibrillaire en granulaire centra, chromatine, eiwitreticulum en een dichte fibrillaire component.
Soorten nucleoli
De biochemische structuur van deze organellen hangt af van het type cellen waarin ze aanwezig zijn, evenals van de kenmerken van hun metabolisme. Er zijn 5 belangrijke structurele soorten nucleolus. De eerste - reticulaire, is de meest voorkomende en wordt gekenmerkt door een overvloed aan dicht fibrillair materiaal, brokken nucleoproteïnen en nucleon. Het proces van het herschrijven van informatie van de nucleolaire organisatoren is zeer actief, dus de fibrillaire centra zijn slecht zichtbaar in het gezichtsveld van de microscoop.
Aangezien de belangrijkste functies van de nucleolus in de cel de synthese van ribosomale subeenheden zijn, waaruit eiwitsynthetiserende organellen worden gevormd, is het reticulaire type organisatie inherent aan zowel plantaardige als dierlijke cellen. Het ringvormige type nucleoli wordt gevonden in bindweefselcellen: lymfocyten en endotheliocyten, waarin rRNA-genen praktisch niet worden getranscribeerd. Resterende nucleoli komen voor in cellen die het vermogen om te transcriberen volledig hebben verloren, zoals normoblasten en enterocyten.
Gescheiden soorten zijn inherent aan cellen die een intoxicatie hebben ondergaan met kankerverwekkende stoffen, antibiotica. En ten slotte wordt het compacte type van de nucleolus gekenmerkt door veel fibrillaire centra en een kleine hoeveelheidnucleonem.
Eiwit nucleolaire matrix
Laten we doorgaan met de studie van de interne structuur van de structuren van de kern en bepalen wat de functies zijn van de nucleolus in het celmetabolisme. Het is bekend dat ongeveer 60% van de droge massa van dit organel wordt veroorzaakt door de eiwitten die de chromatine, ribosomale deeltjes vormen, en ook door de nucleolaire eiwitten zelf. Laten we er in meer detail op ingaan. Sommige eiwitten zijn betrokken bij de verwerking - de vorming van rijp ribosomaal RNA. Deze omvatten RNA-polymerase 1 en nuclease, die extra tripletten van de uiteinden van het rRNA-molecuul verwijderen. Het fibrillarine-eiwit bevindt zich in de dichte fibrillaire component en voert, net als het nuclease, de verwerking uit. Een ander eiwit is nucleoline. Samen met fibrillarine wordt het aangetroffen in de PFC en FC van de nucleoli en in de nucleolaire organisatoren van de chromosomen van de profase van mitose.
Een polypeptide zoals nucleofosine bevindt zich in de granulaire zone en de dichte fibrillaire component, het is betrokken bij de vorming van ribosomen van 40 S- en 60 S-subeenheden.
Wat is de functie van de nucleolus
De synthese van ribosomaal RNA is de belangrijkste taak die de nucleolus moet uitvoeren. Op dit moment vindt transcriptie plaats op het oppervlak (namelijk in fibrillaire centra) met de deelname van het RNA-polymerase-enzym. Op deze nucleolaire organisator worden honderden pre-ribosomen, ribonucleoproteïnebolletjes genoemd, gesynthetiseerd. Ze vormen ribosomale subeenheden, die het karyoplasma verlaten via de kernporiën en terechtkomen in het cytoplasma van de cel. De kleine subeenheid van de 40S bindt aan boodschapper-RNA en pas daarna aan hende 40S grote subeenheid is bevestigd. Er wordt een volwassen ribosoom gevormd dat in staat is om translatie uit te voeren - de synthese van cellulaire eiwitten.
In dit artikel hebben we de structuur en functies van de nucleolus in plantaardige en dierlijke cellen bestudeerd.
