nukleolus- formasi bulat (diameter 1-5 mikron), hadir di hampir semua sel hidup organisme eukariotik. Dalam nukleus, terlihat satu atau lebih benda bulat yang sangat membiaskan cahaya - ini adalah nukleolus, atau nukleolus (nukleolus). Nukleolus dengan baik merasakan pewarna utama dan terletak di antara kromatin. Basofilia nukleolus ditentukan oleh fakta bahwa nukleolus kaya akan RNA. Nukleolus, struktur nukleus terpadat, merupakan turunan dari kromosom, salah satu lokusnya dengan konsentrasi dan aktivitas sintesis RNA tertinggi dalam interfase. Pembentukan nukleolus dan jumlahnya dikaitkan dengan aktivitas dan jumlah bagian tertentu dari kromosom - pengatur nukleolus, yang sebagian besar terletak di zona penyempitan sekunder, ini bukan struktur atau organel yang independen. Pada manusia, situs tersebut berada di pasangan kromosom ke-13, 14, 15, 21 dan 22.
Fungsi nukleolus adalah sintesis rRNA dan pembentukan subunit ribosom.
Nukleolus heterogen dalam strukturnya: dalam mikroskop cahaya orang dapat melihat organisasinya yang berserat halus. Dalam mikroskop elektron, dua komponen utama terungkap: granular dan fibrilar. Diameter butiran sekitar 15-20nm, ketebalan fibril adalah 6-8nm. Granula adalah subunit ribosom yang matang.
komponen granular terlokalisasi di bagian perifer nukleolus dan merupakan akumulasi subunit ribosom.
komponen fibrilar terlokalisasi di bagian tengah nukleolus dan merupakan benang prekursor ribonukleoprotein ribosom.
Ultrastruktur nukleolus tergantung pada aktivitas sintesis RNA: pada tingkat tinggi sintesis rRNA dalam nukleolus, sejumlah besar butiran terdeteksi, ketika sintesis dihentikan, jumlah butiran berkurang, dan nukleolus berubah menjadi fibrilar padat tubuh yang bersifat basofilik.
Skema partisipasi nukleolus dalam sintesis protein sitoplasma dapat direpresentasikan sebagai berikut:
Gambar? - SKEMA SINTESIS RIBOSOM PADA SEL EUKARIOTIS
Skema sintesis ribosom dalam sel eukariotik.
1. Sintesis mRNA protein ribosom oleh RNA polimerase II. 2. Ekspor mRNA dari nukleus. 3. Pengenalan mRNA oleh ribosom dan 4. sintesis protein ribosom. 5. Sintesis prekursor rRNA (45S - prekursor) oleh RNA polimerase I. 6. Sintesis 5S pRNA oleh RNA polimerase III. 7. Perakitan partikel ribonukleoprotein besar, termasuk prekursor 45S, protein ribosom yang diimpor dari sitoplasma, serta protein nukleolar khusus dan RNA yang terlibat dalam pematangan subpartikel ribosom. 8. Perlekatan 5S rRNA, pemotongan prekursor dan pemisahan subunit ribosom kecil. 9. Pematangan subunit besar, pelepasan protein nukleolar dan RNA. 10. Pelepasan subpartikel ribosom dari nukleus. 11. Melibatkan mereka dalam siaran.
Mikrograf nukleolus (menurut mikroskop elektron) 
Gambar? – Mikrograf elektron inti dengan nukleolus
1- Komponen serat; 2- komponen granular; 3 - heterokromatin perinukleolar; 4-karioplasma; membran 5-nuklear.
Gambar? – RNA dalam sitoplasma dan nukleolus sel kelenjar submandibular.
Mewarnai menurut Brachet, X400
1 – sitoplasma; 2 – nukleolus. Kedua struktur ini kaya akan RNA (terutama karena rRNA - bebas atau dalam komposisi ribosom) dan oleh karena itu, ketika diwarnai menurut Brachet, mereka diwarnai merah tua.
Biasanya, sel eukariotik memiliki satu inti, tetapi ada sel binuklir (ciliates) dan multinuklear (opaline). Beberapa sel yang sangat terspesialisasi kehilangan nukleusnya untuk kedua kalinya (eritrosit mamalia, tabung saringan angiosperma).
Bentuk nukleusnya bulat, elips, lebih jarang lobed, berbentuk kacang, dll. Diameter nukleus biasanya dari 3 hingga 10 mikron.
Struktur inti:
1 - membran luar; 2 - membran dalam; 3 - pori-pori; 4 - nukleolus; 5 - heterokromatin; 6 - eukromatin.
Nukleus dipisahkan dari sitoplasma oleh dua membran (masing-masing memiliki struktur yang khas). Di antara membran ada celah sempit yang diisi dengan zat semi-cair. Di beberapa tempat, membran bergabung satu sama lain, membentuk pori-pori (3), di mana pertukaran zat antara nukleus dan sitoplasma terjadi. Membran nukleus luar (1) dari sisi menghadap sitoplasma ditutupi dengan ribosom, memberikan kekasaran, membran (2) bagian dalam halus. Membran nukleus adalah bagian dari sistem membran sel: pertumbuhan keluar dari membran nukleus luar terhubung ke saluran retikulum endoplasma, membentuk sistem saluran komunikasi tunggal.
Karioplasma (getah inti, nukleoplasma)- isi internal nukleus, di mana kromatin dan satu atau lebih nukleolus berada. Komposisi jus nuklir mencakup berbagai protein (termasuk enzim nuklir), nukleotida bebas.
nukleolus(4) adalah benda padat bulat yang direndam dalam jus nuklir. Jumlah nukleolus tergantung pada keadaan fungsional nukleus dan bervariasi dari 1 hingga 7 atau lebih. Nukleolus hanya ditemukan di inti yang tidak membelah; selama mitosis mereka menghilang. Nukleolus terbentuk pada daerah tertentu dari kromosom yang membawa informasi tentang struktur rRNA. Daerah seperti itu disebut pengatur nukleolar dan mengandung banyak salinan gen pengkode rRNA. Subunit ribosom terbentuk dari rRNA dan protein yang berasal dari sitoplasma. Dengan demikian, nukleolus adalah akumulasi rRNA dan subunit ribosom pada berbagai tahap pembentukannya.
kromatin- struktur nukleoprotein internal nukleus, diwarnai dengan beberapa pewarna dan berbeda bentuknya dari nukleolus. Kromatin memiliki bentuk gumpalan, butiran dan benang. Komposisi kimia kromatin: 1) DNA (30–45%), 2) protein histon (30–50%), 3) protein non-histon (4–33%), oleh karena itu, kromatin adalah kompleks deoksiribonukleoprotein (DNP) . Tergantung pada keadaan fungsional kromatin, ada: heterokromatin(5) dan eukromatin(6). Eukromatin - aktif secara genetik, heterokromatin - bagian kromatin yang tidak aktif secara genetik. Eukromatin tidak dapat dibedakan di bawah mikroskop cahaya, bernoda lemah dan mewakili bagian kromatin yang terdekondensasi (terdespirasi, tidak terpilin). Di bawah mikroskop cahaya, heterokromatin terlihat seperti gumpalan atau butiran, sangat diwarnai dan merupakan bagian kromatin yang terkondensasi (spiral, padat). Kromatin adalah bentuk keberadaan materi genetik dalam sel interfase. Selama pembelahan sel (mitosis, meiosis), kromatin diubah menjadi kromosom.
Fungsi kernel: 1) penyimpanan informasi herediter dan transfernya ke sel anak dalam proses pembelahan, 2) pengaturan aktivitas vital sel dengan mengatur sintesis berbagai protein, 3) tempat pembentukan subunit ribosom.
Yandex.DirectSemua iklan
Kromosom
Kromosom- Ini adalah struktur sitologi berbentuk batang, yang merupakan kromatin terkondensasi dan muncul dalam sel selama mitosis atau meiosis. Kromosom dan kromatin adalah bentuk yang berbeda dari organisasi spasial kompleks deoksiribonukleoprotein yang sesuai dengan fase yang berbeda dari siklus hidup sel. Komposisi kimia kromosom sama dengan kromatin: 1) DNA (30–45%), 2) protein histon (30–50%), 3) protein non-histon (4–33%).
Dasar dari kromosom adalah satu molekul DNA untai ganda yang berkesinambungan; panjang DNA satu kromosom bisa mencapai beberapa sentimeter. Jelas bahwa molekul dengan panjang ini tidak dapat ditempatkan dalam sel dalam bentuk memanjang, tetapi dilipat, memperoleh struktur tiga dimensi tertentu, atau konformasi. Tingkat pengepakan spasial DNA dan DNP berikut dapat dibedakan: 1) nukleosom (membungkus DNA di sekitar butiran protein), 2) nukleomer, 3) kromomer, 4) kromonemik, 5) kromosom.
Dalam proses transformasi kromatin menjadi kromosom, DNP tidak hanya membentuk spiral dan supercoil, tetapi juga loop dan superloop. Oleh karena itu, proses pembentukan kromosom, yang terjadi pada profase mitosis atau profase 1 meiosis, lebih baik disebut bukan spiralisasi, tetapi kondensasi kromosom.
Kromosom: 1 - metasentrik; 2 - submetasentris; 3, 4 - akrosentrik. Struktur kromosom: 5 - sentromer; 6 - penyempitan sekunder; 7 - satelit; 8 - kromatid; 9 - telomer.
Kromosom metafase (kromosom yang dipelajari dalam metafase mitosis) terdiri dari dua kromatid (8). Setiap kromosom memiliki penyempitan primer (sentromer)(5), yang membagi kromosom menjadi lengan. Beberapa kromosom memiliki penyempitan sekunder(6) dan satelit(7). Satelit - bagian dari lengan pendek, dipisahkan oleh penyempitan sekunder. Kromosom yang memiliki satelit disebut satelit (3). Ujung kromosom disebut telomer(sembilan). Tergantung pada posisi sentromer, ada: a) metasentrik(sama sisi) (1), b) submetasentris(cukup tidak setara) (2), c) akrosentrik(sangat tidak sama) kromosom (3, 4).
Sel somatik mengandung diploid(ganda - 2n) set kromosom, sel kelamin - haploid(tunggal - n). Set diploid cacing gelang adalah 2, Drosophila - 8, simpanse - 48, udang karang - 196. Kromosom dari set diploid dibagi menjadi pasangan; kromosom dari satu pasangan memiliki struktur, ukuran, set gen yang sama dan disebut homolog.
Kariotipe- satu set informasi tentang jumlah, ukuran dan struktur kromosom metafase. Sebuah idiogram adalah representasi grafis dari kariotipe. Perwakilan dari spesies yang berbeda memiliki kariotipe yang berbeda, spesies yang sama adalah sama. autosom- Kromosom sama untuk kariotipe pria dan wanita. kromosom seks Kromosom di mana kariotipe jantan berbeda dari betina.
Set kromosom manusia (2n = 46, n = 23) berisi 22 pasang autosom dan 1 pasang kromosom seks. Autosom dikelompokkan dan diberi nomor:
Kromosom seks bukan milik salah satu kelompok dan tidak memiliki nomor. Kromosom seks wanita - XX, pria - XY. Kromosom X submetasentrik sedang, kromosom Y akrosentrik kecil.
Pada daerah penyempitan sekunder kromosom golongan D dan G terdapat salinan gen yang membawa informasi tentang struktur rRNA, oleh karena itu kromosom golongan D dan G disebut pembentuk nukleolus.
Fungsi kromosom: 1) penyimpanan informasi herediter, 2) transfer materi genetik dari sel induk ke sel anak.
Kuliah nomor 9.
Struktur sel prokariotik. Virus
Prokariota termasuk archaebacteria, bakteri, dan ganggang biru-hijau. prokariota- organisme uniseluler yang tidak memiliki nukleus yang terbentuk secara struktural, organel membran dan mitosis.
Biologi 5,6,7,8,9,10,11 kelas, USE, GIA
mencetak
Inti merupakan struktur penting komponen sel eukariotik, yang mengandung molekul DNA- informasi genetik. Ini memiliki bentuk bulat atau oval. Nukleus menyimpan, mentransmisikan dan mengimplementasikan informasi herediter, dan juga menyediakan sintesis protein. Lebih tentang organisasi seluler, komposisi dan fungsi inti sel hewan atau tumbuhan, perhatikan tabel di bawah ini.
|
amplop nuklir. Ini memiliki struktur dua membran berpori. |
|
|
Kromosom. Formasi padat memanjang atau berserabut yang hanya dapat dilihat dengan pembelahan sel. |
|
|
nukleolus. Mereka berbentuk bulat atau tidak beraturan. |
Berpartisipasi dalam proses sintesis RNA, yang merupakan bagian dari ribosom. |
|
jus nuklir (karioplasma). Medium semi-cair yang terletak di dalam nukleus. |
Suatu zat yang mengandung nukleolus dan kromosom. |
Terlepas dari perbedaan struktur dan fungsi, semua bagian sel terus berinteraksi satu sama lain, mereka disatukan oleh satu fungsi utama - memastikan aktivitas vital sel, tepat waktu pembelahan sel dan metabolisme yang tepat di dalamnya.
Hanya sel eukariotik yang memiliki nukleus. Pada saat yang sama, beberapa dari mereka kehilangannya dalam proses diferensiasi (segmen matang dari tabung saringan, eritrosit). Ciliata memiliki dua inti: makronukleus dan mikronukleus. Ada sel berinti banyak yang muncul dengan menggabungkan beberapa sel.
Namun, dalam kebanyakan kasus hanya ada satu nukleus di setiap sel.
Inti sel adalah organel terbesarnya (kecuali vakuola pusat sel tumbuhan). Ini adalah struktur seluler pertama yang dijelaskan oleh para ilmuwan. Inti sel biasanya berbentuk bulat atau bulat telur.
Nukleus mengatur semua aktivitas sel. Itu mengandung kromatid- kompleks berfilamen molekul DNA dengan protein histon (fiturnya adalah kandungan sejumlah besar asam amino lisin dan arginin di dalamnya).
DNA nukleus menyimpan informasi tentang hampir semua sifat dan sifat herediter sel dan organisme. Selama pembelahan sel, kromatid berputar, dalam keadaan ini mereka terlihat di bawah mikroskop cahaya dan disebut kromosom.
Kromatid dalam sel yang tidak membelah (selama interfase) tidak sepenuhnya terdespiralisasi.
Bagian kromosom yang tergulung rapat disebut heterokromatin. Itu terletak lebih dekat ke cangkang nukleus. Ke pusat nukleus adalah eukromatin- bagian kromosom yang lebih terdespiralisasi.
Sintesis RNA terjadi di sana, yaitu, informasi genetik dibacakan, gen diekspresikan.
Replikasi DNA mendahului pembelahan inti, yang pada gilirannya mendahului pembelahan sel. Dengan demikian, inti anak menerima DNA yang sudah jadi, dan sel anak menerima inti yang sudah jadi.
Isi internal nukleus dipisahkan dari sitoplasma amplop nuklir, terdiri dari dua membran (eksternal dan internal).
Dengan demikian, inti sel mengacu pada organel dua membran. Ruang antara membran disebut ruang perinuklear.
Membran luar di tempat-tempat tertentu masuk ke dalam retikulum endoplasma (RE).
Jika ribosom terletak di RE, maka disebut kasar. Ribosom juga dapat ditemukan di membran inti luar.
Di banyak tempat, membran luar dan dalam menyatu satu sama lain, membentuk pori-pori nuklir.
Jumlahnya tidak konstan (rata-rata jumlahnya ribuan) dan tergantung pada aktivitas biosintesis di dalam sel. Melalui pori-pori, nukleus dan sitoplasma bertukar berbagai molekul dan struktur. Pori-pori tidak hanya lubang, mereka kompleks untuk transportasi selektif. Strukturnya ditentukan oleh berbagai protein nukleoporin.
Molekul mRNA, tRNA, subpartikel ribosom keluar dari nukleus.
Berbagai protein, nukleotida, ion, dll. memasuki nukleus melalui pori-pori.
Subunit ribosom dirakit dari rRNA dan protein ribosom menjadi nukleolus(mungkin ada beberapa).
Bagian tengah nukleolus dibentuk oleh bagian khusus kromosom (pengatur nukleolus), yang terletak bersebelahan. Organisator nukleolar mengandung sejumlah besar salinan gen pengkode rRNA. Sebelum pembelahan sel, nukleolus menghilang dan terbentuk kembali selama telofase.
Kandungan cairan (seperti gel) dari inti sel disebut sari nukleus (karioplasma, nukleoplasma).
Viskositasnya hampir sama dengan hyaloplasma (kandungan cairan sitoplasma), tetapi keasamannya lebih tinggi (setelah semua, DNA dan RNA, yang berlimpah di nukleus, adalah asam). Protein, berbagai RNA, ribosom mengapung di inti sari.
Elemen struktural nukleus secara jelas diekspresikan hanya dalam periode tertentu dari siklus sel dalam interfase. Selama pembelahan sel (selama mitosis atau meiosis), beberapa elemen struktural menghilang, yang lain berubah secara signifikan.
Klasifikasi elemen struktur inti interfase:
kromatin;
nukleolus;
Karioplasma;
Kariolemma.
Kromatin adalah zat pewarna-reseptif (krom), maka namanya.
Kromatin terdiri dari fibril kromatin, setebal 20-25 nm, yang dapat terletak longgar atau kompak di dalam nukleus. Atas dasar ini, dua jenis kromatin dibedakan:
Eukromatin - kromatin longgar atau terdekondensasi, diwarnai lemah dengan pewarna dasar;
Heterokromatin adalah kromatin padat atau kental yang terwarnai dengan baik dengan pewarna yang sama.
Selama persiapan sel untuk pembelahan dalam nukleus, fibril kromatin berputar dan kromatin diubah menjadi kromosom.
Setelah pembelahan dalam inti sel anak, despiralisasi fibril kromatin terjadi dan kromosom diubah lagi menjadi kromatin. Oleh karena itu, kromatin dan kromosom adalah fase yang berbeda dari zat yang sama.
Menurut struktur kimianya, kromatin terdiri dari:
Asam deoksiribonukleat (DNA) 40%;
Protein sekitar 60%;
Asam ribonukleat (RNA) 1%.
Protein nuklir diwakili oleh bentuk:
Protein alkali atau histon 80-85%;
Protein asam 15-20%.
Protein histon dikaitkan dengan DNA dan membentuk rantai polimer deoksiribonukleoprotein (DNP), yang merupakan fibril kromatin, terlihat jelas di bawah mikroskop elektron.
Di area fibril kromatin tertentu, transkripsi dari DNA berbagai RNA dilakukan, dengan bantuan yang kemudian dilakukan sintesis molekul protein. Proses transkripsi dalam nukleus hanya dilakukan pada fibril kromosom bebas, yaitu pada eukromatin.
Dalam kromatin kental, proses ini tidak dilakukan dan karena itu heterokromatin adalah kromatin tidak aktif. Rasio eukromatin dan heterokromatin dalam nukleus merupakan indikator aktivitas proses sintetik dalam sel tertentu. Pada fibril kromatin pada periode S interfase, proses replikasi DNA juga dilakukan. Proses-proses ini terjadi baik dalam eukromatin dan heterokromatin, tetapi dalam heterokromatin proses ini terjadi jauh kemudian.
Nukleolus adalah formasi bulat (diameter 1-5 mikron) yang mempersepsikan pewarna dasar dengan baik dan terletak di antara kromatin.
Satu nukleus dapat berisi 1 sampai 4 atau bahkan lebih nukleolus. Pada sel muda dan sering membelah, ukuran nukleolus dan jumlah mereka meningkat.
Nukleolus bukanlah struktur independen. Ini terbentuk hanya dalam interfase di daerah tertentu dari beberapa kromosom - pengatur nukleolus, yang mengandung gen yang mengkode molekul RNA ribosom. Di wilayah penganalisis nukleolar, transkripsi dari DNA ke RNA ribosom dilakukan.
Dalam nukleolus, RNA ribosom bergabung dengan protein dan pembentukan subunit ribosom.
Secara mikroskopis dalam nukleolus membedakan:
Komponen fibrilar - terlokalisasi di bagian tengah nukleolus dan merupakan benang ribonucleoprotein (RNP);
Komponen granular terlokalisasi di bagian perifer nukleolus dan mewakili akumulasi subunit ribosom.
Pada profase mitosis, ketika spiralisasi fibril kromatin dan pembentukan kromosom terjadi, proses transkripsi RNA dan sintesis subunit ribosom berhenti dan nukleolus menghilang.
Pada akhir mitosis, dekondensasi kromosom terjadi di inti sel yang baru terbentuk dan nukleolus muncul.
Karioplasma (nukleoplasma) atau sari inti terdiri dari air, protein dan kompleks protein (nukleoprotein, glikoprotein), asam amino, nukleotida, gula. Di bawah mikroskop cahaya, karioplasma tidak berstruktur, tetapi dengan mikroskop elektron, butiran (15 nm) yang terdiri dari ribonukleoprotein terdeteksi di dalamnya.
Protein karioplasma terutama protein enzim, termasuk enzim glikolisis yang memecah karbohidrat dan membentuk ATP.
Protein non-histone (asam) membentuk jaringan struktural dalam nukleus (matriks protein nuklir), yang, bersama dengan selubung inti, mengambil bagian dalam penciptaan tatanan internal, terutama dalam lokalisasi kromatin tertentu.
Dengan partisipasi karioplasma, metabolisme dalam nukleus, interaksi nukleus dan sitoplasma dilakukan.
Karyolemma (nucleolemma) - membran nuklir memisahkan isi nukleus dari sitoplasma (fungsi penghalang), pada saat yang sama menyediakan metabolisme yang diatur antara nukleus dan sitoplasma. Selubung inti terlibat dalam fiksasi kromatin.
Karyolemma terdiri dari dua membran bilipid - membran nukleus luar dan dalam, dipisahkan oleh ruang perinuklear, dengan lebar 25 hingga 100 nm.
Di dalam kariolema terdapat pori-pori dengan diameter 80-90 nm. Di daerah pori, membran inti luar dan dalam saling masuk, dan ruang perinuklear tertutup.
Lumen pori ditutup oleh formasi struktural khusus - kompleks pori, yang terdiri dari komponen fibrilar dan granular. Komponen granular diwakili oleh butiran protein berdiameter 25 nm, tersusun di sepanjang tepi pori dalam tiga baris.
Fibril berangkat dari masing-masing granul dan menyatu dalam granul sentral yang terletak di tengah pori. Kompleks pori memainkan peran diafragma yang mengatur permeabilitasnya. Ukuran pori stabil untuk jenis sel tertentu, tetapi jumlah pori dapat berubah selama diferensiasi sel. Tidak ada pori-pori inti dalam inti spermatozoa. Ribosom terlampir dapat dilokalisasi pada membran nuklir luar. Selain itu, membran nukleus luar dapat berlanjut ke tubulus retikulum endoplasma.
Heterokromatin - bagian kromatin yang dalam keadaan terkondensasi (padat) selama siklus sel. Fitur DNA heterokromatin adalah kemampuan transkripsi yang sangat rendah. HETEROKROMATIN
(dari hetero... dan kromatin), bagian kromatin yang berada dalam keadaan terkondensasi (padat) di seluruh siklus sel. Mereka sangat diwarnai dengan pewarna nuklir dan terlihat jelas di bawah mikroskop cahaya bahkan selama interfase.
Heterokromatik daerah kromosom, sebagai suatu peraturan, direplikasi lebih lambat dari yang eukromatik dan tidak ditranskripsi, yaitu, mereka secara genetik sangat lembam. Inti jaringan aktif dan sel embrio sebagian besar miskin di G. Ada fakultatif dan konstitutif (struktural) G. Fakultatif G. hanya ada di salah satu kromosom homolog. Contoh G. jenis ini adalah kromosom X kedua pada mamalia betina, yang dinonaktifkan selama embriogenesis awal karena kondensasinya yang tidak dapat diubah.
Struktural G. terkandung dalam kedua kromosom homolog, terlokalisasi secara dominan. di daerah kromosom yang terbuka - di sentromer, telomer, pengatur nukleolus (selama interfase terletak tidak jauh dari selubung inti), kekurangan gen, diperkaya dengan DNA satelit dan dapat menonaktifkan gen tetangga (mis.
n. efek posisi). Jenis G. ini sangat bervariasi baik dalam spesies yang sama maupun dalam spesies yang berkerabat dekat. Ini dapat mempengaruhi sinapsis kromosom, frekuensi istirahat yang diinduksi, dan rekombinasi. Situs struktural G. dicirikan oleh adhesi (adhesi) kromatid saudara.
EUCHROMATIN
(dari bahasa Yunani eu - well, sepenuhnya dan kromatin), bagian kromosom yang mempertahankan keadaan terdespiralisasi dalam nukleus istirahat (dalam interfase) dan berputar selama pembelahan sel (dalam profase); mengandung sebagian besar gen dan berpotensi mampu transkripsi.
E. berbeda dari heterokromatin dalam kandungan yang lebih rendah dari basa termetilasi dan blok sekuens DNA berulang, sejumlah besar protein non-histon dan molekul histon asetat, pengemasan bahan kromosom yang kurang padat, yang diyakini sangat penting untuk aktivitas E. dan membuatnya berpotensi lebih mudah diakses oleh enzim, menyediakan transkripsi.
E. dapat memperoleh sifat-sifat heterokromatin fakultatif - tidak aktif, yang merupakan salah satu cara untuk mengatur aktivitas gen.
Tanggal publikasi: 18-02-2015; Baca: 229 | Pelanggaran hak cipta halaman
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,002 dtk) ...
Struktur dan fungsi inti sel.
Nukleus adalah bagian penting dari sel eukariotik. Fungsi utama nukleus adalah untuk menyimpan materi genetik berupa DNA dan mentransfernya ke sel anak selama pembelahan sel. Selain itu, nukleus mengontrol sintesis protein, mengontrol semua proses kehidupan sel.
(dalam sel tumbuhan, nukleus dijelaskan oleh R. Brown pada tahun 1831, dalam sel hewan oleh T. Schwann pada tahun 1838)
Kebanyakan sel memiliki satu nukleus, biasanya bulat, lebih jarang tidak beraturan.
Ukuran nukleus berkisar dari 1 m (pada beberapa protozoa) hingga 1 mm (pada telur ikan, amfibi).
Ada sel binuklir (sel hati, ciliates) dan sel multinuklear (dalam sel serat otot lurik, serta di sel sejumlah spesies jamur dan ganggang).
Beberapa sel (eritrosit) adalah non-nuklir, ini adalah fenomena yang jarang terjadi, ini adalah sekunder.
Inti meliputi:
1) amplop nuklir;
2) karioplasma;
3) nukleolus;
4) kromatin atau kromosom.
Kromatin ada di nukleus yang tidak membelah, kromosom ada di nukleus mitosis.
Cangkang nukleus terdiri dari dua membran (luar dan dalam). Membran nuklir luar terhubung ke saluran membran EPS. Ini mengandung ribosom.
Membran inti memiliki pori-pori (3000-4000). Melalui pori-pori nukleus, berbagai zat dipertukarkan antara nukleus dan sitoplasma.
Karioplasma (nukleoplasma) adalah larutan seperti jeli yang mengisi ruang antara struktur nukleus (kromatin dan nukleolus).
Ini mengandung ion, nukleotida, enzim.
Nukleolus, biasanya berbentuk bulat (satu atau lebih), tidak dikelilingi oleh membran, mengandung filamen protein fibrilar dan RNA.
Nukleolus bukanlah formasi permanen; mereka menghilang pada awal pembelahan sel dan dipulihkan setelah selesai. Nukleolus hanya ditemukan pada sel yang tidak membelah.
Dalam nukleolus, pembentukan ribosom, sintesis protein nuklir terjadi. Nukleolus itu sendiri terbentuk di area penyempitan kromosom sekunder (organizer nukleolus). Pada manusia, pengatur nukleolar terletak pada kromosom 13,14,15,21 dan 22.
Sebelumnya123456789101111213141516Berikutnya
LIHAT LEBIH LANJUT:
Inti sel dalam strukturnya termasuk dalam kelompok organel dua membran. Namun, nukleus sangat penting bagi kehidupan sel eukariotik sehingga biasanya dianggap terpisah. Inti sel mengandung kromatin (kromosom terdespiralisasi), yang bertanggung jawab untuk penyimpanan dan transmisi informasi keturunan.
Dalam struktur inti sel, struktur kunci berikut dibedakan:
- selubung nukleus, yang terdiri dari membran luar dan dalam
- matriks nuklir - segala sesuatu yang terkandung di dalam inti sel,
- karioplasma (jus nuklir) - isi cairan yang komposisinya mirip dengan hialoplasma,
- nukleolus,
- kromatin.
Selain di atas, nukleus mengandung berbagai zat, subunit ribosom, RNA.
Struktur membran luar inti sel mirip dengan retikulum endoplasma.
Seringkali, membran luar hanya masuk ke UGD (yang terakhir, seolah-olah, bercabang darinya, adalah hasil pertumbuhannya).
Ribosom terletak di sisi luar nukleus.
Membran bagian dalam lebih tahan lama karena dilapisi dengan lamina.
Selain fungsi pendukung, kromatin melekat pada lapisan inti ini.
Ruang antara dua membran inti disebut ruang perinuklear.
Membran inti sel ditembus dengan banyak pori-pori yang menghubungkan sitoplasma dengan karioplasma. Namun, dilihat dari strukturnya, pori-pori inti sel tidak hanya berupa lubang-lubang pada membran. Mereka mengandung struktur protein (kompleks pori protein) yang bertanggung jawab untuk transportasi selektif zat dan struktur. Hanya molekul kecil (gula, ion) yang dapat melewati pori secara pasif.
Kromatin inti sel terdiri dari filamen kromatin. Setiap benang kromatin sesuai dengan satu kromosom, yang terbentuk darinya dengan spiralisasi.
Semakin kuat kromosom dipilin (berubah menjadi benang kromatin), semakin terlibat dalam proses sintesis di atasnya.
Kromosom yang sama dapat mengalami spiralisasi di beberapa area, dan dispiralisasi di area lain.
Setiap benang kromatin dari inti sel secara struktural merupakan kompleks DNA dan berbagai protein, yang, antara lain, melakukan fungsi memutar dan melepaskan kromatin.
Inti sel mungkin berisi satu atau lebih nukleolus. Nukleolus terdiri dari ribonukleoprotein, dari mana subunit ribosom selanjutnya dibentuk.
Di sinilah rRNA (RNA ribosom) disintesis.
Nukleolus yang membentuk nukleus pertama kali dijelaskan oleh Fontana pada tahun 1774. Nukleolus ditemukan di hampir semua inti sel eukariotik. Ini adalah struktur yang lebih padat dengan latar belakang organisasi kromatin difus. Komponen utama nukleolus adalah protein. Ini menyumbang hingga 80%. Selain protein, nukleolus mengandung asam nukleat. RNA 5-14% dan DNA 2-12%. Pada 30-an abad ke-20, terlihat bahwa kemunculan nukleolus selalu terikat pada zona-zona tertentu. Ilmuwan McClinton, Nates dan Navashin menyebut zona ini penyelenggara nukleolar. Dengan kata lain, itu adalah lokasi gen ribosom. Pengatur nukleolar bukanlah semacam lokus titik, mereka adalah formasi berstruktur-ganda yang mengandung beberapa daerah gen yang identik, yang masing-masing bertanggung jawab atas pembentukan nukleolus. Dalam genom eukariota, gen ribosom diwakili oleh ribuan unit. Mereka termasuk dalam urutan DNA yang cukup berulang. Seringkali pengatur nukleolus terlokalisasi dalam penyempitan kromosom sekunder. Pada manusia, pengatur nukleolar terletak di lengan pendek beberapa kromosom. Tapi nukleolus terbentuk satu.
Jumlah maksimum nukleolus juga ditentukan oleh jumlah penyelenggara nukleolus. Meningkat sesuai dengan ploidi inti.
Merupakan karakteristik bahwa sejumlah kecil nukleolus mendominasi sel-sel jaringan yang berbeda dan afiliasi taksonomi. Paling sering, jumlah nukleolus kurang dari jumlah penyelenggara. Ini disebabkan oleh fakta bahwa selama neoplasma nukleolus, penyelenggara nukleolus bergabung menjadi satu struktur yang sama. Mereka bersatu dalam ruang inti interfase, membentuk satu nukleolus dari kromosom yang berbeda.
Dalam oosit, jumlah nukleolus mencapai beberapa ratus. Ini adalah fenomena amplifikasi gen RNA ribosom. Overpopulasi. Biasanya dalam sel somatik, jumlah gen dalam RNA ribosom adalah konstan. Itu tidak berubah tergantung pada tingkat transkripsi gen ini. Selama replikasi DNA pada periode S, jumlah gen RNA ribosom juga berlipat ganda, dan dalam sel germinal gen ini mengalami replikasi berlebihan untuk menyediakan sejumlah besar ribosom. Sebagai hasil dari sintesis berlebihan gen RNA ribosom, salinannya menjadi molekul sirkular bebas atau ekstrakromosomal. Mereka dapat berfungsi secara independen, dan sebagai hasilnya, massa nukleolus tambahan bebas terbentuk, yang secara struktural tidak lagi terkait dengan kromosom pembentuk nukleolus. Dan jumlah gen RNA ribosom menjadi hampir 3.000 kali lebih banyak dari jumlah RNA ribosom haploid.
Arti biologisnya adalah menyediakan sejumlah besar produk cadangan yang digunakan pada tahap awal embriogenesis dan yang dapat disintesis dalam sel hanya pada matriks tambahan nukleolus yang diperkuat, karena embrio tidak memiliki sintesis gen ribosomnya sendiri.
Setelah periode pematangan oosit, nukleolus tambahan dihancurkan. Oleh karena itu, replikasi gen ribosom adalah fenomena sementara.
Komponen-komponen berikut dibedakan dalam struktur nukleolus:
1) komponen granular;
2) Komponen fibrilar (diwakili oleh pusat fibrilar dan komponen padat);
3) Kromatin;
4) Matriks protein.
Nukleolus dibangun dari komponen granular dan fibrilar dan pengaturan timbal baliknya berbeda. Paling sering, komponen granular terletak di sepanjang pinggiran nukleolus, dan komponen fibrilar membentuk filamen nukleolus, dengan ketebalan sekitar 100-200 nm. Mereka kadang-kadang disebut nukleolonema. Mereka tidak homogen dalam strukturnya; selain butiran, mereka termasuk banyak fibril baru, yang membentuk penebalan terpisah di nukleolonema.
Ternyata struktur komponen fibrilar difus juga heterogen. Pusat fibrilar telah ditemukan terjadi di nukleolus. Ini adalah area akumulasi fibril dengan kerapatan elektron rendah, dikelilingi oleh zona fibril dengan kerapatan elektron lebih tinggi. Zona ini disebut komponen padat.
Kromatin nukleolus adalah kromatin perinukleolar yang dapat berdampingan dengan nukleolus dan bahkan mengelilinginya sepenuhnya. Seringkali, fibril kromatin 30nm memanjang di antara daerah nukleolonemal.
Pada bagian, kami tidak dapat mengisolasi matriks protein sebagai komponen terpisah.
Selain berbagai tingkat keparahan, ada varian lain dari organisasi struktural nukleolus.
Beberapa jenis nukleolus: 1) retikuler atau nukleolonemal 2) kompak 3) annular 4) sisa atau istirahat 5) terpisah.
Retikuler karakteristik sebagian besar sel. Ini memiliki struktur nukleolonemik yang khas. Pusat fibrilar tampak buruk karena tingkat transkripsi sangat tinggi. Jenis nukleolus ini ditemukan pada sel hewan dan tumbuhan dan khas pada kromosom politen dipteran.
kompak jenis ini ditandai dengan tingkat keparahan nukleolonema yang lebih rendah, frekuensi kejadian yang lebih besar di pusat fibrilar. Ini terjadi pada sel yang berkembang biak secara aktif, dalam sel meristem tanaman, dalam sel kultur jaringan. Diasumsikan bahwa tipe pertama dapat ditransfer dan sebaliknya.
berbentuk lingkaran nukleolus adalah karakteristik hewan. Mereka memiliki bentuk cincin, yang merupakan pusat fibrilar yang dikelilingi oleh fibril dan grana. Ukuran nukleolus tersebut sekitar 1 m. Nukleolus berbentuk cincin yang khas adalah karakteristik endosit, endoeleosit, mis. untuk sel dengan tingkat transkripsi rendah.
Sisa– karakteristik sel yang telah kehilangan kemampuan untuk mensintesis rRNA.
Tersendiri nukleolus adalah sel yang terkena berbagai bahan kimia yang menyebabkan sintesis rRNA berhenti.
Istilah ini digunakan sehubungan dengan fakta bahwa ada pemisahan berbagai komponen nukleolus, disertai dengan penurunan volume yang progresif. Dalam bentuk tidak aktif, pengatur nukleolus kromosom disajikan sebagai satu pusat fibrilar besar, yang mencakup bagian DNA kromosom yang terlipat rapat, di mana gen ribosom berikut terletak satu demi satu. Pada awal aktivasi nukleolus, dekondensasi gen ribosom terjadi di perifer pusat fibrilar. Gen-gen ini mulai ditranskripsi dan transkrip RNP terbentuk pada mereka. Transkrip ini, pada saat pematangan, menimbulkan prekursor ribosom yang terakumulasi di sekitar pinggiran nukleolus yang diaktifkan. Saat transkripsi meningkat, satu pusat fibrilar terurai menjadi sejumlah struktur yang lebih kecil yang terhubung satu sama lain oleh daerah DNA yang sepenuhnya terdekondensasi. Semakin tinggi aktivitas transkripsi nukleolus, semakin besar jumlah struktur fibrilar kecil yang terhubung satu sama lain, dikelilingi oleh komponen fibrilar padat, yang mengandung prekursor gen ribosom 45 S. Ketika nukleolus sepenuhnya diaktifkan, semua pusat fibrilar kecil mendekondensasi , dan dalam hal ini, zona komponen padat mengandung semua RNA ribosom , yang aktif. Dalam kasus inaktivasi nukleolus, kondensasi bertahap DNA ribosom terjadi, pusat fibrilar terbentuk lagi. Mereka bergabung satu sama lain dan nilainya tumbuh secara paralel dengan penurunan fraksi komponen padat. Keadaan nukleolus yang tidak aktif ini secara struktural mirip dengan pengatur nukleolus kromosom mitosis.
Nukleolus adalah struktur tidak permanen di dalam sel. Ini mengubah sifat dan strukturnya selama siklus sel. Pada awal mitosis, struktur nukleolus sedikit dipadatkan, dan setelah pecahnya membran nukleus, sebaliknya, mereka kehilangan kepadatannya, melonggarkan, hancur menjadi komponen strukturalnya dan menyebar di antara kromosom yang terkondensasi dalam bentuk bahan nukleolus. Dan karena itu, dalam metafase dan anafase, nukleolus seperti itu tidak ada di dalam sel. Mereka berada dalam bentuk matriks kromosom mitosis. Tanda-tanda pertama nukleolus baru muncul di telofase tengah, bersamaan dengan kromosom yang hampir terdekondensasi dan dengan sel-sel yang memiliki membran inti baru, dalam bentuk cincin padat, yang disebut prenukleolus. Jumlah mereka biasanya banyak. Pada periode G1 siklus sel, prenukleolus tumbuh, bersatu satu sama lain, jumlah totalnya berkurang, dan volume totalnya meningkat. Pada periode G2 dan S, volume total nukleolus berlipat ganda.
Jadi, setelah pembelahan, komponen protein dan enzim dipindahkan ke inti anak baru, yang menciptakan kondisi yang diperlukan untuk dimulainya kembali sintesis dan pematangan ribosom dan sintesis rRNA. Kromosom mitosis mentransfer ke inti anak tidak hanya informasi genetik dalam bentuk kromatin DNA, tetapi juga sejumlah peralatan sintetik yang diperlukan yang siap untuk mengaktifkan transkripsi dalam siklus sel baru. Dan komponen yang diperlukan ini berupa matriks pada kromosom mitosis.
Fungsi nukleolus:
1) sintesis rRNA;
2) Partisipasi dalam pematangan RNA messenger;
3) Partisipasi dalam pematangan RNA transportasi;
4) Dalam nukleolus, jenis RNA terbentuk yang merupakan bagian dari partikel srp ribosom;
5) Dalam nukleolus, sintesis pembawa proton nicotinamide adenine dinucleotide dilakukan.
Mikrograf nukleolus
nukleolus- daerah kromosom yang menentukan sintesis rRNA dan pembentukan ribosom seluler. Dalam pertumbuhan oosit, beberapa ratus nukleolus - amplifikasi nukleolus. Nukleolus tidak ada dalam sel telur penghancur dan diff. cl - sel darah
Jumlah nukleolus tergantung pada jumlah pengatur nukleolus - area di mana nukleolus nukleus interfase terbentuk dalam telofase membentuk penyempitan sekunder x-m. Pada manusia, yao memiliki 13, 14, 15, 21, dan 22 kromosom di lengan pendek (10 per set diploid). 82). Kucing memiliki 2; dalam babi - 2; tikus - 4; sapi memiliki 8. Sapi berdarah dingin. vertebrata dan burung biasanya 1 pasang yao x-m
Lokalisasi RAO ditentukan pada x-maxes mitosis dengan pewarnaan dengan garam perak, terkait dengan protein RAO, lebih tepatnya penentuan RAO dengan metode FISH. Nukleolus dapat menyatu satu sama lain.
Multiplisitas gen ribosom
saat pecahnya x-we di lokasi penyempitan sekunder, nukleolus dapat
terjadi pada setiap fragmen xm - banyak salinan gen ribosom - polikistron - pengulangan moderat. E. coli memiliki 6-7 operon rRNA identik yang tersebar di seluruh genom - ~1% dari total DNA. Jumlah gen rRNA konstan di dalam sel
Nukleolus yang diperkuat - gen rRNA mb direplikasi secara berlebihan. Pada saat yang sama, replikasi tambahan gen rRNA terjadi untuk memastikan produksi sejumlah besar ribosom. Sebagai hasil dari sintesis gen rRNA yang berlebihan, salinannya dapat menjadi bebas, ekstrakromosomal. Salinan ekstrakromosom dari gen rRNA ini dapat berfungsi secara independen, menghasilkan massa nukleolus tambahan yang bebas, tetapi tidak lagi secara struktural terkait dengan kromosom pembentuk nukleolus. Fenomena ini disebut amplifikasi gen rRNA. dipelajari secara rinci tentang pertumbuhan oosit amfibi.
Pada X. laevis, amplifikasi rDNA terjadi pada profase I. Dalam hal ini, jumlah rDNA (atau gen rRNA) yang diperkuat menjadi 3000 kali lebih besar dari yang
per jumlah haploid rDNA, dan sesuai dengan 1,5x106 gen rRNA. Salinan ekstrachromosomal supernumerary ini membentuk ratusan nukleolus tambahan dalam oosit yang sedang tumbuh. Rata-rata, satu nukleolus tambahan menyumbang beberapa ratus atau ribuan gen rRNA.
Nukleolus yang diperkuat juga ditemukan pada oosit serangga. 3x106 salinan ekstrakromosomal gen rRNA ditemukan dalam oosit perenang berpita.
Setelah periode pematangan oosit, selama dua pembelahan berturut-turut, nukleolus tidak termasuk dalam kromosom mitosis, mereka dipisahkan dari inti baru dan terdegradasi.
Tetrachymena pyriformis memiliki gen rRNA tunggal dalam genom mikronukleus haploid. Ada ~200 salinan dalam makronukleus.
Dalam ragi, salinan ekstrakromosom dari gen rRNA adalah DNA siklik l ~ 3 m, jadi ada satu gen rRNA.
STRUKTUR NUKLEOL
Dalam nukleolus, komponen granular (GC) dan komponen fibrillar (FC) dibedakan.
komponen granular mewakili
butiran 15-20 nm, biasanya terletak di pinggiran nukleolus, meskipun HA dan FA dapat didistribusikan secara merata.
FK dan GK mampu membentuk struktur berserabut - nukleolonema- filamen nukleolar ~100-200 nm, yang dapat membentuk gumpalan terpisah.
komponen fibrilar- mewakili fibril tipis (3-5 nm) - bagian difus nukleolus, di tengah nukleolus - 1 atau 3-5 zona terpisah: pusat fibrilar - bagian dari akumulasi fibril dengan kepadatan rendah, dikelilingi oleh zona fibril kepadatan tinggi - komponen fibrilar padat
kromatin - berdekatan atau mengelilingi nukleolus. Serabut kromatin 30nm di sepanjang pinggiran nukleolus dapat memasuki celah, area nukleolonemal m-y.
matriks jaring protein -
nc metode pewarnaan regresif - ion uranil yang terkait dengan DNA mudah dicuci dengan EDTA chelaton dibandingkan dengan RNA? Struktur sod RNA yang diwarnai: butiran (kuat), pfc (lebih lemah), kromatin (tidak diwarnai)
Pelabelan pulsa (3H-uridine), jejak pelabelan pertama terdeteksi pertama (setelah 1-15 menit) di PFA, dan kemudian (hingga 30 menit) HA ternyata diberi label. label FC tidak terdeteksi?45S pra-rRNA disintesis di wilayah PFC, dan komponen granular nukleolus sesuai dengan partikel preribosom (55S-, 40S RNP).
pewarnaan dengan osmium-amine, DNase berlabel emas, pengikatan aktinomisin berlabel, hibridisasi molekuler langsung dengan rDNA berlabel - bahwa pusat fibrilar mengandung DNA yang bertanggung jawab untuk sintesis rRNA. Zona pusat fibrilar berbeda dari sisa kromatin karena terdiri dari fibril kromatin tipis, yang secara signifikan terkuras dalam histon H1 (seperti yang ditunjukkan menggunakan antibodi berlabel emas koloid).
fts: gen ribosom tidak aktif, daerah spacer.
Transkripsi pra-rRNA terjadi di perifer fc, di mana pfc adalah pra-rRNA 45S, terletak dalam bentuk "tulang herring" pada daerah rDNA yang terdekondensasi.
Selama transkripsi, RNA 45S kehilangan hubungannya dengan unit transkripsi pada DNA di zona komponen fibrilar padat, dalam beberapa cara yang masih tidak dapat dipahami masuk ke zona granular, di mana pemrosesan rRNA, pembentukan dan pematangan subunit ribosom berlangsung.
Pusat fibrilar dan pengatur nukleolar
Struktur dan karakteristik kimia PC ternyata hampir identik dengan susunan nukleolar kromosom mitosis. Keduanya dibangun dari fibril yang terkait erat, setebal 6-10 nm; keduanya memiliki ciri khas - mereka diwarnai dengan garam perak, yang tergantung pada keberadaan protein nukleolar khusus, mengandung RNA polimerase I.
jumlah FC dalam nukleolus interfase tidak sesuai dengan jumlah penyelenggara nukleolar dalam mitosis. Jadi, dalam sel kultur SPEV, jumlah FC bisa 2-4 kali lebih tinggi daripada jumlah pengatur nukleolar.
Selain itu, jumlah PC meningkat seiring dengan ploidi sel (G2, 4n) dan aktivitas transkripsinya meningkat.
Ini mengurangi ukuran masing-masing pusat fibrilar individu. Namun, total volume FC, ketika dihitung ulang untuk set kromosom haploid, tetap konstan dalam interfase, tetapi melebihi jumlah ini dua kali dibandingkan dengan metafase. Dengan kata lain, setelah aktivasi sintesis rRNA, perubahan dalam jumlah PC dan ukurannya diamati, yang mungkin mengindikasikan beberapa jenis fragmentasi PC asli dalam nukleolus yang relatif tidak aktif.
Gambar sebaliknya diamati dengan atenuasi proses sintetik dalam membedakan sel dari seri eritroid mencit (Tabel 12). Dapat dilihat bahwa pada proeritroblas yang berproliferasi dan secara aktif mensintesis hemoglobin, jumlah pusat fibrilar tergantung pada ploidi sel (88 pada fase G1, 118 pada fase G2 dari siklus sel), ukuran FC individu sedikit berubah. . Setelah penghentian reproduksi sel-sel ini dan penurunan aktivitas sintetiknya, parameter nukleolus berubah secara dramatis. Volume mereka, sudah mulai dari tahap eritroblas basofilik
berkurang 4-5 kali, dan pada tahap akhir diferensiasi (normoblast) - seratus kali. Pada saat yang sama, jumlah PC turun tajam (10-40 kali) dan volume meningkat hampir 10 kali ukuran pusat fibrilar individu.
Berdasarkan pengamatan ini, kami dapat menyajikan skema umum aktivasi dan inaktivasi nukleolus (Gbr. 90) dengan cara ini menggunakan contoh satu pengatur nukleolus.
Dalam bentuk tidak aktif, pengatur nukleolar disajikan sebagai satu pusat fibrilar besar, yang mencakup bagian terlipat rapat dari rantai DNA kromosom yang membawa gen ribosom yang tersusun secara tandem (unit transkripsi). Pada awal aktivasi nukleolus, gen-p didekondensasi di pinggiran pusat fibrilar seperti itu, gen-p ini mulai ditranskripsi, transkrip RNP terbentuk pada mereka, yang, setelah matang, menimbulkan munculnya prekursor ribosom granula di sepanjang pinggiran nukleolus yang diaktifkan. Saat transkripsi meningkat, pusat fibrilar tunggal tampaknya hancur
menjadi sejumlah pusat fibrilar yang lebih kecil yang terhubung satu sama lain oleh daerah rDNA yang benar-benar terdekompaksi. Semakin tinggi aktivitas transkripsi nukleolus, semakin besar jumlah pusat fibrilar kecil yang saling berhubungan yang dikelilingi oleh komponen fibrilar padat (DFC) yang mengandung 45S rRNA. Dengan aktivasi penuh dari nukleolus, semua pusat fibrilar kecil mendekondensasi; dalam hal ini, zona komponen fibrilar padat mengandung seluruh rDNA dalam keadaan aktif. Struktur ini diamati pada nukleolus yang diperkuat dari oosit yang sedang tumbuh. Dalam kasus inaktivasi nukleolus, kondensasi bertahap rDNA terjadi, pusat fibrilar terbentuk lagi, mereka bergabung satu sama lain, ukurannya meningkat secara paralel dengan penurunan proporsi PFC. Dengan inaktivasi lengkap, seperti dalam kasus normoblas, nukleolus diwakili oleh satu FC bulat besar (4-5 m), tanpa transkripsi PFC yang bersamaan: dikelilingi oleh zona kromatin yang terkondensasi. Nukleolus yang tidak aktif serupa dalam fitur strukturalnya
dengan pengatur nukleolar sebagai bagian dari kromosom mitosis.
Jenis struktural nukleolus
Uraian di atas memberikan dasar untuk memahami keragaman struktur nukleolus dalam sel dengan tingkat sintesis rRNA yang sesuai. Namun, selain berbagai tingkat keparahan komponen granular dan fibrilar, ada varian lain dari organisasi struktural nukleolus. Biasanya, beberapa jenis struktural nukleolus dibedakan: retikuler atau nukleolonemik, kompak, annular, residual (istirahat), terpisah (Gbr. 91).
Jenis retikuler dari nukleolus adalah yang paling khas dari sebagian besar sel; itu ditandai dengan struktur nukleolonemik, banyak butiran dan bahan fibrillar padat. Dalam banyak kasus, pusat fibrilar kurang teridentifikasi, mungkin karena tingkat transkripsi yang tinggi. Jenis nukleolus ini ditemukan pada sel hewan dan tumbuhan. Sebagai contoh, tipe retikuler dari nukleolus, karakteristik dari kromosom polytene raksasa dari serangga dipterous, sangat mirip dengan kromosom raksasa.
sel antipodial jelai.
Jenis nukleolus yang kompak berbeda dari yang sebelumnya dalam nukleolonema yang kurang menonjol, frekuensi kemunculan pusat fibrilar yang lebih tinggi. Nukleolus seperti itu adalah karakteristik sel yang berproliferasi aktif (sel meristem tanaman, sel kultur jaringan, dll.). Kemungkinan kedua jenis ini dapat saling berpapasan, dalam hal apa pun, mereka paling sering ditemukan dalam sel dengan sintesis RNA dan protein tingkat tinggi.
Nukleolus berbentuk cincin ditemukan pada sel hewan. Dalam mikroskop cahaya, mereka memiliki bentuk cincin dengan zona tengah yang terang secara optik - ini adalah pusat fibrilar yang dikelilingi oleh fibril dan butiran RNP. Nukleolus ini berukuran sekitar 1 m. Nukleolus berbentuk cincin yang khas adalah karakteristik limfosit, endoteliosit, mis. untuk sel dengan tingkat transkripsi yang relatif rendah.
Nukleolus sisa adalah karakteristik sel yang benar-benar kehilangan kemampuan untuk mensintesis rRNA (normoblas, enterosit yang berdiferensiasi, sel-sel lapisan berduri epitel kulit, dll.).
Seringkali mereka sangat kecil dan dikelilingi oleh kromatin yang kental sehingga sulit untuk dideteksi di bawah mikroskop cahaya. Dalam beberapa kasus, mereka dapat diaktifkan kembali dan menjadi bentuk kompak atau retikuler.
Nukleolus segregasi adalah karakteristik sel yang diobati dengan berbagai antibiotik atau bahan kimia yang menyebabkan penghentian sintesis rRNA (aktinomisin D, amfoterisin, dll.), serta antibiotik yang memengaruhi sintesis DNA dan protein (mitomisin, puromisin, banyak karsinogen, dll.) . Istilah "pemisahan" digunakan dalam hal ini karena fakta bahwa ada semacam pemisahan, pemisahan berbagai komponen nukleolus, disertai dengan penurunan volume yang progresif. Pada saat yang sama, pusat fibrilar besar dan komponen granular-fibrilar dipisahkan satu sama lain.
Protein nukleolus
Hingga 60% dari berat kering nukleolus yang diisolasi dicatat oleh protein, yang jumlahnya bisa beberapa ratus jenis yang berbeda. Selain protein kromatin terkait nukleolar,
Nukleolus termasuk protein ribosom dan protein nukleolar spesifik yang terkait dengan transkripsi gen ribosom, dengan pemrosesan 45S rRNA, seperti RNA polimerase I, faktor transkripsi, topoisomerase, metilase, nuklease, protein kinase, dan fosfatase. Bagian dari protein nukleolar memiliki afinitas untuk perak - protein argentofilik: RNA polimerase I, faktor transkripsi UBF, nukleolin (C-23), nukleofosmin (newmatrin atau B-23).
Argentophilia adalah karakteristik protein yang diperkaya dengan ikatan sulfhidril dan disulfida. Seperti yang telah disebutkan, nukleolus interfase dan zona pengatur nukleolus pada kromosom mitosis memiliki argentofilia yang jelas.
Protein nukleolar yang tepat terletak di lokasi spesifik aktivitasnya. Dengan demikian, RNA polimerase I dan faktor transkripsi rRNA UBF terletak di pusat fibrilar (FC) dan/atau dalam komponen fibrilar padat (PFC).
Ag-philic juga merupakan protein dengan dermaga. dengan berat 195 kDa, yang merupakan subunit besar RNA polimerase I yang terlibat
dalam sintesis rRNA. Protein ini terlokalisasi di zona pusat fibrilar, di sepanjang pinggirannya. Pada preparasi planar nukleolus, area di atas bagian aksial "tulang herring", tepat di atas lokasi granula RNA polimerase I, memiliki argentofilia.Selain itu, dengan menggunakan metode imunomorfologi, RNA polimerase I terdeteksi di zona pengatur nukleolus dari kromosom mitosis. Keadaan ini tidak bertentangan dengan data bahwa transkripsi benar-benar berhenti selama mitosis. Ada kemungkinan bahwa selama mitosis, gen yang dimuat dengan RNA polimerase I yang tidak aktif ditransfer bersamanya di wilayah pengatur nukleolus dari satu generasi sel ke generasi lainnya.
Protein fibrillarin spesifik nukleolar (B-36, m.w. 34 kDa) terletak di PFC, di mana ia memproses pra-rRNA dalam kompleks dengan RNP lain, yang mencakup U3 snRNA, yang diperlukan untuk tahap awal pemrosesan 45S rRNA . Fibrillarin juga ditemukan di nukleolus residu - dalam "matriks nukleolar".
Protein C23 (110 kDa) atau "nukleolin" terlokalisasi di zona komponen fibrilar padat dan di pusat fibrilar nukleolus, tetapi juga di zona pengatur nukleolar kromosom mitosis. Oleh karena itu, ditemukan pada daerah gen ribosom yang ditranskripsi dan tidak aktif. Dalam persiapan nukleolus menyebar, ditemukan di atas unit transkripsi ("tulang herring"), ditemukan dalam fraksi yang mengandung prekursor ribosom. Fungsinya tidak sepenuhnya jelas, meskipun telah diketahui bahwa protein C23 dapat memainkan peran struktural penting dalam proses transkripsi: ia mengikat kromatin nukleolar dengan ujung-N-nya, di mana gugus lisin berada, dan ujung-C-nya. dengan spacer yang ditranskripsi (tsi) pada 45S rRNA.
Ditemukan bahwa protein ini tidak mengikat DNA unit transkripsi, tetapi DNA yang memiliki struktur nukleosom (mungkin dengan daerah spacer).
Protein B-23 (nukleofosin, m.v. 37 kDa) dilokalisasi di wilayah PFC menggunakan metode imunositokimia dan terutama di
zona komponen granular. Dipercaya bahwa B-23 terlibat dalam tahap menengah dan terminal biogenesis ribosom, dan dalam pengangkutan pra-ribosom.
Skema umum nukleolus sebagai lokus khusus sintesis ribosom
Dengan pembentukan sintesis rRNA dalam nukleolus pada permukaan FC, unit transkripsi diaktifkan, mengikat faktor transkripsi dan RNA_polimerase I, yang mulai membaca transkrip rRNA primer. Saat RNA polimerase I pertama melewatinya, RNA polimerase berikutnya berada di tempat pelepasan unit transkripsi dan sintesis rRNA baru dimulai. Secara bersamaan dan berurutan, satu gen-p dapat berisi hingga ratusan RNA polimerase I, dari mana transkrip dengan berbagai tingkat kelengkapan berangkat. Produk akhirnya adalah pra-rRNA atau 45S rRNA. Saat sintesis berlangsung, rantai rRNA yang sedang tumbuh berpakaian dengan protein ribosom yang masuk ke nukleus dari sitoplasma, sehingga rantai prekursor RNP segera terbentuk. Himpunan produk transkripsi dari beberapa transkripsi
unit membentuk zona PFC di sekitar FC. Produk akhir dari sintesis ini adalah untai ribonukleoprotein, atau globul dengan konstanta sedimentasi sekitar 80S, yang mengandung satu molekul rRNA 45S. Setelah pemisahan 45S rRNA pada titik terminal unit transkripsi, terjadi pembelahan - pemrosesan 45S rRNA, di mana subunit ribosom 40S dan 60S terbentuk. Sintesis subunit kecil dalam nukleolus memakan waktu sekitar 30 menit, dan subunit besar - sekitar 1 jam Dalam nukleolus, subunit ribosom 60S yang belum matang, bersama dengan dua fragmen rRNA (28S dan 5.8S), berikatan dengan yang ketiga (5S), yang disintesis secara independen dari kromosom dengan pengatur nukleolar pada kromosom lain. Subunit ribosom yang baru terbentuk tersebut keluar dari nukleus ke dalam sitoplasma dengan cara khusus melalui pori-pori nukleus. Dalam sitoplasma, ribosom yang belum matang tersebut dapat mengikat protein tambahan. Subunit 40S pertama-tama berikatan dengan mRNA, dan baru kemudian ke subunit besar 60S, membentuk ribosom lengkap yang berfungsi 80S (Gbr. 92).
Fungsi nukleolus yang baru dan non-kanonik
Bukti terbaru menunjukkan bahwa, selain sintesis rRNA, nukleolus terlibat dalam banyak aspek ekspresi gen lainnya.
Petunjuk pertama (1965) tentang tanda-tanda polifungsionalitas nukleolus diperoleh dalam studi heterokaryon. Jadi, ketika sel HeLa manusia digabungkan dengan eritrosit ayam, heterokaryon diperoleh dengan inti yang pada awalnya sama sekali berbeda. Inti sel HeLa secara fungsional aktif; berbagai RNA disintesis di dalamnya. Inti awal eritrosit ayam mengandung kromatin terkondensasi, tidak mengandung nukleolus, dan tidak ditranskripsi. Pada heterokaryon, setelah fusi dengan sel HeLa dalam inti eritrosit ayam, kromatin mulai terdekondensasi, transkripsi diaktifkan, dan nukleolus muncul. Metode imunositokimia digunakan untuk mempelajari penampakan heterokaryon dari karakteristik protein sel ayam. Terlepas dari kenyataan bahwa sel-sel HeLa memiliki sistem yang siap untuk berfungsinya ribosom dan nukleolus terbentuk, kemunculan protein ayam ditunda sampai saat itu.
sampai nukleolus muncul di inti eritrosit. Ini berarti bahwa nukleolus eritrosit ayam entah bagaimana harus terlibat dalam pembentukan mRNA ayam; nukleolus harus memainkan beberapa peran dalam produksi mRNA ayam.
Baru-baru ini, bukti telah dikumpulkan untuk mendukung kemungkinan ini. Pematangan (penyambungan, lihat di bawah) c-myc mRNA dalam sel mamalia telah ditemukan terjadi di nukleolus. RNA kecil spliceosomal (sn RNA) dan faktor penyambungan pra-mRNA ditemukan di nukleolus.
Selanjutnya, dalam nukleolus, ditemukan RNA yang merupakan bagian dari partikel SRP yang terlibat dalam sintesis protein dalam retikulum endoplasma. Telomerase RNA, ribonucleoprotein (reverse transcriptase), dikaitkan dengan nukleolus. Ada banyak data tentang lokalisasi dalam nukleolus pemrosesan RNA nuklir kecil yang membentuk spliceosom, dan bahkan tentang pemrosesan tRNA.
Nukleolus selama mitosis: bahan kromosom perifer
Di bawah mikroskop cahaya, nukleolus terungkap selama interfase,
dalam sel mitosis menghilang. Saat menggunakan microfilming selang waktu, seseorang dapat mengamati dalam sel hidup bagaimana, saat kromosom memadat dalam interfase, nukleolus menghilang. Pada awalnya, itu sedikit dipadatkan, tetapi kemudian, pada saat pecahnya membran inti, ia mulai dengan cepat kehilangan kepadatan, menjadi longgar dan dengan cepat menghilang di depan mata kita, seolah-olah meleleh. Dapat dilihat bahwa bagian dari bahan nukleolus menyebar di antara kromosom. Dalam metafase dan anafase, tidak ada nukleolus seperti itu. Tanda-tanda pertama nukleolus baru muncul setelah telofase tengah, ketika kromosom nukleus anak, yang memiliki membran nukleus baru, sudah cukup longgar. Pada saat ini, benda padat, prenukleolus, muncul di dekat kromosom yang mengalami dekondensasi. Biasanya jumlahnya lebih banyak daripada jumlah nukleolus pada interfase. Kemudian, sudah dalam periode G1 dari siklus sel, prenukleolus tumbuh, mulai bersatu satu sama lain, jumlah totalnya berkurang, tetapi volume totalnya meningkat. Volume total nukleolus berlipat ganda dalam fase S-G2. Dalam beberapa kasus, profase
(kultur sel manusia) selama kondensasi kromosom, nukleolus besar pecah menjadi yang lebih kecil, yang menghilang dalam mitosis.
Faktanya, tidak ada penghilangan total atau "pembubaran" nukleolus: ada perubahan dalam strukturnya, pengurangan satu bagian dari komponennya sambil mempertahankan yang lain. Dengan demikian, ditunjukkan bahwa butiran argentofilik dalam nukleolus interfase, terdeteksi dalam mikroskop cahaya, mulai bergabung satu sama lain dalam profase, secara bersamaan berkurang volumenya, mereka menempati ukuran minimum dalam metafase, terlokalisasi di zona pengatur nukleolus kromosom. . Dalam bentuk ini, mereka ada sampai telofase tengah, ketika mereka terdeteksi sebagai beberapa "prenukleolus" terpisah yang tersebar di antara kromosom yang terdekondensasi. Sudah pada akhir telofase, prenukleolus argentofilik seperti itu mulai tumbuh. Dengan demikian, dapat dilihat bahwa selama mitosis, hanya sebagian dari komponen nukleolus yang menghilang, sedangkan komponen argentofilik dipertahankan, terus-menerus ada selama mitosis.
dan ditransfer pada kromosom ke inti anak.
Studi radioautografi telah menunjukkan bahwa hilangnya nukleolus bertepatan dengan penghentian sintesis RNA seluler (terutama ribosom), yang dilanjutkan pada telofase akhir, bertepatan dengan munculnya nukleolus baru.
Selain itu, ditemukan bahwa aktivitas RNA polimerase I juga menghilang pada tahap pertengahan mitosis. Ini memberi alasan untuk percaya bahwa pembentukan nukleolus baru dikaitkan dengan pemulihan sintesis rRNA dalam sel anak.
Tetapi di sisi lain, ada fakta yang menunjukkan keberadaan permanen komponen nukleolus di seluruh siklus sel. Ini berlaku terutama untuk bahan Ag-filik dari nukleolus.
Selama mitosis pada hewan dan tumbuhan, kromosom dikelilingi oleh matriks, yang merupakan akumulasi fibril dan butiran ribonukleoprotein yang terletak secara longgar, serupa dalam komposisi dengan komponen yang membentuk nukleolus interfase.
Selama kondensasi kromosom, beberapa nukleolus berdisosiasi dan masuk ke sitoplasma (sebagian besar partikel RNP), sementara yang lain terkait erat dengan permukaan kromosom, membentuk dasar "matriks", atau bahan kromosom perifer (PCM).
Bahan fibrilar-granular ini, disintesis sebelum mitosis, ditransfer oleh kromosom ke sel anak. Pada telofase awal, bahkan tanpa adanya sintesis RNA, saat kromosom mengalami dekondensasi, terjadi redistribusi struktural komponen PCM. Komponen fibrilarnya mulai berkumpul menjadi asosiasi kecil—prenukleolus, yang dapat bergabung satu sama lain, dan berkumpul di zona pengatur kromosom nukleolus pada telofase akhir, tempat transkripsi rRNA dilanjutkan.
Protein nukleolar yang terlibat dalam transkripsi rRNA (RNA polimerase I, topoisomerase I, faktor inisiasi transkripsi UBF, dll.) menumpuk di zona pengatur nukleolar, sementara protein yang terkait dengan pemrosesan pra-rRNA (fibrillarin,
nukleolin, B-23), serta beberapa pra-rRNA dan RNP nukleolar kecil, dibawa oleh permukaan kromosom sebagai bagian dari bahan kromosom perifer.
Selain itu, PCM dapat mencakup beberapa protein non-histon dari inti interfase nuklir.
