nucléolo- uma formação esférica (1-5 mícrons de diâmetro), presente em quase todas as células vivas de organismos eucarióticos. No núcleo, um ou mais corpos geralmente arredondados que refratam fortemente a luz são visíveis - este é o nucléolo ou nucléolo (nucléolo). O nucléolo percebe bem os principais corantes e está localizado entre a cromatina. A basofilia do nucléolo é determinada pelo fato de os nucléolos serem ricos em RNA. O nucléolo, a estrutura mais densa do núcleo, é um derivado do cromossomo, um de seus loci com maior concentração e atividade de síntese de RNA na interfase. A formação de nucléolos e seu número estão associados à atividade e ao número de certas seções de cromossomos - organizadores nucleolares, localizados principalmente nas zonas de constrições secundárias, não é uma estrutura ou organela independente. Em humanos, esses locais estão no 13º, 14º, 15º, 21º e 22º pares de cromossomos.

A função dos nucléolos é a síntese de rRNA e a formação de subunidades ribossomais.

O nucléolo é heterogêneo em sua estrutura: em um microscópio de luz pode-se ver sua organização fibrosa fina. Em um microscópio eletrônico, dois componentes principais são revelados: granular e fibrilar. O diâmetro dos grânulos é de cerca de 15-20 nm, a espessura das fibrilas é de 6-8 nm. Os grânulos são subunidades em maturação dos ribossomos.

Componente granular localizada na parte periférica do nucléolo e é um acúmulo de subunidades ribossomais.

componente fibrilar está localizada na parte central do nucléolo e é um fio de ribonucleoproteínas precursoras dos ribossomos.

A ultraestrutura dos nucléolos depende da atividade da síntese de RNA: em um alto nível de síntese de rRNA no nucléolo, um grande número de grânulos é detectado, quando a síntese é interrompida, o número de grânulos diminui e os nucléolos se transformam em fibrilares densos corpos de natureza basofílica.

O esquema de participação dos nucléolos na síntese de proteínas citoplasmáticas pode ser representado da seguinte forma:

Foto? - ESQUEMA DE SÍNTESE DE RIBOSSOMOS EM CÉLULAS EUCARIÓTICAS

Esquema de síntese de ribossomos em células eucarióticas.
1. Síntese de mRNA de proteínas ribossomais por RNA polimerase II. 2. Exportação de mRNA do núcleo. 3. Reconhecimento de mRNA pelo ribossomo e 4. síntese de proteínas ribossomais. 5. Síntese de precursor de rRNA (45S - precursor) por RNA polimerase I. 6. Síntese de 5S pRNA por RNA polimerase III. 7. Montagem de uma grande partícula de ribonucleoproteína, incluindo o precursor 45S, proteínas ribossomais importadas do citoplasma, bem como proteínas nucleolares especiais e RNA envolvidos na maturação das subpartículas ribossomais. 8. Fixação do rRNA 5S, corte do precursor e separação da pequena subunidade ribossomal. 9. Maturação da subunidade grande, liberação de proteínas nucleolares e RNA. 10. Liberação de subpartículas ribossomais do núcleo. 11. Envolvê-los na transmissão.

Micrografias do nucléolo (de acordo com a microscopia eletrônica)

Foto? – Micrografia eletrônica do núcleo com nucléolo

1- Componente fibrilar; 2- componente granular; 3 - heterocromatina perinucleolar; 4-carioplasma; membrana 5-nuclear.

Foto? – RNA no citoplasma e nucléolos das células da glândula submandibular.

Coloração de acordo com Brachet, X400

1 – citoplasma; 2 – nucléolos. Ambas as estruturas são ricas em RNA (principalmente devido ao rRNA - livre ou na composição de ribossomos) e, portanto, quando coradas de acordo com Brachet, são coradas de carmesim.

Normalmente, uma célula eucariótica tem um testemunho, mas existem células binucleares (ciliados) e multinucleares (opalina). Algumas células altamente especializadas perdem seu núcleo pela segunda vez (eritrócitos de mamíferos, tubos crivados de angiospermas).

A forma do núcleo é esférica, elíptica, menos frequentemente lobada, em forma de feijão, etc. O diâmetro do núcleo é geralmente de 3 a 10 mícrons.

Estrutura do núcleo:
1 - membrana externa; 2 - membrana interna; 3 - poros; 4 - nucléolo; 5 - heterocromatina; 6 - eucromatina.

O núcleo é delimitado do citoplasma por duas membranas (cada uma delas tem uma estrutura típica). Entre as membranas há um espaço estreito preenchido com uma substância semilíquida. Em alguns lugares, as membranas se fundem, formando poros (3), por onde ocorre a troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. A membrana nuclear externa (1) do lado voltado para o citoplasma é coberta por ribossomos, dando-lhe uma rugosidade, a membrana interna (2) é lisa. As membranas nucleares fazem parte do sistema de membranas celulares: as excrescências da membrana nuclear externa são conectadas aos canais do retículo endoplasmático, formando um único sistema de canais comunicantes.

Carioplasma (seiva nuclear, nucleoplasma)- o conteúdo interno do núcleo, no qual a cromatina e um ou mais nucléolos estão localizados. A composição do suco nuclear inclui várias proteínas (incluindo enzimas nucleares), nucleotídeos livres.

nucléolo(4) é um corpo denso arredondado imerso em suco nuclear. O número de nucléolos depende do estado funcional do núcleo e varia de 1 a 7 ou mais. Os nucléolos são encontrados apenas em núcleos que não se dividem; durante a mitose, eles desaparecem. O nucléolo é formado em certas regiões dos cromossomos que carregam informações sobre a estrutura do rRNA. Essas regiões são chamadas de organizador nucleolar e contêm numerosas cópias dos genes codificadores de rRNA. As subunidades ribossomais são formadas a partir de rRNA e proteínas provenientes do citoplasma. Assim, o nucléolo é um acúmulo de rRNA e subunidades ribossomais em diferentes estágios de sua formação.

Cromatina- estruturas nucleoproteicas internas do núcleo, coradas com alguns corantes e de forma diferente do nucléolo. A cromatina tem a forma de grumos, grânulos e fios. A composição química da cromatina: 1) DNA (30–45%), 2) proteínas histonas (30–50%), 3) proteínas não histonas (4–33%), portanto, a cromatina é um complexo desoxirribonucleoproteico (DNP) . Dependendo do estado funcional da cromatina, existem: heterocromatina(5) e eucromatina(6). Eucromatina - geneticamente ativa, heterocromatina - seções de cromatina geneticamente inativas. A eucromatina não é distinguível sob microscopia de luz, fracamente corada e representa seções descondensadas (desspiralizadas, não torcidas) da cromatina. Sob um microscópio de luz, a heterocromatina se parece com pedaços ou grânulos, é intensamente corada e é uma seção condensada (espiralizada, compactada) de cromatina. A cromatina é uma forma de existência do material genético nas células interfásicas. Durante a divisão celular (mitose, meiose), a cromatina é convertida em cromossomos.

Funções do kernel: 1) armazenamento de informações hereditárias e sua transferência para células filhas no processo de divisão, 2) regulação da atividade vital da célula regulando a síntese de várias proteínas, 3) o local de formação das subunidades ribossomais.

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Cromossomos

Cromossomos- São estruturas citológicas em forma de bastonetes, que são cromatina condensada e aparecem na célula durante a mitose ou meiose. Cromossomos e cromatina são diferentes formas de organização espacial do complexo desoxirribonucleoproteico correspondente a diferentes fases do ciclo de vida celular. A composição química dos cromossomos é a mesma da cromatina: 1) DNA (30–45%), 2) proteínas histonas (30–50%), 3) proteínas não histonas (4–33%).

A base do cromossomo é uma molécula contínua de DNA de fita dupla; o comprimento do DNA de um cromossomo pode atingir vários centímetros. É claro que uma molécula desse comprimento não pode ser localizada em uma célula de forma alongada, mas é dobrada, adquirindo uma certa estrutura ou conformação tridimensional. Os seguintes níveis de empacotamento espacial de DNA e DNP podem ser distinguidos: 1) nucleossômico (envolvendo o DNA ao redor dos glóbulos de proteína), 2) nucleomérico, 3) cromomérico, 4) cromomêmico, 5) cromossômico.

No processo de transformação da cromatina em cromossomos, o DNP forma não apenas espirais e supercoils, mas também loops e superloops. Portanto, o processo de formação de cromossomos, que ocorre na prófase da mitose ou prófase 1 da meiose, é melhor chamado não de espiralização, mas de condensação de cromossomos.

Cromossomos: 1 - metacêntrico; 2 - submetacêntrico; 3, 4 - acrocêntrico. A estrutura do cromossomo: 5 - centrômero; 6 - constrição secundária; 7 - satélite; 8 - cromátides; 9 - telômeros.

O cromossomo metafásico (os cromossomos são estudados na metáfase da mitose) consiste em duas cromátides (8). Cada cromossomo tem constrição primária (centrômero)(5), que divide o cromossomo em braços. Alguns cromossomos apresentam constrição secundária(6) e satélite(7). Satélite - uma seção de um braço curto, separada por uma constrição secundária. Os cromossomos que possuem um satélite são chamados de satélite (3). As extremidades dos cromossomos são chamadas de telômeros(nove). Dependendo da posição do centrômero, existem: a) metacêntrico(equilateral) (1), b) submetacêntrico(moderadamente desigual) (2), c) acrocêntrico cromossomos (bastante desiguais) (3, 4).

As células somáticas contêm diplóide(duplo - 2n) conjunto de cromossomos, células sexuais - haplóide(único - n). O conjunto diplóide de lombriga é 2, Drosophila - 8, chimpanzé - 48, lagostim - 196. Os cromossomos do conjunto diplóide são divididos em pares; cromossomos de um par têm a mesma estrutura, tamanho, conjunto de genes e são chamados homólogo.

Cariótipo- um conjunto de informações sobre o número, tamanho e estrutura dos cromossomos metafásicos. Um idiograma é uma representação gráfica de um cariótipo. Representantes de espécies diferentes têm cariótipos diferentes, as mesmas espécies são as mesmas. autossomos- cromossomos são os mesmos para cariótipos masculinos e femininos. cromossomos sexuais Cromossomos em que o cariótipo masculino difere do feminino.

O conjunto de cromossomos humanos (2n = 46, n = 23) contém 22 pares de autossomos e 1 par de cromossomos sexuais. Os autossomos são agrupados e numerados:

Os cromossomos sexuais não pertencem a nenhum dos grupos e não possuem número. Cromossomos sexuais de uma mulher - XX, homens - XY. O cromossomo X é médio submetacêntrico, o cromossomo Y é pequeno acrocêntrico.

Na área de constrições secundárias dos cromossomos dos grupos D e G, existem cópias de genes que carregam informações sobre a estrutura do rRNA, por isso os cromossomos dos grupos D e G são chamados formador de nucléolo.

Funções dos cromossomos: 1) armazenamento de informações hereditárias, 2) transferência de material genético da célula mãe para as células filhas.

Palestra número 9.
A estrutura de uma célula procariótica. Vírus

Os procariontes incluem arqueobactérias, bactérias e algas verde-azuladas. procariontes- organismos unicelulares que não possuem um núcleo formado estruturalmente, organelas de membrana e mitose.

Biologia 5,6,7,8,9,10,11 classe, USE, GIA

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Testemunhoé uma estrutura importante componente da célula eucariótica, que contém Moléculas de DNA- Informação genética. Tem uma forma redonda ou oval. O núcleo armazena, transmite e implementa informações hereditárias e também fornece a síntese de proteínas. Mais sobre organização celular, composição e funções do núcleo de uma célula animal ou vegetal, considere a tabela abaixo.

Componente do kernel

Função executável

envelope nuclear. Tem uma estrutura porosa de duas membranas.	Separa o núcleo do resto organelas e citoplasma. Fornece interação entre o kernel e citoplasma.
Cromossomos. Formações densas alongadas ou filamentosas que só podem ser vistas com divisão celular.
Nucléolos. Eles são esféricos ou de forma irregular.	Participe do processo de síntese RNA, que faz parte ribossomos.
suco nuclear (carioplasma). Meio semilíquido localizado dentro do núcleo.	Uma substância que contém nucléolos e cromossomos.

Apesar das diferenças na estrutura e função, todos partes celulares constantemente interagem uns com os outros, eles estão unidos por uma função principal - garantir a atividade vital da célula, oportunamente divisão celular e metabolismo adequado dentro dele.

Apenas as células eucarióticas possuem núcleo. Ao mesmo tempo, alguns deles o perdem no processo de diferenciação (segmentos maduros de tubos crivados, eritrócitos). Os ciliados possuem dois núcleos: um macronúcleo e um micronúcleo. Existem células multinucleadas que surgiram pela combinação de várias células.

No entanto, na maioria dos casos, há apenas um núcleo em cada célula.

O núcleo da célula é sua maior organela (exceto os vacúolos centrais das células vegetais). É a primeira das estruturas celulares que foi descrita pelos cientistas. Os núcleos celulares são geralmente esféricos ou ovóides.

O núcleo regula toda a atividade celular. Contém cromátides- complexos filamentosos de moléculas de DNA com proteínas histonas (uma característica das quais é o conteúdo de uma grande quantidade de aminoácidos lisina e arginina neles).

O DNA do núcleo armazena informações sobre quase todas as características e propriedades hereditárias da célula e do organismo. Durante a divisão celular, as cromátides espiralam, neste estado são visíveis ao microscópio de luz e são chamadas de cromossomos.

As cromátides em uma célula que não se divide (durante a interfase) não são completamente despiralizadas.

As partes firmemente enroladas dos cromossomos são chamadas de heterocromatina. Ele está localizado mais perto da casca do núcleo. Para o centro do núcleo é eucromatina- parte mais despiralizada dos cromossomos.

A síntese de RNA ocorre nele, ou seja, a informação genética é lida, os genes são expressos.

A replicação do DNA precede a divisão nuclear, que por sua vez precede a divisão celular. Assim, os núcleos-filhos recebem DNA pronto e as células-filhas recebem núcleos prontos.

O conteúdo interno do núcleo é separado do citoplasma envelope nuclear, constituído por duas membranas (externa e interna).

Assim, o núcleo da célula refere-se a organelas de duas membranas. O espaço entre as membranas é chamado de espaço perinuclear.

A membrana externa em certos lugares passa para o retículo endoplasmático (ER).

Se os ribossomos estão localizados no RE, então é chamado de rugoso. Os ribossomos também podem estar localizados na membrana nuclear externa.

Em muitos lugares, as membranas externa e interna se fundem, formando poros nucleares.

Seu número não é constante (eles são em média aos milhares) e depende da atividade de biossíntese na célula. Através dos poros, o núcleo e o citoplasma trocam várias moléculas e estruturas. Os poros não são apenas buracos, são complexos para o transporte seletivo. Sua estrutura é determinada por várias proteínas nucleoporinas.

Moléculas de mRNA, tRNA, subpartículas de ribossomos saem do núcleo.

Várias proteínas, nucleotídeos, íons, etc. entram no núcleo através de poros.

As subunidades ribossomais são montadas a partir de rRNA e proteínas ribossomais em nucléolo(pode haver vários).

A parte central do nucléolo é formada por seções especiais de cromossomos (organizadores nucleolares), localizados próximos uns dos outros. Os organizadores nucleolares contêm um grande número de cópias dos genes codificadores de rRNA. Antes da divisão celular, o nucléolo desaparece e se reconstitui já durante a telófase.

O conteúdo líquido (semelhante a gel) do núcleo da célula é chamado suco nuclear (carioplasma, nucleoplasma).

Sua viscosidade é quase a mesma do hialoplasma (o conteúdo líquido do citoplasma), mas a acidez é maior (afinal, DNA e RNA, que são abundantes no núcleo, são ácidos). Proteínas, vários RNAs, ribossomos flutuam no suco nuclear.

Os elementos estruturais do núcleo são claramente expressos apenas em um determinado período do ciclo celular na interfase. Durante a divisão celular (durante a mitose ou meiose), alguns elementos estruturais desaparecem, outros são significativamente transformados.

Classificação dos elementos estruturais do núcleo interfásico:

Cromatina;

Núcleo;

Carioplasma;

Cariolema.

A cromatina é uma substância receptiva ao corante (cromos), daí o seu nome.

A cromatina consiste em fibrilas de cromatina, de 20 a 25 nm de espessura, que podem estar localizadas de forma solta ou compacta no núcleo. Com base nisso, distinguem-se dois tipos de cromatina:

Eucromatina - cromatina solta ou descondensada, fracamente corada com corantes básicos;

A heterocromatina é uma cromatina compacta ou condensada que se cora bem com os mesmos corantes.

Durante a preparação da célula para a divisão no núcleo, as fibrilas de cromatina espiralam e a cromatina é convertida em cromossomos.

Após a divisão nos núcleos das células filhas, ocorre a desspiralização das fibrilas de cromatina e os cromossomos são novamente convertidos em cromatina. Portanto, cromatina e cromossomos são fases diferentes da mesma substância.

De acordo com a estrutura química, a cromatina consiste em:

Ácido desoxirribonucleico (DNA) 40%;

Proteínas cerca de 60%;

Ácido ribonucleico (ARN) 1%.

As proteínas nucleares são representadas pelas formas:

Proteínas alcalinas ou histonas 80-85%;

Proteínas ácidas 15-20%.

As proteínas histonas estão associadas ao DNA e formam cadeias poliméricas de desoxirribonucleoproteína (DNP), que são fibrilas de cromatina, claramente visíveis à microscopia eletrônica.

Em certos locais das fibrilas de cromatina, é realizada a transcrição do DNA de vários RNAs, com a ajuda da qual é realizada a síntese de moléculas de proteína. Os processos de transcrição no núcleo são realizados apenas em fibrilas cromossômicas livres, ou seja, na eucromatina.

Na cromatina condensada, esses processos não são realizados e, portanto, a heterocromatina é cromatina inativa. A proporção de eucromatina e heterocromatina no núcleo é um indicador da atividade de processos sintéticos em uma determinada célula. Nas fibrilas de cromatina no período S da interfase, os processos de replicação do DNA também são realizados. Esses processos ocorrem tanto na eucromatina quanto na heterocromatina, mas na heterocromatina eles ocorrem muito mais tarde.

O nucléolo é uma formação esférica (1-5 mícrons de diâmetro) que percebe bem os corantes básicos e está localizado entre a cromatina.

Um núcleo pode conter de 1 a 4 ou até mais nucléolos. Em células jovens e em divisão frequente, o tamanho dos nucléolos e seu número aumentam.

O nucléolo não é uma estrutura independente. É formado apenas na interfase em certas regiões de alguns cromossomos - organizadores nucleolares, que contêm genes que codificam uma molécula de RNA ribossômico. Na região do analisador nucleolar, é realizada a transcrição do DNA para o RNA ribossômico.

No nucléolo, o RNA ribossomal combina-se com a proteína e a formação de subunidades ribossomais.

Microscopicamente no nucléolo distinguir:

Componente fibrilar - localizado na parte central do nucléolo e é um fio de ribonucleoproteína (RNP);

O componente granular está localizado na parte periférica do nucléolo e representa um acúmulo de subunidades ribossômicas.

Na prófase da mitose, quando ocorre a espiralização das fibrilas da cromatina e a formação dos cromossomos, cessam os processos de transcrição do RNA e a síntese das subunidades ribossomais e o nucléolo desaparece.

No final da mitose, ocorre a descondensação dos cromossomos nos núcleos das células recém-formadas e um nucléolo aparece.

Carioplasma (nucleoplasma) ou suco nuclear consiste em água, proteínas e complexos de proteínas (nucleoproteínas, glicoproteínas), aminoácidos, nucleotídeos, açúcares. Sob um microscópio de luz, o carioplasma é desestruturado, mas com microscopia eletrônica, são detectados grânulos (15 nm) constituídos por ribonucleoproteínas.

As proteínas do carioplasma são principalmente proteínas enzimáticas, incluindo enzimas de glicólise que quebram carboidratos e formam ATP.

Proteínas não histonas (ácidas) formam uma rede estrutural no núcleo (matriz proteica nuclear), que, juntamente com o envelope nuclear, participa da criação de uma ordem interna, principalmente em uma determinada localização da cromatina.

Com a participação do carioplasma, é realizado o metabolismo no núcleo, a interação do núcleo e do citoplasma.

Caryolema (nucleolema) - a membrana nuclear separa o conteúdo do núcleo do citoplasma (função de barreira), ao mesmo tempo fornece um metabolismo regulado entre o núcleo e o citoplasma. O envelope nuclear está envolvido na fixação da cromatina.

O cariolema consiste em duas membranas bilípides - as membranas nuclear externa e interna, separadas por um espaço perinuclear, de 25 a 100 nm de largura.

Existem poros no cariolema com um diâmetro de 80-90 nm. Na região dos poros, as membranas nucleares externa e interna passam uma para a outra e o espaço perinuclear é fechado.

O lúmen do poro é fechado por uma formação estrutural especial - o complexo do poro, que consiste em um componente fibrilar e granular. O componente granular é representado por grânulos de proteína de 25 nm de diâmetro, dispostos ao longo da borda do poro em três fileiras.

As fibrilas partem de cada grânulo e se unem em um grânulo central localizado no centro do poro. O complexo de poros desempenha o papel de um diafragma que regula sua permeabilidade. Os tamanhos dos poros são estáveis ​​para um determinado tipo de célula, mas o número de poros pode mudar durante a diferenciação celular. Não há poros nucleares nos núcleos dos espermatozóides. Os ribossomos anexados podem ser localizados na membrana nuclear externa. Além disso, a membrana nuclear externa pode continuar nos túbulos do retículo endoplasmático.

Heterocromatina - seções de cromatina que estão em um estado condensado (compacto) durante o ciclo celular. Uma característica do DNA de heterocromatina é sua transcritibilidade extremamente baixa. HETEROCROMATIN

(de hetero... e cromatina), seções de cromatina que estão em um estado condensado (densamente empacotado) ao longo de todo o ciclo celular. Eles são intensamente corados com corantes nucleares e são claramente visíveis ao microscópio de luz, mesmo durante a interfase.

Heterocromático as regiões dos cromossomos, via de regra, são replicadas mais tarde que as eucromáticas e não são transcritas, ou seja, são geneticamente muito inertes. Os núcleos de tecidos ativos e células embrionárias são em sua maioria pobres em G. Existem G facultativos e constitutivos (estruturais). G. facultativo está presente apenas em um dos cromossomos homólogos. Um exemplo de G. desse tipo é o segundo cromossomo X em fêmeas de mamíferos, que é inativado durante a embriogênese precoce devido à sua condensação irreversível.

G. estrutural está contido em ambos os cromossomos homólogos, localizados predominantemente. nas regiões expostas do cromossomo - no centrômero, telômero, organizador nucleolar (durante a interfase está localizado próximo ao envelope nuclear), está esgotado em genes, enriquecido em DNA satélite e pode inativar genes vizinhos (ou seja,

n. efeito de posição). Este tipo de G. é muito variável tanto dentro da mesma espécie quanto dentro de espécies intimamente relacionadas. Pode afetar a sinapse cromossômica, a frequência de quebras induzidas e a recombinação. Os sítios estruturais de G. são caracterizados pela adesão (adesão) de cromátides irmãs.

EUCROMATINA

(do grego eu - bem, completamente e cromatina), seções de cromossomos que retêm um estado desspiralizado no núcleo em repouso (na interfase) e espiralam durante a divisão celular (na prófase); contêm a maioria dos genes e são potencialmente capazes de transcrição.

A E. difere da heterocromatina por um menor teor de bases metiladas e blocos de sequências repetitivas de DNA, um grande número de proteínas não histonas e moléculas de histonas acetiladas, empacotamento menos denso de material cromossômico, que se acredita ser especialmente importante para a atividade de E. e o torna potencialmente mais acessível às enzimas, proporcionando transcrição.

E. pode adquirir as propriedades de heterocromatina facultativa - inativar, que é uma das formas de regular a atividade gênica.

Data de publicação: 18-02-2015; Leia: 229 | Violação de direitos autorais da página

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A estrutura e funções do núcleo celular.

O núcleo é uma parte essencial de uma célula eucariótica. A principal função do núcleo é armazenar material genético na forma de DNA e transferi-lo para as células filhas durante a divisão celular. Além disso, o núcleo controla a síntese de proteínas, controla todos os processos vitais da célula.

(em uma célula vegetal, o núcleo foi descrito por R. Brown em 1831, em uma célula animal por T. Schwann em 1838)

A maioria das células tem um núcleo, geralmente arredondado, menos frequentemente irregular.

O tamanho do núcleo varia de 1 μm (em alguns protozoários) a 1 mm (nos ovos de peixes, anfíbios).

Existem células binucleares (células do fígado, ciliados) e células multinucleares (nas células das fibras musculares estriadas, bem como nas células de várias espécies de fungos e algas).

Algumas células (eritrócitos) não são nucleares, este é um fenômeno raro, é secundário.

O núcleo inclui:

1) envelope nuclear;

2) carioplasma;

3) nucléolo;

4) cromatina ou cromossomos.

A cromatina está no núcleo que não se divide, os cromossomos estão no núcleo mitótico.

A casca do núcleo consiste em duas membranas (externa e interna). A membrana nuclear externa se conecta aos canais de membrana do EPS. Contém ribossomos.

As membranas centrais têm poros (3000-4000). Através dos poros nucleares, várias substâncias são trocadas entre o núcleo e o citoplasma.

Carioplasma (nucleoplasma) é uma solução gelatinosa que preenche o espaço entre as estruturas do núcleo (cromatina e nucléolos).

Ele contém íons, nucleotídeos, enzimas.

O nucléolo, geralmente de forma esférica (um ou mais), não é cercado por uma membrana, contém filamentos de proteínas fibrilares e RNA.

Os nucléolos não são formações permanentes; eles desaparecem no início da divisão celular e são restaurados após sua conclusão. Os nucléolos são encontrados apenas em células que não se dividem.

No nucléolo, ocorre a formação de ribossomos, a síntese de proteínas nucleares. Os próprios nucléolos são formados em áreas de constrições cromossômicas secundárias (organizadores nucleolares). Em humanos, os organizadores nucleolares estão localizados nos cromossomos 13,14,15,21 e 22.

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O núcleo da célula em sua estrutura pertence ao grupo de organelas de duas membranas. No entanto, o núcleo é tão importante para a vida da célula eucariótica que geralmente é considerado separadamente. O núcleo da célula contém cromatina (cromossomos desspiralizados), que é responsável pelo armazenamento e transmissão de informações hereditárias.

Na estrutura do núcleo da célula, as seguintes estruturas-chave são distinguidas:

• o envelope nuclear, que consiste em uma membrana externa e interna
• matriz nuclear - tudo o que está contido dentro do núcleo da célula,
• carioplasma (suco nuclear) - conteúdo líquido semelhante em composição ao hialoplasma,
• nucléolo,
• cromatina.

Além do acima, o núcleo contém várias substâncias, subunidades de ribossomos, RNA.

A estrutura da membrana externa do núcleo da célula é semelhante ao retículo endoplasmático.

Muitas vezes, a membrana externa simplesmente passa para o RE (o último, por assim dizer, ramifica-se dele, é sua conseqüência).

Os ribossomos estão localizados no lado externo do núcleo.

A membrana interna é mais durável devido à lâmina que a reveste.

Além da função de suporte, a cromatina está ligada a este revestimento nuclear.

O espaço entre as duas membranas nucleares é chamado de espaço perinuclear.

A membrana do núcleo da célula é permeada por muitos poros que conectam o citoplasma com o carioplasma. No entanto, em termos de sua estrutura, os poros do núcleo da célula não são apenas buracos na membrana. Contêm estruturas proteicas (complexo de proteínas de poros) responsáveis ​​pelo transporte seletivo de substâncias e estruturas. Apenas moléculas pequenas (açúcares, íons) podem passar passivamente pelo poro.

A cromatina do núcleo da célula consiste em filamentos de cromatina. Cada fio de cromatina corresponde a um cromossomo, que é formado a partir dele por espiralização.

Quanto mais forte o cromossomo é destorcido (transformado em um fio de cromatina), mais ele está envolvido nos processos de síntese nele.

O mesmo cromossomo pode ser espiralizado em algumas áreas e desspiralizado em outras.

Cada fio de cromatina do núcleo da célula é estruturalmente um complexo de DNA e várias proteínas, que, entre outras coisas, desempenham a função de torcer e desenrolar a cromatina.

Os núcleos celulares podem conter um ou mais nucléolo. Os nucléolos são compostos de ribonucleoproteínas, a partir das quais as subunidades ribossomais são posteriormente formadas.

É aqui que o rRNA (RNA ribossômico) é sintetizado.

Os nucléolos que compõem o núcleo foram descritos pela primeira vez por Fontana em 1774. Os nucléolos são encontrados em quase todos os núcleos das células eucarióticas. Esta é uma estrutura mais densa no contexto da organização difusa da cromatina. O principal componente do nucléolo é a proteína. Representa até 80%. Além da proteína, o nucléolo contém ácidos nucleicos. RNA 5-14% e DNA 2-12%. Nos anos 30 do século 20, foi demonstrado que o surgimento de nucléolos está sempre ligado a certas zonas. Os cientistas McClinton, Nates e Navashin chamaram essas zonas organizadores nucleolares. Em outras palavras, é a localização dos genes ribossomos. Os organizadores nucleolares não são algum tipo de locus pontual, são uma formação de estrutura múltipla que contém várias regiões gênicas idênticas, cada uma das quais é responsável pela formação do nucléolo. Nos genomas dos eucariotos, os genes ribossomais são representados por milhares de unidades. Eles pertencem a sequências de DNA moderadamente repetitivas. Frequentemente, os organizadores nucleolares estão localizados em constrições cromossômicas secundárias. Em humanos, os organizadores nucleolares estão localizados nos braços curtos de alguns cromossomos. Mas o nucléolo é formado um.

O número máximo de nucléolos também é determinado pelo número de organizadores nucleolares. Aumenta de acordo com a ploidia do núcleo.

É característico que um pequeno número de nucléolos predomine em células de diferentes tecidos e afiliação taxonômica. Na maioria das vezes, o número de nucléolos é menor que o número de organizadores. Isso se deve ao fato de que, durante a neoplasia do nucléolo, os organizadores nucleolares se fundem em uma estrutura comum. Eles se unem no espaço do núcleo interfásico, formando um nucléolo de diferentes cromossomos.

Nos oócitos, o número de nucléolos atinge várias centenas. Este é o fenômeno da amplificação do gene do RNA ribossômico. Superpopulação. Geralmente em células somáticas, o número de genes no RNA ribossômico é constante. Não muda dependendo do nível de transcrição desses genes. Durante a replicação do DNA no período S, o número de genes de RNA ribossômico também é duplicado e, nas células germinativas, esses genes sofrem replicação excessiva para fornecer um grande número de ribossomos. Como resultado da supersíntese de genes de RNA ribossômico, suas cópias tornam-se moléculas circulares livres ou extracromossômicas. Eles podem funcionar independentemente e, como resultado, é formada uma massa de nucléolos adicionais livres, que não estão mais associados estruturalmente aos cromossomos formadores de nucléolos. E o número de genes de RNA ribossômico torna-se quase 3.000 vezes maior do que a quantidade de RNA ribossômico haploide.

O significado biológico é fornecer um grande número de produtos de reserva que são utilizados nos estágios iniciais da embriogênese e que podem ser sintetizados na célula apenas em matrizes adicionais de nucléolos amplificados, uma vez que o embrião não possui síntese própria de genes ribossômicos.

Após um período de maturação do oócito, os nucléolos adicionais são destruídos. Portanto, a replicação de genes ribossomais é um fenômeno temporário.

Os seguintes componentes são distinguidos na estrutura do nucléolo:

1) Componente granular;

2) componente fibrilar (representado por um centro fibrilar e um componente denso);

3) Cromatina;

4) Matriz proteica.

Os nucléolos são construídos a partir de um componente granular e fibrilar e seu arranjo mútuo difere. Na maioria das vezes, o componente granular está localizado ao longo da periferia do nucléolo, e o componente fibrilar forma filamentos nucleolares, com cerca de 100-200 nm de espessura. Às vezes são chamados de nucleolonemas. Eles não são homogêneos em sua estrutura; além dos grânulos, eles incluem muitas novas fibrilas, que formam espessamentos separados nos nucleolonemas.

Descobriu-se que a estrutura do componente fibrilar difuso também é heterogênea. Centros fibrilares foram encontrados nos nucléolos. São áreas de acúmulo de fibrilas com baixa densidade eletrônica, circundadas por uma zona de fibrilas de maior densidade eletrônica. Esta zona é chamada de componente densa.

A cromatina nucleolar é a cromatina perinucleolar que pode se juntar ao nucléolo e até cercá-lo completamente. Frequentemente, fibrilas de cromatina de 30 nm se estendem entre as regiões nucleolonemais.

Nas seções, não podemos isolar a matriz proteica como um componente separado.

Além dos vários graus de gravidade, existem outras variantes da organização estrutural do nucléolo.

Vários tipos de nucléolo: 1) reticular ou nucleolonemal 2) compacto 3) anular 4) residual ou em repouso 5) segregado.

Reticular característica da maioria das células. Tem uma estrutura nucleolonêmica típica. Os centros fibrilares aparecem mal porque o nível de transcrição é muito alto. Este tipo de nucléolo é encontrado em células animais e vegetais e é típico de cromossomos politênicos de dípteros.

Compactar o tipo é caracterizado por uma menor gravidade do nucleolonema, uma maior frequência de ocorrência em centros fibrilares. Ocorre em células em proliferação ativa, em células de meristema de plantas, em células de cultura de tecidos. Supõe-se que o primeiro tipo pode ser transferido e vice-versa.

anular nucléolos são característicos de animais. Eles têm a forma de um anel, que é um centro fibrilar cercado por fibrilas e grana. O tamanho de tais nucléolos é de cerca de 1 µm. Os nucléolos típicos em forma de anel são característicos de endócitos, endoeleócitos, ou seja, para células com baixo nível de transcrição.

Residual– característica de células que perderam a capacidade de sintetizar rRNA.

Segregado nucléolos são células que são expostas a vários produtos químicos que fazem com que a síntese de rRNA cesse.

O termo é usado em conexão com o fato de haver uma separação de diferentes componentes dos nucléolos, acompanhada de uma diminuição progressiva de seu volume. Na forma inativa, o organizador nucleolar dos cromossomos apresenta-se como um grande centro fibrilar, que inclui uma parte compactamente dobrada do DNA cromossômico, na qual os seguintes genes ribossômicos estão localizados um após o outro. No início da ativação do nucléolo, ocorre a descondensação dos genes ribossomais na periferia do centro fibrilar. Esses genes começam a ser transcritos e neles são formados os transcritos RNP. Esses transcritos, após a maturação, dão origem a precursores de ribossomos que se acumulam ao redor da periferia do nucléolo ativado. À medida que a transcrição se intensifica, um único centro fibrilar se divide em várias estruturas menores conectadas umas às outras por regiões de DNA completamente descondensadas. Quanto maior a atividade transcricional do nucléolo, maior o número de pequenas estruturas fibrilares conectadas umas às outras, cercadas por um componente fibrilar denso, que contém precursores dos genes ribossômicos 45 S. Quando o nucléolo está totalmente ativado, todos os pequenos centros fibrilares se descondensam , e neste caso, as zonas do componente denso contêm todo o RNA ribossômico, que está ativo. No caso de inativação do nucléolo, ocorre condensação gradual do DNA ribossômico, os centros fibrilares são formados novamente. Eles se combinam e seu valor cresce em paralelo com a diminuição das frações do componente denso. Este estado inativado do nucléolo é estruturalmente semelhante ao organizador nucleolar dos cromossomos mitóticos.

O nucléolo é uma estrutura não permanente na célula. Ele muda suas propriedades e estrutura durante o ciclo celular. No início da mitose, as estruturas do nucléolo são levemente compactadas e, após a ruptura da membrana nuclear, pelo contrário, perdem sua densidade, soltam-se, desintegram-se em seus componentes estruturais e se espalham entre os cromossomos condensados ​​na forma de material nucleolar. E, portanto, na metáfase e na anáfase, os nucléolos como tal estão ausentes na célula. Eles estão na forma de uma matriz de cromossomos mitóticos. Os primeiros sinais de novos nucléolos aparecem na telófase média, simultaneamente com cromossomos quase descondensados ​​e com células que possuem uma nova membrana nuclear, na forma de anéis densos, chamados de pré-nucléolos. Seu número é geralmente grande. No período G1 do ciclo celular, os pré-nucléolos crescem, unem-se, seu número total diminui e o volume total aumenta. Nos períodos G2 e S, o volume total do nucléolo dobra.

Assim, após a divisão, componentes proteicos e enzimas são transferidos para novos núcleos-filhos, o que cria as condições necessárias para a retomada da síntese e maturação tanto dos ribossomos quanto da síntese de rRNA. O cromossomo mitótico transfere para o núcleo-filho não apenas a informação genética na forma de cromatina de DNA, mas também a quantidade necessária de um aparato sintético pronto para ativar a transcrição em um novo ciclo celular. E esses componentes necessários estão na forma de uma matriz nos cromossomos mitóticos.

Funções do nucléolo:

1) síntese de rRNA;

2) Participação na maturação do RNA mensageiro;

3) Participação na maturação de RNAs de transporte;

4) Nos nucléolos, formam-se tipos de RNA que fazem parte da partícula srp dos ribossomos;

5) No nucléolo, é realizada a síntese do dinucleotídeo nicotinamida adenina carreador de prótons.

Micrografia do nucléolo

nucléolo- regiões cromossômicas que determinam a síntese de rRNA e a formação de ribossomos celulares. Em oócitos em crescimento, várias centenas de nucléolos - amplificação dos nucléolos. Nucléolos estão ausentes nas células de esmagamento de ovos e em diff. cl - células sanguíneas
O número de nucléolos depende do número de organizadores nucleolares - as áreas em que os nucléolos do núcleo interfásico são formados na telófase formam constrições secundárias x-m. Em humanos, yao tem 13, 14, 15, 21 e 22 cromossomos nos braços curtos (10 por conjunto diplóide). 82). O gato tem 2; em um porco - 2; rato - 4; uma vaca tem 8. Uma de sangue frio. vertebrados e aves geralmente 1 par yao x-m
A localização de RAO é determinada em x-maxes mitóticos por coloração com sais de prata, associados a proteínas RAO, mais precisamente a determinação de RAO pelo método FISH. Os nucléolos podem se fundir entre si.
Multiplicidade de genes ribossomais
na ruptura de x-we no local da constrição secundária, os nucléolos podem
ocorrem em cada um dos fragmentos xm - muitas cópias de genes ribossomais - polycistrons - repetições moderadas. E. coli tem 6-7 operons de rRNA idênticos espalhados por todo o genoma - ~ 1% do DNA total. O número de genes de rRNA é constante na célula

Os genes de nucléolos amplificados - mb rRNA são excessivamente replicados. Ao mesmo tempo, ocorre replicação adicional de genes de rRNA para garantir a produção de um grande número de ribossomos. Como resultado dessa supersíntese de genes de rRNA, suas cópias podem se tornar livres, extracromossômicas. Essas cópias extracromossômicas de genes de rRNA podem funcionar independentemente, resultando em uma massa de nucléolos adicionais livres, mas não mais estruturalmente associados aos cromossomos formadores de nucléolos. Este fenômeno é chamado de amplificação do gene rRNA. estudado em detalhes sobre o crescimento de oócitos de anfíbios.
Em X. laevis, a amplificação do rDNA ocorre na prófase I. Neste caso, a quantidade de rDNA amplificado (ou genes de rRNA) torna-se 3000 vezes maior do que
por quantidade haplóide de rDNA e corresponde a 1,5x106 genes de rRNA. Essas cópias extracromossômicas supranumerárias formam centenas de nucléolos adicionais em oócitos em crescimento. Em média, um nucléolo adicional é responsável por várias centenas ou milhares de genes de rRNA.
Nucléolos amplificados também são encontrados em oócitos de insetos. 3x106 cópias extracromossômicas de genes de rRNA foram encontradas em oócitos do nadador em faixas.
Após o período de maturação do oócito, durante suas duas divisões sucessivas, os nucléolos não são incluídos nos cromossomos mitóticos, eles são separados dos novos núcleos e se degradam.
Tetrachymena pyriformis tem um único gene de rRNA no genoma do micronúcleo haploide. Existem cerca de 200 cópias no macronúcleo.
Na levedura, as cópias extracromossômicas dos genes de rRNA são DNA cíclico l ~ 3 μm, então existe um gene de rRNA.

ESTRUTURA DO NÚCLEO
No nucléolo, distinguem-se um componente granular (GC) e um componente fibrilar (FC).
Componente granular representa
grânulos 15-20 nm, geralmente localizados na periferia do nucléolo, embora HA e FA possam ser distribuídos uniformemente.
FK e GK são capazes de formar estruturas filamentosas - nucleolonemas- filamentos nucleolares ~100-200 nm, que podem formar aglomerados separados.
componente fibrilar- representa fibrilas finas (3-5 nm) - uma parte difusa dos nucléolos, no centro do nucléolo - 1 ou 3-5 zonas separadas: centros fibrilares - partes do acúmulo de fibrilas com baixa densidade, cercadas por uma zona de fibrilas de alta densidade - componente fibrilar denso
cromatina - adjacente ou ao redor do nucléolo. Fibras de cromatina de 30 nm ao longo da periferia do nucléolo podem entrar nas lacunas, áreas m-y nucleolonemais.
matriz de malha proteica -

nc método de coloração regressiva - íons uranil associados ao DNA são facilmente lavados com quelaton de EDTA do que com RNA?

Marcação por pulso (3H-uridina), os primeiros traços de marcação foram detectados primeiro (após 1-15 min) em PFA e, em seguida (até 30 min) HA acabou sendo rotulado. o marcador FC não foi detectado?O pré-rRNA 45S é sintetizado na região do PFC, e o componente granular do nucléolo corresponde a partículas pré-ribossômicas (55S-, 40S RNP).
coloração com amina-ósmio, DNase marcada com ouro, ligação de actinomicina marcada, hibridização molecular direta com rDNA marcado - que os centros fibrilares contêm DNA responsável pela síntese de rRNA. As zonas de centros fibrilares diferem do resto da cromatina, pois consistem em fibrilas finas de cromatina significativamente esgotadas em histona H1 (como mostrado usando anticorpos marcados com ouro coloidal).

fts: genes ribossomais inativos, regiões espaçadoras.
A transcrição do pré-rRNA ocorre na periferia de fc, onde pfc é o pré-rRNA 45S, localizado na forma de “espinhas de peixe” em regiões de rDNA descondensadas.
Durante a transcrição, o RNA 45S perde sua conexão com a unidade de transcrição no DNA na zona do componente fibrilar denso, de alguma forma ainda incompreensível passa para a zona granular, onde ocorre o processamento do rRNA, a formação e a maturação das subunidades ribossômicas.

Centro fibrilar e organizador nucleolar
A estrutura e as características químicas do PC revelaram-se quase idênticas às dos organizadores nucleolares dos cromossomos mitóticos. Ambos são construídos a partir de fibrilas intimamente associadas, de 6 a 10 nm de espessura; ambos têm uma característica - eles coram com sais de prata, que dependem da presença de proteínas nucleolares especiais, contêm RNA polimerase I.
o número de FCs nos nucléolos interfásicos não corresponde ao número de organizadores nucleolares na mitose. Assim, nas células da cultura de SPEV, o número de CFs pode ser 2 a 4 vezes maior que o número de organizadores nucleolares.
Além disso, a quantidade de PC aumenta à medida que a ploidia da célula (G2, 4n) e sua atividade transcricional aumentam.
Isso reduz o tamanho de cada centro fibrilar individual. No entanto, os volumes totais de FC, quando recalculados para o conjunto cromossômico haploide, permanecem constantes na interfase, mas excedem esse número duas vezes em comparação com a metáfase. Em outras palavras, após a ativação da síntese de rRNA, observa-se tal alteração no número de PCs e seus tamanhos, o que pode indicar algum tipo de fragmentação dos PCs originais em nucléolos relativamente inativos.
O quadro oposto é observado com a atenuação de processos sintéticos em células de diferenciação da série eritróide de camundongos (Tabela 12). Pode-se observar que em pró-eritroblastos proliferando e sintetizando ativamente hemoglobina, o número de centros fibrilares depende da ploidia da célula (88 na fase G1, 118 na fase G2 do ciclo celular), o tamanho das CFs individuais muda pouco . Após a cessação da reprodução dessas células e a queda de sua atividade sintética, os parâmetros do nucléolo mudam drasticamente. Seu volume, já a partir do estágio de eritroblasto basofílico
diminui 4-5 vezes, e no estágio final de diferenciação (normoblasto) - cem vezes. Ao mesmo tempo, o número de PCs cai drasticamente (10-40 vezes) e o volume aumenta em quase 10 vezes o tamanho de um centro fibrilar individual.
Com base nessas observações, podemos apresentar o esquema geral de ativação e inativação do nucléolo (Fig. 90) desta forma usando o exemplo de um organizador nucleolar.
Em uma forma inativa, o organizador nucleolar é apresentado como um grande centro fibrilar, que inclui uma parte compactamente dobrada da cadeia de DNA cromossômica carregando genes ribossômicos dispostos em tandem (unidades transcricionais). No início da ativação do nucléolo, os p-genes são descondensados ​​na periferia de tal centro fibrilar, esses p-genes começam a ser transcritos, neles são formados transcritos RNP, que, após a maturação, dão origem ao aparecimento do precursor ribossômico grânulos ao longo da periferia do nucléolo ativado. À medida que a transcrição se intensifica, o único centro fibrilar parece se desintegrar
em vários centros fibrilares menores conectados uns aos outros por regiões de rDNA completamente descompactadas. Quanto maior a atividade transcricional do nucléolo, maior o número de pequenos centros fibrilares interconectados cercados por um componente fibrilar denso (DFC) contendo rRNA 45S. Com a ativação completa do nucléolo, todos os pequenos centros fibrilares se descondensam; neste caso, as zonas do componente fibrilar denso contêm todo o rDNA no estado ativo. Essa estrutura é observada nos nucléolos amplificados de oócitos em crescimento. No caso de inativação do nucléolo, ocorre condensação gradual do rDNA, os centros fibrilares são formados novamente, eles se combinam, seu tamanho aumenta em paralelo com uma diminuição na proporção de PFC. Com a inativação completa, como no caso dos normoblastos, o nucléolo é representado por um grande FC esférico (4-5 μm), sem transcrição concomitante de PFC: é circundado por uma zona de cromatina condensada. Tal nucléolo inativado é semelhante em suas características estruturais
com um organizador nucleolar como parte dos cromossomos mitóticos.
Tipos estruturais de nucléolos
As descrições acima fornecem uma base para entender a diversidade da estrutura do nucléolo em células com um nível apropriado de síntese de rRNA. No entanto, além dos vários graus de gravidade dos componentes granulares e fibrilares, existem outras variantes da organização estrutural dos nucléolos. Normalmente, distinguem-se vários tipos estruturais de nucléolos: reticulares ou nucleolonêmicos, compactos, anulares, residuais (em repouso), segregados (Fig. 91).
O tipo reticular do nucléolo é mais característico da maioria das células; caracteriza-se por uma estrutura nucleolonêmica, abundância de grânulos e material fibrilar denso. Em muitos casos, os centros fibrilares são pouco identificados, provavelmente devido aos altos níveis de transcrição. Este tipo de nucléolo é encontrado em células animais e vegetais. Por exemplo, o tipo reticular do nucléolo, característico dos cromossomos politênicos gigantes de insetos dípteros, é muito semelhante ao dos cromossomos gigantes.
células antipodiais de cevada.
O tipo compacto do nucléolo difere do anterior em um nucleolonema menos pronunciado, com maior frequência de ocorrência de centros fibrilares. Esses nucléolos são característicos de células em proliferação ativa (células de meristema vegetal, células de cultura de tecidos, etc.). É provável que ambos os tipos possam passar um para o outro, em qualquer caso, eles são mais frequentemente encontrados em células com alto nível de RNA e síntese de proteínas.
Nucléolos em forma de anel são encontrados em células animais. Em um microscópio de luz, eles têm a forma de um anel com uma zona central opticamente brilhante - este é um centro fibrilar cercado por fibrilas e grânulos de RNP. Esses nucléolos têm cerca de 1 µm de tamanho. Os nucléolos típicos em forma de anel são característicos de linfócitos, endoteliócitos, i.e. para células com um nível relativamente baixo de transcrição.
Os nucléolos residuais são característicos de células que perderam completamente a capacidade de sintetizar rRNA (normoblastos, enterócitos diferenciados, células da camada espinhosa do epitélio da pele, etc.).
Muitas vezes, eles são tão pequenos e tão cercados por cromatina condensada que são difíceis de detectar sob um microscópio de luz. Em alguns casos, eles podem ser ativados novamente e passar para uma forma compacta ou reticular.
Os nucléolos segregados são característicos de células tratadas com vários antibióticos ou produtos químicos que causam a interrupção da síntese de rRNA (actinomicina D, anfotericina, etc.), bem como antibióticos que afetam a síntese de DNA e proteínas (mitomicina, puromicina, muitos carcinógenos, etc.). .) . O termo “segregação” é usado neste caso devido ao fato de haver uma espécie de separação, separação de diferentes componentes dos nucléolos, acompanhada de uma diminuição progressiva do seu volume. Ao mesmo tempo, grandes centros fibrilares e o componente granular-fibrilar são separados um do outro.
Proteínas nucleares
Até 60% do peso seco dos nucléolos isolados é representado por proteínas, cujo número pode ser de várias centenas de tipos diferentes. Além das proteínas da cromatina associada ao nucleolar,
O nucléolo inclui proteínas ribossomais e proteínas nucleolares específicas associadas à transcrição de genes ribossomais, com o processamento de rRNA 45S, como RNA polimerase I, fatores de transcrição, topoisomerases, metilases, nucleases, proteínas quinases e fosfatases. Parte das proteínas nucleolares tem afinidade pela prata - proteínas argentofílicas: RNA polimerase I, fator de transcrição UBF, nucleolina (C-23), nucleofosmina (novamatrin ou B-23).
Argentofilia é característica de proteínas enriquecidas em ligações sulfidrila e dissulfeto. Como já mencionado, nucléolos interfásicos e zonas de organizadores nucleolares em cromossomos mitóticos têm argentofilia clara.
As proteínas nucleolares propriamente ditas estão localizadas em locais específicos de sua atividade. Assim, a RNA polimerase I e o fator de transcrição de rRNA UBF estão localizados em centros fibrilares (FC) e/ou no componente fibrilar denso (PFC).
Ag-fílico também é uma proteína com um mol. pesando 195 kDa, que é uma grande subunidade da RNA polimerase I envolvida
na síntese de rRNA. Esta proteína está localizada na zona dos centros fibrilares, ao longo de sua periferia. Em preparações planares de nucléolos, áreas acima da parte axial dos "espinhas de peixe", diretamente acima da localização dos grânulos de RNA polimerase I, apresentam argentofilia. Além disso, usando métodos imunomorfológicos, a RNA polimerase I é detectada na zona de organizadores nucleolares dos cromossomos mitóticos. Esta circunstância não contradiz os dados de que a transcrição para completamente durante a mitose. É provável que durante a mitose, genes carregados com RNA polimerase I inativa sejam transferidos junto com ela na região dos organizadores nucleolares de uma geração de células para outra.
A proteína nucleolar-específica fibrilarina (B-36, m.w. 34 kDa) está localizada no PFC, onde processa o pré-rRNA em um complexo com outros RNPs, que incluem o snRNA U3, necessário para o estágio inicial do processamento do rRNA 45S . A fibrilarina também é encontrada nos nucléolos residuais - na "matriz nucleolar".

A proteína C23 (110 kDa) ou "nucleolina" está localizada na zona do componente fibrilar denso e nos centros fibrilares dos nucléolos, mas também nas zonas dos organizadores nucleolares dos cromossomos mitóticos. Portanto, é encontrado em regiões transcritas e inativas de genes ribossomais. Em preparações de nucléolos espalhados, encontra-se acima das unidades de transcrição ("espinhas de peixe"), encontra-se em frações contendo precursores de ribossomos. Suas funções não são completamente esclarecidas, embora se saiba que a proteína C23 pode desempenhar um importante papel estrutural no processo de transcrição: ela se liga à cromatina nucleolar com seu terminal N, no qual estão localizados os grupos lisina, e seu terminal C. com um espaçador transcrito (tsi) em 45S rRNA.
Verificou-se que esta proteína se liga não ao DNA de uma unidade de transcrição, mas ao DNA com estrutura nucleossômica (provavelmente com regiões espaçadoras).
A proteína B-23 (nucleofosina, m.v. 37 kDa) é localizada na região do PFC por métodos imunocitoquímicos e principalmente em
zona do componente granular. Acredita-se que o B-23 esteja envolvido nos estágios intermediário e terminal da biogênese dos ribossomos e no transporte dos pré-ribossomos.
Esquema geral do nucléolo como um locus especial de síntese de ribossomos
Com a formação da síntese de rRNA nos nucléolos da superfície do FC, as unidades de transcrição são ativadas, ligando-se aos fatores de transcrição e à RNA_polimerase I, que passa a ler o transcrito primário do rRNA. À medida que a primeira RNA polimerase I passa, a próxima RNA polimerase fica no local liberado da unidade de transcrição e a síntese de novo rRNA começa. Simultaneamente e sequencialmente, um gene p pode conter até centenas de RNA polimerases I, das quais partem transcrições de vários graus de completude. O produto final é pré-rRNA ou rRNA 45S. À medida que a síntese progride, as cadeias de rRNA em crescimento são revestidas com proteínas ribossomais que entram no núcleo a partir do citoplasma, de modo que as cadeias de precursores de RNP são formadas imediatamente. O conjunto de produtos de transcrição de várias
unidades forma uma zona PFC em torno do FC. O produto final dessa síntese é uma fita de ribonucleoproteína, ou um glóbulo com uma constante de sedimentação de cerca de 80S, contendo uma molécula de rRNA 45S. Após a separação do rRNA 45S no ponto terminal da unidade de transcrição, ocorre a clivagem - processamento do rRNA 45S, ao final do qual são formadas as subunidades ribossomais 40S e 60S. A síntese de pequenas subunidades no nucléolo leva aproximadamente 30 minutos e as subunidades grandes - cerca de 1 hora. No nucléolo, a subunidade ribossômica 60S imatura, juntamente com dois fragmentos de rRNA (28S e 5.8S), liga-se à terceira (5S), que foi sintetizado independentemente de cromossomos com organizadores nucleolares em outros cromossomos. Essas subunidades ribossômicas recém-formadas saem do núcleo para o citoplasma de uma maneira especial através dos poros nucleares. No citoplasma, esses ribossomos imaturos podem se ligar a proteínas adicionais. A subunidade 40S liga-se primeiro ao mRNA e só depois à subunidade 60S grande, formando um ribossomo 80S completo que funciona (Fig. 92).

Novas funções não canônicas dos nucléolos
Evidências recentes indicam que, além da síntese de rRNA, o nucléolo está envolvido em muitos outros aspectos da expressão gênica.
As primeiras pistas (1965) sobre os sinais de polifuncionalidade dos nucléolos foram obtidas no estudo dos heterocários. Assim, quando células HeLa humanas foram fundidas com eritrócitos de galinha, heterocários foram obtidos com núcleos inicialmente completamente diferentes. Os núcleos das células HeLa eram funcionalmente ativos; vários RNAs foram sintetizados neles. Os núcleos iniciais de eritrócitos de galinha continham cromatina supercondensada, não continham nucléolos e não foram transcritos. No heterocário, após a fusão com células HeLa nos núcleos de eritrócitos de galinha, a cromatina começou a se descondensar, a transcrição foi ativada e os nucléolos apareceram. Métodos imunocitoquímicos foram usados ​​para estudar a aparência em heterocários de proteínas características de células de frango. Apesar do fato de as células HeLa terem um sistema pronto para o funcionamento dos ribossomos e os nucléolos se formarem, o aparecimento das proteínas de galinha foi retardado até então.
até que os nucléolos apareçam nos núcleos dos eritrócitos. Isso significava que o nucléolo de um eritrócito de galinha deve de alguma forma estar envolvido na formação de mRNAs de galinha; o nucléolo deve desempenhar algum papel na produção de mRNA de galinha.
Mais recentemente, foram acumuladas evidências para apoiar essa possibilidade. Verificou-se que a maturação (splicing, ver abaixo) do mRNA de c-myc em células de mamífero ocorre no nucléolo. Pequenos RNAs spliceossomais (sn RNA) e fatores de splicing pré-mRNA foram encontrados nos nucléolos.
Além disso, nos nucléolos, são encontrados RNAs que fazem parte das partículas SRP envolvidas na síntese de proteínas no retículo endoplasmático. O RNA da telomerase, ribonucleoproteína (transcriptase reversa), foi associado ao nucléolo. Existem muitos dados sobre a localização nos nucléolos do processamento de pequenos RNAs nucleares que compõem os spliceossomos, e até mesmo sobre o processamento de tRNAs.
Núcleo durante a mitose: material cromossômico periférico
Sob um microscópio de luz, o nucléolo é revelado durante a interfase,
nas células mitóticas desaparece. Ao usar a microfilmagem de lapso de tempo, pode-se observar nas células vivas como, à medida que os cromossomos se condensam na interfase, o nucléolo desaparece. No início, é levemente compactado, mas depois, no momento da ruptura da membrana nuclear, começa a perder densidade rapidamente, se solta e desaparece rapidamente diante de nossos olhos, como se estivesse derretendo. Pode-se observar que parte do material nucleolar se espalha entre os cromossomos. Na metáfase e na anáfase, não há nucléolos como tal. Os primeiros sinais de novos nucléolos aparecem após a telófase média, quando os cromossomos dos núcleos-filhos, que possuem uma nova membrana nuclear, já se soltaram o suficiente. Neste momento, corpos densos, pré-nucléolos, aparecem perto dos cromossomos em descondensação. Geralmente seu número é maior que o número de nucléolos na interfase. Mais tarde, já no período G1 do ciclo celular, os pré-nucléolos crescem, começam a se unir, seu número total diminui, mas o volume total aumenta. O volume total do nucléolo dobra nas fases S-G2. Em alguns casos, a prófase
(culturas de células humanas) durante a condensação dos cromossomos, grandes nucléolos se quebram em menores, que desaparecem na mitose.
De fato, não há desaparecimento completo ou “dissolução” do nucléolo: há uma mudança em sua estrutura, a redução de uma parte de seus componentes mantendo a outra. Assim, foi demonstrado que grânulos argentofílicos em nucléolos interfásicos, detectados em um microscópio de luz, começam a se fundir uns com os outros na prófase, diminuindo simultaneamente em volume, ocupam o tamanho mínimo em metáfase, sendo localizados nas zonas de organizadores nucleolares dos cromossomos . Nesta forma, eles existem até a telófase média, quando são detectados como múltiplos "pré-nucléolos" separados dispersos entre os cromossomos descondensados. Já no final da telófase, esses pré-nucléolos argentofílicos começam a crescer. Assim, pode-se observar que durante a mitose, apenas uma parte do componente nucleolar sofre desaparecimento, enquanto o componente argentofílico é preservado, existindo constantemente durante a mitose.
e é transferido nos cromossomos para os núcleos-filhos.
Estudos radioautográficos mostraram que o desaparecimento dos nucléolos coincide com a cessação da síntese de RNA celular (principalmente ribossômico), que recomeça na telófase tardia, coincidindo com o aparecimento de novos nucléolos.
Além disso, verificou-se que a atividade da RNA polimerase I também desaparece nos estágios intermediários da mitose. Isso deu razão para acreditar que a nova formação de nucléolos está associada à restauração da síntese de rRNA nas células filhas.
Mas, por outro lado, há fatos que apontam para a presença permanente de componentes nucleolares ao longo de todo o ciclo celular. Isso se aplica principalmente ao material Ag-fílico dos nucléolos.

Durante a mitose em animais e plantas, os cromossomos são circundados por uma matriz, que é um acúmulo de fibrilas frouxamente localizadas e grânulos de ribonucleoproteínas, de composição semelhante aos componentes que compõem os nucléolos interfásicos.
Durante a condensação cromossômica, alguns dos nucléolos se dissociam e vão para o citoplasma (a maioria das partículas de RNP), enquanto outros estão intimamente associados à superfície cromossômica, formando a base da "matriz", ou material cromossômico periférico (PCM).
Esse material fibrilar-granular, sintetizado antes da mitose, é transferido pelos cromossomos para as células filhas. Na telófase inicial, mesmo na ausência de síntese de RNA, à medida que os cromossomos se descondensam, ocorre uma redistribuição estrutural dos componentes da PCM. Seus componentes fibrilares começam a se reunir em pequenos associados - pré-nucléolos, que podem se fundir e se reunir na zona do organizador do cromossomo nucleolar na telófase tardia, onde a transcrição do rRNA é retomada.
As proteínas nucleolares envolvidas na transcrição do rRNA (RNA polimerase I, topoisomerase I, fator de iniciação da transcrição UBF, etc.)
nucleolina, B-23), bem como alguns dos pré-rRNAs e pequenos RNPs nucleolares, são transportados pela superfície dos cromossomos como parte do material cromossômico periférico.
Além disso, o PCM pode incluir algumas proteínas não histonas do núcleo da interfase nuclear.