Analiza rezultatelor încălcărilor moștenirii legate de gene vă permite să determinați secvența genelor din cromozom și să faceți hărți genetice. Cum sunt legate conceptele de „frecvență de încrucișare” și „distanță între gene”? Care este importanța studierii hărților genetice ale diferitelor obiecte pentru cercetarea evolutivă?

Explicaţie.

1. Frecvența (procentul) de încrucișare între două gene situate pe același cromozom este proporțională cu distanța dintre ele. Încrucișarea între două gene are loc mai puțin frecvent cu cât acestea sunt mai aproape una de cealaltă. Pe măsură ce distanța dintre gene crește, probabilitatea ca încrucișarea le va separa pe doi cromozomi omologi diferiți crește din ce în ce mai mult.

Pe baza aranjamentului liniar al genelor pe un cromozom și a frecvenței de încrucișare ca indicator al distanței dintre gene, pot fi construite hărți ale cromozomilor.

2. În studiile procesului evolutiv sunt comparate hărți genetice ale diferitelor tipuri de organisme vii.

La fel cum analiza ADN-ului vă permite să determinați gradul de relație dintre doi oameni, aceeași analiză ADN (compararea genelor individuale sau a genomului întreg) vă permite să aflați gradul de relație dintre specii și cunoașterea numărului de diferențe acumulate, cercetătorii determina timpul de divergență a două specii, adică momentul în care a trăit ultimul lor strămoș comun.

Notă.

Odată cu dezvoltarea geneticii moleculare, s-a demonstrat că procesele de evoluție lasă urme în genom sub formă de mutații. De exemplu, genomul cimpanzeilor și al oamenilor sunt 96% la fel, iar puținele regiuni care diferă ne permit să stabilim timpul de existență al strămoșului lor comun.

La fel cum analiza ADN-ului vă permite să determinați gradul de relație dintre doi oameni, aceeași analiză ADN (compararea genelor individuale sau a genomului întreg) vă permite să aflați gradul de relație dintre specii și cunoașterea numărului de diferențe acumulate, cercetătorii determina timpul de divergență a două specii, adică momentul în care a trăit ultimul lor strămoș comun. De exemplu, conform datelor paleontologice, strămoșul comun al oamenilor și al cimpanzeilor a trăit în urmă cu aproximativ 6 milioane de ani (de exemplu, descoperirile de fosile de Orrorin și Sahelanthropus, forme apropiate morfologic de strămoșul comun al oamenilor și al cimpanzeilor, au această vârstă). Pentru a obține numărul observat de diferențe între genomi, pentru fiecare miliard de nucleotide ar fi trebuit să existe o medie de 20 de modificări pe generație.

ADN-ul uman este omologul ADN-ului macacului cu 78%, taurului cu 28%, șobolanului cu 17%, somonului cu 8%, E. coli cu 2%.

Pentru a construi un arbore filogenetic, este suficient să luăm în considerare câteva gene care sunt prezente în toate organismele pe care dorim să le includem în acest arbore (de obicei, cu cât mai multe gene, cu atât elementele arborelui sunt mai fiabile statistic - ordinea de ramificare și lungimile ramurilor).

Este posibil, folosind metode genetice (studiul structurii cromozomilor, compararea hărților genetice, determinarea alelei genelor), să se determine cu suficientă acuratețe filogenia mai multor specii înrudite pe perioada de timp în care acestea s-au îndepărtat de ordine generală. Dar această abordare este aplicabilă doar formelor foarte apropiate, bine studiate genetic și, de preferință, încrucișate între ele, adică. la foarte puţine şi foarte înguste grupuri sistematice care au apărut relativ recent.

plic nuclear

Această structură este caracteristică tuturor celulelor eucariote. Învelișul nuclear este format din membrane exterioare și interioare separate printr-un spațiu perinuclear de 20 până la 60 nm lățime. Învelișul nuclear conține pori nucleari.

Membranele membranei nucleare nu diferă morfologic de alte membrane intracelulare: au o grosime de aproximativ 7 nm și sunt formate din două straturi osmiofile.

În general, membrana nucleară poate fi reprezentată ca o pungă goală în două straturi care separă conținutul nucleului de citoplasmă. Dintre toate componentele membranei intracelulare, numai nucleul, mitocondriile și plastidele au acest tip de aranjament membranar. Cu toate acestea, membrana nucleară are o trăsătură caracteristică care o deosebește de alte structuri membranare ale celulei. Aceasta este prezența unor pori speciali în membrana nucleară, care se formează datorită numeroaselor zone de fuziune a două membrane nucleare și sunt, parcă, perforații rotunjite ale întregii membrane nucleare.

Structura anvelopei nucleare

Membrana exterioară a învelișului nuclear, care este în contact direct cu citoplasma celulei, are o serie de caracteristici structurale care îi permit să fie atribuită sistemului membranar adecvat al reticulului endoplasmatic. Astfel, un număr mare de ribozomi sunt de obicei localizați pe membrana nucleară exterioară. În majoritatea celulelor animale și vegetale, membrana exterioară a membranei nucleare nu reprezintă o suprafață perfect plană - poate forma proeminențe sau excrescențe de diferite dimensiuni spre citoplasmă.

Membrana interioară este în contact cu materialul cromozomial al nucleului (vezi mai jos).

Cea mai caracteristică și mai vizibilă structură din învelișul nuclear este porul nuclear. Porii din înveliș sunt formați prin fuziunea a două membrane nucleare sub formă de găuri sau perforații rotunjite cu diametrul de 80-90 nm. Orificiul traversant rotunjit din învelișul nuclear este umplut cu structuri globulare și fibrilare complicat organizate. Combinația dintre perforațiile membranei și aceste structuri se numește complexul de pori de bază. Astfel, se subliniază că porul nuclear nu este doar un orificiu traversant în membrana nucleară prin care substanțele nucleului și citoplasmei pot comunica direct.

Complexul complex de pori are simetrie octogonală. De-a lungul marginii găurii rotunjite din membrana nucleară există trei rânduri de granule, câte 8 bucăți fiecare: un rând se află pe partea laterală a nucleului, celălalt pe partea laterală a citoplasmei, al treilea este situat în partea centrală a porii. Dimensiunea granulelor este de aproximativ 25 nm. Procesele fibrilare se extind din aceste granule. Astfel de fibrile care se extind din granulele periferice pot converge în centru și pot crea, așa cum ar fi, o partiție, o diafragmă, peste por. În centrul găurii, se poate vedea adesea așa-numita granulă centrală.

Numărul de pori nucleari depinde de activitatea metabolică a celulelor: cu cât procesele sintetice din celule sunt mai mari, cu atât mai mulți pori pe unitatea de suprafață a nucleului celular.

Numărul de pori nucleari în diverse obiecte

Chimia anvelopei nucleare

În compoziția membranelor nucleare se găsesc cantități mici de ADN (0-8%), ARN (3-9%), dar principalele componente chimice sunt lipidele (13-35%) și proteinele (50-75%). , care este pentru toate membranele celulare.

Compoziția lipidelor este similară cu cea din membranele microzomilor sau membranele reticulului endoplasmatic. Membranele nucleare se caracterizează printr-un conținut relativ scăzut de colesterol și un conținut ridicat de fosfolipide îmbogățite în acizi grași saturați.

Compoziția proteică a fracțiilor membranare este foarte complexă. Printre proteine, s-au găsit o serie de enzime comune cu ER (de exemplu, glucoză-6-fosfatază, ATPază dependentă de Mg, glutamat dehidrogenază etc.), ARN polimeraza nu a fost găsită. Aici, au fost dezvăluite activitățile multor enzime oxidative (citocrom oxidază, NADH-citocrom-c-reductază) și diferite citocromi.

Printre fracțiile proteice ale membranelor nucleare, există proteine ​​de bază de tip histonă, ceea ce se explică prin legătura regiunilor cromatinei cu învelișul nuclear.

Învelișul nuclear și schimbul nuclear-citoplasmatic

Membrana nucleară este un sistem care delimitează cele două compartimente celulare principale: citoplasma și nucleul. Membranele nucleare sunt complet permeabile la ioni, la substanțe cu greutate moleculară mică, precum zaharuri, aminoacizi, nucleotide. Se crede că proteinele cu o greutate moleculară de până la 70 de mii și o dimensiune de cel mult 4,5 nm pot difuza liber prin înveliș.

Este cunoscut și procesul invers - transferul de substanțe din nucleu în citoplasmă. Aceasta se referă în primul rând la transportul de ARN sintetizat exclusiv în nucleu.

O altă modalitate de transport a substanțelor de la nucleu la citoplasmă este asociată cu formarea de excrescențe ale membranei nucleare, care pot fi separate de nucleu sub formă de vacuole, conținutul lor fiind apoi turnat sau aruncat în citoplasmă.

Astfel, din numeroasele proprietăți și sarcini funcționale ale membranei nucleare, trebuie subliniat rolul acesteia de barieră care separă conținutul nucleului de citoplasmă, limitând accesul liber la nucleu al agregatelor mari de biopolimeri, barieră care reglează activ. transportul macromoleculelor între nucleu și citoplasmă.

Una dintre funcțiile principale ale învelișului nuclear ar trebui să fie, de asemenea, luată în considerare participarea sa la crearea ordinii intranucleare, la fixarea materialului cromozomial în spațiul tridimensional al nucleului.

Nucleul celulei este organul central, unul dintre cele mai importante. Prezența sa în celulă este un semn al organizării înalte a organismului. O celulă care are un nucleu bine format se numește celulă eucariotă. Procariotele sunt organisme formate dintr-o celulă care nu are un nucleu format. Dacă luăm în considerare în detaliu toate componentele sale, putem înțelege ce funcție îndeplinește nucleul celular.

Structura de bază

1. Carcasă nucleară.
2. Cromatina.
3. Nucleoli.
4. Matricea nucleară și suc nuclear.

Structura și funcțiile nucleului celular depind de tipul de celule și de scopul acestora.

plic nuclear

Învelișul nuclear are două membrane - exterioară și interioară. Sunt separate unul de celălalt prin spațiul perinuclear. Cochilia are pori. Porii nucleari sunt necesari pentru ca diverse particule și molecule mari să se poată muta de la citoplasmă la nucleu și invers.

Porii nucleari sunt formați prin fuziunea membranelor interioare și exterioare. Porii sunt deschideri rotunjite cu complexe, care includ:

1. O diafragmă subțire care acoperă deschiderea. Este străpuns de canale cilindrice.
2. Granule de proteine. Sunt situate pe ambele părți ale diafragmei.
3. Granule proteice centrale. Se asociază cu fibrile granulare periferice.

Numărul de pori din învelișul nuclear depinde de cât de intens au loc procesele sintetice în celulă.

Învelișul nuclear este format din membrane exterioare și interioare. Cel exterior trece în EPR (reticulul endoplasmatic) rugos.

Cromatina

Cromatina este cea mai importantă substanță din nucleul celular. Funcțiile sale sunt stocarea informațiilor genetice. Este reprezentat de eucromatină și heterocromatină. Toată cromatina este o colecție de cromozomi.

Eucromatina sunt părți ale cromozomilor care sunt implicate activ în transcripție. Astfel de cromozomi sunt într-o stare difuză.

Secțiunile inactive și cromozomi întregi sunt aglomerări condensate. Aceasta este heterocromatina. Când starea celulei se schimbă, heterocromatina se poate transforma în eucromatină și invers. Cu cât este mai multă heterocromatină în nucleu, cu atât este mai mică rata de sinteză a acidului ribonucleic (ARN) și cu atât activitatea funcțională a nucleului este mai mică.

Cromozomii

Cromozomii sunt formațiuni speciale care apar în nucleu doar în timpul diviziunii. Cromozomul este format din două brațe și un centromer. După forma lor, acestea sunt împărțite în:

• În formă de tijă. Astfel de cromozomi au un braț mare și celălalt mic.
• Cu umeri egali. Au umerii relativ egali.
• Diverse. Brațele cromozomului sunt vizual diferite unele de altele.
• Cu curele secundare. Un astfel de cromozom are o constricție non-centromerică care separă elementul satelit de partea principală.

La fiecare specie, numărul de cromozomi este întotdeauna același, dar este de remarcat faptul că nivelul de organizare al organismului nu depinde de numărul lor. Deci, o persoană are 46 de cromozomi, un pui are 78, un arici are 96, iar un mesteacăn are 84. Feriga Ophioglossum reticulatum are cel mai mare număr de cromozomi. Are 1260 de cromozomi pe celulă. Furnica mascul din specia Myrmecia pilosula are cel mai mic număr de cromozomi. Are doar 1 cromozom.

Studiind cromozomii, oamenii de știință au înțeles care sunt funcțiile nucleului celular.

Cromozomii sunt formați din gene.

Gene

Genele sunt secțiuni de molecule de acid dezoxiribonucleic (ADN) care codifică anumite compoziții de molecule de proteine. Ca urmare, organismul manifestă unul sau altul semn. Gena este moștenită. Astfel, nucleul din celulă îndeplinește funcția de a transfera material genetic către generațiile următoare de celule.

Nucleoli

Nucleolul este partea cea mai densă care intră în nucleul celulei. Funcțiile pe care le îndeplinește sunt foarte importante pentru întreaga celulă. De obicei are o formă rotunjită. Numărul de nucleoli variază în diferite celule - pot fi doi, trei sau deloc. Deci, în celulele zdrobirii ouălor nu există nucleoli.

Structura nucleolului:

1. componentă granulară. Acestea sunt granule care sunt situate la periferia nucleolului. Dimensiunea lor variază de la 15 nm la 20 nm. În unele celule, HA poate fi distribuit uniform în întregul nucleol.
2. Componenta fibrilar (FC). Acestea sunt fibrile subțiri, cu dimensiuni cuprinse între 3 nm și 5 nm. FC este partea difuză a nucleolului.

Centrii fibrilari (FC) sunt regiuni de fibrile cu densitate scăzută, care, la rândul lor, sunt înconjurate de fibrile de densitate mare. Compoziția chimică și structura PC-urilor sunt aproape aceleași cu cele ale organizatorilor nucleolari ai cromozomilor mitotici. Acestea includ fibrile de până la 10 nm grosime, care conțin ARN polimerază I. Acest lucru este confirmat de faptul că fibrilele sunt colorate cu săruri de argint.

Tipuri structurale de nucleoli

1. Tip nucleolonemic sau reticular. Se caracterizează printr-un număr mare de granule și material fibrilar dens. Acest tip de structură de nucleol este caracteristic pentru majoritatea celulelor. Poate fi observată atât în ​​celulele animale, cât și în celulele vegetale.
2. Tip compact. Se caracterizează printr-o severitate mică a nucleonomului, un număr mare de centri fibrilari. Se găsește în celulele vegetale și animale, în care procesul de sinteză a proteinelor și a ARN-ului are loc activ. Acest tip de nucleol este caracteristic celulelor care proliferează activ (celule de cultură tisulară, celule meristeme vegetale etc.).
3. Tip inel.Într-un microscop cu lumină, acest tip este vizibil ca un inel cu un centru luminos - un centru fibrilar. Dimensiunea medie a unor astfel de nucleoli este de 1 µm. Acest tip este tipic doar pentru celulele animale (endoteliocite, limfocite etc.). În celulele cu acest tip de nucleoli, nivelul de transcripție este destul de scăzut.
4. Tip rezidual.În celulele acestui tip de nucleoli, sinteza ARN nu are loc. În anumite condiții, acest tip se poate transforma în reticular sau compact, adică poate fi activat. Astfel de nucleoli sunt caracteristici celulelor stratului înțepător al epiteliului pielii, normoblastului etc.
5. tip segregat.În celulele cu acest tip de nucleoli, sinteza ARNr (acid ribonucleic ribozomal) nu are loc. Acest lucru se întâmplă dacă celula este tratată cu un fel de antibiotic sau chimic. Cuvântul „segregare” în acest caz înseamnă „separare” sau „izolare”, deoarece toate componentele nucleolilor sunt separate, ceea ce duce la reducerea acestuia.

Aproape 60% din greutatea uscată a nucleolilor este proteine. Numărul lor este foarte mare și poate ajunge la câteva sute.

Funcția principală a nucleolilor este sinteza ARNr. Embrionii de ribozomi intră în carioplasmă, apoi prin porii nucleului se infiltrează în citoplasmă și pe EPS.

Matricea nucleară și suc nuclear

Matricea nucleară ocupă aproape întregul nucleu al celulei. Funcțiile sale sunt specifice. Se dizolvă și distribuie uniform toți acizii nucleici în starea de interfază.

Matricea nucleară, sau carioplasma, este o soluție care include carbohidrați, săruri, proteine ​​și alte substanțe anorganice și organice. Conține acizi nucleici: ADN, ARNt, ARNr, ARNm.

În starea de diviziune celulară, învelișul nuclear se dizolvă, se formează cromozomi, iar carioplasma se amestecă cu citoplasma.

Principalele funcții ale nucleului din celulă

1. funcția informativă. În nucleu se află toate informațiile despre ereditatea organismului.
2. Funcția de moștenire. Datorită genelor care se află pe cromozomi, organismul își poate transmite trăsăturile din generație în generație.
3. Funcția sindicală. Toate organitele celulei sunt unite într-un singur întreg tocmai în nucleu.
4. functie de reglare. Toate reacțiile biochimice din celulă, procesele fiziologice sunt reglate și coordonate de nucleu.

Unul dintre cele mai importante organite este nucleul celular. Funcțiile sale sunt importante pentru funcționarea normală a întregului organism.

Structura și funcțiile nucleului

Nucleu(nucleul latin, karion-nucleul grecesc) este o componentă esențială a celulelor eucariote. Se distinge bine în celulele care nu se divid și îndeplinește o serie de funcții importante:

1) stocarea și transmiterea informațiilor ereditare în celulă;

2) crearea unui aparat pentru sinteza proteinelor - sinteza tuturor tipurilor de ARN și formarea ribozomilor.

Pierderea sau încălcarea oricăreia dintre aceste funcții duce celula la moarte.

Fig.24. Diagrama structurii ultramicroscopice a nucleului.

Celula conține, de regulă, un nucleu, dar există celule binucleare și multinucleare.

Nucleii de interfaza constau din: membrana nucleara, suc nuclear (carioplasma, cariolimfa sau nucleoplasma), coloana vertebrala a proteinei nucleare, cromatina si nucleoli.

plic nuclear(karyolemma) este formată din două membrane, între care se află un spațiu perinuclear de 10-40 nm lățime, umplut cu o substanță liberă electron-microscopic. Membrana exterioară a învelișului nuclear din partea laterală a citoplasmei într-un număr de zone trece în membranele reticulului endoplasmatic, iar poliribozomii sunt localizați pe suprafața sa. Membrana interioară a membranei nucleare este implicată în asigurarea ordinii interne în nucleu - în fixarea cromozomilor în spațiul tridimensional. Această conexiune este mediată de un strat de proteine ​​fibrilare similare filamentelor intermediare ale citoplasmei.

Învelișul nuclear conține pori de aproximativ 90 nm în diametru. În aceste zone, de-a lungul marginilor deschiderii, membranele învelișului nuclear fuzionează. Găurile în sine sunt umplute cu structuri globulare și fibrilare organizate complex. Se numește totalitatea perforațiilor membranelor și a structurilor care le umplu complex de pori.

De-a lungul marginii deschiderii porilor, granulele sunt dispuse pe trei rânduri (8 granule pe fiecare rând). În acest caz, un rând se află pe partea laterală a citoplasmei, celălalt - pe partea conținutului intern al nucleului, iar al treilea - între ele. Procesele fibrilare se extind radial din granulele acestor straturi, formând în por, parcă, o membrană - o diafragmă. Procesele fibrilare sunt trimise către granula situată central.

Fig.25. Structura porilor nucleari (complex de pori).

Complexele de pori sunt implicate în recepția macromoleculelor (proteine ​​și nucleoproteine) transportate prin pori, precum și în transferul activ al acestor substanțe prin învelișul nuclear folosind ATP.

Numărul de pori nucleari depinde de activitatea metabolică a celulelor. Cu cât procesele de sinteză din celulă sunt mai intense, cu atât sunt mai mulți pori. În medie, există câteva mii de complexe de pori per miez.

Functii principale anvelopa nucleară sunt următoarele:

Barieră (separarea conținutului nucleului de citoplasmă și restricționarea accesului liber la nucleul biopolimerilor mari);

Reglarea transportului de macromolecule între nucleu și citoplasmă;

Participarea la crearea ordinii intranucleare (fixarea aparatului cromozomial).

Carioplasma(sucul nuclear, sau nucleoplasma, sau cariolimfa) este conținutul nucleului, care are forma unei matrice asemănătoare gelului. Conține diverse substanțe chimice: proteine ​​(inclusiv enzime), aminoacizi și nucleotide sub formă de soluție adevărată sau coloidală.

Coloana vertebrală nucleară sau proteică (matrice).În nucleele de interfază, proteinele non-histone formează o rețea - o „matrice proteică”. Constă dintr-un strat fibrilar periferic care căptușește învelișul nuclear (lamină) și o rețea internă de care sunt atașate fibrile de cromatină. Matricea este implicată în menținerea formei nucleului, organizarea poziției spațiale a cromozomilor. În plus, conține enzime necesare sintezei ARN-ului și ADN-ului, precum și proteine ​​implicate în compactarea ADN-ului în cromozomii de interfază și mitotic.

Cromatina- un complex de ADN și proteine ​​(histone și non-histone). Cromatina este o formă de interfază a existenței cromozomilor.

1.Eucromatina; 2. Heterocromatina

Fig.26. Cromatina cromozomilor de interfaza.

În această perioadă, diferite părți ale cromozomilor au un grad inegal de compactare. Regiunile inerte genetic ale cromozomilor au cel mai mare grad de compactare. Se colorează bine cu coloranți nucleari și se numesc heterocromatina. Distinge constitutivși optional heterocromatina.

Heterocromatina constitutivă format din ADN netranscris. Se crede că este implicat în menținerea structurii nucleului, atașarea cromozomilor de învelișul nuclear, recunoașterea cromozomilor omologi în timpul meiozei, separarea genelor structurale învecinate și în procesele de reglare a activității lor.

Opțional heterocromatina, spre deosebire de constitutivă, se poate transcrie în anumite etape de diferențiere sau ontogeneză celulară. Un exemplu de heterocromatină facultativă este corpul Barr, care se formează în organisme de sex homogametic din cauza inactivării unuia dintre cromozomii X.

Regiunile decompactate ale cromozomilor care se colorează slab cu coloranți nucleari sunt numite eucromatina.Aceasta este o cromatină transcrisă activă funcțional.

Nucleoli- corpuri compactate, de obicei rotunjite, cu diametrul mai mic de 1 micron. Sunt prezente numai în nucleele de interfaza. Numărul lor variază în celulele diploide de la 1 la 7, dar în unele tipuri de celule, de exemplu, micronucleii ciliați, nucleolii sunt absenți.

Nucleul se găsește în fiecare celulă eucariotă. Poate exista un nucleu sau mai multe nuclee într-o celulă (în funcție de activitatea și funcția acesteia).

Nucleul celular este format dintr-o membrană, suc nuclear, nucleol și cromatină. Învelișul nuclear este format din două membrane separate printr-un spațiu perinuclear (perinuclear), între care se află un lichid. Principalele funcții ale membranei nucleare sunt separarea materialului genetic (cromozomii) de citoplasmă, precum și reglarea relațiilor bilaterale dintre nucleu și citoplasmă.

Învelișul nuclear este pătruns cu pori care au un diametru de aproximativ 90 nm. Zona porilor (complexul porilor) are o structură complexă (aceasta indică complexitatea mecanismului de reglare a relației dintre nucleu și citoplasmă). Numărul de pori depinde de activitatea funcțională a celulei: cu cât este mai mare, cu atât mai mulți pori (sunt mai mulți pori în celulele imature).

Baza sucului nuclear (matricea, nucleoplasma) sunt proteinele. Sucul formează mediul intern al nucleului, joacă un rol important în activitatea materialului genetic al celulelor. Proteine: filamentoase sau fibrilare (funcția de suport), ARN heteronuclear (produse ale transcripției primare a informațiilor genetice) și ARNm (rezultatul procesării).

Nucleolul este structura în care are loc formarea și maturarea ARN-ului ribozomal (ARNr). Genele ARNr ocupă anumite regiuni ale mai multor cromozomi (la om, acestea sunt 13–15 și 21–22 de perechi), unde se formează organizatori nucleolari, în regiunea cărora se formează nucleolii înșiși. În cromozomii de metafază, aceste zone sunt numite constricții secundare și arată ca constricții. Microscopia electronică a evidențiat componente filamentoase și granulare ale nucleolilor. Filamentos (fibrilar) este un complex de proteine ​​și molecule precursoare gigantice de ARNr, care ulterior dau naștere la molecule mai mici de ARNr matur. În timpul maturării, fibrilele sunt transformate în granule de ribonucleoproteină (componentă granulară).

Cromatina și-a primit numele pentru capacitatea sa de a colora bine cu coloranți de bază; sub formă de aglomerări, se împrăștie în nucleoplasma nucleului și este o formă interfazică a existenței cromozomilor.

Cromatina constă în principal din catene de ADN (40% din masa cromozomului) și proteine ​​(aproximativ 60%), care formează împreună complexul nucleoproteic. Există histone (cinci clase) și proteine ​​non-histone.

Histonele (40%) au funcții de reglare (strâns legate de ADN și împiedică citirea informațiilor din acesta) și structurale (organizarea structurii spațiale a moleculei de ADN). Proteine ​​non-histone (mai mult de 100 de fracții, 20% din masa cromozomală): enzime ale sintezei și procesării ARN, repararea replicării ADN-ului, funcții structurale și de reglare. În plus, în compoziția cromozomilor s-au găsit ARN, grăsimi, polizaharide și molecule de metal.

În funcție de starea cromatinei, se disting regiunile eucromatice și heterocromatice ale cromozomilor. Eucromatina este mai puțin densă și informațiile genetice pot fi citite din ea. Heterocromatina este mai compactă, iar informațiile nu pot fi citite în ea. Există heterocromatine constitutive (structurale) și facultative.

5. Structura și funcțiile structurilor celulare semi-autonome: mitocondrii și plastide

Mitocondriile (din Gr. mitos - „fir”, condrie - „granule, bob”) sunt organele membranare permanente cu formă rotundă sau în formă de tijă (adesea ramificată). Grosime - 0,5 microni, lungime - 5-7 microni. Numărul de mitocondrii din majoritatea celulelor animale este de 150-1500; în ouăle feminine - până la câteva sute de mii, în spermatozoizi - un mitocondriu elicoidal răsucit în jurul părții axiale a flagelului.

Principalele funcții ale mitocondriilor:

1) joacă rolul de stații energetice ale celulelor. Sunt procese de fosforilare oxidativă (oxidare enzimatică a diferitelor substanțe cu acumulare ulterioară de energie sub formă de molecule de adenozin trifosfat - ATP);

2) depozitează material ereditar sub formă de ADN mitocondrial. Mitocondriile necesită proteinele codificate în genele ADN-ului nuclear pentru a funcționa, deoarece propriul lor ADN mitocondrial poate furniza mitocondriilor doar câteva proteine.

Funcții secundare - participarea la sinteza hormonilor steroizi, a unor aminoacizi (de exemplu, glutamina). Structura mitocondriilor

Mitocondriile au două membrane: exterioară (netedă) și interioară (formând excrescențe - în formă de frunză (cristae) și tubulare (tubuli)). Membranele diferă prin compoziția chimică, setul de enzime și funcții.

În mitocondrii, conținutul intern este o matrice - o substanță coloidală în care au fost găsite granule cu diametrul de 20-30 nm cu ajutorul unui microscop electronic (aculează ioni de calciu și magneziu, rezerve de nutrienți, de exemplu, glicogen).

Matricea găzduiește aparatul de biosinteză a proteinelor organele: 2-6 copii de ADN circular lipsit de proteine ​​​​histone (ca la procariote), ribozomi, un set de t-ARN, enzime de reduplicare, transcriere, traducere a informațiilor ereditare. Acest aparat în ansamblu este foarte asemănător cu cel al procariotelor (în ceea ce privește numărul, structura și dimensiunea ribozomilor, organizarea propriului aparat ereditar etc.), ceea ce confirmă conceptul simbiotic al originii celulei eucariote.

Atât matricea, cât și suprafața membranei interioare sunt implicate activ în implementarea funcției energetice a mitocondriilor, pe care se află lanțul de transport de electroni (citocromi) și ATP sintaza, care catalizează fosforilarea ADP cuplată cu oxidarea, care transformă. acesta în ATP.

Mitocondriile se înmulțesc prin ligatură, astfel încât în ​​timpul diviziunii celulare sunt distribuite mai mult sau mai puțin uniform între celulele fiice. Astfel, succesiunea se realizează între mitocondriile celulelor din generații succesive.

Astfel, mitocondriile se caracterizează prin autonomie relativă în interiorul celulei (spre deosebire de alte organite). Ele apar în timpul diviziunii mitocondriilor materne, au propriul lor ADN, care diferă de sistemul nuclear de sinteză a proteinelor și de stocare a energiei.

plastide

Acestea sunt structuri semi-autonome (pot exista relativ autonom de ADN-ul nuclear al celulei) care sunt prezente în celulele vegetale. Ele sunt formate din proplastide, care sunt prezente în embrionul plantei. Delimitat de două membrane.

Există trei grupe de plastide:

1) leucoplaste. Sunt rotunde, necolorate și conțin substanțe nutritive (amidon);

2) cromoplaste. Conțin molecule de substanțe colorante și sunt prezente în celulele organelor colorate ale plantelor (fructe de cireșe, caise, roșii);

3) cloroplaste. Acestea sunt plastidele părților verzi ale plantei (frunze, tulpini). În structură, ele sunt în multe privințe similare cu mitocondriile celulelor animale. Membrana exterioară este netedă, cea interioară are excrescențe - lamelozomi, care se termină în îngroșări - tilacoizi care conțin clorofilă. Stroma (partea lichidă a cloroplastei) conține o moleculă circulară de ADN, ribozomi, nutrienți de rezervă (boabe de amidon, picături de grăsime).