Ядрышко

ЯДРО

Ядро состоит из хроматина, ядрышка и нуклеоплазмы, окруженных ядерной оболочкой. Хранение и реализация генетической информации (транскрипция → процессинг → трансляция → посттрансляционная модификация), а также ряд других функций ядра происходят при участии ДНК и разных видов РНК.

Хроматин. Термином «хроматин» обозначают комплекс ядерной двуцепочечной ДНК с белками (гистоны, негистоновые белки). Хроматин представлен хроматиновыми волокнами диаметром 11 нм, состоящими из сферических структурных единиц – нуклеосом. Различают гетерохроматин и эухроматин.

Гетерохроматин – транскрипционно неактивный и конденсированный хроматин интерфазного ядра. В световом микроскопе – базофильные глыбки, в электронном микроскопе – скопления плотных гранул. Гетерохроматин располагается преимущественно по периферии ядра и вокруг ядрышек, составляет 10% от общего хроматина. Типичный пример гетерохроматина – тельце Бара.

Тельце Барра. Во всех соматических клетках генетически женского организма одна из Х-хромосом инактивирована и известна как половой хроматин (тельце Барра).

Эухроматин – диспергированная часть хроматина, находится в более светлых участках ядра между глыбками гетерохроматина. Эухроматин составляет 90% от общего хроматина, из них 10% - транскрипционно активная часть.

Хромосомы видны при митозе или мейозе, когда полностью конденсированный хроматин образует многочисленные плотно упакованные петли. Каждая хромосома содержит одну длинную двуцепочечную молекулу ДНК и ДНК-связывающие белки. Результатом взаимодействия ДНК с ДНК-связывающими белками является компактизация хроматина. Длина молекулы ДНК в составе одной хромосомы приблизительно составляет 4 см, тогда как длина метафазных хромосом равняется 4 мкм.

ДНК. Молекула ДНК построена из двух (смысловой и антисмысловой) полинуклеотидных цепей, кодирующих ядерный геном клетки. ДНК служит матрицей для синтеза РНК. При помощи фосфодиэфирных связей нуклеотиды образуют полинуклеотидную цепь. Последовательность нуклеотидов в цепи кодирует наследственную информацию.

Геном. Различают ядерный и митохондриальный геномы. Ядерный геном – полный комплект генов в 46 хромосомах диплоидный клетки. Примерно 3 миллиарда пар оснований ДНК кодируют две копии примерно 24 000 генов, причем кодирующая часть ДНК занимает менее 5%.

Ген - участок ДНК, ответственный за образование одной функциональной молекулы РНК. Экспрессия гена, кодирующего последовательность аминокислот в полипептидной цепи, проеткает по схеме: транскрипция (синтез первичного транскрипта на матрице ДНК) → процессинг (образование мРНК) → трансляция (считывание информации с мРНК) → сборка полипептидной цепи (включение аминокислот в полипептидную цепь на рибосомах) → посттрансляционная модификация (добавление к полипептидному разных химических группировок, например, фосфатных [фосфорилирование], карбоксильных [карбоксилирование] и т.д.).

Репликация ДНК. Клетки перед каждым делением воспроизводят (реплицируют) ДНК: дочерние молекулы ДНК воспроизводятся при помощи ДНК-полимеразы одновременно в нескольких, т.н. точках начала репликации.

РНК – полинуклеотид, сходный по химическому составу с ДНК, но содержащий в нуклеотидах рибозу вместо дезоксирибозы и азотистое основание урацил (U) вместо тимина (Т). Различают мРНК, тРНК, рРНК. Синтез полимеров рРНК, мРНК и тРНК на матрице ДНК катализируют соответственно РНК-полимераза I, II и III.

Матричная РНК (мРНК, информационная РНК) содержит сотни и тысячи нуклеотидов и переносит генетическую информацию из ядра в цитоплазму и непосредственно участвует в сборке полипептида на рибосомах (трансляция).

Транспортная РНК (тРНК) содержит около 80 нуклеотидов и доставляет аминокислоты к рибосоме, где они присоединяются к растущей полипептидной цепи. Существует минимально одна тРНК для каждой из 20 аминоксилот. Таким образом, тРНК переводит последовательность нуклеотидов в последовательность аминокислот.

Рибосомная РНК (рРНК) взаимодействует с мРНК и тРНК в ходе сборки полипептида, в комплексе с белками (в т.ч. ферментами) образует рибосому.

Транскрипция (синтез молекул мРНК на матричной ДНК) – первый этап реализации генетической информации в клетке. В результате образуется РНК-копия в виде первичного транскрипта. В дальнейшем он процессируется, в результате образуется зрелая мРНК, выходящая из ядра в цитоплазму через ядерные поры.

Ядрышко

Ядрышко – неокружённая мембраной компактная структура в ядре интерфазных клеток, содержащая петли ДНК хромосом 13, 14, 15, 21 и 22. В ядрышке различают фибриллярный центр – слабоокрашенный компонент, содержащий транскрипционно неактивную ДНК; плотный фибриллярный компонент (pars fibrosa) состоит из транскрипционно активных участков ДНК, от которых перпендикулярно отходят различной длины 45S-предшественники рРНК; гранулярный компонент (pars granulosa), содержит зрелые предшественники рибосомных субъединиц. Основные функции ядрышка – синтез рРНК (транскрипция и процессинг рРНК) и образование субъединиц рибосом.