Вопрос 2. Организация пластического метаболизма на примере

Вопрос 1. Транскрипция. Структура и функции ядерного

Хроматина

В зависимости от выполняемых функций РНК бывают несколько видов: и-РНК – информационная или матричная РНК – переносит информацию о структуре белка от ДНК к рибосомам, она составляет 1% от общего содержания;т-РНК (транспортная) переносит аминокислоты из цитоплазмы в рибосомы, на долю т-РНК приходится около 10% от общего количества РНК; р-РНК (рибосомальная) – составляет одну из субъединиц рибосомы, на ее долю приходится около 90% от всех РНК клетки.

ДНК – носитель генетической информации. В настоящее время геном называют участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру полипептида. ДНК непосредственного участия в синтезе белков не принимает. Информацию несет посредник – и-РНК, который по принципу комплиментарности считывает (копирует) с ДНК информацию при участии фермента РНК-полимеразы. Переписывание последовательности нуклеотидов или генетической информации происходит с одной нити ДНК и называется транскрипцией (лат. transcriptio – переписывание). По длине каждая из молекул и-РНК в сотни раз короче ДНК. Информационная РНК является копией не всей молекулы ДНК, а только ее части – одного гена, несущего информацию о структуре белка. Готовая и-РНК отходит от ДНК и направляется к месту синтеза белка. В качестве матрицы используется молекула нуклеиновой кислоты.

Молекулярная сущность транскрипции выглядит так: Рис. 1 (В. Процесс транскрипции).

Рис. 1. – В. Процесс транскрипции

Процессинг РНК. Первоначальный «транскрипт» с ДНК значительно больше, чем зрелая РНК. Наряду со «значащими» участниками рибонуклеотидной последовательности транскрипта, так называемыми «экзонами», которые войдут в готовую молекулу РНК, в нем имеются и лишние, «молчащие» участки – «интроны», подлежащие удалению. Все интроны транскрибируются в составе РНК-предшественника и впоследствии удаляются в процессе разрыва-воссоединения – сплайсинга. Сплайсинг происходит еще в ядре, перед выходом РНК в цитоплазму.

Почти вся ДНК эукариотической клетки сосредоточена в ядре. Ядро окружено ядерной оболочкой, состоящей из двух концентрически расположенных мембран. Ядерные мембраны пронизаны удаленными на некоторое расстояние друг от друга порами, которые играют важную роль в переносе определенных молекул в цитоплазму из нее. Ядерная оболочка непосредственно связана с эндоплазматическим ретикулумом. С обеих сторон к ней прилегают сетеподобные структуры, состоящие из промежуточных филаментов. Та из них, которая выстилает внутреннюю ядерную мембрану, имеет вид тонкой оболочки и называется ядерной ламиной. Общий рисунок клетки (Рис. 2.), ядра (Рис. 3).

Рис. 2. – Общий рисунок клетки

Рис. 3. – Ядро

Комбинированная схема строения эукариотпческой клетки.

А – клетка животного происхождения; В – растительная клетка: 1 – ядро с хроматином и ядрышком; 2 – клеточная (плазматическая) мембрана; 3 – клеточная оболочка; 4–плазмодесмы; 5 – гранулярная эндоплазматическая сеть; 6 – гладкая (агранулярная) эндоплазматическая сеть; 7 – пиноцитозная вакуоль; 8 – комплекс Гольджи; 9 – лизосома; 10 – жировые включения в гладкой эндоплазматической сети; 11 – центриоль и микротрубочки центра сферы; 12 – митохондрии; 13 – полирибосомы гиалоплазмы; 14 – вакуоли; 15 – хлоропласты.

ХРОМАТИН, вещество (нуклеопротеид) клеточного ядра, в процессе клеточного деления конденсируется, образуя компактные структуры – хромосомы. В состав хроматина входят: ДНК (30-40% по массе), гистоны (30-50%), негистоновые белки (4-33%) и РНК. Было исследовано регуляторное действие гистонов и негистоновых хромосомных белков. Как выяснилось, гистоны, оказывают тормозящее действие на ДНК-зависимый синтез РНК. Негистоновым хромосомным белкам тоже приписывают специфические регуляторные функции. Эти белки снимают блокирующее действие гистонов. Для хроматина известны 4 уровня укладки в более сложные структуры:нуклеосомы, нуклеомеры (или соленоид), хромомеры (или розетки с петельными доменами), хроматида (или хромосома). Различают эухроматин и гетерохроматин. Гетерохроматин, вещество хромосом, сохраняющее компактную (спирализованную) структуру на всех стадиях клеточного цикла. Эухроматин сохраняет деспирализованное (диффузное) состояние в покоящемся ядре и спирализующееся при делении клеток.

Таким образом, регуляция транскрипции – процесса переноса генетической информации от ДНК к РНК очень нужна и важна с позиций устройства многоклеточного организма.

Вопрос 2. Организация пластического метаболизма на примере

Секреторной клетки

Пластический метаболизм (обмен веществ) – это превращения разл. соед. в организме, их перенос (транспорт) внутри организма и между организмом и средой.

Биосинтез белков начинается на рибосомах. Однако вскоре пути синтезируемых белков расходятся в соответствии с их функцией: белки, несущие на N-конце сигнальный пептид для ЭР, проходят через секреторный путь, а прочие белки, не имеющие этой сигнальной последовательности, следуют по цитоплазматическому пути. Рис. 4. (А. Транспорт белков).

Рис. 4. – А. Транспорт белков

Трансляция – процесс синтеза белка в цитоплазме клетки. Началом принято считать процесс транскрипции ДНК. Процесс трансляции начинается с присоединения малой рибосомной субчастицы к молекуле мРНК. Особая инициаторная т-РНК связывает малую рибосомную субчастицу со специальным старт- кодоном на м-РНК. Присоединение большой субчастицы завершает сборку рибосомы. Далее следует фаза элонгации: связывания аминоацил-тРНК, образования пептидной связи и транслокации рибосомы. К стоп-кодону присоединяется затем фактор освобождения, останавливающий трансляцию и вызывающий отделение завершенного полипептида от рибосомы.

Рибосомы состоят из 2 различных субчастиц, каждая из которых построена из рибосомнойРНК и многих белков. Рис. 5 (А.Структура рибосомэукариот).

Рис. 5. – А.Структура рибосомэукариот

Все эукариотические клетки имеют эндоплазматический ретикулум (ЭР): с цистернами шероховатого ЭР соединены мембраны гладкого ЭР. Шероховатый ЭР усеян рибосомами, расположенными на его цитоплазматической поверхности; он образует поляризованные стопки уплощенных цистерн.

Функция ШЭР: активный биосинтез белков. Рис. 6.

Рис. 6. – ЭР

Аппарат Гольджи управляет процессами внутриклеточного транспорта. Основными его функциями являются модификация, накопление, сортировка и направление различных веществ в соответствующие внутриклеточные компартменты, а также за пределы клетки. Он состоит из набора окруженных мембраной уплощенных цистерн, напоминающих стопку тарелок. Аппарат Гольджи имеет две разные стороны: формирующуюся (цис-сторону) и зрелую (транс-сторону). Белки и липиды в составе небольших пузырьков попадают в стопку Гольджи с цис-стороны, а покидают ее, направляясь в различные компартменты, вместе с пузырьками, образующимися на транс-стороне. Решающая роль аппарата Гольджи: регенерация и обновление своей мембраны.

Лизосомы содержат пищеварительные ферменты, которые разрушают отработанные органеллы, а также частицы и молекулы, поглощенные клеткой извне путем эндоцитоза. Рис. 7 (Б).