Celica je osnovna enota živih organizmov na Zemlji in ima zapleteno kemično organizacijo struktur, imenovanih organele. Ti vključujejo jedro, katerega zgradbo in funkcije bomo preučili v tem članku.
Lastnosti evkariontskih jeder
Jedrske celice vsebujejo nemembranske zaobljene organele, gostejše od karioplazme in se imenujejo nukleoli ali nukleoli. Odkrili so jih v 19. stoletju. Zdaj so jedrci dokaj v celoti raziskani zaradi elektronske mikroskopije. Skoraj do 50. let 20. stoletja funkcije jedrcev niso bile določene in znanstveniki so to organelo obravnavali kot rezervoar rezervnih snovi, ki se uporabljajo med mitozo.
Sodobne raziskave so pokazale, da organoid vključuje zrnca nukleoproteinske narave. Poleg tega so biokemični poskusi potrdili, da organela vsebuje veliko količino beljakovin. Prav oni določajo njegovo visoko gostoto. Poleg beljakovin vsebuje jedro RNA in majhno količino DNK.
Celični cikel
Zanimivo je, da v življenju celice, ki je sestavljena izobdobje mirovanja (interfaza) in delitev (mejoza - v spolu, mitoza - v somatskih celicah), jedrca niso trajno ohranjena. Torej je v interfazi nujno prisotno jedro z nukleolusom, katerega funkcije sta ohranjanje genoma in tvorba organelov, ki sintetizirajo beljakovine. Na začetku celične delitve, in sicer v profazi, izginejo in se ponovno tvorijo šele na koncu telofaze, ostanejo v celici do naslednje delitve oziroma do apoptoze - njene smrti.
Jedrski organizator
V 30-ih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki ugotovili, da tvorbo jeder nadzorujejo določeni deli nekaterih kromosomov. Vsebujejo gene, ki hranijo informacije o zgradbi in funkcijah jedra v celici. Obstaja korelacija med številom nukleolarnih organizatorjev in samimi organeli. Na primer, krempljasta žaba vsebuje v svojem kariotipu dva kromosoma, ki tvorita jedra, zato sta v jedrih njenih somatskih celic dve nukleoli.
Ker so funkcije nukleola, pa tudi njegova prisotnost, tesno povezane z delitvijo celic in tvorbo ribosomov, sami organeli niso v visoko specializiranih možganskih tkivih, krvi in tudi v blastomerih a. drobljenje zigote.
Nukleolna amplifikacija
V sintetični fazi interfaze, skupaj s samopodvajanjem DNK, pride do prekomerne replikacije števila genov rRNA. Ker so glavne funkcije nukleola proizvodnja ribosomov, se število teh organelov močno poveča zaradi prekomerne sinteze lokusov DNK, ki nosijo informacije o RNA. Nukleoproteini, ki niso povezani zkromosomi začnejo delovati avtonomno. Posledično se v jedru oblikuje veliko jedrcev, ki se oddaljijo od kromosomov, ki tvorijo jedro. Ta pojav se imenuje amplifikacija gena rRNA. Ob nadaljnjem preučevanju funkcij jedrca v celici ugotavljamo, da se njihova najbolj aktivna sinteza zgodi v profazi redukcijske delitve mejoze, zaradi česar lahko oociti prvega reda vsebujejo več sto jeder.
Biološki pomen tega pojava postane jasen, glede na to, da je v zgodnjih fazah embriogeneze: drobljenju in blastulaciji, potrebno ogromno ribosomov za sintezo glavnega gradbenega materiala - beljakovin. Amplifikacija je dokaj pogost proces; pojavlja se v oogenezi rastlin, žuželk, dvoživk, kvasovk in tudi pri nekaterih protistih.
histokemična sestava organele
Nadaljujmo s preučevanjem evkariontskih celic in njihovih struktur ter razmislimo o jedru, katerega zgradba in funkcije so med seboj povezane. Ugotovljeno je, da vsebuje tri vrste elementov:
- Nukleonema (nitaste tvorbe). So heterogene in vsebujejo fibrile in grudice. Nukleoneme so del rastlinskih in živalskih celic in tvorijo fibrilarne centre. Citokemična zgradba in funkcije nukleola so odvisne tudi od prisotnosti matriksa v njem – mreže podpornih beljakovinskih molekul terciarne strukture.
- vakuole (svetla področja).
- granulirana zrnca (nukleolini).
Z vidika kemijske analize je ta organela skoraj v celoti sestavljena iz RNA in beljakovin terDNK se nahaja le na njenem obrobju in tvori obročasto strukturo - perinukleolarni kromatin.
Torej smo ugotovili, da je jedro sestavljeno iz petih tvorb: fibrilarnih in zrnatih centrov, kromatina, beljakovinskega retikuluma in goste fibrilarne komponente.
Vrste jedrcev
Biokemična struktura teh organelov je odvisna od vrste celic, v katerih so prisotne, pa tudi od značilnosti njihovega metabolizma. Obstaja 5 glavnih strukturnih tipov nukleola. Prvi - retikularni, je najpogostejši in je značilen po obilici gostega fibrilarnega materiala, grudic nukleoproteinov in nukleona. Proces prepisovanja informacij iz nukleolarnih organizatorjev je zelo aktiven, zato so središča fibril v vidnem polju mikroskopa slabo vidna.
Ker so glavne funkcije nukleola v celici sinteza ribosomskih podenot, iz katerih se tvorijo organele, ki sintetizirajo beljakovine, je retikularni tip organizacije lasten tako rastlinskim kot živalskim celicam. Obročasto oblikovan tip jeder najdemo v celicah vezivnega tkiva: limfocitih in endoteliocitih, v katerih se geni rRNA praktično ne prepisujejo. Preostala jedrca se pojavijo v celicah, ki so popolnoma izgubile sposobnost prepisovanja, kot so normoblasti in enterociti.
Segregirana vrsta je lastna celicam, ki so doživele zastrupitev z rakotvornimi snovmi, antibiotiki. In končno, za kompaktno vrsto nukleola je značilno veliko fibrilarnih centrov in majhna količinanukleonem.
Proteinski nukleolarni matriks
Nadaljujmo s preučevanjem notranje zgradbe struktur jedra in ugotovimo, kakšne so funkcije nukleola pri presnovi celice. Znano je, da približno 60% suhe mase te organele predstavljajo beljakovine, ki sestavljajo kromatin, ribosomske delce, pa tudi sami nukleolarni proteini. Osredotočimo se nanje podrobneje. Nekateri proteini so vključeni v procesiranje – tvorbo zrele ribosomske RNA. Ti vključujejo RNA polimerazo 1 in nukleazo, ki odstranita dodatne trojčke s koncev molekule rRNA. Protein fibrilarin se nahaja v gosti fibrilarni komponenti in tako kot nukleaza izvaja predelavo. Druga beljakovina je nukleolin. Skupaj s fibrilarinom ga najdemo v PFC in FC jedrca in v jedrnih organizatorjih kromosomov profaze mitoze.
Polipeptid, kot je nukleofozin, se nahaja v granularni coni in gosti fibrilarni komponenti, sodeluje pri tvorbi ribosomov iz 40 S in 60 S podenot.
Kakšna je funkcija nukleola
Sinteza ribosomske RNA je glavna naloga, ki jo mora opraviti jedro. V tem času se na njegovi površini (in sicer v fibrilarnih centrih) pojavi transkripcija s sodelovanjem encima RNA polimeraze. Na tem nukleolarnem organizatorju se sintetizira na stotine predribosomov, imenovanih ribonukleoproteinske globule. Tvorijo ribosomske podenote, ki zapustijo karioplazmo skozi jedrske pore in končajo v citoplazmi celice. Mala podenota 40S se veže na nosilno RNA in šele nato nanjopriložena je velika podenota 40S. Oblikuje se zrel ribosom, ki je sposoben izvajati translacijo - sintezo celičnih beljakovin.
V tem članku smo preučevali strukturo in funkcije nukleola v rastlinskih in živalskih celicah.
