13 Вопрос.

Митохондрии

Митохондрии — это структуры округлой или палочковидной формы. Митохондрии присутствуют во всех эукариотических клетках, причем в одной клетке их может быть от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч. Оболочка митохондрий состоит из двух мембран, различающихся по химическому составу, набору ферментов и функциям. Наружная мембрана напоминает сито. Она содержит множество молекул белка, образующие широкие гидрофильные каналы в липидном бислое. Благодаря этим каналам, через наружную мембрану легко проникает путем простой диффузии различные соединения, имеющие молекулярную массу менее 10000 дальтон. Внутренняя мембрана, в отличие от наружной, не проницаема для большинства соединений. Она образует впячивания листовидной (кристы) или трубчатой (тубулы) формы. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, составляет матрикс органеллы. За счет крист общая поверхность мембраны почти в 5-10 раз больше поверхности наружной мембраны митохондрий. Слайд В матриксе размещен собственный аппарат биосинтеза белка органеллы. Он представлен 2—6 копиями кольцевой и лишенной гистонов (как у прокариот) молекулы ДНК, рибосомами, набором транспортных РНК (тРНК), ферментами редупликации ДНК, транскрипции и трансляции наследственной информации.

Гены собственной ДНК кодируют нуклеотидные последовательности митохондриальных рРНК и тРНК, а также последовательности аминонокислот некоторых белков органеллы, главным образом ее внутренней мембраны. Однако, подавляющее большинство белков митохондрий закодированы в ДНК клеточного ядра и синтезируется в цитоплазме. Митохондрии образуются путем деления существующих митохондрий (как деление прокариот). Главная функция митохондрий состоит в ферментативном извлечении из определенных химических веществ энергии (путем их окисления) и накоплении энергии в биологически используемой форме (путем синтеза молекул аденозинтрифосфата — АТФ). В энергетической функции митохондрий активно участвуют компоненты матрикса (ферменты) и внутренняя мембрана. Именно с этой мембраной связаны цепь переноса электронов (окисление) и АТФ-синтетаза, катализирующая сопряженное с окислением фосфорилирование АДФ в АТФ.

14 Вопрос.

Ядро

Клеточное ядро состоит из оболочки, ядерного сока, ядрышка и хроматина. Ядерная оболочка состоит из двух мембран (наружной и внутренней), разделенных околоядерным (перинуклеарным) пространством. Причем наружная мембрана ядра является продолжением мембраны эндоплазматического ретикулума. Поверхность наружной мембраны усеяна рибосомами. Через определенные интервалы мембраны ядерной оболочки сливаются друг с другом, образуя отверстия – ядерные поры. Через эти поры между ядром и цитоплазмой происходит обмен различными веществами. Функциональная роль ядерной оболочки заключается в обособлении генетического материала (хромосом) эукариотической клетки от цитоплазмы с присущими ей многочисленными метаболическими реакциями, а также регуляции двусторонних взаимодействий ядра и цитоплазмы. Внутри ядра находится нуклеоплазма (или ядерный сок). Нуклеоплазма представляет собой очень вязкую жидкость (коллоидный раствор белков), окружающую хроматин и ядрышко. В составе ядерного сока присутствуют также нитчатые, или фибриллярные, белки, которые обеспечивают механическую прочность ядерной оболочки. Слайд Хроматин и хромосомы.

Хроматин – это деспирализованная (раскрученная) форма существования хромосом. Хроматин в электронный микроскоп выявляется в виде тонких нитей, глыбок и гранул. В деспирализованном состоянии хроматин находится в ядре неделящейся клетки. Хроматин и хромосомы взаимно переходят друг в друга. По химической организации как хроматин, так и хромосомы не отличаются. Химическую основу составляет дезоксирибонуклеопротеин –комплекс ДНК с основными белками (гистонами). С помощью белков происходит многоуровневая упаковка молекул ДНК, при этом хроматин приобретает компактную форму. Например, в деспирализованном (вытянутом) состоянии длина молекулы ДНК хромосомы человека достигает около 6 см, что примерно в 1000 раз превышает диаметр ядра клетки. Несмотря на то, что в неделящихся клетках хроматин находится в деспирализованном состоянии, тем не менее отдельные его участки спирализованы, т.е. хроматин неоднороден по структуре. Спирализованные участки хроматина называются гетерохроматин, а деспирализованные – эухроматин. На участках эухроматина идут процессы транскрипции (синтез иРНК). Гетерохроматин – неактивный участок хроматина, здесь не происходит транскрипции. В начале клеточного деления хроматин скручивается (спирализуется) и образует хромосомы, которые хорошо различимы в световой микроскоп. Значит, хромосома – суперспирализованный хроматин. Рассмотрим основные закономерности поперечной и продольной упаковки хромосом. Выделяют следующие уровни компактизации (укладки)

ДНК в хроматине: нуклеосомный, нуклеомерный, хромомерный, хромонемный. Слайд Молекула ДНК образует комплекс с основными белками (гистонами), спирально закручиваясь на них, который называется нуклеосомой. Гистоны образуют белковые тела, состоящие из 8 молекул и имеющие форму бусин. Нуклеосома содержит примерно 200 пн (пар нуклеотидов) ДНК. Последовательность нуклеосом, расположенная линейно образует нуклеосомную нить размером (подразумевается диаметр фибрилл) 10 нм. Следующий уровень организации представляет собой скручивание последовательности нуклеосом в спиральные витки. При этом образуется хроматиновая фибрилла диаметром 30 нм. В результате плотность упаковки увеличивается в 6-7 раз на ед. длины.

Хромосома представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид, которые удерживаются центромерой в области первичной перетяжки. Слайд

Ядрышко представляет собой округлое плотное тельце, погруженное в ядерный сок. Количество ядрышек зависит от функционального состояния ядра и варьирует от 1 до 7 и более. Ядрышки обнаруживаются только в неделящихся ядрах, во время митоза они исчезают. Ядрышко образуется на определенных участках хромосом, несущих информацию о структуре рибосомальных РНК (рРНК). Такие участки называются ядрышковым организатором и содержат многочисленные копии генов, кодирующих рРНК. Из рРНК и белков, поступающих из цитоплазмы, формируются субъединицы рибосом. Таким образом, ядрышко представляет собой скопление рРНК и рибосомальных субъединиц на разных этапах их формирования.