Stanica je elementarna jedinica živih organizama na Zemlji i ima složenu kemijsku organizaciju struktura koje se nazivaju organele. To uključuje nukleolus, čiju ćemo strukturu i funkcije proučavati u ovom članku.
Obilježja eukariotskih jezgri
Nuklearne stanice sadrže nemembranske zaobljene organele, gušće od karioplazme, a nazivaju se nukleolima ili nukleolima. Otkriveni su u 19. stoljeću. Sada su nukleoli prilično potpuno proučavani zahvaljujući elektronskoj mikroskopiji. Gotovo do 50-ih godina 20. stoljeća funkcije nukleola nisu bile određene, a znanstvenici su ovu organelu smatrali, prije, rezervoarom rezervnih tvari koje se koriste tijekom mitoze.
Moderna istraživanja su utvrdila da organoid uključuje granule nukleoproteinske prirode. Štoviše, biokemijski pokusi su potvrdili da organela sadrži veliku količinu proteina. Oni su ti koji određuju njegovu visoku gustoću. Osim proteina, jezgra sadrži RNA i malu količinu DNK.
Celijski ciklus
Zanimljivo je da u životu ćelije, koja se sastoji odperiod mirovanja (interfaza) i diobe (mejoza - u spolu, mitoza - u somatskim stanicama), jezgre nisu trajno očuvane. Dakle, u interfazi je nužno prisutna jezgra s nukleolusom, čije su funkcije očuvanje genoma i stvaranje organela koji sintetiziraju proteine. Na početku diobe stanice, odnosno u profazi, nestaju i ponovno se formiraju tek na kraju telofaze, ostajući u stanici do sljedeće diobe ili do apoptoze - njezine smrti.
Nuklearni organizator
30-ih godina prošlog stoljeća znanstvenici su otkrili da formiranje nukleola kontroliraju određeni dijelovi nekih kromosoma. Sadrže gene koji pohranjuju informacije o strukturi i funkcijama nukleola u stanici. Postoji korelacija između broja nukleolnih organizatora i samih organela. Na primjer, kandžasta žaba u svom kariotipu sadrži dva kromosoma koja tvore jezgre i, sukladno tome, postoje dvije jezgre u jezgri njenih somatskih stanica.
Budući da su funkcije nukleola, kao i njegova prisutnost, usko povezane s diobom stanica i stvaranjem ribosoma, same organele odsutne su u visoko specijaliziranim moždanim tkivima, krvi, kao i u blastomerima drobljenje zigota.
Pojačavanje nukleola
U sintetskoj fazi interfaze, uz samoduplikaciju DNK, dolazi do prekomjerne replikacije broja rRNA gena. Budući da su glavne funkcije nukleola proizvodnja ribosoma, broj ovih organela naglo raste zbog prekomjerne sinteze DNA lokusa koji nose informacije o RNA. Nukleoproteini koji nisu povezani skromosomi počinju autonomno funkcionirati. Kao rezultat toga, u jezgri se formiraju mnoge jezgre koje se udaljavaju od kromosoma koji stvaraju jezgre. Taj se fenomen naziva amplifikacija gena rRNA. Nastavljajući proučavati funkcije nukleola u stanici, primjećujemo da se njihova najaktivnija sinteza događa u profazi redukcijske diobe mejoze, zbog čega oociti prvog reda mogu sadržavati nekoliko stotina jezgrica.
Biološki značaj ovog fenomena postaje jasan, s obzirom da je u ranim fazama embriogeneze: drobljenju i blastulaciji, potreban ogroman broj ribosoma za sintezu glavnog građevnog materijala - proteina. Amplifikacija je prilično čest proces; javlja se u oogenezi biljaka, insekata, vodozemaca, kvasaca, a također i kod nekih protista.
Histokemijski sastav organela
Nastavimo proučavanje eukariotskih stanica i njihovih struktura, te razmotrimo nukleolus čija su struktura i funkcije međusobno povezane. Utvrđeno je da sadrži tri vrste elemenata:
- Nukleonema (filamentne formacije). Heterogeni su i sadrže fibrile i grudice. Kao dio biljnih i životinjskih stanica, nukleonemi tvore fibrilarne centre. Citokemijska struktura i funkcije nukleola također ovise o prisutnosti matriksa u njemu - mreže potpornih proteinskih molekula tercijarne strukture.
- Vakuole (svijetla područja).
- Grnularne granule (nukleolini).
S gledišta kemijske analize, ova organela je gotovo u potpunosti sastavljena od RNA i proteina, aDNK se nalazi samo na njenoj periferiji, tvoreći strukturu u obliku prstena - perinukleolarni kromatin.
Dakle, ustanovili smo da se jezgra sastoji od pet formacija: fibrilarnih i granularnih centara, kromatina, proteinskog retikuluma i guste fibrilarne komponente.
Vrste nukleola
Biokemijska struktura ovih organela ovisi o vrsti stanica u kojima se nalaze, kao io karakteristikama njihovog metabolizma. Postoji 5 glavnih strukturnih tipova nukleola. Prvi - retikularni, najčešći je i karakterizira ga obilje gustog fibrilarnog materijala, grudica nukleoproteina i nukleona. Proces prepisivanja informacija iz nukleolnih organizatora je vrlo aktivan, pa su fibrilarni centri slabo vidljivi u vidnom polju mikroskopa.
Budući da su glavne funkcije nukleola u stanici sinteza ribosomskih podjedinica, iz kojih se formiraju organele koje sintetiziraju proteine, retikularni tip organizacije svojstven je i biljnim i životinjskim stanicama. Prstenasti tip nukleola nalazi se u stanicama vezivnog tkiva: limfocitima i endoteliocitima, u kojima se rRNA geni praktički ne transkribiraju. Rezidualne jezgre se javljaju u stanicama koje su potpuno izgubile sposobnost transkripcije, kao što su normoblasti i enterociti.
Segregirana vrsta svojstvena je stanicama koje su doživjele intoksikaciju kancerogenima, antibioticima. I, konačno, kompaktni tip nukleola karakteriziraju mnogi fibrilarni centri i mala količinanukleonem.
Proteinski nukleolarni matriks
Nastavimo proučavanje unutarnje strukture struktura jezgre i utvrdimo koje su funkcije nukleola u metabolizmu stanice. Poznato je da oko 60% suhe mase ove organele čine proteini koji čine kromatin, ribosomske čestice, a također i sami nukleolarni proteini. Zaustavimo se na njima detaljnije. Neki od proteina sudjeluju u procesuiranju – stvaranju zrele ribosomske RNA. To uključuje RNA polimerazu 1 i nukleazu, koje uklanjaju dodatne triplete s krajeva rRNA molekule. Protein fibrilarin nalazi se u gustoj fibrilarnoj komponenti i, poput nukleaze, provodi procesiranje. Drugi protein je nukleolin. Zajedno s fibrilarinom nalazi se u PFC-u i FC-u nukleola i u nukleolarnim organizatorima kromosoma profaze mitoze.
Polipeptid poput nukleofozina nalazi se u granularnoj zoni i gustoj fibrilarnoj komponenti, uključen je u formiranje ribosoma iz 40 S i 60 S podjedinica.
Koja je funkcija nukleola
Sinteza ribosomske RNA glavni je zadatak koji nukleolus mora obaviti. U ovom trenutku na njegovoj površini (naime, u fibrilarnim centrima) dolazi do transkripcije uz sudjelovanje enzima RNA polimeraze. Na ovom nukleolarnom organizatoru sintetiziraju se stotine predribosoma, zvanih ribonukleoproteinske globule. Oni tvore ribosomske podjedinice, koje napuštaju karioplazmu kroz nuklearne pore i završavaju u citoplazmi stanice. Mala podjedinica 40S veže se na glasničku RNA i tek onda na njihpriključena je velika podjedinica 40S. Formira se zreli ribosom, sposoban za translaciju - sintezu staničnih proteina.
U ovom članku proučavali smo strukturu i funkcije nukleola u biljnim i životinjskim stanicama.
