Rakk on Maa elusorganismide elementaarüksus ja sellel on keeruline keemiline struktuur, mida nimetatakse organellideks. Nende hulka kuuluvad tuum, mille struktuuri ja funktsioone selles artiklis uurime.
Eukarüootsete tuumade omadused
Tuumarakud sisaldavad mittemembraanseid ümaraid organelle, mis on karioplasmast tihedamad ja mida nimetatakse tuumadeks või nukleoolideks. Need avastati 19. sajandil. Nüüd on nukleoolid tänu elektronmikroskoopiale üsna täielikult uuritud. Peaaegu kuni 20. sajandi 50. aastateni ei olnud nukleoolide funktsioone kindlaks määratud ja teadlased pidasid seda organelli pigem mitoosi ajal kasutatavate reservainete reservuaariks.
Kaasaegsed uuringud on näidanud, et organoid sisaldab nukleoproteiini iseloomuga graanuleid. Veelgi enam, biokeemilised katsed on kinnitanud, et organell sisaldab suures koguses valke. Just nemad määravad selle suure tiheduse. Lisaks valkudele sisaldab tuum RNA-d ja vähesel määral DNA-d.
Rakutsükkel
Huvitav on see, et raku elus, mis koosnebpuhkeperiood (interfaas) ja jagunemine (meioos - sugu, mitoos - somaatilistes rakkudes), tuumad püsiv alt ei säili. Seega on interfaasis tingimata olemas tuum koos tuumaga, mille funktsioonid on genoomi säilitamine ja valke sünteesivate organellide moodustamine. Rakkude jagunemise alguses, nimelt profaasis, nad kaovad ja moodustuvad uuesti alles telofaasi lõpus, jäädes rakku kuni järgmise jagunemiseni või kuni apoptoosini – selle surmani.
Tuumakorraldaja
Eelmise sajandi 30. aastatel leidsid teadlased, et nukleoolide moodustumist kontrollivad mõnede kromosoomide teatud lõigud. Need sisaldavad geene, mis salvestavad teavet raku tuuma struktuuri ja funktsioonide kohta. Tuumaorganisaatorite arvu ja organellide endi vahel on korrelatsioon. Näiteks sisaldab küüniskonn oma karüotüübis kahte tuuma moodustavat kromosoomi ja vastav alt sellele on tema somaatiliste rakkude tuumades kaks tuuma.
Kuna tuuma funktsioonid ja ka selle olemasolu on tihed alt seotud rakkude jagunemise ja ribosoomide moodustumisega, puuduvad organellid ise kõrgelt spetsialiseerunud ajukoes, veres ja ka ajukoe blastomeerides. purustav sügoot.
Nucleoli amplifikatsioon
Interfaasi sünteetilises staadiumis toimub koos DNA isesuplikatsiooniga rRNA geenide arvu liigne replikatsioon. Kuna nukleooli põhifunktsioonid on ribosoomide tootmine, suureneb nende organellide arv järsult RNA kohta teavet kandvate DNA lookuste ülesünteesi tõttu. Nukleoproteiinid, mis ei ole seotudkromosoomid hakkavad iseseisv alt funktsioneerima. Selle tulemusena moodustub tuumas palju nukleoole, mis distantseeruvad tuuma moodustavatest kromosoomidest. Seda nähtust nimetatakse rRNA geeni amplifikatsiooniks. Jätkates tuumarakkude funktsioonide uurimist rakus, märgime, et nende kõige aktiivsem süntees toimub meioosi redutseeriva jagunemise profaasis, mille tulemusena võivad esimest järku munarakud sisaldada mitusada nukleooli.
Selle nähtuse bioloogiline tähtsus saab selgeks, arvestades, et embrüogeneesi varases staadiumis: purustamisel ja lõhkamisel on peamise ehitusmaterjali – valgu – sünteesimiseks vaja tohutult palju ribosoome. Amplifikatsioon on üsna tavaline protsess, seda esineb taimede, putukate, kahepaiksete, pärmseente ja ka mõnede protistide oogeneesis.
Organelli histokeemiline koostis
Jätkame eukarüootsete rakkude ja nende struktuuride uurimist ning vaatleme tuuma, mille ehitus ja funktsioonid on omavahel seotud. On kindlaks tehtud, et see sisaldab kolme tüüpi elemente:
- Nukleoneem (filamentsed moodustised). Need on heterogeensed ja sisaldavad fibrille ja tükke. Olles osa nii taime- kui ka loomarakkudest, moodustavad nukleoneemid fibrillaarsed keskused. Tuuma tsütokeemiline struktuur ja funktsioonid sõltuvad ka maatriksi olemasolust selles - tertsiaarse struktuuriga valgu molekulide võrgustikust.
- Vakuoolid (heledad alad).
- Granuleeritud graanulid (nukleoliinid).
Keemilise analüüsi seisukohast koosneb see organell peaaegu täielikult RNA-st ja valgust ningDNA paikneb ainult selle perifeerias, moodustades rõngakujulise struktuuri – perinukleolaarse kromatiin.
Niisiis oleme kindlaks teinud, et tuum koosneb viiest moodustist: fibrillaarsest ja granulaarsest keskusest, kromatiinist, valgu retikulumist ja tihedast fibrillaarsest komponendist.
Tuumade tüübid
Nende organellide biokeemiline struktuur sõltub rakkude tüübist, milles need asuvad, ja ka nende ainevahetuse omadustest. Seal on 5 peamist tuumastruktuuri tüüpi. Esimene - retikulaarne, on kõige levinum ja seda iseloomustab tiheda fibrillaarse materjali, nukleoproteiinide ja nukleoonide tükid. Tuumaorganisaatorite teabe ümberkirjutamise protsess on väga aktiivne, mistõttu on fibrillaarsed keskused mikroskoobi vaateväljas halvasti nähtavad.
Kuna rakus oleva nukleooli põhiülesanneteks on ribosomaalsete subühikute süntees, millest moodustuvad valke sünteesivad organellid, on retikulaarne organiseerituse tüüp omane nii taime- kui ka loomarakkudele. Rõngakujulisi nukleoole leidub sidekoerakkudes: lümfotsüütides ja endoteliotsüütides, milles rRNA geene praktiliselt ei transkribeerita. Jääknukleoolid esinevad rakkudes, mis on täielikult kaotanud transkribeerimisvõime, nagu normoblastid ja enterotsüüdid.
Segregeeritud liigid on omane rakkudele, mis on kogenud kantserogeenide, antibiootikumide mürgistust. Ja lõpuks, tuuma kompaktset tüüpi iseloomustavad paljud fibrillaarsed keskused ja väike kogusnukleoneem.
Valkude nukleolaarmaatriks
Jätkame tuuma struktuuride siseehituse uurimist ja teeme kindlaks, millised on tuuma ülesanded raku ainevahetuses. On teada, et umbes 60% selle organelli kuivmassist moodustavad kromatiini moodustavad valgud, ribosoomiosakesed ja ka nukleolaarsed valgud ise. Vaatleme neid üksikasjalikum alt. Osa valke on seotud töötlemisega – küpse ribosomaalse RNA moodustumisega. Nende hulka kuuluvad RNA polümeraas 1 ja nukleaas, mis eemaldavad rRNA molekuli otstest täiendavad kolmikud. Fibrillariini valk paikneb tihedas fibrillaarses komponendis ja, nagu nukleaas, teostab töötlemist. Teine valk on nukleoliin. Koos fibrillariiniga leidub seda nukleoolide PFC-s ja FC-s ning mitoosi profaasi kromosoomide nukleolaarsetes organisaatorites.
Polüpeptiid, näiteks nukleofosiin, asub granulaarses tsoonis ja tihedas fibrillaarses komponendis, see osaleb ribosoomide moodustamisel 40 S ja 60 S subühikutest.
Mis on tuuma funktsioon
Ribosomaalse RNA süntees on peamine ülesanne, mida nukleool peab täitma. Sel ajal toimub selle pinnal (nimelt fibrillaarsetes keskustes) transkriptsioon RNA polümeraasi ensüümi osalusel. Sellel nukleolaarsel organisaatoril sünteesitakse sadu eelribosoome, mida nimetatakse ribonukleoproteiini gloobuliteks. Nad moodustavad ribosomaalseid subühikuid, mis väljuvad karüoplasmast läbi tuumapooride ja satuvad raku tsütoplasmasse. 40S väike subühik seondub messenger-RNA-ga ja alles seejärel nendega40S suur allüksus on kinnitatud. Moodustub küps ribosoom, mis on võimeline teostama translatsiooni – raku valkude sünteesi.
Selles artiklis uurisime tuuma struktuuri ja funktsioone taime- ja loomarakkudes.
