Лекция по общей биологии

Лекция № 8 Тема:  Наследственный аппарат клетки. Ядро, хромосомы (строение и функции). Кариотип. Базовые   понятия   и   термины:  клетка,   ядро,   нуклеотид,   кариоплазма, ядерный матрикс, хроматин, ядрышко, кариотип. План:  1.Ядро. Строение ядра. Функция ядра клеток эукариот.  2. Хромосомы. Особенности строения. Содержание лекции: 1.Ядро. Строение ядра. Функция ядра клеток эукариот.  Нуклеоид   прокариотических   клеток   находится   внутри   клетки   и содержит   кольцевую   молекулу   ДНК.   Он   не   отделен   мембраной   от содержимой   клетки, а ДНК нуклеоида образует  комплекс  с  положительно заряженными молекулами и ионами. Вместе ДНК и присоединенные к ней молекулы   образуют   так   называемую   «прокариотическую   хромосому», которая существенно отличается от хромосом ядер эукариот. Бактериальная хромосома   всегда   связана   с   внешней   мембраной.   Главная  функция нуклеоида  ­   воспроизведение   ДНК   во   время   размножения   клетки   и обеспечение процессов транскрипции в ходе синтеза белка. Ядра эукариотических   клеток   выполняют   фактически   те   же   функции,   что   и нуклеоид, но работа их намного сложнее и ее эффективность обеспечивается особенностями строения ядер. Чаще   всего   в   клетках   эукариот расположено   одно   ядро,   однако   встречаются   двухъядерные   (например,   во многих грибов и инфузорий) и многоядерные (у ряда грибов и некоторых простейших) клетки. Форма ядра чаще всего сферическая или эллипсовидные, но случаются и ядра неправильной  формы.  Ядерная оболочка состоит из двух мембран. Во многих местах она пронизана порами, на краях которых внутренняя   мембрана   переходит   во   внешнюю.   В   зависимости   от функционального   состояния   клетки   количество   пор   на   поверхности   ядра может   изменяться.   Каждая   пора   закрыта   специальной   структурой   ­ поросомою, которая регулирует обмен веществ между ядром и цитоплазмой. К   внутренней   мембране   ядра   прикреплена   белковая   ядерная   пластинка, которая   обеспечивает   форму   ядра   и   является   местом   прикрепления хромосом. Важной функцией оболочки является недопущение к ДНК внутри ядра веществ, которые могут ее повредить. К тому же, в ядре существует система   репарации,   которая   позволяет   с   уцелевшим   цепью   ДНК воспроизводить поврежденную цепь. Во время деления клетки ее оболочка разбирается   на  отдельные   молекулы   и  снова   собирается  после   завершения разделения. Внутри   ядра   расположены  кариоплазма,   хроматин,   ядрышки, различные   фибриллы   и   гранулы.  Ядро   управляет   синтезом   белков   и физиологическими   и   морфологическими   процессами,   происходящими   в клетке.   Оно   обеспечивает   хранение   и   воспроизведение   наследственной информации. Кариоплазма  является полупрозрачной внутренней средой клетки, в которой   происходят   все   биохимические   реакции.   В   ней   расположены комплексы   ДНК   с   белками,   упорядоченное   расположение   которых достигается   за   счет   ядерного   матрикса   (нитевидных   структур   белковых фибрилл толщиной 2­3 нм., которые распределены по всему ядру и образуют его внутренний каркас). Кроме опорной ядерный матрикс выполняет еще и регуляторную функцию благодаря ферментам, которые расположены на нем. Кариоплазма объединяет в одно целое все структуры ядра. Во   время   деления   клетки   в   ней   легко   заметить   палочковидные структуры ­ хромосомы. Хромосомы являются сложными комплексом ДНК и специальных белков. В период между делениями хромосомы деспирализуются и имеют вид длинных нитей с отдельными неспирализованными участками в форме   гранул.   Такие   гранулы   называются  хроматином.   Концы   хромосом всегда конденсированные и присоединяется к ядерной пластинке. Хромосомы находятся в ядре очень упорядоченно, ибо длина нитей ДНК очень велика и без упорядоченного размещения она не сможет функционировать. Вследствие   транскрипции   в  ядре   с   РНК   и   белков   образуются рибонуклеопротеидные комплексы (РНП ­ комплексы). Крупнейшим  таким комплексом является ядрышко. Обычно в ядре расположено одно ядрышко, но иногда их может быть и несколько. Внешне ядрышко имеет вид плотного упругого   тельца   округлой   формы.   Большую   его   часть   составляют предшественники   рибосом.   Ядрышки   формируются   на   определенных участках отдельных хромосом (ядрышковых организаторах).  Функция   ядрышка   ­  формирование   основных   компонентов   для создания   рибосом.   Другие   РНП   ­   комплексы   содержат   в   своем   составе различные виды РНК (и ­ РНК, т ­ РНК и т.п.). 2. Хромосомы. Особенности строения.               Хромосомы являются носителями наследственной информации. Но большую часть своего существования они находятся в неконденсированном состоянии и имеют вид тонких нитей, которые очень трудно изучать. Эти нити конденсируются и образуют четко очерченные хромосомы только во время клеточного деления. Наиболее удобным методом для исследования хромосом является метод добавления к культуре клеток колхицина ­ вещество, которое разрушает микротрубочки веретена деления и останавливает деление именно на стадии метафазной пластинки. На стадии метафазы почти все хромосомы имеют Х­образную форму. Это связано с тем, что в этот момент каждая из хромосом состоит из двух хроматид, соединенных в месте первичной перетяжки. В хромосоме можно выделить   плечи.  Эти   плечи   могут   быть   примерно   одинаковыми   или   иметь разную   длину.   В   таком   случае   выделяют   длинное   и   короткое   плечо хромосомы.   В   месте   соединения   двух   хроматид   на   хромосоме   находится первичная   перетяжка.   В  некоторых   хромосомах   на   плечах   можно   найти   и вторичные перетяжки. Каждая   из   хромосом   метафазной   пластинки   имеет   парную   ей гомологическую   хромосому.   Гомологичные   хромосомы   дублируют   друг друга. В каждой из хромосом такой пары находятся участки, кодирующие одинаковые гены. Но в разных гомологичных хромосомах могут находиться различные варианты (аллели) одного гена. Для каждого из видов эукариотических организмов характерен определенный   набор   хромосом,   который   можно   увидеть   на   метафазных пластинках   клеток   представителей   этого   вида.   Этот   набор   хромосом называется  кариотипом  и   является   важным   систематическим   признаком. Важными  характеристиками  кариотипа   является   число,   размер   и   форма хромосом, его составляющих. Следует отменить, что количество хромосом в определенных тканях и органах одной особи может отличаться от характерной для определенного вида. Например, в большинстве клеток организма позвоночных животных или цветочных растений все хромосомы представлены в виде гомологичных пар. А вот в половых клетках этих организмов все хромосомы представлены только в одном экземпляре без своей гомологической пары. Такой набор хромосом называется   гаплоидным.   А   хромосомный   набор   обычных   клеток   ­ диплоидным. Это связано с особенностями полового размножения. В ходе этого процесса новый организм образуется в результате слияния двух половых клеток родителей. Если бы в половых клетках не происходило уменьшение числа хромосом, то каждое последующее поколение имело бы вдвое больше хромосом, чем другие родители. Контроль знаний и умений: Дать ответы на вопросы:  1.Какие составляющие входят в состав ядра? 2.Какие функции выполняет ядро клетки? 3. Какие функции выполняет ядрышко? 4.Какие функции выполняет поры? 5.Что происходит в ядре синтез РНК? 6. Происходит в ядре синтез белка? 7.Какая структура выполняет функцию ядра у прокариотических организмов? Домашнее задание: изучить конспект Лек. № 8, проработать Л. 1 стр. 41­45.