Biologia komórki, 06.12.2011 r.
Temat: Jądro komórkowe.
1831 r. – Robert Brown jako pierwszy zaobserwował jądro komórkowe.
Kształt jądra komórkowego.
Kształt jądra zależy od kształtu komórki, wieku i sprawności czynnościowej:
- kuliste w komórkach foremnych
- elipsoidalne, gdy Komorka ma postać walca
Neutrofile – jądro – 5 segmentów (we wczesnym okresie rozwoju tylko 2).
Jądro komórkowe składa się z:
- macierzy jądrowej zwanej nukleoplazmę
- chromatyny jądrowej
- jąderka
Całość jądra jest zamknięta w osłonce jądrowej.
Macierz jądrowa.
Macierz jądrowa jest roztworem białek, cukrów, jonów i nukleotydów: w niej zawieszona jest chromatyna i jąderko. Ponadto w macierzy zanurzony jest białkowy szkielet utrzymujący kształt jądra i usztywniający osłonkę jądrową.
Szkielet białkowy tworzą m.in. białka laminy.
Macierz jądrowa:
- uczestniczy w organizacji strukturalnej jądra i metabolizmie jądra
- bierze udział w procesie replikacji DNA
- udział w regulacji i ekspresji genów
- udział w transkrypcji i dojrzewaniu RNA
- wiązanie hormonów steroidowych (posiadają tam swoje receptory)
Struktura chromatyny.
Chromatyna jest zbudowana z heliakalnie splecionej nici DNA związanej z białkami histonowymi i niehistonowymi.
Ze względu na organizację strukturalną i właściwości czynnościowe wyróżnia się dwa rodzaje chromatyny: euchromatynę i heterochromatynę.
Na podstawie obrazów morfologicznych jądra interfazowego przyjęto nazwy chromatyna luźna, skondensowana, zwarta.
Euchromatyna.
Euchromatyna obserwowana jest w jadrze interfazowym, ma postać bardzo cienkich nici.
Składa się z całkowicie rozwiniętych odcinków chromosomów.
Euchromatyna jest czynna transkrypcyjnie, co oznacza, że jest dostępna dla zespołów enzymów odpowiedzialnych za procesy syntezy RNA.
W genomie ludzkim zajmuje od 7 do 10% całej chromatyny jądrowej.
Heterochromatyna.
Skondensowana forma chromatyny, nie posiada odcinków kodujących, reprezentująca odcinki chromosomów, które nie uległy rozwinięciu w interfazie.
Chromatyna jest kompleksem nici DNA, białek histonowych i niehistonowych występujących w jądrze komórkowym. Jest składnikiem budulcowym chromosomów.
Chromatyna zbudowana jest z heliakalnie splecionych dwóch cząsteczek DNA o grubości 2nm, owiniętych odcinkowo na histonowym oktamerze.
Podstawową jednostką strukturalną chromatyny jest nukleosom.
Nukleosom składa się z rdzenia histonowego, o średnicy ok 10 nm, w skład którego wchodzą pod dwie kopie każdego z czterech białek histonowych: H2A, H2B, H3 i H4.
Wokół trzonu histonowego owija się cząsteczka DNA o długości od 10 do 95 par zasad.
Nić nukleosomowa.
Funkcje otoczki jądrowej:
- wybiórczo i aktywnie uczestniczy w transporcie RNA do cytoplazmy
- z cytoplazmy do jądra przenosi białka strukturalne i czynnościowe m.in. enzymy i czynniki transkrypcyjne
Osłonka (otoczka) jądrowa.
W obrębie otoczki jądrowej wyróżnia się:
- wewnętrzną błonę jądrową od strony nukleoplazmy
- zewnętrzną (cytoplazmatyczną) błonę jądrową
- przestrzeń około jądrową zwartą między obiema błonami szerokości ok 40 nm
- pory jądrowe zawierające kompleksy jądrowe
- blaszkę jądrową (lamina) przylegające do wewnętrznej powierzchni błony strukturę białkową wchodzącą w skład macierzy komórkowej
Pory osłonki jądrowej.
jądrowy kompleks porowy jest wyspecjalizowaną strukturą osadzona w obrębie poru jądrowego o średnicy 120-150 nm. Liczba kompleksów porowych w otoczce jądrowej zależy od wieku, aktywności metabolicznej oraz od typu komórki
przeciętnie w Komorkach eukariotycznych znajduje się 10-20 porów/mm2, co w hepatocytach stanowi 3000-7000 porów
w otoczce jądrowej komórek o wysokiej aktywności metabolicznej ich liczba może sięgnąć aż 50 mln
Pory osłonki jądrowej.
Każdy kompleks porowy jest złożoną cylindryczną strukturą białkową o kształcie oktagonalnym.
Cylinder ten tworzą 3 współosiowo ułożone pierścienie:
- pierścień cytoplazmatyczny – od strony blaszki zewnętrznej otoczki jądrowej
- pierścień jądrowy – od strony nukleoplazmy
- kompleks 8 promieniście wpuklających się do kanału segmentów (zrąb podstawowy) przypominający szprychy koła, tworzących kompleks kanału centralnego
Blaszka jądrowa:
jest stałą strukturą o grubości 10-100 nm przylegająca do nukleoplazmatycznej powierzchni osłonki jądrowej, składająca się z sieci delikatnych włókienek białkowych
fibryla blaszki są utworzone przez białka klasy lamin, które stanowią ok. 25-50% białek otoczki
u ssaków wyróżniamy 3 laminy: A, B i C (ze względu na strukturalne podobieństwo składu aminokwasowego oraz struktury do filamentów pośrednich, laminy zaliczane są do białek szkieletu jądra