BIOLOGIA KOMÓRKI - ćw. 3.

JĄDRO KOMÓRKOWE

- jądro komórkowe jest otoczone przez dwie błony biologiczne, które razem tworzą
tzw. otoczkę jądrową
- we wnętrzu jądra znajduje się roztwór koloidowy, który nazywa się kariolimfą,
inaczej nukleoplazmą
- płyn ten charakteryzuje się dużą lepkości, a oprócz wody i substancji
drobnocząsteczkowych, w skład kariolimfy wchodzą także substancje
wielkocząsteczkowe takie jak białka czy kwasy nukleinowe
- w kariolimfie znajduje się również sieć włókienek białkowych, m.in. mikrofilamentów
i lamin

- białka obecne w macierzy jądrowej można podzielić na:

a. białka histonowe

b. białka niehistonowe - wśród nich można wyróżnić białka trwale czasowo lub
niezwiązane z chromatyną
- wśród nich znajdują się m.innymi enzymy, białka
aparatu transkrypcyjnego, naprawczego i wiele
innych, które uczestniczą w procesach odbywających
się w jądrze, czyli ochrony, replikacji, naprawa i
transkrypcja DNA
- znajdują się tu liczne rybosomy i cząsteczki RNA.

Otoczka jądrowa

- jest zbudowana z dwóch błon i posiada liczne otwory spinające je, zwane porami
jądrowymi
- pory otoczki umożliwiają kontaktowanie się kariolimfy z cytoplazmą
- średnica porów wynosi kilkadziesiąt nanometrów, co pozwala na przechodzenie
przez nie związków wielkocząsteczkowych takich jak białka bez ich
rozfałdowywania

- zewnętrzna warstwa otoczki jądrowej jest ściśle połączona z siateczką
śródplazmatyczną szorstką, na jej powierzchni od strony cytoplazmy występują,
zatem rybosomy, w których odbywa się translacja

- na terenie jądra komórkowego, w kariolimfie znajduje się chromatyna jądrowa i
jąderko (jedno lub kilka)
- w jądrze interfazowym chromatyna skłąda się z DNA, białek histonowych i
niehistonowych oraz RNA
- jest to forma organizacji materiału genetycznego charakterystyczna dla wszystkich
komórek eukariotycznych



- elementem budowy chromatyny są fibrylle, których liczba jest równa liczbie
cząsteczek DNA w komórce i stała dla danego gatunku
- fibrylle w czasie spoczynku komórki – interfazy, przyjmują postać
nieuporządkowanej, chaotycznej plątaniny, natomiast, gdy komórka wchodzi w
okres podziału, następuje zjawisko kondensacji, którego efektem końcowym
są chromosomy.

Fibrylla chromatynowa - jedna, bardzo długa cząsteczka DNA, która jest połączona
w specyficzny sposób z białkami – histonami


Histony 

- to białka o odczynie zasadowym wynikającym z występowania dużej ilości
aminokwasów zasadowych
- te aminokwasy to lizyna, histydyna oraz arginina

- wyróżniamy następujące histony: H1, H2A, H2B, H3 i H4

- histony wraz z DNA tworzą struktury zwane nukleosomami


Nukleosom 

- składa się z dwóch połączonych tetramerów histonowych, czyli oktamerów
- oktamery tworzą histony H2A, H2B, H3 i H4
- na oktamer histonowy nawinięta jest 1, 75 razy nić DNA
- histon H1, zwany łącznikiem, jest największym i najsilniej zasadowym z tych białek i
jednocześnie najbardziej zmiennym, w przeciwieństwie do histonów H3 i H4
- jego funkcją jest spinanie DNA wchodzącego i schodzącego z nukleosomu

Chromatyna

- w jądrze komórki podczas interfazy, w zależności od stopnia kondensacji, wymienia
się 2 postacie chromatyny:

a. euchromatyna - chromatyna luźna, aktywna w proc. syntezy RNA (transkrypcji)

b. heterochromatyna - chromatyna zwarta, całkowicie nieaktywna genetycznie,
która nie ulega transkrypcji

- w komórkach pozostających dłużej poza cyklem
komórkowym, można wyróżnić 2 rodzaje heterochrom.:

- konstytutywna (telomery, centromer, satelitarne DNA)
- fakultatywna (trwale wyciszone odcinki DNA w wyniku
różnicowania komórkowego)

Kiedy komórka wchodzi w podział chromatyna ulega kondensacji. Jest to proces kilkuetapowy. Początkowo fibrylle chromatynowe ulegają skręceniu w formę zwaną solenoidem, po czym solenoid zaczyna wytwarzać nieregularne pętle nazywane domenami. Domeny zbliżając się do siebie, ulegają coraz silniejszemu upakowaniu. Metafaza jest to etap podziału komórkowego, w którym chromatyna osiąga najwyższy poziom kondensacji, a chromatyna nosi wtedy nazwę chromatydy. Wraz z rozpoczęciem podziału komórkowego (mitozy lub mejozy) chromatydy wiążą się w pary, tworząc chromosomy. Miejsce, w którym łączą się chromatydy to przewężenie zwane centromerem. Jest to możliwe dzięki pojawiającym się cyklicznie białkom, które modyfikują układ przestrzenny białek histonowych oraz umozliwiaja poszczególnym nukleosomom na połączenie się ze sobą.

Białka histonowe mogą podlegać szeregowi procesów. Należy pamiętać o fosforylacji i defosforylacji, acetylacji i deacetylacji oraz o ubikwitynizacji. Dzięki temu możliwe jest kontrolowanie stopnia przylegania nici DNA do biał. histonowych.
Dekondensacja następuje w wyniku interakcji odcinków telomerowych z laminami otoczki jądrowej co prowadzi do jej odtworzenia i uaktywnienia DNA komórki. Na niektórych chromosomach występują tzw. przewężenia wtórne lub centra organizacji jąderkotwórczej (NOR). Występująca w tym obszarze chromatyna zawiera informacje na temat rDNA a aktywacja tego obcinka prowadzi do powstania jąderka.


Jąderko

- jest obszarem silnie zagęszczonej kariolimfy
- pod względem chemicznym jąderko buduje DNA, rRNA, polimerazy RNA i inne
białka
- pełni kluczową rolę w syntezie rRNA, czyli składnika rybosomów - zawiera genom
dla rRNA oraz aparat do jego ekspresji

W jąderku można wyróżnić następujące obszary:

a) składnik włóknisty (wystepuje tu satDNA przyległy do rDNA)

b) gęsty składnik włóknisty (odbywa się transkrypcja z rDNA na rRNA)

c) składnik ziarnisty (montaż podjednostek rybonukleoproteidów)

d) chromatyna jaderkowa (transport i dojrzewanie materiału obecnego w jaderku)

e) chromatyna zasocjowana z jaderkiem (transort pozajaderkowy do i z cytoplazmy)

Relacje wystepowania poszczególnych składników różnią się w zależności od typu komórki, jej aktywności, wieku itp. liczba jaderek jest uzależniona od liczby NOR w komórce i jest gatunkowo specyficzna. Normalnie jednak, więcej jak 3 jąderka trudno jest zaobserwować, ponieważ dosyć łatwo mogą one ulec zlaniu się ze sobą.