16.03.2005 – Wykład 5
TEMAT: Jądro komórkowe, jąderko.
Jądro komórkowe występuje w komórkach eukariotycznych poza dojrzałymi erytrocytami ssaków, degenerującymi komórkami naskórka, włóknami soczewkowymi.
W jądrze komórkowym wyróżniamy:
o chromatynę jądrową
o jąderko
o ciałko jądrowe
o macierz jądra = sok jądrowy
o otoczkę jądrową
Jądra mogą mieć różne kształty i różne przekroje, zbudowane z: DNA, RNA(nRNA: snRNA,hnRNA), białek, lipidów jądrowych
o DNA
§ stanowi 99% kwasu komórki
§ zawartość kwasu w jądrze komórki somatycznej po podziale wynosi 6 pg
§ DNA jest molekularnym odpowiednikiem genów, każda dwuniciowa cząsteczka kwasu tworzy jeden chromosom
o RNA
§ zaliczamy tu kilka klas kwasów: tRNA, mRNA, snRNA, rRNA (w jąderku)
o Białka jądra
§ to albo histony (białka zasadowe) albo białka niehistonowe
§ 50% to białka strukturalne, pozostałe są funkcjonalne
§ Wyróżniamy 5 klas histonów H1,H2A,H2B,H3,H4
· H1 cechuje się wysoką zawartością lizyny a niską argininy
· w histonach dalszych klas następuje spadek zwartości lizyny na rzecz argininy, ich struktura w czasie ewolucji nie uległa zmiania
· ich ilość w chromatynie jest wartością stałą
§ białka niehistonowe są bardzo zróżnicowane
· b.enzymatyczne: biorą udział w syntezie i modyfikacjach kwasów nukleinowych lub w przemianach składników białkowych jądra
· b.regulatorow: odpowiedzialne za regulację aktywności genów
· b.strukturalne: związane z przestrzenną organizacją chromatyny
o Lipidy: fosfolipidy, tłuszcze obojętne, cholesterol, wolne kwasy tłuszczowe
o zbudowana z dwóch typowych, dwuwarstwowych błon oddzielonych od siebie przestrzenią okołojądrową (perinuklearną) oraz białkowej wyściółki podosłonowej – laminy
o tam gdzie dwie błony stykają się ze sobą powstają pory jądrowe
o do błony zewnętrznej przyłączają się rybosomy
o oglądane z góry mają kształt zbliżony do ośmiokątów
o prześwit poru jest ograniczony przez zespół białek – kompleks poru: składa się on z dwóch pierścieni leżących po jądrowej i cytoplazmatycznej stronie poru, z których każdy zawiera po 8 białek globularnych
o wokół pierścieni występuje dodatkowo otoczka pierścienia
o są to miejsca wiązania laminy B
o Transport przez pory:
§ przez te kanały (wypełnione wodą) mogą przechodzić cząsteczki rozpuszczalne w H2O
§ duże cząsteczki (RNA, białka) wyposażone zostają w sekwencję aminokwasów, która stanowi sygnał do transportu – RNA na zewnątrz jądra
§ receptory importu jądrowego wiążą się z sygnałem lokalizacji jądrowej (wiązanie przez włókienka zwrócone do cytoplazmy), w wyniku konformacyjnego odkształcenia się transportowca otwiera się w nim kanał
§ białka zostają aktywnie przeniesione dzięki energii z hydrolizy GTP
o leży pod wewnętrzną błoną otoczki jądrowej
o zbudowana jest z sieci filamentów typu V złożonych z białek: lamina A, lamina B i lamina C (włókna pośrednie), lamina B łączy się z blaszką jądrową a laminy A i C z chromatyną
o jest wsparciem otoczki jądrowej i służy jako miejsce kotwiczenia się chromosomów
o bierze udział we fragmentowaniu i odbudowie otoczki jądrowej w czasie mitozy (przez defosforylację i fosforylację lamin)
o łączy elementy macierzy jądra z otoczką jądra i cytoszkieletem
o zwana nukleoszkieletem, utrzymuje podstawowe składniki jądra
o zbudowana z ziaren i filamentów zanurzonych w kariolimfie
o z filamentami łączą się wieloenzymatyczne kompleksy zwane replisomami, które przeprowadzają replikację DNA, także łączą się z nimi spliceosomy biorące udział w obróbce hnRNA
o białka macierzy: laminy A,B i C, matryny, aktyna, poltryna, białko jąderkowe B23, białko jąderkowej rybonukleoproteiny
o wchodzi w skład jąder interfazowych oraz chromosomów mitotycznych
o jest to miejsce syntezy RNA (czyli produkcja podjednostek rybosomów)
o zanika w późnej profazie i jest odtwarzane w telofazie
o w telofazie mitozy w chromatynie jąderka rozpoczyna siębardzo intensywna transkrypcja genów dla rRNA i tRNA
o jest zdekondensowaną formą satelitów i okolic przewężeń wtórnych chromosomów 13,14,15,21,22 – są one regionami organizującymi jąderko
o to substancja zawarta w jądrze interfazowym, rozspiralizowana forma chromosomów, barwi się barwnikami zasadowymi
o jej głównym skladnikiem jest DNA, występują także białka: zasadowe histony oraz zasadowe i kwaśne białka niehistonowe
o w jądrze plemników ssaków chromatyna jest bardziej zbita niż w komórkach jąder somatycznych
o heterochromatyna – silniej barwiąca się postać chromatyny, silniej zbita, mniej aktywna, w chromosomach mitotycznych występuje w centromerach
§ h. konstytucyjna – wyst w postaci zbitych obszarów ramion obu chromosomów homologicznych widocznych w mitozie, w interfazie także postać bardzo zbita, bogata w pary AT, szczególnie w tych miejscach DNA, które wiążą białka biorące udział w kondensacji/dekondensacji chromatyny
§ h. fakultatywna – może zmieniać stopień swojej kondensacji, występuje tylko w jednym z dwóch chromosomów homologicznych, badana w komórkach żeńskich
o funkcje heterochromatyny: bierze udział w stabilizowaniu struktury centromerów chromosomów mitotycznych oraz odgrywa rolę w łączeniu się chromosomów homologicznych w mejozie
o euchromatyna – rozluźniona postać chromatyny, słabo barwiąca się, czynna biologicznie, przez to rozluźnienie jest dużo bardziej dostępna dla enzymów odpowiedzialnych za proces tranckrypcji
Upakowanie DNA w jądrze:
1) struktura I-rzędowa - a-helisa
2) struktura II-rzędowa – nic DNA owinięta wokół białek histonowych – nukleofilament
3) struktura III-rzędowa – spiranie zwinięte nukleosomy – solenoid
4) struktura IV-rzędowa – pofałdowane solenoidy z charakterystycznymi domenami(pętlami)
nukleosomy – jednostki organizacji DNA, z których składa się nić chromatynowa. Składa się on z rdzenia histonowego w skład którego wchodzi 8 cząsteczek histonów (2xH2A,H2B,H3,H4) na który nawinięte jest DNA długości 146 par zasad. Sąsiednie nukleosomy połączone są łącznikowym DNA zawierającym około 60 par zasad. Histon H1 ulokowany jest na zewnątrz nukleosomu, gdzie wiąże się z łącznikowym DNA i oddziałuje z podjednostką H2A rdzenia.
4
que-hiciste