Шпаргалка по "Ботанике"

На малом увеличении  электронного микроскопа  рибосомы выглядят как  электронно-плотные округлые частицы  диаметром 25-30 нм. На большом увеличении  видно, что они разделены бороздкой на две неравные части, представляющие собой малую и большую субъединицы с соотношением масс 1:2. Рибосома состоит из РНК и белков, причем основные структурно-функциональные свойства этого органоида определяются рибосомальной РНК.Клеточный центр (центросома) локализуется около АГ у клеточного ядра и состоит из двух центриолей и центросферы. Центриоль представляет собой полый цилиндр шириной 150 нм и длиной до 500 нм. Стенка центриоли из девяти триплетов микротрубочек. Центросфера состоит из радиально отходящих от центриолей  микротрубочек.Реснички и жгутики устроены однотипно и представляют собой выросты плазмолеммы диаметром 300 нм. Центральную часть занимает состоящая из микротрубочек - аксонема,  прикрепленная к базальному тельцу. Стенка аксонемы состоит из девяти дублетов микротрубочек, а ее центральную часть занимают еще две свободные микротрубочки.

 

12, 14)Пассивный и активный транспорт веществ через мембрану;

Роль плазмалеммы  в процессах фагоцитоза, пиноцитоза и специфического эндоцитоза.

Транспорт веществ через плазмолемму  осуществляется при помощи различных  механизмов.

Пассивный транспорт не требует  затрат энергии. Путем простой диффузии через плазмолемму проходят молекулы кислорода, воды, углекислого газа и  др. Он малоспецифичен и идет по градиенту  концентрации соответствующего вещества. Облегченная диффузия обеспечивается каналами в плазмолемме и специальными белками-переносчиками – пермеазами.

Активный транспорт осуществляется с затратой энергии. Существуют две  основные разновидности активного  транспорта. Одна из них обеспечивается с помощью встроенных в плазмолемму  молекулярных насосов, которые обладают высокой специфичностью, транспортируя только определенные виды молекул. К ним относятся натрий-калиевый, протонный и кальциевый насосы, а также транспортер глюкозы. Вторая разновидность активного транспорта связана с  пространственными преобразованиями плазмолеммы и включает эндоцитоз, обеспечивающий транспорт макромолекул в клетку, и экзоцитоз, который осуществляет выведение веществ из клетки. Процессы эндоцитоза и экзоцитоза сбалансированы таким образом, что площадь поверхности плазмолеммы обычно остается постоянной.

 

 

13)Хемоосмотическая  теория Митчела

«Электроннохимический трансмембранный  потенциал ионов водорода является источником энергии для синтеза  АТФ, за счёт обратимого транспорта ионов, через протонный канал мембранной АТФ-азы. Сопряжение переноса электронов и синтеза АТФ обеспечивается протонным градиентом».

Основные положения теории:

1. Электронно-транспортная цепь (ЭТЦ) функционирует так, что на мембране возникает элетронно-химический градиент ионов водорода.
2. Обратный ток ионов водорода через протонный канал сопровождается образованием энергии фосфатной связи АТФ.

 

16)Гиалоплазма

Гиалоплазма (или матрикс цитоплазмы) составляет внутреннюю среду клетки. Состоит из воды и различных биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов), из которых основную часть  составляют белки различной химической и функциональной специфичности. В  гиалоплазме содержатся также аминокислоты, моносахара, нуклеотиды и другие низкомолекулярные вещества.

В гиалоплазме локализуются и взаимодействуют  между собой и средой гиалоплазмы  различные органеллы и включения. При этом расположение их чаще всего  специфично для определенных типов  клеток. Через билипидную мембрану гиалоплазма взаимодействует с  внеклеточной средой. Следовательно, гиалоплазма является динамической средой и играет важную роль в функционировании отдельных органелл и жизнедеятельности клеток в целом.

 

17)Ядерный матрикс 

выделяют, обработав изолированные  клеточные ядра неионными детергентами в сочетании с обработкой 2М раствором NaCl, ДНК-азой и РНК-азой. Он состоит из ламины, белкового скелета ядрышек и фибриллярно-гранулярной сети. Основной компонент ядерного матрикса представлен многочисленными гранулами диаметром 25-30 нм, которые соединяются между собой в фибриллярные структуры.

В химическом отношении ядерный  матрикс практически полностью  построен из белков. Наиболее изученные  из них – это ламины A, B и C.

 

18)Гистоны. Негистоновые  белки.

Белки  хроматина подразделяются на две группы: основные белки – гистоны и кислые, или негистоновые белки. Содержание гистонов в хроматине достигает 50 %, тогда как кислых белков обычно намного меньше – до 20 %. Гистоны представляют собой небольшие белки (молекулярная масса 11-22 кД)  с повышенным  содержанием основных  аминокислот – аргинина, лизина и гистидина. За счет этого их молекулы заряжены положительно и легко вступают в ионные связи с отрицательно заряженными молекулами ДНК.

Различают пять главных молекулярных форм гистонов - H1, H2A, H2B, H3 и H4. Все гистоны, кроме H1, имеют глобулярную форму и отличаются высокой эволюционной консервативностью.

Кислые, или негистоновые, белки хроматина образуют значительно более разнообразную и многочисленную группу, чем гистоны. Общее количество различных молекулярных форм негистоновых белков в клетках составляет не менее 500. Многие из них, вероятно, обладают как видовой, так и тканевой специфичностью. Негистоновые белки отличаются высокой метаболической активностью и способностью к посттрансляционным модификациям. Среди них имеются различные ферменты, участвующие в метаболизме нуклеиновых кислот (полимеразы, топоизомеразы, метилазы, эндонуклеазы) и белков (протеинкиназы, фосфатазы, метилазы, ацетилазы, протеазы), транспортные и регуляторные белки, внутриядерные рецепторы гормонов и др.

Наиболее изученными негистоновыми  белками хроматина является группа белков высокой подвижности – HMG.

 

19)Уровни организации  хроматина.

Первый уровень  укладки ДНК в хроматине обеспечивается нуклеосомами. Они представляют собой округлые частицы диаметром 15 нм, которые связаны между собой участками ДНК длиной около 20 нм. Отдельная нуклеосома состоит их белковой сердцевины, на которую накручена молекула ДНК.

Нуклеосомы укорачивают  молекулу ДНК примерно в 7 раз.

Второй уровень  укладки ДНК обеспечивается взаимодействием линкерной ДНК с гистоном H1. Молекула гистона H1 своим глобулярным доменом связывается с двумя витками ДНК на нуклеосоме. В результате соседние нуклеосомы приближаются друг к другу, формируя группы из 6-8 частиц – нуклеомеры (супербусины) диаметром 25-30 нм.

Третий уровень  укладки ДНК  представлен хроматиновыми фибриллами диаметром 30 нм, которые хорошо видны в электронном микроскопе в интерфазных ядрах и митотических хромосомах. Они имеют суперспиральную структуру и содержат максимально сближенные между собой нуклеомеры. Образование нуклеомеров и хроматиновых нитей диаметром     30 нм вызывает дальнейшую компактизацию ДНК  в 40-50 раз.

Четвертый уровень  укладки ДНК  обеспечивается взаимодействием фибрилл диаметром 30 нм с ядерным матриксом. При этом формируются петлевые домены, содержащие в среднем 90 тысяч пар нуклеотидов. Петлевые домены обеспечивают компактизацию молекулы ДНК в 700 раз.

Пятый уровень  укладки ДНК связан с формированием групп из 18-20 петлевых доменов, прикрепленных в виде розетки к общему центру из белков ядерного матрикса. Розетки из петлевых доменов находятся в хроматине в компактном состоянии, образуя округлые гранулы диаметром около 150 нм – хромомеры. При активации локализованных в хромомере генов его величина может возрастать до 300 нм и более.

Шестой уровень  укладки ДНК определяется формированием хромонемы – фибриллярной структуры диаметром 200-300 нм, состоящей из плотно упакованных хромомеров

Хромомерный и хромонемный  уровни укладки позволяют укоротить  длину молекулы ДНК в 10 000 раз.

Седьмой уровень  укладки ДНК состоит в образовании хроматид (однохроматидных хромосом) из хромонем. Толщина хроматиды составляет в среднем 700-800 нм.

Способ укладки хромонемы  в хромосоме изучен недостаточно. У одних видов хромонема имеет  вид спирали, у других в одной  хромосоме могут обнаруживаться две и более параллельные друг другу хромонемы. Хромосомный уровень укладки ДНК в большей степени, чем другие уровни, отражает видовые особенности организации генома эукариот.

 

20)Ядро. Кариолимфа.

Ядро имеет диаметр 4-8 мкм, округлую форму и находится в центральной части цитоплазмы, занимая от 10 до 40 % ее объема. Некоторые клетки могут быть лишены ядер как, например, эритроциты млекопитающих. Клеточное ядро, таким образом, способно видоизменяться в широких пределах в соответствии потребностями клетки и организма.

Клеточное ядро состоит из следующих  структурных компонентов:

• ядерной оболочки, или нуклеолеммы;
• хроматина, представляющего собой комплекс ДНК с белками;
• белкового матрикса;
• одного или нескольких ядрышек;
• ядерного сока (кариолимфы, нуклеоплазмы).

В ядрах клеток печени материал нуклеолеммы  и ядерного матрикса составляет 3-5 %, хроматина – около 70 %, ядрышек – около     7 % и кариолимфы – 20 %. Однако, эти соотношения могут варьировать в зависимости от типа клетки и ее функциональной активности. Например, в нерастущих клетках содержание хроматина достигает почти 100 %, тогда как в быстрорастущих клетках увеличивается доля ядрышек. Ядерный матрикс значительно разрастается в опухолях.

Представления о кариолимфе (нуклеоплазме, ядерном соке) возникли еще в то время, когда о химическом составе  ядра почти ничего не было известно. Позднее ее рассматривали как  содержащийся в ядре коллоидный раствор  белка, который не окрашивается применяемыми в световой микроскопии основными  или кислыми красителями и  слабо контрастируется на электронно-микроскопических препаратах. Тем не менее, понятие  о кариолимфе сохранилось до сих пор для обозначения растворимой фракции клеточного ядра. Подразумевается, что в нее входят вода, а также растворенные в ней ионы натрия, калия, хлора, магния и кальция, низкомолекулярные ДНК и РНК, ферменты, метаболиты транскрипции и репликации, глобулины и другие молекулы.

 

 

 

22)Ядрышко.

Ядрышко выявляется внутри ядер в  живых и фиксированных клетках  как округлое тельце диаметром 1-5 мкм. Основным химическим компонентом ядрышка являются белки, которые составляют до 90 % его массы. Кроме белков они содержат также РНК (10-16 %) и ДНК (до 8 %). Ядрышко способно отделяться от хроматина и удерживать при этом участки ДНК, связанные с ним. Ядрышко является местом синтеза рРНК и образования предшественников рибосом. В нем выделяют следующие структурные компоненты:

• ядрышковый организатор (фибриллярный центр);
• плотный фибриллярный компонент;
• гранулярный компонент;
• околоядрышковый гетерохроматин;
• белковый сетчатый матрикс;

Ядрышковый организатор, морфологически выявляемый в виде фибриллярного центра, представляет собой хроматин, в котором локализованы гены рРНК. Он является наиболее стабильной частью ядрышка и сохраняется при делении клетки, когда функционирование ядрышек временно прекращается. Ядрышки клеток человека могут содержать до 30 фибриллярных центров.

В электронном микроскопе фибриллярные центры выглядят как небольшие округлые образования низкой электронной  плотности, образованные фибриллами диаметром 2-3 нм. Эти фибриллы представляют собой нити ДНК, содержащие неактивные гены рРНК. Активно транскрибируемые гены рРНК локализуются по периферии фибриллярных центров.

Рибосомные гены представлены в  геномах эукариот сотнями и тысячами копий. У человека имеется 540 копий  рибосомных генов, но в ядрышке активируется не более 140. У амфибий  число копий  может достигать 20 000. Рибосомные гены собраны в кластеры, локализованные в районах вторичных перетяжек  хромосом.

Фибриллярные центры отличаются пониженным содержанием гистона H1 и избирательно импрегнируются AgNO3. Это свойство фибриллярных центров обусловлено особыми  белками, которые содержат аминокислоту диметиларгинин и сильно фосфорилированы.

Плотный фибриллярный компонент окружает фибриллярные центры, отличаясь от них повышенной электронной плотностью. Он образован фибриллами диаметром 4-8 нм, содержащими РНК. Эти фибриллы состоят из высокомолекулярного предшественника рРНК (45S пре-рРНК), который образуется на границе с фибриллярным центром путем транскрипции рибосомных генов РНК-полимеразой I. Они также содержат рибосомные белки, которые связываются с первичным транскриптом.

В дальнейшем происходит расщепление  предшественника рРНК на более короткие фрагменты при помощи нуклеаз. Специфическими маркерами процессинга рРНК являются белки нуклеолин и фибрилларин.

Гранулярный компонент состоит из гранул размером 15-20 нм, которые заполняют пространство вокруг фибрилл, занимая до 80 % объема ядрышка. Эти гранулы содержат РНК и белки и являются предшественниками субъединиц рибосом различной степени зрелости. Маркерным белком сборки предшественников рибосом является полипептид B23.

Гранулярный компонент возникает  в результате расщепления фибриллярного  компонента. Если обработать клетки антибиотиком актиномицином D, который подавляет  синтез РНК, то происходит сегрегация фибриллярного и гранулярного компонентов и постепенная деградация последнего. Иногда фибриллярный и гранулярный компоненты ядрышка образуют комплекс удлиненных тяжей шириной до 200 нм – нуклеолонему.