Синтез белков мембран органелла: Строение клетки. Клеточные органоиды — урок. Биология, 9 класс.

Спортивная адаптология — Департамент физической культуры и спорта

ПечатьDOCPDF

Виктор Николаевич Селуянов, МФТИ, лаборатория «Информационные технологии в спорте»

Развитие науки приводит к появлению моделей объекта исследования, с помощью которых познаются новые свойства или разрабатываются инновационные технологии, создается теория. Для построения ТФП необходимо построить модель идеальной клетки, мышечного волокна, мышцы, нервно-мышечного аппарата, сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы, эндокринной и иммунной, пищеварительной.

Идеальная клетка

Все клетки животных устроены в первом приближении одинаково. Клетка, например, мышечное волокно имеет мембрану — сарколемму. В саркоплазме имеются все обычные органеллы и многочисленные ядра (мышечное волокно — многоядерная клетка). Специфическими органеллами являются миофибриллы.

Структурными компонентами клетки являются:

— плазма, прозрачная жидкость с включением белков в виде ферментов метаболизма углеводов, аминокислот, жиров (липидов) и др. веществ, а также тРНК. В плазме происходит с помощью рибосом и полирибосом строительство новых органелл.

— мембраны клетки состоят из жира (40 %) и белка (60 %). Белковые включения выполняют функции: белков-переносчиков,белков-ферментов, рецепторов, структурной основы.

— митохондрии — энергетические станции клетки, занимаются ресинтезом молекул АТФ с помощью окислительного фосфорилирования. Они потребляют кислород, углеводы, жиры и выделяют углекислый газ, воду, и ресинтезированные молекулы АТФ. Продукты метаболизма также могут проникать через мембраны митохондрий цитоплазму.

— эндоплазматическая сеть — совокупность мембран, трубочек, вакуолей. Различают гранулярную и гладкую эндоплазматическую сеть. В гранулярной ЭПС происходит синтез мембранных белков и др. компонентов клетки. Гладкая ЭПС участвует в синтезе липидов, хорошо развита в клетках эндокринной системы. Возможна связь и с синтезом гликогена.

— комплекс Гольджи — сеть мембран, выполняющих секреторную функцию.

— лизосомы — шаровидные структуры, содержащие гидролитические ферменты (протеиназы, глюкозидазы, фосфатазы, нуклеазы, липазы). Лизосомы участвуют в процессах внутриклеточного переваривания. Особенно активным становятся лизосомы при закислении клетки, увеличении концентрации ионов водорода.

— рибосомы — элементарные аппараты синтеза белков.

— микротрубочки — фибриллярные образования, выполняют роль каркасных структур.

— глобулы гликогена — запас углеводов в клетке.

— капельки жира — запас жира в клетке.

— ядро — система генетически детерминации синтеза белка. Включает хроматин, ядрышки, кариоплазму и ядерную оболочку. Хроматин содержит ДНК, здесь образуются иРНК, в ядрышках образуется рибосомальная рРНК.

После выяснения структуры клетки можно рассмотреть физиологические процессы в клетке. С точки зрения теории физической подготовки интерес представляют процессы катаболизма и анаболизма.

Анаболизм обеспечивается ДНК и полирибосомами, активизируется анаболизм с помощью стероидных гормонов. Для физического развития особенно важны соматотропин (гормон роста) и тестостерон. Стероидные гормоны проникают только в активные клетки.

Катаболизм в клетке обеспечивается лизосомами. Они становятся особенно активными при закислении клетки — появлении в них ионов водорода. В этом случае увеличиваются поры в мембранах, ускоряются как процессы диффузии, так и активного транспорта.

Таким образом, физическое развитие активных клеток обеспечивается повышением концентрации стероидных гормонов в крови, при минимизации катаболизма (закисления крови). Для тренера появляется первые принципы построения тренировочного процесса:

1. Управление активностью ЦНС и мышц обеспечивается управление эндокринной системой (концентрацией стероидных гормонов — соматотропина и тестостерона в организме спортсменов).

2. Управление концентрацией гормонов в крови приводит к адаптационным перестройкам в мышечных волокнах (росту миофибрилл и митохондрий).

Эндокринная система

Эндокринная система включает несколько желез: гипофиз, шишковидная, надпочечники, гонады, поджелудочная и др. При выполнении физических упражнений в коре головного мозга возникает психическое напряжение (стресс), что вызывает активизацию гипоталамуса и активизацию работы гипофиза. Передняя доля гипофиза выделяет в кровь соматотропин, тиреотропин, АКТГ, фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеинезирующий (ЛГ) гормоны.

Соматотропин (гормон роста) — проникая в мышечные волокна стимулирует синтез миофибрилл, активизируется синтез в сухожилиях и костной ткани.

ФСГ, ЛГ — активизируют гонады, что ведет к выделению в кровь тестостерона, который в мышечных волокнах активизирует синтез миофибрилл.

Хорошо известно, что концентрация соматотропина и тестостерона растет при выполнении силовых, скоростно-силовых и скоростных упражнений, а также от массы активных мышц. Поэтому развитие мышечных волокон наиболее интенсивно происходит при выполнении предельных и околопредельных по психическому напряжению упражнений при минимизации степени закисления (катаболизма) МВ.

Отсюда следует следующий педагогический принцип спортивной тренировки:

3. Наиболее эффективными (стрессорными) являются физические упражнения, выполняемые с предельным или околопредельным психическим напряжением (интенсивностью).

Иммунная система

Иммунная система включает костный мозг, тимус, лимфатические узлы и др. Костный мозг отвечает за строительство форменных элементов крови. Важнейшими факторами нормализации функционирования костного мозга являются тестостерон и витамин В12. Поэтому стрессорные нагрузки являются стимуляторами активности и развития костного мозга, а значит иммунной системы.

Мышца

Мышца состоит из мышечных волокон. Мышечные волокна принято классифицировать на быстрые и медленные. Определить мышечную композицию можно с помощью биопсии. Делают биопсию из латеральной головки четырехглавой мышцы бедра. Кусочек мышечной ткани быстро замораживают, потом делают тонкие срезы и обрабатывают химически по определенной технологии. Обычно определяют активность миозиновой АТФазы — фермента разрушающего молекулу АТФ. Затем смотрят поперечные срезы мышечных волокон и видят окраску — черные, серые и белые МВ. Подсчитывают долю на определенной поверхности или из 200 единиц МВ одинаковой окраски. Эта мышечная композиция наследуется. Нельзя практически существенно менять АТФазную активность МВ. В экспериментах с электромиостимуляцией временно можно изменять АТФазную активность, но практического значения эти эксперименты пока не имеют.

Важно отметить, что каждая мышца имеет свою собственную унаследованную мышечную композицию, поэтому взятие биопсии из одной мышцы не может дать полной картины одаренности спортсмена. Педагогическое наблюдение и тестирование может дать более полную информацию о таланте спортсмена, чем лабораторное обследование. Например, набор тестов для легкоатлетов — прыжок с места на двух ногах, многоскоки с ноги на ногу, метание ядра вперед и назад, метание гранаты, позволят в сравнении с нормами оценить одаренность различных мышечных групп у данного спортсмена. Если большинство мальчиков 11–12 лет прыгает в длину с места на 200 см, а один из них прыгнул на 250 см, то нет сомнений, что этот мальчик имеет в мышцах разгибателях суставов ног высокий процент быстрых МВ.

Существует способ классификации МВ по другим ферментам. Особый интерес представляет классификация МВ по активности ферментов митохондрий. В этом случае говорят об окислительных, промежуточных и гликолитических МВ. Эта мышечная композиция не наследуется, поскольку окислительные мышечные волокна легко превращаются в гликолитические при прекращении тренировок. Митохондрии разрушаются, стареют и через 20 дней от 100 % остается только 50 % и т. д. Спортивная форма теряется без тренировок очень быстро.

Мышечное волокно имеет специфические органеллы — миофибриллы. Миофибриллы у всех животных одинаковые по строению и различаются только по длине (количеству саркомеров). Поперечное сечение всех миофибрилл одинаковое. Поэтому сила сокращения мышечного волокна зависит от количества миофибрилл в нем.

Саркомер — последовательный компонент миофибриллы, состоит из нитей актина и миозина. Из миозина выходят веточки с головками. Головка миозина является одновременно ферментом для разрушения молекул АТФ и КрФ. При разрушении молекулы АТФ образуется АДФ, Ф, Н и энергия. Для ресинтеза молекулы АТФ нужна энергия, она берется из молекулы КрФ, которая при разрушении преобразуется в свободный Кр, неорганический фосфат (Ф) и энергию.

Сокращение саркомера и миофибриллы возникает при выходе из цистерн кальция. Он прикрепляется к активным центрам актина и освобождает их для создания мостика между актином и миозином. Головка миозина, при прикреплении к актину, поворачивается на 45 градусов, что обеспечивает скольжение нитей по отношению друг к другу. Отрыв головки миозина от актина требует затраты энергии, которая берется из процесса разрушения молекулы АТФ ферментом — миозиновой АТФазой. Вслед за этим креатинфосфокиназа разрушает КрФ и энергия этой молекулы идет на ресинтез АТФ. Свободный креатин и неорганический фосфат проникает сквозь миофибриллу к митохондриям или ферментам гликолиза и приводят к запуску гликолиза и окислительному фосфорилированию.

Выход кальция из цистерн происходит при активации МВ. После прекращения электрической стимуляции МВ в цистернах закрываются поры, а кальциевые насосы продолжают закачивать атомы кальция в цистерны. Через 50–100 мс большая часть ионов кальция закачивается обратно в цистерны. Этот процесс называют расслаблением мышцы.

Молекулы АТФ крупные, поэтому очень медленно перемещаются по МВ. Посредником между миофибриллами и митохондриями по доставке энергии являются молекулы КрФ. Эти молекулы маленькие и легко перемещаются по МВ. Российские ученые (Сакс с соав., 1977) назвали этот механизм креатинфосфатным челноком.

Поэтому прием креатина с пищей позволяет повысить его концентрацию в МВ. В результате существенно ускоряются метаболические процессы в МВ.

Модель биоэнергетических процессов в мышечных волокнах разного типа

В гликолитических мышечных волокнах имеется запас молекул АТФ в миофибриллах, запас молекул АТФ около митохондрий, запас молекул АТФ в саркоплазме. Имеется запас молекул КрФ, глобул гликогена и капелек жира. Масса митохондрий в гликолитических МВ (ГМВ) мала, поскольку необходима только для жизни этих клеток в покое.

Активизация биохимических процессов начинается с момента прохождения электрических импульсов по мембранам МВ. Открываются поры в цистернах, выходит кальций в саркоплазму, кальций прикрепляется к актину, образуются актин-миозиновые мостики, тратится АТФ и КрФ. Свободный креатин и неорганический фосфат выходят из миофибрилл и используют энергию саркоплазматических молекул АТФ для ресинтеза КрФ. Молекулы АТФ ресинтезируются в ходе анаэробного гликолиза. Гликолиз начинается с разрушения молекулы глюкозы или гликогена, а заканчивается образованием пирувата. Пируват, из-за отсутствия митохондрий, преобразуется в лактат. Соединение аниона лактата с протоном водорода приводит к образованию молочной кислоты, которая может в таком виде выходить в кровь. В крови молекула молочной кислоты диссоциирует, поэтому между концентрацией водорода и лактата имеется высокая корреляционная связь (R = 0,99).

Ионы водорода образуются при распаде саркоплазматических и других молекул АТФ.

Активность ГМВ приводит к накоплению в саркоплазме продуктов метаболизма Н, Кр, Ф, Ла, Пир и др.

Запасов миофибриллярных АТФ хватает на 1–2 с, КрФ 5–20 с (в зависимости от режима сокращения и расслабления МВ). Затем усиливается гликолиз, но мощность его не более 50 % от максимума, а из-за накопления ионов водорода нарушается процесс образования актин-миозиновых мостиков и через 30 с они практически полностью перестают образовываться. Это явление обычно определяют как локальное мышечное утомление. ГМВ определяют как утомляемые мышечные волокна.

Окислительные мышечные волокна устроены точно также как и гликолитические мышечные волокна. Основное различие связано с массой митохондрий. В ОМВ масса митохондрий находится в предельном соотношении с миофибриллами, что обеспечивает максимальное потребление кислорода одним килограммом ОМВ около 0,3 л/мин.

Активизация ОМВ приводит к образованию актин — миозиновых мостиков и затратам энергии молекул АТФ. Концентрация миофибриллярных молекул АТФ поддерживается КрФ. Поддержание концентрации КрФ обеспечивается двумя путями:

— молекулами АТФ ресинтезируемыми в митохондриях,

— молекулами АТФ ресинтезируемыми в аэробном гликолизе.

Этот процесс развивается в течение 45–60 с. К этому времени одновременно может идти как гликолиз, так и окисление жиров. Но по мере функционирования митохондрий в саркоплазме накапливается цитрат, поэтому начинается ингибирование ферментов гликолиза и ОМВ полностью переходит на липолиз.

Липолиз использует запасы жира в капельках, запаса этого жира у нормальных людей хватает на 30–50 мин. Жирные кислоты крови медленно поступают в МВ, поэтому не могут полностью обеспечить мышечную деятельность высокой интенсивности.

Митохондрии поглощают АДФ, Ф, кислород, пируват, жирные кислоты, глицерол, ионы водорода и выделяют ресинтезированные молекулы АТФ, углекислый газ и воду. Поэтому ОМВ не закисляются, не утомляются.

Окисление жиров в ОМВ может прекратиться, если в саркоплазме появятся ионы лактата. В этом случае окисление жиров ингибируется, а лактат становится субстратом окисления. Лактат с помощью лактатдегидрогеназы сердечного типа превращается в пируват, а тот, через ацетил-коэнзима, поступает в митохондрии. Пируват также начинает образовываться в ходе гликолиза из глюкозы и гликогена.

Лактат может попасть в ОМВ только при одновременном функционировании ГМВ и ОМВ.

Биомеханические свойства мышечных волокон связаны с эмпирическими законами:

— «сила — длина»,

— «сила — скорость»,

— «сила — время активации»,

— «сила — время расслабления»,

— «сила — энергия упругой деформации».

Эти законы надо учитывать при анализе соревновательной деятельности.

Нервно-мышечный аппарат

Сердце и кровообращение

Деятельность сердца и сосудов обеспечивает кровообращение — непрерывное движение крови в организме. В своем движении кровь проходит по большому и малому кругам кровообращения. Большой круг начинается от левого желудочка сердца, включает аорту, отходящие от нее артерии, артериолы, капилляры, вены и заканчивается полыми венами, впадающими в правое предсердие. Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка, далее — легочная артерия, легочные артериолы, капилляры, вены, легочная вена, впадающая в левое предсердие.

Функцией сердца является ритмическое нагнетание в артерии крови. Сокращение мышечных волокон (миокардиоцитов) стенок предсердий и желудочков называют систолой, а расслабление — диастолой.

Количество крови, выбрасываемое левым желудочком сердца в минуту, называется минутным объемом кровотока (МОК). В покое он составляет в норме 4–5 л/мин. Разделив МОК на частоту сердечных сокращений в минуту (ЧСС), можно получить ударный объем кровотока или сердца (УОС). В покое он составляет 60–70 мл крови за удар.

Частота и сила сокращений зависит от нервной, гуморальной (адреналин) регуляции и биомеханических условий работы желудочков.

При вертикальном положении тела имеется механический фактор — сила тяжести крови, затрудняющий работу сердца, приток венозной крови к правому предсердию. В нижних конечностях скапливается до 300–800 мл крови.

При мышечной работе минутный объем кровотока растет за счет увеличения ЧСС и УОС. Заметим, что УОС достигает максимума при ЧСС 120–150 уд/мин, а максимум ЧСС бывает при 180–200 и более уд/мин. МОК достигает 18–25 л/мин у нетренированных лиц при достижении максимальной ЧСС (Физиология мышечной деятельности, 1982). В этот момент сердце доставляет организму максимум кислорода:

V_O2 = МОК×Нв×0,00134 = 20×160×0,00134 = 4,288 л/мин

Здесь Нв — содержание гемоглобина в крови, г/л крови; 0,00134 — кислородная емкость гемоглобина в артериальной крови.

Если бы мышцы нетренированного человека могли бы полностью использовать весь приходящий кислород, то этот человек мог бы стать мастером спорта по бегу на длинные дистанции (бегуны мирового класса потребляют кислород на уровне анаэробного порога 4,0–4,5 л/мин). Однако, в мышцах мало митохондрий, поэтому максимальное потребление кислорода (МПК) у нетренированного мужчины составляет 3–3,5 л/мин (45–50 мл/кг/мин), у нетренированной женщины — 2–2,2 л/мин (40–45 мл/кг/мин). На уровне анаэробного порога потребление кислорода составляет в среднем 60–70 % МПК, что в 2 раза меньше, чем у мастеров спорта (Аулик И. В., 1990; Спортивная физиология, 1986).

Кровеносные сосуды

Сердце при сокращении (систоле) выталкивает кровь в аорту и легочную артерию, растягивая их и создавая давление крови (Р). Движению крови препятствует сосудистое (периферическое) сопротивление. Максимальное давление называется систолическим артериальным давлением (САД), минимальное — диастолическим артериальным давлением (ДАД). В условиях покоя в норме САД = 120 мм рт. ст., ДАД = 80 мм рт. ст. Между растяжимостью (эластичностью) артерий и давлением крови в сосудах имеется обратная зависимость. Чем растяжимее артерии, тем больше крови может быть нагнетено без увеличения артериального давления (АД). При артериосклерозе стенка аорты менее эластична, поэтому надо сильнее нагнетать кровь (тот же объем крови, как у здорового человека), чтобы она дальше прошла по сосудам. Сопротивление кровотоку зависит от вязкости крови и, главным образом, от просвета сосудов. Увеличение напряжения мышц вызывает перекрытие сосудов — увеличение сосудистого сопротивления. Накопление в крови мышц продуктов анаэробных процессов (рН, р_СО2, уменьшение р_О2 и др. ) приводит к рабочей гиперемии — расширению кровеносных сосудов, т. е. уменьшению АД (Физиология мышечной деятельности, 1981).

Нервный контроль и гуморальный наиболее важны в управлении функциями сосудистой системы. Симпатические нервные волокна иннервируют гладкие мышцы в стенках артериальных и венозных сосудов, особенно мелких. Кровоток через капилляры определяется местными факторами.

Сосудосуживающий эффект связан с выделением из окончаний адренэргических симпатических волокон норадреналина, который вызывает эффект сокращения гладкомышечных сосудистых клеток, имеющих альфа-рецепторы на мембране (почки, печень, желудочно-кишечный тракт, легкие, кожа). Сосудорасширительный эффект (вазодилятацию) вызывает действие норадреналина и адреналина на гладкомышечные клетки, имеющие бета-рецепторы (сосуды скелетных мышц, сердца, надпочечников) (Физиология человека, 1998).

Реакция организма спортсмена на упражнения разной интенсивности

Каждый спортсмен может себя протестировать, участвуя в соревнованиях на различные дистанции. Зная скорость бега и время можно построить график личных рекордов. Если ось времени представлена как логарифм от времени, то получается график из двух прямых. Первая прямая характеризует максимальные скоростно-силовые способности, вторая — наклонная прямая, характеризует аэробные возможности спортсмена.

Таким образом, никаких 4 или 5 зон мощности у отдельных спортсменов нет, поэтому классическое представлении о зонах мощности на кривой мировых рекордов является ошибочным. На полулогарифмическом графике мировых рекордов по легкой атлетике можно видеть четыре прямые соответствующие 4 лучшим спортсменам мира, т. е. каждый прямолинейный отрезок представляет индивидуальную кривую рекордов. Первая — спринтеров, вторая бегунов на средние дистанции, третья — бегунов на длинные дистанции и четвертая — марафонцев.

Описан механизм формирования структуры мембран митохондрий

Немецкие ученые выяснили, как происходит формирование сложной структуры митохондриальных мембран. Выяснилось, что помимо образования изгибов, необходимо действие еще по крайней мере двух белков. Один из них «раскрывает» второй, после чего второй присоединяется к месту сочленения внутренней и внешней мембраны, а также меняет форму внутренней мембраны, создавая тубулоподобные структуры, которые в результате становятся кристами. Работа опубликована в Nature Communications.

Митохондрия — двумембранная органелла эллипсоидной формы. Митохондрии являются «энергетической станцией» эукариот, так как в ее мембранах происходит окисление органических соединений и использование высвобождающейся при этом энергии для генерации электрического потенциала, тепла и синтеза «батареек» — АТФ.

В соответствии с широко распространенной теорией симбиогенеза, когда-то давно митохондрии были самостоятельными бактериальными организмами. Симбиоз с ними, начавшийся около двух миллиардов лет назад, обеспечил эукариотам налаженную систему энергосбережения, а им, вероятно, дал взамен защиту и питание. У митохондрий до сих пор осталась собственная ДНК, кодирующая белки, но многие гены они утратили, и существовать самостоятельно они не могут.

Наружная мембрана митохондрий гладкая, имеет толщину около семи нанометров и наполовину состоит из липидов. В ней также имеются порины и ряд ферментов. Она служит, в основном, в качестве ограничивающего от цитоплазмы барьера, а также для транспорта веществ и, например, контакта с эндоплазматическим ретикулумом. Между внешней и внутренней мембраной имеется межмембранное пространство толщиной 10-20 нанометров. Внутренняя мембрана на три четверти состоит из белков, не имеет поринов и несет элементы дыхательной цепи, АТФ-синтазные комплексы и транспортные комплексы. Она образует многочисленные складки — кристы, и за счет этого ее площадь примерно в пять раз больше, чем площадь наружной мембраны. Внутри этой мембраны располагается митохондриальный матрикс.

Структуру двух мембран можно представить как многопальцевую перчатку, вшитую внутрь варежки. До сих пор было не вполне ясно, как именно происходит формирование такого лабиринта. Правильная структура важна не только для работы энергетических систем, но и, например, для деления митохондрий, и нарушения ее ведут к разрыву митохондрий, причем содержимое их может отравлять клетку.

Места, в которых кристы прилегают к внешней мембране, называются «сочленениями крист». Такое сочленение содержит комплекс MICOS, который помимо митохондриальных мембран включает по крайней мере семь белков. Именно он обеспечивают правильное формирование крист.

Два белка, Mic10 и Mic60, по-видимому, являются ключевыми элементами этого процесса, поскольку удаление их приводило к разрушению структуры внутренней мембраны. Было известно, что Mic10 принимает форму изогнутого каркаса, и движется вдоль мембраны, к которой он прикреплен. Именно он, по всей видимости, обеспечивает изгибание крист. Однако роль Mic60 до сих пор оставалась неясна.

Ученые выделили белки комплекса MICOS и рассматривали их взаимодействие с липидными мембранами (липосомами) отдельно от клетки. Оказалось, что Mic60 в свободной форме не прикреплен к мембране, а свернут таким образом, что соответствующее место крепления (сайт) его оказывается недоступным. Этот сайт консервативен у мышей, людей, бактерий, дрожжей, птиц и других организмов, что свидетельствует о его значительном возрасте и, соответственно, эволюционной значимости. При взаимодействии с комплексом MICOS, а именно, с белком Mic19, белок меняет конформацию, и сайт оказывается снаружи. Белок прикрепляется к внутренней мембране в месте ее сочленения с внешней мембраной.

Выяснилось, что помимо межмембранного контакта, он при этом выполняет еще важнейшую роль в формировании структуры крист. Он стабилизирует их изгибы, закрепляя мембраны в пространстве в виде длинных тубул. Такие белки можно представить как резинки, надетые на пальцы перчатки и держащие их на определенном расстоянии друг от друга. В отсутствии Mic19 этого не происходит. Таким образом, система Mic19–Mic60 оказывается необходимой для правильного формирования мембранной структуры митохондрий.

А о том, как митохондриями обмениваются нервные клетки, можно прочитать здесь.

Анна Казнадзей

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

4.8: Эукариотические клетки — ядро ​​и рибосомы

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

12717

• Boundless (теперь LumenLearning)
• Boundless

Цели обучения

• Объяснить назначение ядра в эукариотических клетках

Ядро

Одним из основных различий между прокариотическими и эукариотическими клетками является ядро. Как обсуждалось ранее, в прокариотических клетках отсутствует организованное ядро, в то время как эукариотические клетки содержат связанные с мембраной ядра (и органеллы), в которых находится клеточная ДНК и которые руководят синтезом рибосом и белков.

В ядре хранится хроматин (ДНК плюс белки) в гелеобразном веществе, называемом нуклеоплазмой. Чтобы понять хроматин, полезно сначала рассмотреть хромосомы. Хроматин описывает материал, из которого состоят хромосомы, представляющие собой структуры внутри ядра, состоящие из ДНК, наследственного материала. Возможно, вы помните, что у прокариот ДНК организована в виде одной кольцевой хромосомы. У эукариот хромосомы представляют собой линейные структуры. Каждый эукариотический вид имеет определенное количество хромосом в ядрах клеток своего тела. Например, у человека число хромосом равно 46, а у дрозофилы — восемь. Хромосомы видны и отличимы друг от друга только тогда, когда клетка готовится к делению. Чтобы организовать большое количество ДНК внутри ядра, к хромосомам присоединены белки, называемые гистонами; ДНК обертывается вокруг этих гистонов, образуя структуру, напоминающую бусины на нитке. Эти белково-хромосомные комплексы называются хроматином.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): ДНК высокоорганизована: На этом изображении показаны различные уровни организации хроматина (ДНК и белок). Вдоль хроматиновых нитей, развёрнутых белково-хромосомных комплексов, мы находим ДНК, обернутую вокруг набора гистоновых белков. клетка. Ядра живых клеток содержат генетический материал, который определяет всю структуру и функции этой клетки.

В нуклеоплазме также находится ядрышко. Ядрышко представляет собой конденсированный участок хроматина, где происходит синтез рибосом. Рибосомы, большие комплексы белка и рибонуклеиновой кислоты (РНК), представляют собой клеточные органеллы, ответственные за синтез белка. Они получают свои «заказы» на синтез белка из ядра, где ДНК транскрибируется в информационную РНК (мРНК). Эта мРНК перемещается к рибосомам, которые переводят код, представленный последовательностью азотистых оснований в мРНК, в определенный порядок аминокислот в белке.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Рибосомы отвечают за синтез белка: Рибосомы состоят из большой субъединицы (вверху) и малой субъединицы (внизу). Во время синтеза белка рибосомы собирают аминокислоты в белки.

Наконец, граница ядра называется ядерной оболочкой. Он состоит из двух фосфолипидных бислоев: внешней мембраны и внутренней мембраны. Ядерная мембрана является продолжением эндоплазматического ретикулума, а ядерные поры позволяют веществам входить и выходить из ядра.

Ключевые моменты

• Ядро содержит клеточную ДНК и управляет синтезом рибосом и белков.
• Обнаруженное в нуклеоплазме ядрышко представляет собой конденсированную область хроматина, где происходит синтез рибосом.
• Хроматин состоит из ДНК, обернутой вокруг гистоновых белков, и хранится в нуклеоплазме.
• Рибосомы представляют собой большие комплексы белка и рибонуклеиновой кислоты (РНК), ответственные за синтез белка при транскрипции ДНК из ядра.

Ключевые термины

• гистон : любой из различных простых водорастворимых белков, богатых основными аминокислотами лизином и аргинином и образующих комплексы с ДНК в нуклеосомах эукариотического хроматина
• ядрышко : заметное, округлое, немембранное тело внутри ядра клетки
• хроматин : комплекс ДНК, РНК и белков внутри клеточного ядра, из которого конденсируются хромосомы во время клеточного деления

---

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Безграничный

   Количество столбцов печати

   Два

   Печать CSS

   Плотный

   Лицензия

   CC BY-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

6 клеточных органелл | Britannica

проверено Cite

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Пожалуйста, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам, если у вас есть какие-либо вопросы.

Выберите стиль цитирования

MLAAPAChicago Руководство по стилю

проверено Цитируйте

Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые несоответствия. Пожалуйста, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам, если у вас есть какие-либо вопросы.

Выбор стиля цитирования

MLAAPAChicago Руководство по стилю

Написано

Мелисса Петруцелло

Мелисса Петруцелло является помощником редактора журнала «Науки о растениях и окружающей среде» и охватывает широкий спектр материалов, от растений, водорослей и грибов до возобновляемых источников энергии и инженерии по охране окружающей среды. У нее есть MS….

Мелисса Петруцелло

Факт проверен

Редакция Британской энциклопедии

Редакторы Encyclopaedia Britannica курируют предметные области, в которых они обладают обширными знаниями, будь то многолетний опыт, полученный в результате работы над этим контентом, или в результате обучения для получения ученой степени. Они пишут новый контент, а также проверяют и редактируют контент, полученный от участников.

Редакторы Encyclopaedia Britannica

хлорофилл Wilfredo R. Rodriguez H.

Вспомните школьный урок биологии. Вы все еще помните названия и функции всех этих маленьких частей клетки? Возможно, немного туманно в деталях? Вот краткий курс повышения квалификации по некоторым из основных эукариотических органелл, который поможет вам отточить свои научные навыки. Это может пригодиться для вашей следующей игры в Trivial Pursuit!

• Ядро

  Ядро, известное как «командный центр клетки», представляет собой крупную органеллу, в которой хранится клеточная ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Ядро контролирует всю деятельность клетки, такую ​​как рост и обмен веществ, используя генетическую информацию ДНК. Внутри ядра находится меньшая структура, называемая ядрышком, в котором находится РНК (рибонуклеиновая кислота). РНК помогает передать приказы ДНК остальной части клетки и служит матрицей для синтеза белка.

• Рибосомы

  Рибосомы — это белковые фабрики клетки. Состоящие из двух субъединиц, они свободно плавают в цитоплазме клетки или встроены в эндоплазматический ретикулум. Используя шаблоны и инструкции, предоставляемые двумя различными типами РНК, рибосомы синтезируют различные белки, необходимые для выживания клетки.

• Эндоплазматический ретикулум

  эндоплазматический ретикулум Encyclopædia Britannica, Inc.

  Эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой мембранную органеллу, часть мембраны которой совпадает с мембраной ядра. Некоторые части ER, известные как шероховатый ER, усеяны рибосомами и участвуют в производстве белка. Остальная часть органеллы называется гладким ЭР и служит для производства жизненно важных липидов (жиров).

• Аппарат Гольджи

  Аппарат Гольджи Encyclopædia Britannica, Inc.

  Если белки из шероховатого ЭР требуют дальнейшей модификации, их транспортируют в аппарат Гольджи (или комплекс Гольджи). Как и ER, аппарат Гольджи состоит из складчатых мембран. Он ищет в аминокислотных последовательностях белка специализированные «коды» и модифицирует их соответствующим образом. Эти обработанные белки затем сохраняются в аппарате Гольджи или упаковываются в везикулы для транспортировки в другие части клетки.

• Хлоропласты

  Структура хлоропластов Encyclopædia Britannica, Inc.

  У растений и некоторых водорослей органеллы, известные как хлоропласты, служат местом фотосинтеза. Хлоропласты содержат пигмент, известный как хлорофилл, который улавливает солнечную энергию для преобразования воды и углекислого газа в глюкозу для пищи.