Выявление транскрипции в клеточных ядрах

Клеточное ядро

4.1.1. Общие представления

4.1.1.1. Функции ядра
4.1.1.2. Ядерная ДНК
4.1.1.3. Выявление транскрипции в клеточных ядрах
4.1.1.4. Структура ядра

4.1.2. Хроматин

4.1.2.1. Эу- и гетерохроматин
4.1.2.2. Половой хроматин
4.1.2.3. Нуклеосомная организация хроматина

4.1.3. Ядрышки

4.1.3.1. Строение
4.1.3.2. Выявление при световой микроскопии

4.1.4. Ядерная оболочка и матрикс

4.1.4.1. Ядерная оболочка
4.1.4.2. Ядерный матрикс

Деление клеток

4.2.1. Два способа деления

4.2.2. Клеточный цикл

4.2.2.1. Клеточный цикл постоянно делящихся клеток
4.2.2.2. Клеточный цикл для клеток, прекращающих деление
4.2.2.3. Пример - клеточный цикл клеток эпидермиса
4.2.2.4. Феномен полиплоидии

4.2.3. Митоз

4.2.3.1. Стадии митоза
4.2.3.2. Просмотр препарата: митозы в тонкой кишке
4.2.3.3. Просмотр препарата: митозы в культуре животных клеток
4.2.3.4. Метафазные хромосомы
4.2.3.5. Уровни укладки хромосом

Клеточное ядро

Общие представления

Функции ядра

Функции ядра в соматичес- ких клетках	а) Ядро - важнейшая органелла клетки, содержащая наследственный материал - ДНК. б) Поэтому в соматических клетках оно выполняет 2 ключевые функции: сохраняет наследственный материал для передачи дочерним клеткам (образующимся при делении исходной); обеспечивает использование информации ДНК в самой клетке - в том объёме, в каком это необходимо данной клетке при данных условиях.
Информация, записанная в ДНК	Конкретно, ДНК каждой клетки содержит следующую информацию: о первичной структуре(последовательности аминокислот) всех белков всех клеток организма (исключение - некоторые белки митохондрий, кодируемые митохондриальной ДНК), о первичной структуре (последовательности нуклеотидов) примерно 60 видов транспортных РНК и 5 видов рибосомных РНК, а также, видимо, о программе использования данной информациив разных клетках в разные моменты онтогенеза.
Последова- тельность передачи информации	а) Передача информации о структуре белка включает 3 этапа.- Транскрипция.– В ядре на участке ДНК как на матрице образуется матричная РНК(мРНК); точнее, её предшественник (пре-мРНК). Созревание мРНК (процессинг) и перемещение её в цитоплазму. Трансляция. - В цитоплазме на рибосомах происходит синтез полипептидной цепи в соответствии с последовательностью нуклеотидных триплетов (кодонов) в мРНК. б) Т.к. среди белков около 50 % являются ферментами, то их образование приводит, в конечном счёте, к синтезу и всех прочих (небелковых) компонентов клетки и межклеточного вещества.
Процессы, происходя- щие в ядре	а) Итак, вторая ключевая функция ядра (использование информации ДНК для обеспечения клеточной жизнедеятельности) реализуется за счёт того, что в нём проходят транскрипция определённых участков ДНК (синтез пре-мРНК), созревание мРНК, синтез и созревание тРНК и рРНК. б) Кроме того, в ядре формируются субъединицы рибосом (из рРНК и поступающих из цитоплазмы рибосомальных белков). в) Наконец, перед делением клетки (кроме второго деления мейоза) в ядре происходит репликация (удвоение) ДНК, причём в дочерних молекулах ДНК одна из цепей является старой, а вторая - новой (синтезированной на первой по принципу комплементарности).
Функции ядра в половых клетках	В половых клетках (сперматозоидах и яйцеклетках) функция ядер несколько иная. Это подготовка наследственного материала для объединения с аналогичным материалом половой клетки противоположного пола.

Ядерная ДНК

I. Выявление ДНК

1. а) Обнаружить ДНК в клеточных ядрах можно с помощью метода Фёльгена (п. 1.1.4). – б) При этой окраске ДНК окрашивается в вишнёвый цвет, а прочие вещества и структуры - в зелёный. 2. а) На снимке мы видим, что, действительно, в ядрах (1) клеток содержится ДНК. б) Исключения составляютядрышки (2): в них содержание ДНК низкое, отчего они, как и цитоплазма (3), имеют на препарате зелёный цвет.

1. Препарат - дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) в ядре клетки. Окраска по методу Фёльгена. Полный размер

II. Характеристики ядерной ДНК

Выявление транскрипции в клеточных ядрах

I. Принцип метода

Мечение уридином

а) Чтобы выявить транскрипционную активность клеточных ядер, животным in vivo вводят в кровь раствор радиоактивного уридина. б) Данное соединение в клетках превращается в Н3–УТФ (уридинтрифосфат) - один из четырёх нуклеотидов, используемых при синтезе РНК. в) Поэтому вскоре после введения метки она оказывается в составе новосинтезированных цепей РНК. Замечание. - При образовании ДНК вместо уридилового нуклеотида используется тимидиловый; так что Н3–УТФ включается только в РНК.

Последу- ющие процедуры

а) Через определённое время животных забивают и готовят срезы изучаемых тканей. б) Срезы покрывают фотоэмульсией. - В местах нахождения радиоактивного соединения происходит разложение фотоэмульсии и образуются гранулы серебра(2). Т.е. последние являются маркёрами радиоактивной метки. в) Затем срез (после промывки и закрепления) красят как обычный гистологический препарат.

II. Препарат

1. а) На представленном снимке мы видим, что меченое вещество сосредоточено, главным образом, в ядрах (1) клеток. б) Это и отражает тот факт, что в ядрах происходит синтез всех видов РНК - мРНК, тРНК и рРНК. 2. Наличие метки в других частях препарата объясняется, например, тем, что какая-то часть меченого вещества (Н3–уридина) не успела включиться в состав РНК, а какая-то часть новообразованной РНК, наоборот, уже успела выйти из ядра в цитоплазму.

2. Препарат - включение Н3–уридина в РНК. Окраска гематоксилин-эозином. Полный размер

Структура ядра

1. а) А здесь - обычный препарат печени. б) В печёночных клетках хорошо выявляются округлые ядра (1). б) Последние окрашиваются гематоксилином в фиолетовый цвет. 2. а) В свою очередь, в ядрах можно видеть 3 основных элемента: ядерную оболочку (2), глыбки хроматина (3), округлые ядрышки (4). б) Другие компоненты ядра - ядерный матрикс и ядерный сок - формируют ту среду, в которой находятся хроматин и ядрышко.

3. Препарат - структура клеточного ядра. Клетки печени. Окраска гематоксилин-эозином. Полный размер

3. Кроме ядер, обратим внимание на оксифильную, слегка зернистую,цитоплазму (5) и не очень заметные границы(6)клеток.

Теперь рассмотрим более подробно строение ядерных структур.

4.1.2. Хроматин

Эу- и гетерохроматин

I. Общие сведения

Две фракции хроматина	а) Хроматин занимает основную часть объёма ядра. б) Он представлен тёмными (электроноплотными) глыбками - т.н. гетерохроматином (1) и светлыми (электронопрозрачными) областями -эухроматином (2). в) Причём, глыбки гетерохроматина находятся, главным образом, на периферии ядра и прилежат к ядерной оболочке (3).	Электронная микрофотография - ядро плазматической клетки. Полный размер
Природа хроматина	а) Весь хроматин в целом - это совокупность 46 хромосом. б) Каждая из них представляет собой нуклеопротеидный комплекс - двуцепочечную молекулу ДНК, которая определённым образом связана с ядерными белками. в) Содержание белков в хромосоме по массе в 1,3-1,7 раза больше, чем ДНК. г) Кроме того, в хромосоме обнаруживается и РНК (являющаяся продуктом транскрипции).
Актив- ность фракций хроматина	1. Эухроматин - это функционально активные (участвующие в транскрипции) части хромосом, которые находятся в деконденсированном (диффузном) состоянии. б) Гетерохроматин-напротив, функционально неактивныеотделы (и целые хромосомы), которые конденсированы, образуя глыбки. 2. При изменении состояния клетки или в процессе дифференцировки возможен переход части гетерохроматина в эухроматин и обратно.

II. Состояние хроматина в разных клетках

1. Из предыдущего следует: чем больше в ядре доля гетерохроматина, тем ниже функциональная активность ядра, т.е. тем меньше скорость синтеза РНК. 2. а) Так, в ядре нервной клетки(I) гетерохроматина очень мало - ядро и клетка в целом функционально очень активны. б) А. Напротив, в лимфоците (II) мы видим преобладание гетерохроматина. Б. Это вполне коррелирует с очень малым объёмом цитоплазмы, которая к тому же бедна органеллами. В. Данная клетка циркулирует в крови, и процессы синтеза РНК и белков идут в ней с небольшой скоростью.

Электронные микрофотографии - I - ядро нервной клетки, II - ядро малого лимфоцита. Полный размер

Половой хроматин

Одним из компонентов гетерохроматина может быть т.н. половой хроматин.

Половые хромосомы у мужчин	а) У мужчин в наборе хромосом каждой клетки содержатся, как известно, по одной Х- и Y-половой хромосоме. б) Обе они находятся в деконденсированном состоянии, т.е. входят во фракцию эухроматина.
Половые хромосомы у женщин	а)У женщин в клетках содержатся по две Х-хромосомы. б) А. Одна из них деконденсирована. Б. Вторая же Х-хромосома всегда находится в конденсированном состоянии, образуя в ядре компактное тельце - половой хроматин.
Обнаруже- ние полового хроматина	а) Для обнаружения полового хроматина обычно исследуют мазок крови. б) В нейтрофильных лейкоцитах женщин половой хроматин выявляется в виде барабанной палочки (2), находящейся в одном из сегментов ядра (1). в) По этому признаку в судебной медицине отличают кровь женщин от крови мужчин.	4. Препарат - половой хроматин в лейкоцитах (мазок крови женщины). Окраска азур 2-эозином. Полный размер

Поиск по сайту: