obshaya_tsitologia (1120994), страница 31
Текст из файла (страница 31)
В состав малыхсубъединиц входит по одной молекуле РНК, а в состав большой – несколько: упрокариот – две, а у эукариот – 3 молекулы. Характеристики молекулярнойкомпозиции рибосом даны в таблице 9.Таблица 9. Молекулярная характеристика рибосомОбъектКоэффициентКол-воМолеку-седиментациимолекуллярный вес циентполнойРНКна РНКрибосомы и ее субъедисубъединиц30SРибосомыЭукариотседиментКол-вобелковыхмолекулнаации РНК субъединицуницу10,56 х 10621,2 х 10623S4,0 х 1045S16S2170SПрокариотРибосомыКоэффи-50S3440S10,6 х 10618S60S31,6 х 10628S4,0 х 1045Sоколо4,5 х 1045,8S8080SВсего158Таким образом в состав эукариотической рибосомы входят четыре молекулыРНК разной длины: 28S РНК содержит 5000 нуклеотидов, 18SРНК – 2000, 5,8SРНК – 160, 5SРНК – 120.Рибосомные РНК обладают сложной вторичной итретичной структурой, образуя сложные петли и шпильки на комплементарныхучастках, что приводит к самоупаковке, самоорганизации этих молекул всложное по форме тело.
Так, например, сама по себе молекула 18S РНК вфизиологическихионныхусловияхобразуетпалочковиднуючастицу,определяющую форму малой субъединицы рибосом.Под действием низких ионных сил, особенно при удалении ионов магния,плотныерибосомныесубъединицымогутразворачиватьсяврыхлыерибонуклеопротеидные тяжи, где можно наблюдать кластеры отдельных белков,но правильных структур, типа нуклеосом, нет, т.к. нет групп из сходных белков:в рибосоме все 80 белков разные.Для того, чтобы образовались рибосомы необходимо наличие четырех типоврибосомных РНК в эквимолярных отношениях и наличие всех рибосомныхбелков.
Сборка рибосом может происходить спонтанно in vitro, еслипоследовательно добавлять к РНК белки в определенной последовательности.Следовательно для биосинтеза рибосом необходим синтез множестваспециальных рибосомных белков и 4-х типов рибосомной РНК. Где эта РНКсинтезируется, на каком количестве генов, где эти гены локализованы, как ониорганизованы в составе ДНК хромосом – все эти вопросы в последниедесятилетия были успешно разрешены при изучении строения и функцииядрышек.Чем определяется число ядрышек в клеткеКак уже говорилось, все клетки имеют обязательные внутриядерныеструктуры – ядрышки. Это правило имеет небольшое число исключений,которые, как будет видно, только подчеркивают важность и необходимостьучастия ядрышка в жизненных отправлениях клетки. К таким исключениямотносятся клетки дробящихся яиц, где ядрышки отсутствуют на ранних этапах159эмбриогенеза,иликлетки,закончившиеразвитиеинеобратимоспециализировавшиеся как, например, некоторые клетки крови.В остальных случаях в клетках наблюдается 1-5 ядрышек, причем ихколичество не строго постоянно даже у одного и того же типа клеток.
Более тогов некоторых половых клетках (растущие ооциты) число ядрышек можетдостигать нескольких сот, т.е. на два порядка выше, чем в соседнихсоматических клетках. Это - т.н. амплификация ядрышек.Еще в 30-х годах было сделано предположение, что число ядрышек зависит отчисла "ядрышковых организаторов" - особых участков, на которых в телофазепроисходит новообразование ядрышек интерфазного ядра. Часто ядрышковыеорганизаторы локализованы во вторичных перетяжках хромосом (образуютвторичные перетяжки хромосом). Так у человека ядрышковые организаторырасположены в коротких плечах 13, 14, 15, 21 и 22 хромосом (10 на диплоидныйнабор)(рис.82).Умлекопитающихобычноимеетсянесколькоядрышкообразующих хромосом на диплоидный набор: у кошки - 2; у свиньи - 2;у мыши - 4; у коровы - 8.
У хладнокровных позвоночных и у птиц обычноимеется только по одной паре ядрышкообразующих хромосом.Таким образом максимальное число ядрышек в разных клетках определяетсячислом ядрышковых организаторов и увеличивается согласно плоидности ядра:в крупных полиплоидных ядрах всегда количество ядрышек больше.Это правило подтверждается прямыми наблюдениями над мутантнымиособями с разным числом ядрышковых организаторов. Так у шпорцевойлягушки в норме в диплоидной клетке есть две ядрышкообразующиххромосомы и соответственно 1-2 ядрышка.
У гетерозиготной особи с однойядрышкообразующей хромосомой - 1, у гомозиготных мутантных личинок, укоторых нет ядрышковых организаторов, ядрышки не возникают и непроисходит синтеза рРНК. Сходные наблюдения были получены на дрозофилахс разным числом ядрышкообразующих хромосом от 0 до 4.160Локализация ядрышковых организаторов определяется довольно точно намитотических хромосомах с помощью окраски солями серебра, которые имеютспецифическое сродство к некоторым ядрышковым белкам. Более точнымявляетсяопределениеядрышковыхорганизаторовспомощьюметодамолекулярной гибридизации in situ. Так меченная тритием рРНК при контакте сденатурированной ДНК на препарате митотических хромосом образует ДНКрРНК гибрид только в тех местах, где есть последовательности ДНК,комплементарные рРНК.Чаще всего в клетках количество ядрышек меньше, чем число ядрышковыхорганизаторов.
Это связано с тем, что при новообразовании ядрышек они могутсливаться друг с другом в одну общую структуру, т.е. могут объединяться впространстве интерфазного ядра отдельные ядрышковые организаторы разныххромосом. Так в тканях человека могут встречаться клетки с одним ядрышком.Это значит, что десять ядрышкообразующих участков, локусов, диплоидногонабора хромосом входят в состав одного ядрышка. Слияние ядрышек друг сдругом хорошо показано на живых клетках культуры ткани при цейтрафернойкиносъемке.Множественность рибосомных геновПри изучении числа ядрышек при различных хромосомных абберациях былонайдено, что при разрыве хромосомы на месте вторичной перетяжки ядрышкимогут возникать на каждом из фрагментов хромосом.
Так при обмене участкамимежду двумя хромосомами в микроспороцитах кукурузы, в том случае когдаразрыв одной из хромосом происходил через ядрышковый организатор,возникали две хромосомы, каждая из которых несла часть исходногоядрышковогоорганизатора.Вэтомслучаеобехромосомыобладалиспособностью образовывать ядрышки, хотя и в неодинаковой степени. Из этихнаблюдений был сделан очень важный вывод (который полностью подтвердилсяв 60-х годах на молекулярно-биологическом уровне) о том, что ядрышковыйорганизатор представляет собой не точечный локус хромосомы, а является161множественным по своей структуре, содержит несколько одинаковых генныхучастков, каждый из которых отвечает за образование ядрышка.Методом молекулярной гибридизации было показано, что в составе геномовэукариот рибосомные гены представлены сотнями и тысячами единиц; онипринадлежат к фракции умеренно повторяющихся последовательностей ДНК.Даже у бактерий в геноме может быть несколько (6-7) рассеянных по геномуидентичных последовательностей, ответственных за синтез рРНК.
Общееколичество этой фракции ДНК (рДНК) у E. coli составляет около 1% от всейДНК. У эукариотических организмов этот процент может составлять 0,18 для X.laevis, 0,4 - для человека, 1,3 для дрозофилы, 5,5 для пекарских дрожжей. Числоже рибосомных генов у эукариот намного больше, чем у прокариотическихклеток. В табл. 10 приведены некоторые примеры числа генов рРНК уразличных представителей эукариот.Таблица 10. Количество рибосомных генов на гаплоидный набор хромосомХордовыеМлекопитающие:Человек- 200Мышь- 100Кошка- 1000Птицы:Курица- 200Амфибии:Тритонгребенчатый - 4100АмфиумаРыбы:ЛиньЛосось- 19600- 120- 730Неоцератод- 4800Иглокожие:Морской еж- 260Насекомые:СверчокБеспозвоночныедомашний- 170162Шелкопрядтутовый- 240Моллюски:Устрица- 220Нематоды:Аскарида- 300ПростейшиеЭвглена- 800ТетрахименаВысшие растения:Грибы:Фасоль- 2000Кукуруза- 8500ДрожжипекарскиеВодоросли:- 140Хламидомонада - 150АцетабуларияСлизневики:- 290- 1900Диктиостелиум - 200Физарум- 80С помощью метода молекулярной гибридизации было проанализировано нетолько число рибосомных генов, но и их локализация.
Из этих экспериментовследовало, что именно зоны ядрышковых организаторов во вторичныхперетяжках хромосом Xenopus содержат рибосомные гены и что в каждом изэтих организаторов содержится примерно по 300 генов, т.е. ядрышковыеорганизаторы представляют собой полицистронные участки, содержащиемножествоодинаковыхгенов(полиизогенныеучастки).Следовательно,рибосомные гены собраны вместе в группы или кластеры.Наблюдать непосредственно порядок расположения рибосомных генов наДНК выделенных ядрышек с помощью электронного микроскопа удалось надополнительных ядрышках ооцитов амфибий.Амплифицированные ядрышкиОбычно число генов рибосомных РНК постоянно на геном, оно не меняется взависимости от уровня транскрипции этих генов. Так у клеток с высокимуровнем метаболизма число генов рРНК точно такое же как и число у клеток,163полностью прекративших синтез рибосом. При репликации ДНК в S-периодепроисходит и удвоение числа генов рРНК, поэтому их количество коррелирует сплоидностью клетки.Однако существуют случаи, когда гены рРНК подвергаются избыточнойрепликации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
