П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 1. Клеточная биология. Анатомия. Морфология (1134214), страница 29
Текст из файла (страница 29)
10.10; бокс 7.1С). Кариотипизация основывается на исследованиис помощью светового микроскопа той стадии ядерного деления, на которой хромосомы максимально конденсированы (метафаза, см. 2.2.3.5). При этом особенноважны следующие признаки хромосом (см.рис.
2.24): длина, положение центромеры,наличие или отсутствие области ядрышкового организатора и гетерохроматические участки. Центромера (= первичнаяперетяжка; от греч. kentron — центр, т ё ros — часть) — это такое узкое место хромосомы, где хромосомы при перемещении начинают расходиться и где прикрепляются микротрубочки веретена деления.Эти микротрубочки оканчиваются в плоской или полукруглой многослойной структуре, которая расположена сбоку центромеры и известна как кинетохор (от греч.kinesis — движение, choros — место).
Центромера разделяет хромосому на два плеча, относительная длина которых можетбыть от очень близкой до очень разной.Численное выражение соотношения этих1Имеются в виду ткани спорофита. В вегетативных клетках гаметофита (заросток папоротника или вегетативное ядро пыльцы семенныхрастений) один набор хромосом. — Примеч.
ред.2.2. Растительная клетка |ЦентромераКинетохор 1Рис. 2.24. Хромосомы выглядят при ядерныхделениях (например, в мета- и анафазе митоза) как компактные единицы Именно для них ибыло исходно введено понятие «хромосома»(В — препарат R. Martin, съемка в сканирующемэлектронном микроскопе G Wanner; С — СМфотография D.Schweizer):А — схема SAT-хромосомы с обеими теломерами, центромерой с обоими кинетохорами(местами прикрепления микротрубочек аппарата веретена), полосами гетерохроматина (дополнительных участков на теломерах и в области центромер), а также характерной для SATхромосом областью ядрышкового организатора (NOR) и гетерохроматическим сателлитомХромосома расщеплена по длине на 2 хроматиды, которые позже станут дочерними хромосомами: В — хромосомы в анафазе у ячменя Ногdeum vulgare, двойной набор хромосом 2л = 28,хорошо различимы в каждом наборе дочерниххромосом 2 SAT-хромосомы, 4 NOR и 4 сателлита (1880х); С — хромосомный набор Anemoneblanda (2л = 16); гетерохроматические полосы(за исключением тех, которые на центромерах)выделены способом дифференциальной окраски (бООх)105длин — центромерный индекс (отношениедлины короткого плеча к длине всей хромосомы).
У хромосом некоторых (немногих) видов, например у ожики (Luzuld),центромеры вообще невозможно выявить,а нити веретена прикрепляются ко многим местам хромосом («диффузные» центромеры).На концах хромосом формируются особые теломеры. Чтобы предотвратить слияние хромосом, которое возможно, например, после образования хромосомных мостиков, кроссинговер в теломерных районах не происходит (см.
7.2.1.1). С помощьюспециальных белков может осуществлятьсяприкрепление теломер к ядерной оболочке. ДНК теломер отличается обширнымиповторами последовательностей. Репликация этой ДНК производится особой теломеразой, работающей с РНК.Опыты по обработке клеток эндонуклеазами показывают, что каждая хромосома имеет только один тяж ДНК (послерепликации в S-фазе клеточного цикла дватяжа) (одноцепочечная модель). После тогокак стало возможным секвенированиеДНК, все чаще и чаще становятся известными полные последовательности целыххромосом и геномов.
Благодаря этому в настоящее время выяснены многие деталиорганизации последовательностей ДНКхроматина, например относительное положение и особая структура стартовых местрепликации ДНК (origins), кодирующиеи некодирующие участки последовательностей, экзоны и интроны или регулятивные и множественные последовательности. Все это мы рассмотрим в разделах 7.2.1и 7.2.2.2.2.3.3.
Ядрышки и прерибосомыЯдрышки — это места биосинтеза рибосом. Они хорошо различимы уже присветовой микроскопии как компактные,плотные структуры в ядрах. Каждое ядрышко пронизано отрезком хромосомнойДНК, который обозначается как областьядрышкового организатора (nucleolus organizer region, NOR) и несет повторяющиеся гены для рРНК за исключением5S рРНК (рДНК). Хромосомы с ядрыш-106| ГЛАВА 2 СТРОЕНИЕ И УЛЬТРАСТРУКТУРА КЛЕТКИковым организатором обозначают как сателлитные, или SAT-хромосомы. В метафазе ядрышковый организатор различимдаже под световым микроскопом как тонкое место плеча хромосомы (рис. 2.24, А,В). Эта хромосомная структура носит название вторичная перетяжка (первичнаясоответствует центромере).
В гаплоидномнаборе хромосом имеется по крайней мереодна SAT-хромосома; у растений онаобычно только одна, так что число ядрышек соответствует плоидности: ядра диплоидных клеток тканей содержат 2 ядрышка, триплоидные ядра эндосперма у покрытосеменных — 3.Гены рРНК представляют собой примермножественных (повторяющихся) последовательностей ДНК. Многочисленные транскрипционные единицы располагаются тандемнодруг за другом и отделены более короткиминекодирующими промежуточными участками(спейсерами). Каждая транскрипционная единица содержит гены для «крупных» рРНК всегда в одной и той же последовательности итранскрибируется как единое целое Первичный транскрипт — пре-рРНК — потом расщепляется на отдельные рРНК и освобождается от фланкирующих последовательностей,а остатки рибозы и основания местами метилируются.
Для этого ядрышко имеет свой механизм, отличныйот функций прочего пространства ядра1.Рибосомальная ДНК свободна от нуклеосом. Ее транскрипция осуществляетсяпостоянно присутствующей в ядрышкеРНК-полимеразой I, лишь незначительночувствительной к аманитину. На транскрипционных единицах плотно расположены в ряд молекулы РНК-полимеразы I.Каждая такая единица синхронно транскрибируется примерно 100 раз. Кроме этого, высокая скорость синтеза обеспечивается высокой повторяемостью генов рРНК.У высших растений достигается крайняястепень повторяемости (у пшеницы до15 000 копий на ядро, у тыквы до 20 000,у кукурузы до 23 000). Это проявление того,1В районе ядрышка сосредоточены особыемалые ядерные РНК (мяРНК), а также ферменты, осуществляющие процессинг РНК, которые часто кооперируются с мяРНК. — Примеч.
редчто потребность в рибосомах, особенно врастущих клетках, невероятно велика. Поскольку срок жизни рибосом составляетвсего лишь несколько часов, набор рибосом таких клеток должен постоянно возобновляться. Размер ядрышек соответствует интенсивности биосинтеза белка вклетке. В клетках, которые не синтезируют белков (например, генеративные клетки пыльцевых трубок), ядра содержатлишь маленькие ядрышки или вообщелишены их.По мере созревания транскриптов всебольше встречаются также рибосомныебелки, затем готовые прерибосомы в качестве непосредственных предшественни-Рис.
2.25. Ядрышко в ядре клетки корневой меристемы Allium сера (лук репчатый) (электронная микрофотография H.Falk)Места локализации ядрышкового организатора (*) окружены плотно упакованным фибриллярным материалом Он содержит первичныетранскрипты, тогда как в наружной, гранулярной зоне скапливаются прерибосомы; Chr —хроматин2,2 Растительная клетка |ков больших и малых субъединиц рибосом отделяются от ядрышка и перемещаются к поровым комплексам ядерной оболочки.Последовательность этих процессов вовремени отражается в структуре ядрышек(рис.
2.25), где имеются три различныезоны В ядрышковом организаторе рДНКуложена в форме петель и изгибов и окружена тонким нитчатым материалом (фибриллярные центры); эти центры — местатранскрипции. К периферии от них нитчатый материал уплотняется в плотныефибриллярные зоны — места процессинга. Наконец, в гранулярной зоне на периферии ядрышка скапливаются прерибосомы2.2.3.4.
Ядерный матрикси ядерная оболочкаЕсли у выделенных ядер разрушитьмембраны оболочки детергентами и осторожно удалить все растворимые белки, тодаже после обработки нуклеазой останетЮ7ся студенистая рыхлая структура, котораяпо форме и размеру еще соответствуетисходному ядру. Этот ядерный матрикс(nuclear matrix, ядерный скелет) состоитиз смеси различных белков. С ним тесносвязаны части хромосом, участвующие врепликации или транскрипции. То же относится и к ферментам репликации ДНК,и к РНК-полимеразам. Они прикрепляются к ядерному скелету и протягивают ДНКвдоль себя. С помощью иммунофлуоресцентной микроскопии удалось показать, чтотранскрипция и дальнейшее созреваниеРНК-продуктов сосредоточены у определенных мест ядерного пространства, где вмассе скапливаются все необходимые факторы и ферменты. Даже на самой ДНК снекоторыми промежутками располагаются последовательности для прикрепленияядерного матрикса, и между этими пунктами фиксации ДНК образует петли, которые, несмотря на линейность хромосомной ДНК, ведут себя как кольцевая ДНК.В каждой такой петле транскрипция илиже репликация может регулироваться не-Филамент (нить)Цитоплазматическое кольцоНаружное кольцоПеринуклеарнаяцистерна(ядернаяоболочка)Ламина ядраРадиальные спицыВнутреннеецентральное\кольцоЯдерное кольцоРис.
2.26. Поровые комплексы ядерной оболочки (А — электронная микрофотография V Speth).А — ядерная оболочка Allium сера, замораживание-скалывание, В — модель ультраструктуры порового комплекса В перинуклеарной цистерне находится наружное кольцо со спицами, которое вместе с ядерным и цитоплазматическим кольцами несет радиальные спицы. Области между спицамиуплотнены аморфным материалом. Цитоплазматическое кольцо несет 8 субьединиц, от которыхотходят в цитоплазму нити (филаменты) Спицы держат над внутренним кольцом центральную трубковидную пробку (центральную гранулу) Через нее проходят различные частицы, которыми обмениваются ядро и цитоплазма•|08| ГЛАВА 2 СТРОЕНИЕ И УЛЬТРАСТРУКТУРА КЛЕТКИзависимо от соседней петли той же хромосомы.Непосредственно внутри ядерной ободочки ядерный матрикс уплотняется в ядернуюпластинку (nuclear lamina), которая у растений выражена не так четко, как во многихядрах клеток животных Она состоит из характерных белков — ламинов Разрушение ядерной оболочки при делении ядра сопровождается сильным фосфорилированием ламиновНаоборот, формирование ядерной оболочкизаново при образовании дочерних ядер связано с дефосфорилированием ламинов Остальной ядерный скелет также частично исчезаетпри ядерном делении, и в компактных хромосомах можно выявить только хромосомный скелет гораздо более простого строенияЯдерная оболочка во многих местахнаходится в непосредственной связи с цистернами ЭР (ЭС) и несет на своей наружной стороне рибосомы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
