Bunka je základnou jednotkou živých organizmov na Zemi a má zložitú chemickú organizáciu štruktúr nazývaných organely. Patrí medzi ne jadierko, ktorého štruktúru a funkcie budeme študovať v tomto článku.
Vlastnosti eukaryotických jadier
Jadrové bunky obsahujú nemembránové zaoblené organely, hustejšie ako karyoplazma a nazývané jadierka alebo jadierka. Boli objavené v 19. storočí. Teraz sú jadierka úplne študované vďaka elektrónovej mikroskopii. Takmer až do 50. rokov 20. storočia neboli funkcie jadierok určené a vedci považovali túto organelu skôr za rezervoár rezervných látok používaných počas mitózy.
Moderný výskum preukázal, že organoid obsahuje granuly nukleoproteínovej povahy. Biochemické experimenty navyše potvrdili, že organela obsahuje veľké množstvo bielkovín. Práve oni určujú jeho vysokú hustotu. Jadierko okrem bielkovín obsahuje RNA a malé množstvo DNA.
Bunkový cyklus
Je zaujímavé, že v živote bunky, ktorá pozostáva zobdobie pokoja (interfáza) a delenia (meióza - v pohlaví, mitóza - v somatických bunkách), jadierka nie sú trvalo zachované. Takže v interfáze je nevyhnutne prítomné jadro s jadierkom, ktorého funkciami sú zachovanie genómu a tvorba organel syntetizujúcich proteíny. Na začiatku bunkového delenia, teda v profáze, miznú a znovu sa vytvárajú až na konci telofázy, pričom zostávajú v bunke až do ďalšieho delenia alebo do apoptózy - jej smrti.
Jadrový organizátor
V 30. rokoch minulého storočia vedci zistili, že tvorbu jadierok riadia určité časti niektorých chromozómov. Obsahujú gény, ktoré uchovávajú informácie o štruktúre a funkciách jadierka v bunke. Existuje korelácia medzi počtom nukleárnych organizátorov a samotnými organelami. Napríklad žaba s pazúrikmi obsahuje vo svojom karyotype dva chromozómy tvoriace jadierko, a preto sú v jadrách jej somatických buniek dve jadierka.
Keďže funkcie jadierka, ako aj jeho prítomnosť úzko súvisia s delením buniek a tvorbou ribozómov, samotné organely chýbajú vo vysoko špecializovaných mozgových tkanivách, krvi a tiež v blastoméroch drvenie zygoty.
Nukleolová amplifikácia
V syntetickom štádiu interfázy spolu so samoduplikáciou DNA dochádza k nadmernej replikácii množstva génov rRNA. Keďže hlavnou funkciou jadierka je produkcia ribozómov, počet týchto organel sa prudko zvyšuje v dôsledku nadmernej syntézy lokusov DNA, ktoré nesú informácie o RNA. Nukleoproteíny nesúvisiace schromozómy začnú fungovať autonómne. V dôsledku toho sa v jadre vytvára veľa jadierok, ktoré sa vzďaľujú od chromozómov tvoriacich jadierko. Tento jav sa nazýva amplifikácia génu rRNA. Pokračujúc v štúdiu funkcií jadierka v bunke konštatujeme, že ich najaktívnejšia syntéza prebieha v profáze redukčného delenia meiózy, v dôsledku čoho môžu oocyty prvého rádu obsahovať niekoľko stoviek jadierok.
Biologický význam tohto javu je zrejmý vzhľadom na to, že v raných štádiách embryogenézy: drvenie a blastulácia, je potrebné obrovské množstvo ribozómov na syntézu hlavného stavebného materiálu – proteínu. Amplifikácia je pomerne bežný proces; vyskytuje sa v oogenéze rastlín, hmyzu, obojživelníkov, kvasiniek a tiež u niektorých protistov.
Histochemické zloženie organely
Poďme pokračovať v štúdiu eukaryotických buniek a ich štruktúr a uvažujme o jadierku, ktorého štruktúra a funkcie sú vzájomne prepojené. Je dokázané, že obsahuje tri druhy prvkov:
- Nukleonéma (vláknité útvary). Sú heterogénne a obsahujú fibrily a hrudky. Ako súčasť rastlinných aj živočíšnych buniek tvoria nukleonémy fibrilárne centrá. Cytochemická štruktúra a funkcie jadierka závisia aj od prítomnosti matrice v ňom - siete podporných proteínových molekúl terciárnej štruktúry.
- Vakuoly (svetlé oblasti).
- Granulárne granule (nukleolíny).
Z hľadiska chemickej analýzy je táto organela takmer celá zložená z RNA a bielkovín aDNA sa nachádza len na jej periférii a tvorí prstencovú štruktúru - perinukleárny chromatín.
Zistili sme teda, že jadierko pozostáva z piatich útvarov: fibrilárne a granulárne centrá, chromatín, proteínové retikulum a hustá fibrilárna zložka.
Druhy jadier
Biochemická štruktúra týchto organel závisí od typu buniek, v ktorých sa nachádzajú, ako aj od charakteristík ich metabolizmu. Existuje 5 hlavných štruktúrnych typov jadierka. Prvý - retikulárny, je najbežnejší a je charakterizovaný množstvom hustého fibrilárneho materiálu, zhlukov nukleoproteínov a nukleónu. Proces prepisovania informácií z nukleárnych organizátorov je veľmi aktívny, takže fibrilárne centrá sú v zornom poli mikroskopu zle viditeľné.
Keďže hlavnými funkciami jadierka v bunke je syntéza ribozomálnych podjednotiek, z ktorých sa tvoria organely syntetizujúce proteíny, retikulárny typ organizácie je vlastný rastlinným aj živočíšnym bunkám. Kruhový typ jadierok sa nachádza v bunkách spojivového tkaniva: lymfocytoch a endoteliocytoch, v ktorých sa gény rRNA prakticky neprepisujú. Zvyškové jadierka sa vyskytujú v bunkách, ktoré úplne stratili schopnosť transkripcie, ako sú normoblasty a enterocyty.
Segregované druhy sú vlastné bunkám, ktoré zažili intoxikáciu karcinogénmi, antibiotikami. A nakoniec, kompaktný typ jadierka sa vyznačuje mnohými fibrilárnymi centrami a malým množstvomnukleonem.
Proteínová nukleárna matrica
Pokračujme v štúdiu vnútornej štruktúry štruktúr jadra a určme, aké sú funkcie jadierka v bunkovom metabolizme. Je známe, že asi 60 % suchej hmoty tejto organely tvoria proteíny, ktoré tvoria chromatín, ribozomálne častice a tiež samotné nukleárne proteíny. Poďme sa im venovať podrobnejšie. Niektoré z proteínov sa podieľajú na spracovaní – tvorbe zrelej ribozomálnej RNA. Patria sem RNA polymeráza 1 a nukleáza, ktoré odstraňujú extra triplety z koncov molekuly rRNA. Fibrlarínový proteín sa nachádza v hustej fibrilárnej zložke a podobne ako nukleáza vykonáva spracovanie. Ďalším proteínom je nukleolín. Spolu s fibrillarínom sa nachádza v PFC a FC jadier a v nukleárnych organizátoroch chromozómov profázy mitózy.
Polypeptid, akým je nukleofosín, sa nachádza v granulárnej zóne a hustej fibrilárnej zložke, podieľa sa na tvorbe ribozómov z podjednotiek 40 S a 60 S.
Aká je funkcia jadierka
Syntéza ribozomálnej RNA je hlavnou úlohou, ktorú musí vykonať jadierko. V tomto čase dochádza k transkripcii na jeho povrchu (konkrétne vo fibrilárnych centrách) za účasti enzýmu RNA polymerázy. Na tomto nukleárnom organizátore sa syntetizujú stovky pre-ribozómov, nazývaných ribonukleoproteínové globule. Tvoria ribozomálne podjednotky, ktoré opúšťajú karyoplazmu cez jadrové póry a končia v cytoplazme bunky. Malá podjednotka 40S sa viaže na messenger RNA a až potom na neje pripojená veľká podjednotka 40S. Vytvorí sa zrelý ribozóm schopný uskutočniť transláciu - syntézu bunkových proteínov.
V tomto článku sme študovali štruktúru a funkcie jadierka v rastlinných a živočíšnych bunkách.
