Реализация генетической информации
Эта функция включает процессы, обеспечивающие клетку белками и РНК. Основной этап — экспрессия генов, которая начинается с транскрипции (создания первичных транскриптов на матрице ДНК) и синтеза служебных рРНК и тРНК.
Далее происходит процессинг (созревание) матричной РНК:
- Сплайсинг — удаление интронов (некодирующих участков) и соединение экзонов (кодирующих).
- Модификация концов — присоединение специальных последовательностей, которые защищают РНК от экзонуклеаз и помогают связаться с рибосомой.
Кроме того, в ядре собираются субъединицы рибосом (из рРНК и цитоплазматических белков). Активность генов регулируется химическими модификациями ДНК и гистонов, что решает, какие участки будут «работать», а какие — «молчать».
Сохранение и воспроизведение генома
Поддержание целостности ДНК базируется на трех процессах:
- Репарация (починка). Постоянное обнаружение и исправление ошибок. С возрастом ее эффективность падает.
- Репликация (удвоение). Идет перед делением (кроме второго деления мейоза) по полуконсервативному принципу — каждая новая молекула содержит одну старую и одну новую цепь.
- Конденсация хромосом. Компактная упаковка генетического материала в начале клеточного деления. Это предотвращает спутывание и разрывы хромосом при расхождении к полюсам.
Разрушение наследственного материала
Ядро способно запустить программируемую гибель клетки — апоптоз. Этот процесс активирует внутриядерные ферменты (эндонуклеазы), которые фрагментируют ДНК.
Причины такого саморазрушения:
- Накопление критического количества ошибок и повреждений в ДНК, которые невозможно починить.
- Получение специфических химических сигналов извне через рецепторы на мембране клетки.
Особенности ядер половых клеток
В созревающих половых клетках к сохранению генома предъявляются более строгие требования, чтобы не передать дефекты потомству. Репарация идет интенсивнее, а поврежденные клетки чаще уходят в апоптоз.
В ходе мейоза происходят конъюгация (сближение) и кроссинговер (обмен участками) гомологичных хромосом, что не только повышает генетическое разнообразие, но и, по гипотезе «омоложения», улучшает починку дефектов. При сперматогенезе наблюдается «сверхконденсация» — максимальная упаковка ДНК за счет замены обычных белков на специфические.
Доказательство транскрипции в ядре
Синтез РНК именно в ядре можно доказать экспериментально методом авторадиографии.
В организм вводят радиоактивный маркер — H³-уридин. Используют уридин, а не УТФ, так как фосфатные группы мешают молекуле пройти через клеточную мембрану. Кроме того, в отличие от тимидина (маркера репликации ДНК), уридин встраивается исключительно при синтезе РНК. На гистологических срезах, покрытых фотоэмульсией, радиоактивный распад оставляет гранулы серебра (черные точки), которые локализуются строго над ядрами клеток.
Вопросы с занятий и экзамена
УТФ не может проникнуть в клетку из-за фосфатных групп, поэтому берут нуклеозид уридин. А тимидин используют для отслеживания репликации ДНК, в то время как уридин специфично встраивается только в РНК при транскрипции.
УТФ не может проникнуть в клетку из-за фосфатных групп, поэтому берут нуклеозид уридин. А тимидин используют для отслеживания репликации ДНК, в то время как уридин специфично встраивается только в РНК при транскрипции.
Что такое сплайсинг?
Это этап созревания (процессинга) мРНК, при котором из молекулы удаляются некодирующие участки (интроны), а оставшиеся кодирующие фрагменты (экзоны) сшиваются вместе.
В чем суть полуконсервативного принципа репликации?
При удвоении ДНК каждая из двух образовавшихся дочерних молекул состоит из одной старой материнской цепи и одной полностью новой цепи, синтезированной по принципу комплементарности.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы химической модификации гистонов
- Строение и функции хроматина в интерфазном ядре
- Окраска ДНК по методу Фельгена
- Типы экзонуклеаз и защита мРНК
- Специфические белки при сверхконденсации в сперматогенезе
Разберите тему целиком в курсе «Гистология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Функции клеточного ядра» и ещё 3 438 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 137 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Ядро клетки. Деление клетки»
Бесплатные видеоуроки: гистологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.