Немембранные органоиды клетки Курская (Долгорукова) С.В., учитель биологии высшей категории МБОУ гимназия № 116 г.Санкт-Петербурга Сдаем ГИА, ЕГЭ
Органоиды общего назначения Специальные органоиды Присутствующие во всех клетках эукариот Характерные для специализированных клеток многоклеточного организма или клеток одноклеточного организма Пластиды, митохондрии, лизосомы и т.д. Реснички, жгутики и т.д. Органоиды клетки Постоянные клеточные структуры, имеющие определенное строение, химический состав и выполняющие специфические функции.
Классификация органоидов Органоиды Немембранные Мембранные Одномембранные Двухмембранные Рибосомы Клеточный центр Микротрубочки Микрофиламенты Хромосомы Митохондрии Пластиды ЭПС Комплекс Гольджи Лизосомы Вакуоли
Немембранные органоиды Рибосомы Рибосомы Имеется рРНК Немембранные Самые многочисленные структуры, обнаруженные во всех типах клеток. Функция — сборка белковых молекул.
Выделяют рибосомы 2 видов: 80S-рибосомы - в цитоплазме эукариот 70S – в митохондриях, пластидах и цитоплазме прокариот Химический состав – 50% белков, 50% рРНК, причем рибосома, лишенная белков, тоже работает, только медленнее.
иРНК (мРНК) (информационная, матричная) тРНК (транспортная) рРНК (рибосомальная) РНК Содержит информацию о первичной структуре белка Транспорт аминокислоты к месту синтеза белковый цепи, узнавание кодона на иРНК Структурная (формирование рибосом) Участие в синтезе белковой (полипептидной) цепи В цитоплазме В цитоплазме В рибосомах Перенос генетической информации от ДНК к рибосомам Матрица для синтеза белка при трансляции Экспрессия («проявление») генов
«рельсы» для транспортировки частиц. формируют центральную структуру ресничек и жгутиков — аксонему (осевая нить жгутика). входят в состав центриоли и веретена деления участвуют в поддержании формы клетки и расположения органоидов в цитоплазме клетки (например, аппарат Гольджи) У растений – часть цитоскелета Микротрубочки Микротрубочка Нуклеиновых кислот нет. Немембранные Белковые внутриклеточные структуры, входящие в состав цитоскелета. Функции
Сократимые элементы цитоскелета — непосредственно участвуют в: изменении формы клетки при распластывании, прикреплении к субстрату, амебоидном движении, эндомитозе, циклозе в растительных клетках. перемещении везикул в клетках животных и растений Места опосредованного прикрепления некоторых мембранных белков-рецепторов. Формирование сократительного кольца при цитотомии в животных клетках. В клетках кишечника позвоночных — поддержание микроворсинок. Микрофиламенты Нуклеиновых кислот нет. Немембранные Нити, состоящие из молекул глобулярного белка актина и присутствующие в цитоплазме всех эукариотических клеток. Функции Актиновый цитоскелет фибробластов мыши.
Хромосомы Немембранные Составная часть клеточного ядра, с помощью которой осуществляется регуляция синтеза белков в клетке, т.е. передача наследственной информации. Содержат ДНК НИКОЛАЙ КОНСТАНТИНОВИЧ КОЛЬЦОВ Советский биолог, основоположник экспериментальной биологии в России и СССР, член-корреспондент Петербургской АН (1915), академик ВАСХНИЛ (1929). Предложил первую молекулярную модель хромосом в 1928 году ДНК (30-45%) Гистоновые белки (30-50%) Негистоновые белки (4-33%) Состав хромосом
Хромосомы
Схема общей морфологии хромосом а — метацентрическая (равноплечая) хромосома; б — субметацентрическая (неравноплечая) хромосома; в — акроцентрическая (неравноплечая) хромосома; г — хромосома, имеющая вторичную перетяжку; т — теломера; ц — центромера; яор — ядрышкообразующий район.
Уровни упаковки ДНК Немембранные 1 уровень. Нуклеосомный уровень («бусины на нитке») Бусины — это нуклеосомы, а нитка — это ДНК. Повторяющиеся структуры из 8 молекул белков-гистонов ( октамер ) и намотанную на этот октамер ДНК ( нуклеосома ). Гистоны образуют белковую основу-сердцевину, по поверхности которой располагается почти 2 витка ДНК. Между нуклеосомами ( d около 11 нм) – линкер ( не связанный с гистонами участок ДНК) Уровень играет регуляторную и структурную роль, обеспечивая плотность упаковки ДНК в 6—7 раз.
30 нм фибрилла Нить плотно упакованных нуклеосом диаметром 10 нм образует витки с шагом спирали около 10 нм. Один виток суперспирали - 6—7 нуклеосом. В результате такой упаковки возникает фибрилла спирального типа с центральной полостью. Хроматин в составе ядер имеет 25-нм фибриллы, которая состоит из сближенных глобул того же размера — нуклеомеров («супербиды»). Основная фибрилла хроматина - линейное чередование нуклеомеров вдоль компактизованной молекулы ДНК. В составе нуклеомера - два витка нуклеосомной фибриллы, по 4 нуклеосомы в каждом. Нуклеомерный уровень укладки хроматина обеспечивает 40-кратное уплотнение ДНК. Уровни упаковки ДНК 2 уровень – Нуклеомерный уровень (соленоид)
Специфические белки связываются с особыми участками ДНК, которая в местах связывания образует большие петли ( домены ). В некоторых местах есть сгустки конденсированного хроматина, розетковидные образования (из многих петель 30 нм - фибрилл, соединяющихся в плотном центре). Средний размер розеток - 100—150 нм. Розетки фибрилл хроматина— хромомеры (несколько нуклеосомных петель, связанных в центре ) Хромомеры связаны друг с другом участками нуклеосомного хроматина. Такая петельно-доменная структура хроматина обеспечивает структурную компактизацию хроматина и организует функциональные единицы хромосом — репликоны и транскрибируемые гены. Уровни упаковки ДНК 3 уровень –Хромомерный уровень (петельно-розеточный)
Уровни упаковки ДНК 4 уровень –Хромонемный уровень (хроматидный и хромосомный уровень Более плотная упаковка ДНК за счет дальнейшей компактизации хромомеров и наблюдается в делящихся клетках — в них хромосомы настолько плотны, что становятся видны в световой микроскоп как отдельные образования. В неделящейся клетке хромосомы деспирализованы (деконденсированы), границ между ними не видно, и их диффузный материал называется хроматином.
РОЛЬ ЦЕНТРОМЕРЫ При расположении хромосом в виде метафазной пластинки В процессе расхождения дочерних хромосом к полюсам клетки Каждая разделяет хромосому на два плеча. Строение хромосомы Схема строения хромосомы в поздней профазе — метафазе митоза: 1—хроматида; 2— центромера ; 3—короткое плечо; 4—длинное плечо ЦЕНТРОМЕРА (от центр + греч. meros — часть) — специализированный участок ДНК, в районе которого в стадии профазы и метафазы деления клетки соединяются две хроматиды, образовавшиеся в результате дупликации хромосомы. ХРОМАТИДА — часть хромосомы от момента ее дупликации до разделения на две дочерние в анафазе, представляет собой нить молекулы ДНК соединенную с белками. Образуется в результате дупликации хромосом в процессе деления клетки
телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце); акроцентрические (палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом); субметацентрические ( с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L); метацентрические ( V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины). Морфологические типы хромосом
Словарь Гомологичные хромосомы - парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам и набору генов. В клетках тела двуполых животных и растений каждая хромосома представлена двумя гомологичными хромосомами, происходящими одна от материнского, а другая от отцовского организма. Такой набор хромосом называют диплоидным (двойным) Половые клетки, образовавшиеся в результате мейоза, содержат только одну из двух гомологичных хромосом. Этот набор хромосом называют гаплоидным (одинарным ). Осуществляют координацию и регуляцию процессов в клетке путем синтеза первичной структуры белка, информационной и рибосомальной РНК Функции хромосомы
Виды хромосом Гигантские хромосомы из клеток слюнной железы Drosophila melanogaster. Цифрами обозначены аутосомы, а буквами их плечи (R - правое плечо, L - левое плечо), X - X-хромосома ( Мюнтцинг А. Генетические исследования, 1963 ). Политенные хромосомы. Впервые обнаружены Е.Г. Бальбиани в 1881г, однако их цитогенетическая роль была выявлена Костовым, Пайнтером, Гейтцем и Бауером. Содержатся в клетках слюнных желез, кишечника, трахей, жирового тела и мальпигиевых сосудов личинок двукрылых. Хромосомы типа ламповых щеток. Обнаружены Рюккертом в 1892 году. По длине превышают политенные хромосомы, наблюдаются в ооцитах на стадии первого деления мейоза, во время которой процессы синтеза, приводящие к образованию желтка, наиболее интенсивны. Общая длина хромосомного набора в ооцитах некоторых хвостатых амфибий достигает 5900 мкм 1 2 3
КАРИОТИП - совокупность числа, величины и морфологии митотических хромосом Словарь Кариотип домашней кошки Felis catus ( Брайен С. и др. Генетика кошки, 1993). 24-цветная FISH хромосом человека: b - pаскладка хромосом. (Рубцов Н. Б., Карамышева Т. В. Вестн. ВОГиС, 2000).
Нарушения структуры хромосом Нарушение структуры хромосом происходит в результате спонтанных или спровоцированных изменений: Генные (точковые) мутации (изменения на молекулярном уровне) Аберрации (микроскопические изменения, различимые при помощи светового микроскопа): делеции дупликации транслокации инверсии
Делеция ДЕЛЕЦИЯ (от лат. deletio — уничтожение) — хромосомная аберрация (перестройка), при которой происходит потеря участка хромосомы. Может быть следствием разрыва хромосомы или результатом неравного кроссинговера. Делеции подразделяют : на интерстициальные (потеря внутреннего участка) терминальные (потеря концевого участка). Делеция белка CCR5-дельта32 приводит к невосприимчивости её носителя к ВИЧ. Сейчас к ВИЧ устойчиво в среднем 10 % европейцев, однако в Скандинавии эта доля достигает 14-15 %. У финнов и русских доля устойчивых людей еще выше — 16 %, а в Сардинии — всего 4 %. Значение делеции
Дупликация ДУПЛИКАЦИЯ ( От лат. duplicatio — удвоение) — структурная хромосомная мутация, заключающаяся в удвоении участка хромосомы. Могут происходить в пределах одной и той же хромосомы или возникать в результате переноса копии участка хромосомы на другую хромосому ( транспозиции ). Известны случаи многократных повторений участка хромосомы, называемых амплификацией При дупликации гена вторая копия гена часто не подвергается давлению селекции — так, мутация одной из копий гена не несёт вреда организму. Следовательно, копии накапливают мутации быстрее, чем гены, существующие в одном экземпляре.
Транслокация Транслокация — тип хромосомных мутаций, при которых происходит перенос участка хромосомы на негомологичную хромосому. Выделяют: реципрокные транслокации - происходит взаимный обмен участками между хромосомами Робертсоновские транслокации, (центрические слияния) -происходит слияние акроцентрических хромосом с полной или частичной утратой материала коротких плеч. Происходит обмен участками негомологичных хромосом, но общее число генов не изменяется.
Значение транслокаций Играют роль в видообразовании в снижении фертильности в онкологических и врождённых наследственных заболеваниях Транслокации в соматических клетках приводят к развитию лимфом, сарком, лейкозов. Микропрепарат костного мозга больного острой В-лимфоцитарной лейколастной лейкемией
Инверсии Различают: парацентрические (инвертированный фрагмент лежит по одну сторону от центромеры ) и перицентрические (центромера находится внутри инвертированного фрагмента) инверсии. ИНВЕРСИЯ - хромосомная перестройка, при которой происходит поворот участка хромосомы на 180°. Инверсии являются сбалансированными внутрихромосомными перестройками. Инверсии играют роль в эволюционном процессе, видообразовании и в нарушениях фертильности. Виды инверсий Роль инверсий
Использованные источники Гигани О.Б. Общая биология. 9 – 11: Таблицы: схемы/ О.Б.Гигани. – М.: Гуманитар. Изд. Центр ВЛАДОС, 2007 – с. 10 -14. http://eisberg.narod.ru/kiev/kletka.jpg - клетка http://www.cellbiol.ru/files/editor4/er.jpg - ЭПС http://www.cellbiol.ru/book/kletka/jendoplazmaticheskij_retikulum - Информационно-справочный ресурс по биологии http://waukesha.uwc.edu/lib/reserves/zoo234diagrams.html - Librari & Media services FB.ru : http://fb.ru/article/300155/vakuol---eto-funktsii-kletochnoy-vakuoli. https://sites.google.com/site/ogeiegepobiologii/_/rsrc/1477588623556/home/temy/8/%D0%AF%D0%B4%D1%80%D0%BE.jpg – клетка https://sites.google.com/site/ogeiegepobiologii/home/temy/8 - ОГЭ и ЕГЭ по биологии http://fb.ru/misc/i/gallery/30676/875505.jpg - виды РНК http://edu2.tsu.ru/res/1539/text/img/image121.gif - тРНК https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e9/MEF_microfilaments.jpg/300px-MEF_microfilaments.jpg - микрофиламенты http://ejonok.ru/nature/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F/%D0%A5%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%BC%D1%8B – морфология хромосом http://ejonok.ru/nature/biology/485.jpg - морфология хромосом https:// ridero.ru/books/biologiya/image/5660775f0f9be1bc0d92b3bd - типы хромосом http:// pisum.bionet.nsc.ru/kosterin/lectures/lecture9/chromosomescheme.jpg - хромосома http://children.claw.ru/6_man/CONTENT/skan/38.htm -Детская энциклопедия
Использованные источники https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d5/ChromosomeArt.jpg - хромосома https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Paracentric_and_pericentric_inversions.png - инверсия http://bannikov.narod.ru/hrom.htm http://www.everyday.com.ua/myplanet/chromosome.htm Рубцов Н. Б., Карамышева Т. В. Вестн. ВОГиС, 2000 http://hemgene.hoha.ru/HTML/chrall.htm - Хромосомы человека. Брайен С. и др. Генетика кошки, 1993 ttp :// www. ufolog. ru / article. aspx ? control = controls / article / article. ascx & uid =3137 http://ru.wikipedia.org/wiki - Википедия http:// schools.keldysh.ru/co1678/Project/Mixytkin/Sait/Chromosome.html https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f6/Paracentric_and_pericentric_inversions.png - инверсии https:// upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b9/Translocation-4-20rus.png - транслокация
