اسکلت سلولی در سلول های ماهیچه ای واحدهای موجود زنده: اسکلت سلولی. نمودار ساختار یک سلول اپیتلیال یوکاریوتی

اسکلت سلولی مجموعه ای از ساختارهای پروتئینی رشته ای - میکروتوبول ها و ریز رشته ها است که سیستم اسکلتی عضلانی سلول را تشکیل می دهند. فقط سلول های یوکاریوتی دارای اسکلت سلولی هستند، سلول های پروکاریوتی (باکتری ها) فاقد اسکلت سلولی هستند که تفاوت مهمی بین این دو نوع سلول است. اسکلت سلولی حتی در غیاب دیواره سلولی سفت و سخت به سلول شکل خاصی می دهد. حرکت اندامک ها را در سیتوپلاسم سازماندهی می کند (به اصطلاح جریان پروتوپلاسم) که زمینه ساز حرکت آمیبوئید است. اسکلت سلولی به راحتی بازسازی می شود و در صورت لزوم تغییری در شکل سلول ها ایجاد می کند. توانایی سلول ها برای تغییر شکل، حرکت لایه های سلولی را در مراحل اولیه تعیین می کند رشد جنینی. در طول تقسیم سلولی میتوز) اسکلت سلولی "از هم جدا می شود" (تجزیه می شود) و در سلول های دختر دوباره خودآرایی آن اتفاق می افتد.

اسکلت سلولی سه عملکرد اصلی را انجام می دهد.

1. به عنوان یک چارچوب مکانیکی برای سلول عمل می کند که به سلول شکل معمولی آن را می دهد و پیوندی بین غشاء و اندامک ها ایجاد می کند. چارچوب یک ساختار پویا است که با تغییر شرایط خارجی و وضعیت سلول به طور مداوم به روز می شود.

2. به عنوان یک "موتور" برای حرکت سلولی عمل می کند. پروتئین های حرکتی (انقباضی) نه تنها در سلول های عضلانی، بلکه در سایر بافت ها نیز یافت می شوند. اجزای اسکلت سلولی جهت را تعیین می کنند و حرکت، تقسیم، تغییر شکل سلول ها در طول رشد، حرکت اندامک ها و حرکت سیتوپلاسم را هماهنگ می کنند.

3. به عنوان "راه آهن" برای انتقال اندامک ها و سایر مجتمع های بزرگ در داخل سلول عمل می کند.

24. نقش روش ایمونوسیتوشیمی در مطالعه اسکلت سلولی. ویژگی های سازماندهی اسکلت سلولی در سلول های عضلانی.

تجزیه و تحلیل ایمونوسیتوشیمی روشی است که امکان انجام تجزیه و تحلیل ایمونولوژیک مواد سیتولوژیکی را در شرایط حفظ مورفولوژی سلولی فراهم می کند. ICC یکی از انواع روش های ایمونوشیمیایی است: ایمونواسی آنزیمی، ایمونوفلورسانس، رادیو ایمنی و غیره. اساس روش ICC واکنش ایمونولوژیک یک آنتی ژن و یک آنتی بادی است.

سیتوپلاسم سلول های یوکاریوتی با شبکه ای سه بعدی از رشته های پروتئینی (رشته ها) نفوذ می کند که اسکلت سلولی نامیده می شود. بسته به قطر، رشته ها به سه گروه تقسیم می شوند: ریز رشته ها (6-8 نانومتر)، فیبرهای میانی (حدود 10 نانومتر) و میکروتوبول ها (حدود 25 نانومتر). همه این الیاف پلیمرهایی هستند که از زیر واحدهای پروتئین های کروی خاص تشکیل شده اند.

ریز رشته ها (رشته های اکتین) از اکتین، پروتئینی که بیشترین فراوانی را در سلول های یوکاریوتی دارد، تشکیل شده اند. اکتین می تواند به عنوان یک مونومر (G-اکتین، "اکتین کروی") یا یک پلیمر (F-اکتین، "اکتین فیبریلار") وجود داشته باشد. جی اکتین یک پروتئین کروی نامتقارن (42 کیلو دالتون) است که از دو حوزه تشکیل شده است. با افزایش قدرت یونی، G-اکتین به طور برگشت پذیر تجمع می یابد و یک پلیمر خطی سیم پیچی به نام F-actin را تشکیل می دهد. مولکول G-اکتین حامل یک مولکول ATP (ATP) است که به شدت متصل است، که پس از انتقال به F-اکتین، به آرامی به ADP (ADP) هیدرولیز می شود. F-اکتین خواص ATPase را نشان می دهد.

ب- پروتئین های فیبر میانی

عناصر ساختاری الیاف میانی پروتئین هایی هستند که به پنج خانواده مرتبط هستند و دارای درجه بالایی از ویژگی سلولی هستند. نمایندگان معمولیاین پروتئین ها سیتوکراتین ها، دسمین، ویمنتین، گلیاپروتئین فیبریلار اسیدی [GFAP] و نوروفیلامنت هستند. تمام این پروتئین ها دارای ساختار میله ای پایه در قسمت مرکزی هستند که به آن مارپیچ α ابرپیچ نامیده می شود. چنین دایمرهایی به صورت ضد موازی به هم متصل می شوند تا یک تترامر تشکیل دهند. تجمع تترامرها طبق اصل "سر به سر" یک پروتوفیلامنت می دهد. هشت پروتوفیلامنت یک فیبر میانی را تشکیل می دهند.

بر خلاف ریز رشته ها و میکروتوبول ها، مونومرهای آزاد الیاف میانی به سختی در سیتوپلاسم یافت می شوند. پلیمریزاسیون آنها منجر به تشکیل مولکول های پلیمری غیرقطبی پایدار می شود.

V. توبولین

میکروتوبول ها از توبولین پروتئین کروی ساخته می شوند که دایمر زیرواحدهای α و β است. مونومرهای توبولین GTP (GTP) را که به آرامی هیدرولیز می شود و GDP (GTP) متصل می کنند. دو نوع پروتئین با میکروتوبول ها مرتبط هستند: پروتئین های ساختاری، lk-translocators.

اسکلت سلولی توسط پروتئین ها تشکیل می شود، چندین سیستم اصلی وجود دارد که یا بر اساس عناصر ساختاری اصلی قابل مشاهده در مطالعات میکروسکوپی الکترونی (ریز رشته ها، رشته های میانی، میکروتوبول ها) یا بر اساس پروتئین های اصلی تشکیل دهنده ترکیب آنها (اکتین-میوزین) نام گذاری شده اند. سیستم، کراتین ها، سیستم توبولین - دینئین).

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5

✪ عناصر اسکلت سلولی و انتقال پروتئین

✪ سیتولوژی سخنرانی 4. اسکلت سلولی. Okshtein I.L.

✪ اسکلت سلولی - ایوان وروبیوف

✪ اسکلت سلولی | ساختار سلولی | زیست شناسی (قسمت 6)

✪ Inner_Life_Of_A_Cell_-_Full_Version.mkv

زیرنویس

اسکلت سلولی یوکاریوتی

رشته های اکتین (ریز رشته ها)

ریز رشته ها با قطر حدود 7 نانومتر دو زنجیره مارپیچ از مونومرهای اکتین هستند. آنها عمدتاً در غشای بیرونی سلول متمرکز می شوند، زیرا مسئول شکل سلول هستند و می توانند برجستگی هایی روی سطح سلول ایجاد کنند (کاذب و میکروویلی). آنها همچنین در تعامل بین سلولی (تشکیل تماس های چسبنده)، انتقال سیگنال و همراه با میوزین در انقباض عضلانی نقش دارند. با کمک میوزین های سیتوپلاسمی می توان انتقال تاولی را در امتداد میکروفیلامنت ها انجام داد.

رشته های میانی

اسکلت سلولی - پروکاریوت ها

تا مدت ها تصور می شد که فقط یوکاریوت ها دارای اسکلت سلولی هستند. با این حال، با انتشار مقاله ای از جونز و همکاران در سال 2001. (PMID 11290328) که نقش همولوگ های اکتین باکتریایی را در سلول ها توصیف می کند. باسیلوس سوبتیلیس، دوره ای از مطالعه فعال عناصر اسکلت سلولی باکتری آغاز شد. تا به امروز، همولوگ های باکتریایی هر سه نوع عناصر اسکلت سلولی یوکاریوتی - توبولین، اکتین، و رشته های میانی - یافت شده است. همچنین مشخص شد که حداقل یک گروه از پروتئین های اسکلت سلولی باکتریایی، MinD/ParA، هیچ آنالوگ یوکاریوتی ندارد.

همولوگ های باکتریایی اکتین

مهمترین اجزای اکتین مانند اسکلت سلولی MreB، ParM و MamK هستند.

MreB و همولوگ های آن

پروتئین های MreB و همولوگ های آن اجزای اکتین مانند اسکلت سلولی باکتریایی هستند که نقش مهمی در حفظ شکل سلولی، جداسازی کروموزوم ها و سازماندهی ساختارهای غشایی دارند. برخی از انواع باکتری ها مانند اشرشیاکلی، فقط یک پروتئین MreB دارند، در حالی که دیگران ممکن است 2 یا بیشتر پروتئین مشابه MreB داشته باشند. نمونه دومی باکتری است باسیلوس سوبتیلیس، که در آن پروتئین های MreB، Mbl ( مدوباره ب-ل ike) و MreBH ( MreB ساعتامولوگ).

در ژنوم ها E. coliو B. subtilisژن مسئول سنتز MreB در همان اپرون ژن های پروتئین های MreC و MreD قرار دارد. جهش هایی که بیان این اپرون را سرکوب می کنند منجر به تشکیل سلول ها می شود شکل کرویبا کاهش ماندگاری

زیرواحدهای پروتئین MreB رشته‌هایی را تشکیل می‌دهند که دور میله‌ای شکل می‌پیچند سلول باکتریایی. آنها در سطح داخلی غشای سیتوپلاسمی قرار دارند. رشته های تشکیل شده توسط MreB پویا هستند و به طور مداوم در حال پلیمریزاسیون و دپلیمریزاسیون هستند. درست قبل از تقسیم سلولی، MreB در ناحیه ای که انقباض تشکیل می شود متمرکز می شود. اعتقاد بر این است که عملکرد MreB همچنین هماهنگ کردن سنتز مورئین، یک پلیمر دیواره سلولی است.

ژن های مسئول سنتز همولوگ های MreB فقط در باکتری های میله ای شکل یافت شدند و در کوکسی ها یافت نشدند.

ParM

پروتئین ParM در سلول های حاوی پلاسمیدهای کم کپی وجود دارد. عملکرد آن رقیق کردن پلاسمیدها در امتداد قطب های سلول است. در همان زمان، زیر واحدهای پروتئین رشته هایی را تشکیل می دهند که در امتداد محور اصلی سلول میله ای شکل کشیده شده اند.

رشته در ساختار آن یک مارپیچ دوگانه است. رشد رشته های تشکیل شده توسط ParM در هر دو انتها امکان پذیر است، برخلاف رشته های اکتین که فقط در قطب ± رشد می کنند.

MamK

MamK یک پروتئین اکتین مانند است Magnetospirillum magneticumمسئول مکان صحیحمگنتوزوم ها مگنتوزوم ها هجوم غشای سیتوپلاسمی اطراف ذرات آهن هستند. رشته MamK به عنوان یک راهنما عمل می کند که در امتداد آن مگنتوزوم ها یکی پس از دیگری مرتب می شوند. در غیاب پروتئین MamK، مگنتوزوم ها به طور تصادفی در سطح سلول توزیع می شوند.

همولوگ های توبولین

در حال حاضر، دو همولوگ توبولین در پروکاریوت ها یافت شده است: FtsZ و BtubA/B. مانند توبولین یوکاریوتی، این پروتئین ها دارای فعالیت GTPase هستند.

FtsZ

پروتئین FtsZ برای تقسیم سلولی باکتریایی بسیار مهم است؛ این پروتئین تقریباً در همه یوباکتری ها و باستانی ها یافت می شود. همچنین همولوگ هایی از این پروتئین در پلاستیدهای یوکاریوتی یافت شد که تایید دیگری بر منشا همزیستی آنهاست.

FtsZ به اصطلاح حلقه Z را تشکیل می دهد که به عنوان یک داربست برای پروتئین های تقسیم سلولی اضافی عمل می کند. آنها با هم ساختار مسئول تشکیل انقباض (سپتا) را تشکیل می دهند.

BtubA/B

برخلاف FtsZ گسترده، این پروتئین ها فقط در باکتری های این جنس یافت می شوند پروتکوباکتر. آنها در ساختار خود به توبولین نزدیکتر از FtsZ هستند.

کرسنتین، همولوگ پروتئین های رشته ای میانی

این پروتئین در سلول ها یافت شده است Caulobacter crescentus. وظیفه آن دادن سلول است C. crescentusویبریو شکل می گیرد. در غیاب بیان ژن کرسنتین سلولی C. crescentusبه شکل چوب در بیاید جالب توجه است که سلول‌های جهش‌یافته دوگانه، کرسنتین - و MreB-، شکل کروی دارند.

MinD و ParaA

این پروتئین ها در بین یوکاریوت ها همولوگ ندارند.

MinD مسئول موقعیت محل تقسیم در باکتری ها و پلاستیدها است. ParA در تقسیم DNA به سلول های دختر نقش دارد.

همچنین ببینید

اسکلت سلولی- این مجموعه ای از ساختارهای پروتئین رشته ای است که در سیتوپلاسم یک سلول زنده قرار دارد و یک اسکلت یا چارچوب سلولی را تشکیل می دهد. در سال 2001، مشخص شد که اسکلت سلولی در هر دو سلول یوکاریوتی و پروکاریوتی وجود دارد. تا سال 2001 اعتقاد بر این بود که سلول های پروکاریوتی اسکلت سلولی ندارند. چندین سیستم اصلی از اسکلت سلولی وجود دارد که بر اساس پروتئین های اصلی تشکیل دهنده ترکیب (کراتین ها، سیستم توبولین-داینئین یا سیستم اکتین-میوزین) یا بر اساس عناصر ساختاری اصلی قابل مشاهده در مطالعات میکروسکوپی الکترونی (ریز رشته ها) تقسیم می شوند. میکروتوبول ها یا رشته های میانی).

وظایف اسکلت سلولی

اسکلت سلولی وظایف زیر را انجام می دهد:
1. از نام اسکلت سلولی می توان به عملکرد اصلی آن پی برد. این اسکلت یا چارچوب سلول است.
2. شکل خاصی به سلول می دهد و حرکت و تعامل اندامک ها را در داخل سلول تضمین می کند.
3. اسکلت سلولی می تواند با تغییر شرایط خارجی و وضعیت سلول تغییر کند.
4. با توجه به تغییر در ساختار، حرکت سیتوپلاسم، تغییر شکل سلول ها در روند رشد را تضمین می کند.

از تعریف اسکلت سلولی می توان فهمید که اسکلت سلولی از سه پروتئین تشکیل شده است. انواع متفاوت. اسکلت سلولی از ریز رشته ها، رشته های میانی و میکروتوبول ها تشکیل شده است.
1. ریز رشته ها رشته هایی هستند که از مولکول های پروتئین کروی اکتین، میوزین، تروپومیوزین، اکتینین تشکیل شده اند. اندازه آنها 7-8 نانومتر است. از دو زنجیره پروتئینی پیچ خورده تشکیل شده است.
2. رشته های میانی ساختارهای رشته ای از پروتئین های خاص از چهار نوع هستند. اندازه آنها 9-11 نانومتر است.
3. میکروتوبول های اسکلت سلولی نامیده می شوند ساختارهای پروتئینیکه استوانه های توخالی هستند که توسط دایمرهای توبولین تشکیل شده اند. قطر سیلندر 25 نانومتر است. میکروتوبول ها مانند میکروفیلامنت ها قطبی هستند.

اجزای سیستم اسکلتی عضلانی سلول. فقط سلول های یوکاریوتی دارای اسکلت سلولی هستند، سلول های پروکاریوتی (باکتری ها) فاقد اسکلت سلولی هستند که تفاوت مهمی بین این دو نوع سلول است. اسکلت سلولی حتی در غیاب دیواره سلولی سفت و سخت به سلول شکل خاصی می دهد. حرکت اندامک ها را در سیتوپلاسم سازماندهی می کند (به اصطلاح جریان پروتوپلاسم) که زمینه ساز حرکت آمیبوئید است. اسکلت سلولی به راحتی بازسازی می شود و در صورت لزوم تغییری در شکل سلول ها ایجاد می کند. توانایی سلول ها برای تغییر شکل حرکت لایه های سلولی را تعیین می کند مراحل اولیه رشد جنینی . در طول تقسیم سلولیمیتوز) اسکلت سلولی "از هم جدا می شود" (تجزیه می شود) و در سلول های دختر دوباره خودآرایی آن اتفاق می افتد.

اسکلت سلولی سه عملکرد اصلی را انجام می دهد.

3. به عنوان "راه آهن" برای انتقال اندامک ها و سایر مجتمع های بزرگ در داخل سلول عمل می کند.
24. نقش روش ایمونوسیتوشیمی در مطالعه اسکلت سلولی. ویژگی های سازماندهی اسکلت سلولی در سلول های عضلانی.

ب- پروتئین های فیبر میانی

عناصر ساختاری الیاف میانی پروتئین هایی هستند که به پنج خانواده مرتبط هستند و دارای درجه بالایی از ویژگی سلولی هستند. نمایندگان معمولی این پروتئین ها سیتوکراتین ها، دسمین، ویمنتین، گلیاپروتئین فیبریلار اسید [GFAP] و نوروفیلامنت هستند. تمام این پروتئین ها دارای ساختار میله ای پایه در قسمت مرکزی هستند که به آن مارپیچ α ابرپیچ نامیده می شود. چنین دایمرهایی به صورت ضد موازی به هم متصل می شوند تا یک تترامر تشکیل دهند. تجمع تترامرها طبق اصل "سر به سر" یک پروتوفیلامنت می دهد. هشت پروتوفیلامنت یک فیبر میانی را تشکیل می دهند.

V. توبولین

این هسته توسط R. Brown در سال 1831 کشف شد. ارزش هسته در درجه اول با حضور DNA در آن تعیین می شود.

معمولاً یک هسته در یک سلول وجود دارد. با این حال، سلول های چند هسته ای نیز وجود دارد. قطر هسته بین 5 تا 20 میکرون است. تشکر نسبتا سایز بزرگاین ساختار سلولی به وضوح زیر یک میکروسکوپ نوری قابل مشاهده است. شکل هسته متفاوت است: کروی، دراز، دیسکی شکل. مکان هسته در سلول ثابت نیست. در یک سلول گیاهی جوان، هسته اغلب نزدیک به مرکز آن قرار دارد. در سلول های بالغ، هسته به سمت محیطی منتقل می شود که با ظاهر یک واکوئل مرکزی بزرگ همراه است. ترکیب شیمیایی هسته عمدتا توسط اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها نشان داده می شود. بنابراین، هسته های جدا شده از سلول های نخود حاوی DNA - 14٪، RNA - 12٪، پروتئین های اساسی - 22.6٪، پروتئین های دیگر - 51.3٪. پوشش هسته ای از دو غشاء تشکیل شده است که هر غشاء حدود 8 نانومتر ضخامت دارند که توسط یک فضای دور هسته ای به عرض 20 تا 30 نانومتر از هم جدا شده اند که با مایع پر شده است.

غشای بیرونی روی سطح دارای ساختار پیچیده پیچیده ای است که در برخی نقاط به شبکه آندوپلاسمی متصل است. غشای خارجی حاوی تعداد زیادی ریبوزوم است. غشای داخلی می تواند انواژیناسیون ایجاد کند. پوشش هسته ای دارای منافذ است. از 10 تا 100 منافذ با قطر حدود 20 نانومتر در هر 1 میکرومتر مربع از پوشش هسته وجود دارد. منافذ تشکیل پیچیده هستند. آنها به شکل یک لیوان ساعتی هستند که به طور معمول با یک لبه احاطه شده است. لبه از گرانول های پروتئینی منفرد تشکیل شده است. در مرکز منافذ، یک گرانول مرکزی وجود دارد که توسط نخ هایی به دانه های لبه متصل می شود. منافذ هسته تشکیلات پویا هستند، می توانند باز و بسته شوند. به این ترتیب می توان تبادل بین هسته و سیتوپلاسم را تنظیم کرد. ساختار درونی هسته بسته به حالت آن تغییر می کند. دو دوره از زندگی هسته وجود دارد: متابولیک (بین تقسیمات) و دوره تقسیم. در طول دوره متابولیک، هسته همچنین دارای یک یا چند گرانول هسته کروی است. ماده هسته شامل رشته های بسیار در هم تنیده - نوکلئونم ها و حاوی حدود 80 درصد پروتئین، 10-15 درصد RNA و مقداری DNA است. هسته حاوی ریبوزوم است. هسته در قسمت های خاصی از کروموزوم تشکیل می شود که سازمان دهنده هسته نامیده می شود، بنابراین مشتق شده از کروموزوم است. وظیفه اصلی هسته این است که RNA ریبوزومی در آن سنتز می شود و زیر واحدهای ریبوزوم جمع می شوند. سپس خودآرایی ریبوزوم ها در سیتوپلاسم اتفاق می افتد.

توابع هسته

هسته دو گروه عملکرد کلی را انجام می دهد: یکی مربوط به ذخیره سازی واقعی اطلاعات ژنتیکی است، دیگری با اجرای آن، با ارائه سنتز پروتئین.
گروه اول شامل فرآیندهای مرتبط با حفظ اطلاعات ارثی در قالب یک ساختار DNA بدون تغییر است. این فرآیندها با حضور به اصطلاح آنزیم‌های ترمیم‌کننده همراه هستند که آسیب خود به خودی مولکول DNA را از بین می‌برند (شکستگی در یکی از زنجیره‌های DNA، بخشی از آسیب تشعشع)، که ساختار مولکول‌های DNA را عملاً بدون تغییر نگه می‌دارد. از نسل های سلول یا موجودات. علاوه بر این، تولید مثل یا تکثیر مولکول‌های DNA در هسته اتفاق می‌افتد، که این امکان را برای دو سلول فراهم می‌کند که هم از نظر کیفی و هم از نظر کمی حجم‌های مشابهی را به دست آورند. اطلاعات ژنتیکی. در هسته ها، فرآیندهای تغییر و ترکیب مجدد مواد ژنتیکی رخ می دهد که در هنگام میوز (تقاطع) مشاهده می شود. در نهایت، هسته ها به طور مستقیم در توزیع مولکول های DNA در طول تقسیم سلولی نقش دارند.
گروه دیگری از فرآیندهای سلولی که توسط فعالیت هسته ایجاد می شود، ایجاد دستگاه واقعی سنتز پروتئین است. این نه تنها سنتز، رونویسی بر روی مولکول های DNA RNA پیام رسان مختلف و RNA ریبوزومی است. در هسته یوکاریوت ها، تشکیل زیر واحدهای ریبوزوم نیز با کمپلکس کردن RNA ریبوزومی سنتز شده در هسته با پروتئین های ریبوزومی که در سیتوپلاسم سنتز شده و به هسته منتقل می شوند، رخ می دهد.

تعامل هسته و سیتوپلاسم در رشد

سیتوپلاسم نقش مهمی در اجرای اطلاعات ارثی و تشکیل برخی از ویژگی های بدن دارد. قسمت اصلی سیتوپلاسم همراه با تخمک وارد زیگوت می شود. مناطق خاصی از سیتوپلاسم تخمک ممکن است حاوی عواملی باشد که سرنوشت سلول های متمایز کننده خاصی را تعیین می کند. فعالیت ژن ها به سیتوپلاسم بستگی دارد. در سیتوپلاسم تخمک یک فعال کننده سنتز DNA و یک سرکوب کننده سنتز RNA وجود دارد که مستقل از یکدیگر عمل می کنند. اگر هسته های سلول های مغزی یک قورباغه بالغ به تخمک بالغ پیوند زده شود، RNA در آنها سنتز می شود و DNA سنتز نمی شود. برخی از اندامک های سیتوپلاسم که سیستم سنتز پروتئین خود را دارند (میتوکندری) می توانند بر رشد صفات خاصی تأثیر بگذارند. توارث صفات از طریق سیتوپلاسم - توارث سیتوپلاسمی یا خارج هسته ای. در فرآیند رشد، یک تعامل پیچیده بین هسته و سیتوپلاسم وجود دارد. در گیاهان و به ویژه جانوران نقش اصلی در شکل گیری خصوصیات موجودات به هسته تعلق دارد.

B. L. Astaurov در آزمایشات مربوط به آندروژنز بین گونه ای با کرم ابریشم به طور قانع کننده ای نقش غالب هسته را در روند رشد فردی نشان داد. او هیبریدهای بین گونه ای را با تلقیح تخمک های کرم ابریشم وحشی با اسپرم کرم ابریشم خانگی و بالعکس به دست آورد. هسته های ماده با شوک حرارتی (با حرارت دادن) غیرفعال شدند. در این مورد، هسته دو اسپرم در لقاح تخمک شرکت کردند. هیبریدهای هسته ای سیتوپلاسمی سیتوپلاسم را از یک گونه و هسته را از گونه دیگر دریافت کردند. افراد توسعه یافته همیشه مذکر بودند و در تمام شخصیت های مورد مطالعه شبیه گونه هایی هستند که از آنها هسته دریافت کردند.

با این حال، سیتوپلاسم نقش بسیار مهمی در اجرای اطلاعات ارثی و تشکیل برخی از ویژگی های بدن دارد. مشخص است که قسمت اصلی سیتوپلاسم همراه با تخمک وارد زیگوت می شود. سیتوپلاسم تخمک با سیتوپلاسم سلول های سوماتیک در انواع زیادی از پروتئین ها، RNA و انواع دیگر مولکول های سنتز شده در طی اووژنز متفاوت است. Boveri، Conklin، Driesch و دیگران مدت‌هاست اشاره کرده‌اند که مناطق خاصی از سیتوپلاسم تخمک ممکن است حاوی عواملی باشد که سرنوشت سلول‌های متمایزکننده خاصی را تعیین می‌کنند.
26. سازماندهی فضایی کروموزوم های داخل فاز داخل هسته، یوکروماتین، هتروکروماتین.

و هسته اینترفاز به طور کلی سازمان فضایی کروموزوم ها است

در نتیجه توسعه روش هایی برای به دست آوردن آماده سازی کروموزوم های متافاز، امکان تجزیه و تحلیل تعداد کروموزوم ها، توصیف مورفولوژی و اندازه آنها فراهم شد. درست است، ابعاد فیزیکی و مورفولوژی کروموزوم در آماده سازی سیتولوژیکی بسیار قوی است.

بستگی به مرحله میتوز و شرایط آماده سازی سیتولوژیک مربوطه دارد. سال‌ها گذشت تا نشان داده شود که اندازه و مورفولوژی کروموزوم‌ها در مرحله G2 چرخه سلولی با کروموزوم‌های میتوزی واقعی تفاوت کمی دارد.

توسعه سلولی و زیست شناسی مولکولیتجسم کروموزوم‌های منفرد در هسته اینترفاز، آنها را ممکن کرد

میکروسکوپ سه بعدی و حتی شناسایی مناطق جداگانه. مطالعات در این راستا بر روی سلول های ثابت و زنده انجام شده است. معلوم شد که کروموزوم‌های پروفاز و پرومتافاز طولانی، که برای زیست‌شناسان از آماده‌سازی سیتولوژیک به خوبی شناخته شده‌اند، صرفاً نتیجه کشش کروموزوم در فرآیند پخش آنها روی شیشه هستند. برای بیشتر مراحل پایانیدر طول میتوز، کروموزوم ها به طور موثرتری در برابر کشش مقاومت می کنند و اندازه طبیعی خود را حفظ می کنند. در آزمایشات روی سلول های زنده از روش های مختلف برچسب گذاری فلورسنت و میکروسکوپ 4 بعدی استفاده می شود. بنابراین، برای مشاهدات in vivo از کروموزوم‌های منفرد، ابتدا یک برچسب فلورسنت به DNA همه کروموزوم‌های کشت‌شده در سلول‌ها وارد شد و سپس محیط غذایی با آن جایگزین شد.

بدون فلوئوروکروم، سلول ها اجازه داده شدند تا چندین چرخه سلولی را طی کنند. در نتیجه، سلول ها در کشت ظاهر شدند.

این اصطلاح به مجموعه DNA هسته ای با پروتئین ها (هیستون ها، پروتئین های غیر هیستونی) اشاره دارد.

هترو و یوکروماتین وجود دارد.

هتروکروماتین - کروماتین متراکم هسته درون فازی غیرفعال رونویسی. عمدتاً در حاشیه هسته و اطراف هسته قرار دارد. یک مثال معمولی از هتروکروماتین، بدن بار است.

اگرچه در گذشته‌نگری تاریخی کمتر از یوکروماتین شناخته شده است، یافته‌های جدید نشان می‌دهد که هتروکروماتین نقش مهمی در سازماندهی و عملکرد مناسب ژنوم‌ها از مخمر تا انسان دارد. اهمیت بالقوه آن با این واقعیت برجسته می شود که 96 درصد از ژنوم پستانداران از توالی های غیر کدگذاری و تکراری تشکیل شده است. اکتشافات جدید در مورد مکانیسم های تشکیل هتروکروماتین چیزهای غیرمنتظره ای را آشکار کرده است

یوکروماتین – قسمتی از کروماتین که از نظر رونویسی فعال است و کمتر متراکم شده است، در نواحی روشن‌تر هسته بین هتروکروماتین، و غنی از ژن است. ناحیه کروموزوم که رنگ ضعیفی دارد یا اصلاً رنگ نمی‌گیرد. در اینترفاز منتشر می شود. به طور فعال رونویسی شده است. Euchromatin با تراکم DNA کمتر در مقایسه با هتروکروماتین مشخص می شود و همانطور که قبلا ذکر شد، عمدتاً ژن های فعال بیان شده را محلی می کند.

یوکروماتین یا کروماتین "فعال" عمدتاً از توالی های کدگذاری تشکیل شده است که تنها بخش کوچکی (کمتر از 4٪) از ژنوم پستانداران را تشکیل می دهند.

بنابراین، اصطلاح جمعی "euchromatin" به احتمال زیاد به حالت (های) پیچیده کروماتین اشاره می کند، که شامل مخلوطی پویا و پیچیده از مکانیسم هایی است که تعامل نزدیک با یکدیگر و با فیبریل کروماتین دارند و برای انجام رونویسی RNA عملکردی طراحی شده اند. .
27. ترکیب شیمیایی کروموزوم ها: DNA و پروتئین ها.

سازمان شیمیایی و ساختاری کروموزوم ها
کروموزوم ها در تعامل با مکانیسم های خارج کروموزومی ارائه می دهند:
1) ذخیره سازی اطلاعات ارثی؛
2) استفاده از این اطلاعات برای ایجاد و نگهداری سازمان سلولی.
3) تنظیم خواندن اطلاعات ارثی.
4) خود دو برابر شدن مواد ژنتیکی.
5) انتقال آن از سلول مادر به سلول های دختر.
اجزای شیمیایی اصلی کروموزوم ها DNA، پروتئین های بازی (هیستون) و اسیدی (غیر هیستونی) هستند که به ترتیب 40% و حدود 20% را تشکیل می دهند. کروموزوم ها حاوی RNA، لیپیدها، پلی ساکاریدها، یون های فلزی هستند.
اطلاعات ارثی در مولکول‌های DNA کدگذاری می‌شوند، که آنها را جزء عملکردی اصلی کروموزوم‌ها می‌کند.
DNA سلول های یوکاریوتی با بخش های زیر نشان داده می شود:
1) توالی های نوکلئوتیدی منحصر به فرد.
2) تکرار یک دنباله خاص؛
3) تکرارها
عناصر کروموزوم - سانترومر و کروماتیدها

هیستون ها توسط پنج بخش اصلی نشان داده می شوند و نقش ساختاری و تنظیمی دارند. تعداد بخش های پروتئین های غیر هیستونی از 100 فراتر می رود. در میان آنها آنزیم هایی برای سنتز و پردازش RNA، تکثیر مجدد و ترمیم DNA وجود دارد. پروتئین های اسیدی کروموزوم ها نیز نقش ساختاری و تنظیمی دارند. RNA کروموزوم تا حدی توسط محصولات رونویسی نشان داده می شود که هنوز محل سنتز را ترک نکرده اند. برخی از کسری ها عملکرد تنظیمی دارند. عملکرد تنظیمی اجزای کروموزوم "منع" یا "اجازه" خواندن اطلاعات از مولکول DNA است.

ساختار اولیه کروموزوم که با میکروسکوپ الکترونی قابل تشخیص است، نخی با قطر 10-13 نانومتر است که مجموعه ای از DNA و پروتئین های هیستون (نوکلئوهیستون) است. ضخامت نخ بستگی به اجسام واقع در طول آن - نوکلئوزوم ها دارد. قطر نواحی بین نوکلئوزومی کمتر از 1.5 نانومتر است که با ضخامت DNA زیست اسپیرال منطبق است. هسته اجسام توسط 8 مولکول هیستون از 4 تشکیل شده است. انواع متفاوت- H2a، H2b، H3 و H4. آنها به عنوان پایه ای عمل می کنند که بر اساس آن قطعات DNA تقریباً 200 جفت باز "زخم" می شوند. هیستون H1 سیم پیچ های DNA را می دوزد. اهمیت عملکردی نوکلئوزوم ها نامشخص است. شواهدی وجود دارد که قطعات DNA رونویسی شده رمزکننده rRNA ساختار نوکلئوزومی ندارند. برای سایر ژن ها، نشانه هایی وجود دارد که ساختار نوکلئوزومی در طول رونویسی از بین می رود. چرخاندن مولکول‌های DNA بر روی اجسام هیستونی، طول مارپیچ DNA را تا 7 برابر کاهش می‌دهد، یعنی به منظور بسته‌بندی مواد ارثی عمل می‌کند.
داده‌های حاصل از مطالعات میکروسکوپی و میکروسکوپی الکترونی کروموزوم‌های کروماتین و میتوتیک، طرح زیر را از سازمان‌دهی ساختاری کروموزوم نشان می‌دهد. یک DNA bispiral با قطر 1.5 نانومتر، در نتیجه پیچش و اتصال یک پروتئین، به یک کمپلکس نوکلئوهیستون با ساختار نوکلئوزومی تبدیل می شود. به نظر می رسد یک نخ با قطر 10-13 نانومتر است. با پیچاندن و اتصال بیشتر پروتئین ها، نخی با قطر 20-25 نانومتر ظاهر می شود. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی در کروموزوم های بین فازی و میتوزی تشخیص داده می شود. در نتیجه چرخش بیشتر این نخ که به طور مکرر اتفاق می افتد و با تا زدن تکمیل می شود، کروموزوم های میتوزی تشکیل می شوند. این طرح مقدماتی است، زمینه های مورد علاقه سیتوژنتیک مشاوره ژنتیک پزشکی (ریزمورفولوژی کروموزوم های میتوزی) و متخصص در سازماندهی عملکردی کروموزوم در سطوح فراساختاری و مولکولی را ترکیب می کند.
سازماندهی مجدد رشته نوکلئوهیستون با تشکیل یک ساختار فشرده تر، مارپیچی شدن (تراکم) نامیده می شود، فرآیندی برخلاف آنچه شرح داده شد - despiralization (دعم زدایی). به دلیل مارپیچی شدن، بسته بندی متراکم مواد ارثی به دست می آید که برای حرکات کروموزوم در طول میتوز مهم است. شکل های زیر گواه تراکم بسته بندی است. هسته یک سلول انسانی دیپلوئید سوماتیک حاوی حدود 6 pg DNA است که مربوط به یک رشته نوکلئوهیستون به طول تقریباً 2 متر است طول کل کروموزوم های یک سلول انسانی در متافاز میتوز 150 میکرومتر است. یک بیوسیرال متشکل از 100 گرم از DNA انسان، اگر به یک رشته کشیده شود، مسافتی معادل 2.5 در 1010 کیلومتر را پوشش می دهد که بیش از 100 برابر فاصله زمین تا خورشید است.
اطلاعات ارائه شده در مورد چین رشته نوکلئوهیستون با ایده های ژنتیکی در مورد پیوستگی و خطی بودن آرایش ژن ها در طول کروموزوم ها مطابقت دارد. آنها با این فرض مطابقت دارند که هر کروموزوم حاوی یک مارپیچ دوگانه DNA است. در کروموزوم‌های خاص به اصطلاح پلی‌تنی سلول‌های حشرات، چندین مارپیچ دوگانه DNA به طور همزمان وجود دارد. از آنجایی که آنها در کنار هم قرار گرفته اند، این طرح با اصل قرارگیری ژن خطی و پیوسته سازگار است.
برای مطالعه کاریوتایپ معنی خاصکروموزوم های متافاز میتوزی دارند. آنها از دو کروماتید تشکیل شده اند. دومی کروموزوم های دختر هستند که در فرآیند میتوز در سلول های دختر پراکنده می شوند. کروماتیدها در ناحیه انقباض اولیه (سانترومر، کینتوکور)، که رشته های دوک شکافتی به آن متصل می شوند، متصل می شوند. قطعاتی که انقباض اولیه کروموزوم را بر روی آنها شکل می دهد شانه و انتهای کروموزوم را تلومر می نامند. بسته به موقعیت انقباض اولیه، کروموزوم های متاسانتریک (متساوی الاضلاع)، زیر متاسانتریک (متوسط نابرابر)، آکروسانتریک و ساباکروسانتریک (بیان نابرابر) متمایز می شوند. در انسان، کروموزوم های 1 و 3 جفت، کروموزوم X متا مرکزی هستند. هنگام استفاده از برخی روش های آماده سازی، نیمه کروماتیدها در کروموزوم ها قابل مشاهده هستند، اما مسئله حضور آنها در سلول را نمی توان حل شده در نظر گرفت. شاید آنها نتیجه تاثیر بر ماده کروموزوم ماده مورد استفاده برای تهیه دارو باشند. برخی از کروموزوم ها دارای انقباضات ثانویه هستند. آنها در مناطقی با تراکم کروماتین ناقص، به عنوان مثال، در مناطق نزدیک به سانترومر بازوی بلند کروموزوم های 1، 9 و 16 انسان ایجاد می شوند. انقباضات ثانویه بخش های انتهایی بازوهای کوتاه 13-15، 21-22 کروموزوم های انسان را به شکل ماهواره جدا می کند. در ناحیه انقباضات ثانویه برخی از کروموزوم ها، سازمان دهنده های هسته ای قرار دارند. آنها حاوی ژن های کد کننده rRNA هستند و به عنوان محل تشکیل هسته عمل می کنند. ویژگی های ساختاری توصیف شده برای شناسایی کروموزوم ها استفاده می شود.
اگرچه کروموزوم‌های اینترفاز عموماً با حالت مستهلک شده مشخص می‌شوند، اما درجه پیچ‌خوردگی تک تک قطعات متفاوت است. اوکروماتین، هتروکروماتین ساختاری و هتروکروماتین اختیاری را اختصاص دهید. یوکروماتین توسط نواحی کروموزوم هایی که در انتهای میتوز مستهلک می شوند تشکیل می شود. در هسته های بین فازی، اینها ساختارهای رشته ای با رنگ آمیزی ضعیف هستند. ژن های ساختاری در ناحیه یوکروماتین قرار دارند. هتروکروماتین ساختاری با حالت پیچ خوردگی بسیار مشخص می شود که در تمام چرخه میتوزی باقی می ماند. مکان های دائمی مشابه کروموزوم های همولوگ را اشغال می کند. معمولاً این قطعات در مجاورت ناحیه سانترومر و همچنین در انتهای آزاد (تلومر) کروموزوم ها قرار دارند. این نوع هتروکروماتین ظاهرا حاوی ژن های ساختاری نیست و عملکرد آن مشخص نیست. هر کروموزوم دارای آرایش خاص خود از مناطق یورو و هتروکروماتیک است. این برای شناسایی کروموزوم های فردی در مطالعات سیتوژنتیک انسانی استفاده می شود. هتروکروماتین اختیاری از مارپیچ شدن یکی از دو کروموزوم همولوگ تشکیل می شود. یک مثال معمولی کروموزوم X غیرفعال ژنتیکی سلول های سوماتیک پستانداران ماده و انسان (جسم کروماتین جنسی) است. نقش عملکردی هتروکروماتیزاسیون اختیاری جبران (کاهش) دوز ژنهای خاص است.

1. محیط داخلی سلول چگونه است؟ نام دستگاه اسکلتی عضلانی سلول که با شبکه ای از بهترین رشته ها و لوله ها نشان داده شده است چیست؟

محیط داخلی سلول هیالوپلاسم است و دستگاه اسکلتی عضلانی سلول اسکلت سلولی است.

2. هیالوپلاسم چیست؟ او چیست ترکیب شیمیایی? چه عملکردهایی را انجام می دهد؟

هیالوپلاسم محیط داخلی سلول است که تمام ساختارهای درون سلولی در آن قرار دارند و فرآیندهای متابولیکی مختلفی انجام می شود. هیالوپلاسم محلول غلیظ و بی رنگ غلیظی است که میزان آب آن 70 تا 90 درصد است. هیالوپلاسم حاوی بسیاری از پروتئین ها، کربوهیدرات ها، لیپیدها و ترکیبات معدنی مختلف است. در اینجا، به شکل محلول، اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها و دیگر "بلوک های سازنده" بیوپلیمرها، و همچنین محصولات واسطه ای که در طول متابولیسم تشکیل می شوند، وجود دارد. هیالوپلاسم تمام ساختارهای سلولی را متحد می کند و تعامل شیمیایی بین آنها را فراهم می کند.

3. تفاوت بین مفاهیم "سیتوپلاسم" و "هیالوپلاسم" چیست؟

سیتوپلاسم شامل هیالوپلاسم و تمام اندامک های غوطه ور در آن، آخال ها، اسکلت سلولی است.

4. اسکلت سلولی از چه چیزی تشکیل شده است؟ وظایف آن در سلول چیست؟

اسکلت سلولی (اسکلت سیتوپلاسمی درون سلولی) - جزءسیتوپلاسم، چارچوب مکانیکی آن اسکلت سلولی یک شبکه سه بعدی پیچیده از ریز رشته ها و میکروتوبول ها است.

5. میکروتوبول ها چه تفاوتی با میکروفیلامنت دارند؟

میکروفیلامنت ها الیاف پروتئینی نازک (فیبریل) هستند که از دو رشته به صورت مارپیچی به دور یکدیگر پیچیده شده اند. هر رشته از پلیمریزاسیون مولکول های پروتئین اکتین حاصل می شود. فیبرهای پروتئین مهم دیگری به نام میوزین نیز در سلول یافت می شود. فیبریل های میوزین همراه با میکروفیلامنت های اکتین یک مجموعه را تشکیل می دهند که به دلیل استفاده از انرژی ATP قادر به انقباض است. میکروتوبول ها لوله های نازک، توخالی و بدون شاخه ای هستند که توسط مولکول های پروتئین توبولین تشکیل می شوند.

6. تجلی پویایی عناصر ساختاری اسکلت سلولی چیست؟

عناصر اسکلت سلولی بسیار پویا هستند. در قسمت های خاصی از سلول، زمانی که شرایط بیرونی و داخلی تغییر می کند، می توانند متلاشی شده و دوباره جمع شوند. مولکول های پروتئین جداگانه ای که در حین جداسازی ریز لوله ها و ریز رشته ها تشکیل می شوند به عنوان بخشی از هیالوپلاسم به محلول منتقل می شوند. هنگام مونتاژ عناصر اسکلت سلولی، روند معکوس مشاهده می شود.

7. مشخص است که هیالوپلاسم می تواند ویسکوزیته و سیالیت خود را تغییر دهد و از حالت مایع به حالت ژل مانند و بالعکس تبدیل شود. فرضیه هایی را در مورد چگونگی انجام این کار پیشنهاد کنید.

هیالوپلاسم می تواند خواص خود را تحت تأثیر عوامل خارجی و داخلی تغییر دهد: دما، غلظت مواد در سلول، اسیدیته. در همان زمان، سرعت تجزیه عناصر اسکلت سلولی افزایش می یابد و هیالوپلاسم مایع تر می شود. در حالت مخالف، هنگامی که سرعت سنتز عناصر اسکلت سلولی افزایش می یابد، هیالوپلاسم ویسکوز می شود.