Citoskelet u mišićnim stanicama. Jedinice živog: Citoskelet. Dijagram strukture eukariotske epitelne stanice

Citoskelet je skup nitastih proteinskih struktura – mikrotubula i mikrofilamenata koji čine mišićno-koštani sustav stanice. Samo eukariotske stanice imaju citoskelet, prokariotske (bakterijske) stanice nemaju, što je bitna razlika između ove dvije vrste stanica. Citoskelet daje stanici određeni oblik čak i u odsutnosti krute stanične stijenke. Organizira kretanje organela u citoplazmi (tzv. protok protoplazme), što je u osnovi ameboidnog kretanja. Citoskelet se lako obnavlja, osiguravajući, ako je potrebno, promjenu oblika stanica. Sposobnost stanica da mijenjaju oblik određuje kretanje staničnih slojeva u ranim fazama embrionalni razvoj. Tijekom diobe stanica mitoza) citoskelet se "rastavlja" (disocira), au stanicama kćerima ponovno dolazi do njegove samosastavljanja.

Citoskelet obavlja tri glavne funkcije.

1. Služi kao mehanički okvir za stanicu, koji stanici daje tipičan oblik i osigurava vezu između membrane i organela. Okvir je dinamička struktura koja se stalno ažurira kako se mijenjaju vanjski uvjeti i stanje stanice.

2. Djeluje kao "motor" za kretanje stanica. Motorni (kontraktilni) proteini nalaze se ne samo u mišićnim stanicama, već iu drugim tkivima. Komponente citoskeleta određuju smjer i koordiniraju kretanje, diobu, promjenu oblika stanica tijekom rasta, kretanje organela i kretanje citoplazme.

3. Služi kao "tračnice" za transport organela i drugih velikih kompleksa unutar stanice.

24. Uloga metode imunocitokemije u proučavanju citoskeleta. Značajke organizacije citoskeleta u mišićnim stanicama.

Imunocitokemijska analiza je metoda koja omogućuje provedbu imunološke analize citološkog materijala u uvjetima očuvanja stanične morfologije. ICC je jedna od mnogih vrsta imunokemijskih metoda: enzimski imunotest, imunofluorescentna, radioimuna itd. Osnova ICC metode je imunološka reakcija antigena i protutijela.

Citoplazma eukariotskih stanica prožeta je trodimenzionalnom mrežom proteinskih niti (filamenata), koja se naziva citoskelet. Ovisno o promjeru, filamenti se dijele u tri skupine: mikrofilamenti (6-8 nm), intermedijarna vlakna (oko 10 nm) i mikrotubule (oko 25 nm). Sva ta vlakna su polimeri sastavljeni od podjedinica specifičnih globularnih proteina.

Mikrofilamenti (aktinski filamenti) sastoje se od aktina, proteina kojeg najviše ima u eukariotskim stanicama. Aktin može postojati kao monomer (G-aktin, "globularni aktin") ili polimer (F-aktin, "fibrilarni aktin"). G-aktin je asimetrični globularni protein (42 kDa) koji se sastoji od dvije domene. Kako se ionska snaga povećava, G-aktin se reverzibilno agregira u obliku linearnog smotanog polimera, F-aktina. Molekula G-aktina nosi čvrsto vezanu molekulu ATP (ATP), koja se pri prelasku u F-aktin polako hidrolizira u ADP (ADP), t.j. F-aktin pokazuje svojstva ATPaze.

B. Proteini intermedijarnih vlakana

Strukturni elementi intermedijarnih vlakana su proteini koji pripadaju pet srodnih obitelji i pokazuju visok stupanj stanične specifičnosti. Tipični predstavnici ti proteini su citokeratini, desmin, vimentin, kiseli fibrilarni gliaprotein [GFAP] i neurofilament. Svi ti proteini imaju osnovnu štapićastu strukturu u središnjem dijelu, koja se naziva supersmotana α-heliks. Takvi se dimeri povezuju antiparalelno u tetramer. Agregacijom tetramera po principu "head to head" nastaje protofilament. Osam protofilamenata tvori intermedijarno vlakno.

Za razliku od mikrofilamenata i mikrotubula, slobodni monomeri intermedijarnih vlakana gotovo se ne nalaze u citoplazmi. Njihovom polimerizacijom nastaju stabilne nepolarne polimerne molekule.

V. Tubulin

Mikrotubule su građene od globularnog proteina tubulina, koji je dimer α- i β-podjedinice. Monomeri tubulina vežu GTP (GTP), koji se sporo hidrolizira, i GDP (GTP). Dvije su vrste proteina povezane s mikrotubulima: strukturni proteini, lk-translokatori.

Citoskelet se sastoji od proteina, postoji nekoliko glavnih sustava, nazvanih ili prema glavnim strukturnim elementima vidljivim u elektronskom mikroskopskom istraživanju (mikrofilamenti, intermedijarni filamenti, mikrotubule), ili prema glavnim proteinima koji čine njihov sastav (aktin-miozin sustav, keratini, sustav tubulin - dinein).

Enciklopedijski YouTube

1 / 5

✪ Elementi citoskeleta i transport proteina

✪ Citologija. Predavanje 4. Citoskelet. Okshtein I.L.

✪ Citoskelet stanica - Ivan Vorobyov

✪ Citoskelet | Građa stanice | Biologija (6. dio)

✪ Inner_Life_Of_A_Cell_-_Full_Version.mkv

titlovi

eukariotski citoskelet

aktinski filamenti (mikrofilamenti)

Promjera oko 7 nm, mikrofilamenti su dva spiralna lanca aktinskih monomera. Oni su uglavnom koncentrirani na vanjskoj membrani stanice, jer su odgovorni za oblik stanice i sposobni su oblikovati izbočine na površini stanice (pseudopodije i mikrovile). Također sudjeluju u međustaničnoj interakciji (stvaranje adhezivnih kontakata), prijenosu signala i, zajedno s miozinom, u kontrakciji mišića. Uz pomoć citoplazmatskih miozina, vezikularni transport može se provesti duž mikrofilamenata.

Intermedijarni filamenti

Citoskelet prokariota

Dugo se vremena smatralo da samo eukarioti imaju citoskelet. Međutim, s objavljivanjem članka Jonesa i sur. 2001. (PMID 11290328) koji opisuje ulogu homologa bakterijskog aktina u stanicama Bacillus subtilis, započelo je razdoblje aktivnog proučavanja elemenata bakterijskog citoskeleta. Do danas su pronađeni bakterijski homolozi sva tri tipa eukariotskih citoskeletnih elemenata - tubulina, aktina i intermedijarnih filamenata. Također je otkriveno da najmanje jedna skupina proteina bakterijskog citoskeleta, MinD/ParA, nema eukariotske analoge.

Bakterijski homolozi aktina

Najviše proučavane komponente citoskeleta slične aktinu su MreB, ParM i MamK.

MreB i njegovi homolozi

MreB proteini i njegovi homolozi su komponente bakterijskog citoskeleta slične aktinu, koje igraju važnu ulogu u održavanju oblika stanice, segregaciji kromosoma i organizaciji membranskih struktura. Neke vrste bakterija, kao npr Escherichia coli, imaju samo jedan MreB protein, dok drugi mogu imati 2 ili više MreB-sličnih proteina. Primjer potonjeg je bakterija Bacillus subtilis, u kojem MreB proteini, Mbl ( M ponovno B-l ike) i MreBH ( MreB h omolog).

U genomima E coli i B. subtilis gen odgovoran za sintezu MreB nalazi se u istom operonu kao i geni za proteine MreC i MreD. Mutacije koje potiskuju ekspresiju ovog operona dovode do stvaranja stanica sferni oblik sa smanjenom vitalnošću.

Podjedinice proteina MreB tvore filamente koji se omotaju oko štapića bakterijska stanica. Nalaze se na unutarnjoj površini citoplazmatske membrane. Filamenti koje tvori MreB su dinamični, neprestano prolaze kroz polimerizaciju i depolimerizaciju. Neposredno prije stanične diobe, MreB se koncentrira u području gdje će nastati suženje. Vjeruje se da je funkcija MreB-a i koordinacija sinteze mureina, polimera stanične stijenke.

Geni odgovorni za sintezu homologa MreB pronađeni su samo u štapićastim bakterijama i nisu pronađeni u kokama.

ParM

Protein ParM prisutan je u stanicama koje sadrže plazmide s malim brojem kopija. Njegova funkcija je razrjeđivanje plazmida duž polova stanice. U isto vrijeme, proteinske podjedinice tvore filamente koji su izduženi duž glavne osi štapićaste stanice.

Filament u svojoj strukturi je dvostruka spirala. Rast filamenata koje tvori ParM moguć je na oba kraja, za razliku od aktinskih filamenata koji rastu samo na ±polu.

MamK

MamK je protein sličan aktinu Magnetospirillum magneticum odgovoran za ispravan položaj magnetosomi. Magnetosomi su invaginacije citoplazmatske membrane koja okružuje čestice željeza. MamK filament služi kao vodič duž kojeg se magnetosomi nižu jedan za drugim. U nedostatku proteina MamK, magnetosomi su nasumično raspoređeni po površini stanice.

Homolozi tubulina

Trenutno su u prokariota pronađena dva homologa tubulina: FtsZ i BtubA/B. Poput eukariotskog tubulina, ovi proteini imaju aktivnost GTPaze.

FtsZ

Protein FtsZ iznimno je važan za diobu bakterijskih stanica, a nalazi se u gotovo svim eubakterijama i arhejama. Također, homolozi ovog proteina pronađeni su u eukariotskim plastidima, što je još jedna potvrda njihovog simbiotskog porijekla.

FtsZ tvori takozvani Z-prsten, koji djeluje kao skela za dodatne proteine stanične diobe. Zajedno čine strukturu odgovornu za formiranje suženja (septe).

BtubA/B

Za razliku od raširenog FtsZ, ovi proteini se nalaze samo u bakterijama roda Prosthecobacter. Po svojoj su strukturi bliži tubulinu nego FtsZ.

Krescentin, homolog intermedijarnih filamentnih proteina

Protein je pronađen u stanicama Caulobacter crescentus. Njegova funkcija je davanje stanica C. polumjesec vibrio oblici. U nedostatku ekspresije gena za stanični krescentin C. polumjesec poprimiti oblik štapića. Zanimljivo je da stanice dvostrukih mutanata, krescentina − i MreB−, imaju sferični oblik.

MinD i ParA

Ovi proteini nemaju homologa među eukariotima.

MinD je odgovoran za položaj mjesta diobe kod bakterija i plastida. ParA je uključen u diobu DNA u stanice kćeri.

vidi također

citoskelet- ovo je skup vlaknastih proteinskih struktura smještenih u citoplazmi žive stanice i tvore stanični kostur ili okvir. Godine 2001. otkriveno je da je citoskelet prisutan iu eukariotskim i u prokariotskim stanicama. Do 2001. godine vjerovalo se da prokariotske stanice nemaju citoskelet. Postoji nekoliko glavnih sustava staničnog citoskeleta koji se dijele prema glavnim proteinima koji čine sastav (keratini, sustav tubulin-dinein ili sustav aktin-miozin) ili prema glavnim strukturnim elementima vidljivim u elektronskom mikroskopskom istraživanju (mikrofilamenti , mikrotubule ili intermedijarne niti).

Funkcije citoskeleta

Citoskelet obavlja sljedeće funkcije:
1. Iz naziva citoskeleta može se razumjeti njegova glavna funkcija. To je kostur ili okvir stanice;
2. Daje stanici određeni oblik i osigurava kretanje i međudjelovanje organela unutar stanice;
3. Citoskelet se može promijeniti kada se promijene vanjski uvjeti i stanje stanice;
4. Zbog promjene strukture osigurava kretanje citoplazme, promjenu oblika stanica u procesu rasta.

Iz definicije citoskeleta može se razumjeti da se citoskelet stanice sastoji od proteina od tri različiti tipovi. Citoskelet se sastoji od mikrofilamenata, intermedijarnih filamenata i mikrotubula.
1. Mikrofilamenti su filamenti koji se sastoje od molekula globularnog proteina aktina, miozina, tropomiozina, aktinina. Veličine su 7-8 nanometara. Sastoje se od dva upletena proteinska lanca;
2. Intermedijarni filamenti su nitaste strukture posebnih proteina četiri vrste. Imaju veličinu od 9-11 nanometara;
3. Mikrotubule citoskeleta nazivamo proteinske strukture koji su šuplji cilindri formirani od dimera tubulina. Promjer cilindra je 25 nanometara. Mikrotubule su, kao i mikrofilamenti, polarne.

Komponente mišićno-koštanog sustava stanice. Samo eukariotske stanice imaju citoskelet, prokariotske (bakterijske) stanice nemaju, što je bitna razlika između ove dvije vrste stanica. Citoskelet daje stanici određeni oblik čak i u odsutnosti krute stanične stijenke. Organizira kretanje organela u citoplazmi (tzv. protok protoplazme), što je u osnovi ameboidnog kretanja. Citoskelet se lako obnavlja, osiguravajući, ako je potrebno, promjenu oblika stanica. Sposobnost stanica da mijenjaju oblik određuje kretanje staničnih slojeva rani stadiji embrionalni razvoj . Tijekom diobe stanicamitoza) citoskelet se "rastavlja" (disocira), au stanicama kćerima ponovno dolazi do njegove samosastavljanja.

Citoskelet obavlja tri glavne funkcije.

3. Služi kao "tračnice" za transport organela i drugih velikih kompleksa unutar stanice.
24. Uloga metode imunocitokemije u proučavanju citoskeleta. Značajke organizacije citoskeleta u mišićnim stanicama.

B. Proteini intermedijarnih vlakana

Strukturni elementi intermedijarnih vlakana su proteini koji pripadaju pet srodnih obitelji i pokazuju visok stupanj stanične specifičnosti. Tipični predstavnici ovih proteina su citokeratini, desmin, vimentin, kiseli fibrilarni gliaprotein [GFAP] i neurofilament. Svi ti proteini imaju osnovnu štapićastu strukturu u središnjem dijelu, koja se naziva supersmotana α-heliks. Takvi se dimeri povezuju antiparalelno u tetramer. Agregacijom tetramera po principu "head to head" nastaje protofilament. Osam protofilamenata tvori intermedijarno vlakno.

Za razliku od mikrofilamenata i mikrotubula, slobodni monomeri intermedijarnih vlakana gotovo se ne nalaze u citoplazmi. Njihovom polimerizacijom nastaju stabilne nepolarne polimerne molekule.

V. Tubulin

Jezgru je otkrio R. Brown 1831. Vrijednost jezgre određena je prvenstveno prisutnošću DNA u njoj.

Obično postoji jedna jezgra u stanici. Međutim, postoje i višejezgrene stanice. Promjer jezgre kreće se od 5 do 20 mikrona; hvala relativno velika veličina ova je stanična struktura jasno vidljiva pod svjetlosnim mikroskopom. Oblik jezgre je različit: sferičan, izdužen, u obliku diska. Položaj jezgre u stanici nije konstantan. U mladoj biljnoj stanici jezgra se najčešće nalazi bliže središtu. U odraslim stanicama jezgra se pomiče prema periferiji, što je povezano s pojavom velike središnje vakuole. Kemijski sastav jezgre predstavljen je uglavnom nukleinskim kiselinama i proteinima. Dakle, izolirane jezgre stanica graška sadrže DNA - 14%, RNA - 12%, osnovne bjelančevine - 22,6%, ostale bjelančevine - 51,3%. Jezgrina ovojnica se sastoji od dvije membrane, svaka debljine oko 8 nm, odvojene perinuklearnim prostorom širine 20-30 nm, koji je ispunjen tekućinom.

Vanjska membrana na površini ima složenu naboranu strukturu, na nekim mjestima povezana s endoplazmatskim retikulumom. Vanjska membrana sadrži veliki broj ribosoma. Unutarnja membrana može dati invaginacije. Jezgrina ovojnica ima pore. Postoji od 10 do 100 pora promjera oko 20 nm po 1 µm2 jezgrine ovojnice. Pore su složena tvorevina; imaju oblik pješčanog stakla, koje je okruženo, tako reći, rubom. Rub se sastoji od pojedinačnih proteinskih granula. U središtu pore nalazi se središnje zrno koje je nitima povezano s rubnim zrncima. Pore jezgre su dinamične tvorevine, mogu se otvarati i zatvarati. Na taj način se može izvršiti regulacija izmjene između jezgre i citoplazme. Unutarnja struktura jezgre mijenja se ovisno o njezinu stanju. Dva su razdoblja života jezgre: metaboličko (između dioba) i razdoblje diobe. Tijekom metaboličkog razdoblja, jezgra također ima jednu ili više kuglastih granula nukleola. Tvar jezgrice sastoji se od jako isprepletenih filamenata – nukleonema i sadrži oko 80% proteina, 10-15% RNA i nešto DNA. Jezgrica sadrži ribosome. Jezgrica se formira na određenim dijelovima kromosoma, koji se nazivaju nukleolarni organizator, te je stoga derivat kromosoma. Glavna funkcija nukleolusa je da se u njemu sintetizira ribosomska RNA i dolazi do sastavljanja podjedinica ribosoma. Tada se u citoplazmi događa samosastavljanje ribosoma.

Kernel funkcije

Jezgra obavlja dvije skupine općih funkcija: jedna se odnosi na stvarno pohranjivanje genetskih informacija, druga - s njezinom provedbom, s pružanjem sinteze proteina.
Prva skupina uključuje procese povezane s održavanjem nasljednih informacija u obliku nepromijenjene strukture DNA. Ti su procesi povezani s prisutnošću tzv. reparacijskih enzima, koji eliminiraju spontano oštećenje molekule DNA (prekid jednog od lanaca DNA, dio oštećenja zračenjem), čime se struktura molekule DNA u većem broju održava praktički nepromijenjenom. generacija stanica ili organizama. Nadalje, reprodukcija ili reduplikacija molekula DNA događa se u jezgri, što omogućuje da dvije stanice dobiju potpuno iste volumene i kvalitativno i kvantitativno. genetske informacije. U jezgri se odvijaju procesi promjene i rekombinacije genetskog materijala, što se uočava tijekom mejoze (crossing over). Konačno, jezgre su izravno uključene u distribuciju molekula DNA tijekom stanične diobe.
Druga skupina staničnih procesa koje osigurava aktivnost jezgre je stvaranje stvarnog aparata za sintezu proteina. Ovo nije samo sinteza, transkripcija na molekulama DNA raznih messenger RNA i ribosomalnih RNA. U jezgri eukariota također dolazi do stvaranja podjedinica ribosoma kompleksiranjem ribosomske RNA sintetizirane u jezgrici s ribosomskim proteinima koji se sintetiziraju u citoplazmi i prenose u jezgru.

Interakcija jezgre i citoplazme u razvoju

Citoplazma igra važnu ulogu u provedbi nasljednih informacija i formiranju nekih svojstava organizma. Glavni dio citoplazme ulazi u zigotu s jajetom. Određena područja citoplazme jajne stanice mogu sadržavati čimbenike koji određuju sudbinu određenih stanica koje se diferenciraju. Aktivnost gena ovisi o citoplazmi. U citoplazmi jajne stanice nalazi se aktivator sinteze DNA i represor sinteze RNA, koji djeluju neovisno jedan o drugom. Ako se jezgre iz moždanih stanica odrasle žabe transplantiraju u zrelu jajnu stanicu, tada se u njima sintetizira RNA, a ne sintetizira se DNA. Pojedine organele citoplazme, koje imaju vlastiti sustav sinteze proteina (mitohondriji), mogu utjecati na razvoj pojedinih svojstava. Nasljeđivanje svojstava putem citoplazme – citoplazmatsko ili ekstranuklearno nasljeđivanje. U procesu razvoja postoji složena interakcija između jezgre i citoplazme. Kod biljaka, a posebno životinja, glavnu ulogu u formiranju svojstava organizma ima jezgra.

B. L. Astaurov u pokusima interspecifične androgeneze kod svilene bube uvjerljivo je pokazao dominantnu ulogu jezgre u procesu individualnog razvoja. Interspecijske hibride dobio je oplođivanjem jajašca divlje dudovog svilca spermom domaće dudovog svilca i obrnuto. Ženske jezgre su inaktivirane toplinskim šokom (zagrijavanjem). U ovom slučaju, jezgre dvaju spermija sudjelovale su u oplodnji jajne stanice. Nuklearno-citoplazmatski hibridi dobili su citoplazmu od jedne vrste, a jezgru od druge. Razvijene jedinke uvijek su bile muškog spola i po svim proučavanim svojstvima slične su vrsti od koje su dobile jezgre.

Međutim, citoplazma ima vrlo važnu ulogu u provedbi nasljednih informacija i formiranju nekih svojstava organizma. Poznato je da glavni dio citoplazme ulazi u zigotu s jajetom. Citoplazma jajeta razlikuje se od citoplazme somatskih stanica u velikom broju proteina, RNA i drugih vrsta molekula sintetiziranih tijekom oogeneze. Boveri, Conklin, Driesch i drugi dugo su isticali da određena područja citoplazme jajne stanice mogu sadržavati čimbenike koji određuju sudbinu određenih stanica koje se diferenciraju.
26. Prostorna organizacija intrafaznih kromosoma unutar jezgre, eukromatin, heterokromatin.

A interfazna jezgra kao cjelina je prostorna organizacija kromosoma

Kao rezultat razvoja metoda za dobivanje preparata metafaznih kromosoma, postalo je moguće analizirati broj kromosoma, opisati njihovu morfologiju i veličinu. Istina, fizičke dimenzije i morfologija kromosoma na citološkim preparatima vrlo su jako

ovisio o stadiju mitoze i uvjetima za pripremu odgovarajućeg citološkog preparata. Prošlo je mnogo godina prije nego što se pokazalo da se veličina i morfologija kromosoma u G2 stadiju staničnog ciklusa malo razlikuju od pravih mitotskih kromosoma.

Razvoj staničnih i molekularna biologija omogućio vizualizaciju pojedinih kromosoma u interfaznoj jezgri, njihovu

trodimenzionalna mikroskopija pa čak i identifikacija pojedinih područja. Studije u tom smjeru provedene su i na fiksnim i na živim stanicama. Pokazalo se da su dugi profazni i prometafazni kromosomi, dobro poznati biolozima iz citoloških preparata, jednostavno rezultat rastezanja kromosoma u procesu njihovog širenja na staklu. Za više kasne faze Tijekom mitoze, kromosomi se učinkovitije odupiru istezanju i zadržavaju svoju prirodnu veličinu. U pokusima na živim stanicama koriste se različite metode fluorescentnog označavanja i 4D mikroskopije. Tako je za in vivo opažanja pojedinačnih kromosoma prvo uvedena fluorescentna oznaka u DNK svih kromosoma uzgojenih u stanicama, a zatim je hranjivi medij zamijenjen s

bez fluorokroma, stanicama je dopušteno da prođu nekoliko staničnih ciklusa. Kao rezultat toga, stanice su se pojavile u kulturi.

Ovaj pojam odnosi se na kompleks jezgre DNA s proteinima (histoni, nehistonski proteini).

Postoje hetero- i eukromatin.

Heterokromatin - transkripcijski neaktivan, kondenzirani kromatin intrafazne jezgre. Nalazi se uglavnom na periferiji jezgre i oko nukleola. Tipičan primjer heterokromatina je Barrovo tijelo.

Iako manje dobro shvaćen od eukromatina u povijesnoj retrospektivi, nova otkrića sugeriraju da heterokromatin igra ključnu ulogu u organizaciji i pravilnom funkcioniranju genoma od kvasca do ljudi. Njegova potencijalna važnost je istaknuta činjenicom da se 96% genoma sisavaca sastoji od nekodirajućih i ponavljajućih sekvenci. Nova otkrića o mehanizmima nastanka heterokromatina otkrila su neočekivane stvari

Eukromatin – transkripcijski aktivan i manje kondenziran dio kromatina, lokaliziran u svjetlijim područjima jezgre između heterokromatina, bogat genima Regija kromosoma koja se slabo ili uopće ne boji. Difuzno u interfazi. Aktivno prepisano. Eukromatin karakterizira manje zbijanje DNA u usporedbi s heterokromatinom i, kao što je već spomenuto, uglavnom lokalizira aktivno eksprimirane gene.

Eukromatin, ili "aktivni" kromatin, sastoji se uglavnom od kodirajućih sekvenci koje čine samo mali dio (manje od 4%) genoma sisavaca.

Stoga skupni pojam "eukromatin" najvjerojatnije označava složeno(a) stanje(a) kromatina, obuhvaćajući dinamičnu i složenu mješavinu mehanizama koji su u bliskoj interakciji jedni s drugima i s fibrilom kromatina i koji su dizajnirani da izvrše transkripciju funkcionalne RNK. .
27. Kemijski sastav kromosoma: DNA i proteini.

Kemijska i strukturna organizacija kromosoma
Kromosomi u interakciji s izvankromosomskim mehanizmima osiguravaju:
1) pohranjivanje nasljednih informacija;
2) korištenje ovih informacija za stvaranje i održavanje stanične organizacije;
3) regulacija očitavanja nasljednih informacija;
4) samoudvostručenje genetskog materijala;
5) njegov prijenos iz stanice majke u stanice kćeri.
Glavne kemijske komponente kromosoma su DNA, bazični (histonski) i kiseli (nehistonski) proteini, koji čine 40%, odnosno oko 20%. Kromosomi sadrže RNK, lipide, polisaharide, metalne ione.
Nasljedne informacije kodirane su u molekulama DNA, što ih čini vodećom funkcionalnom komponentom kromosoma.
DNA eukariotskih stanica predstavljena je sljedećim frakcijama:
1) jedinstvene nukleotidne sekvence;
2) ponavljanja određenog niza;
3) ponavljanja.
Elementi kromosoma - centromere i kromatide

Histoni su predstavljeni s pet glavnih frakcija i imaju strukturnu i regulatornu ulogu. Broj frakcija nehistonskih proteina prelazi 100. Među njima su enzimi za sintezu i obradu RNA, reduplikaciju i popravak DNA. Kiseli proteini kromosoma također imaju strukturnu i regulatornu ulogu. Kromosomska RNA djelomično je predstavljena produktima transkripcije koji još nisu napustili mjesto sinteze. Neke frakcije imaju regulatornu funkciju. Regulacijska funkcija komponenti kromosoma je "zabraniti" ili "dopustiti" čitanje informacija iz molekule DNA.

Elementarna struktura kromosoma, prepoznatljiva elektronskim mikroskopom, je nit promjera 10-13 nm, koja je kompleks DNA i histonskih proteina (nukleohiston). Debljina niti ovisi o tijelima koja se nalaze duž njezine dužine – nukleosomima. Promjer internukleosomskih regija manji je od 1,5 nm, što se poklapa s debljinom biospirale DNA. Jezgre tijela formiraju 8 molekula histona od 4, različiti tipovi- H2a, H2b, H3 i H4. Oni služe kao osnova na koju se “namotaju” fragmenti DNK od otprilike 200 parova baza. Histon H1 "šije" zavojnice DNK. Funkcionalni značaj nukleosoma je nejasan. Postoje dokazi da transkribirani fragmenti DNA koji kodiraju rRNA nemaju nukleosomsku strukturu. Za druge gene postoje indikacije da se nukleosomska struktura gubi tijekom transkripcije. Uvijanje molekula DNA na histonska tijela smanjuje duljinu bioheliksa DNA za 7 puta, odnosno služi za pakiranje nasljednog materijala.
Podaci iz mikroskopskih i elektronskih mikroskopskih istraživanja kromatina i mitotskih kromosoma daju sljedeću shemu strukturne organizacije kromosoma. Bispirala DNA promjera 1,5 nm, kao rezultat uvijanja i pričvršćivanja proteina, pretvara se u nukleohistonski kompleks nukleosomske strukture. Izgleda kao nit promjera 10-13 nm. Daljnjim uvijanjem i pričvršćivanjem proteina pojavljuje se nit promjera 20-25 nm. Otkriva se pomoću elektronskog mikroskopa u interfaznim i mitotskim kromosomima. Kao rezultat daljnjeg uvijanja ove niti, koje se ponavlja i nadopunjuje preklapanjem, nastaju mitotski kromosomi. Ova shema je preliminarna, ona kombinira područja interesa citogenetičara medicinske genetičke konzultacije (mikromorfologija mitotskih kromosoma) i stručnjaka za funkcionalnu organizaciju kromosoma na ultrastrukturnoj i molekularnoj razini.
Reorganizacija niti nukleohistona uz stvaranje kompaktnije strukture naziva se spiralizacija (kondenzacija), proces suprotan opisanom - despiralizacija (dekondenzacija). Uslijed spiralizacije postiže se gusto pakiranje nasljednog materijala što je važno za kretanje kromosoma tijekom mitoze. Sljedeće brojke svjedoče o gustoći pakiranja. Jezgra somatske diploidne ljudske stanice sadrži oko 6 pg DNA, što odgovara niti nukleohistona dugoj gotovo 2 m. Ukupna duljina svih kromosoma ljudske stanice u metafazi mitoze je 150 μm. Biospirala od 100 g ljudske DNK, ako se razvuče u jednu nit, prevalit će udaljenost od 2,5 X 1010 km, što je više od 100 puta više od udaljenosti od Zemlje do Sunca.
Prikazane informacije o naboru nukleohistonskog lanca sukladne su genetskim idejama o kontinuitetu i linearnosti rasporeda gena po duljini kromosoma. Oni odgovaraju pretpostavci da svaki kromosom sadrži jednu dvostruku spiralu DNK. U posebnim, takozvanim politenskim kromosomima stanica kukaca, istovremeno je prisutno nekoliko dvostrukih spirala DNA. Budući da su naslagani jedan do drugoga, ovaj je dizajn kompatibilan s načelom linearnog i kontinuiranog postavljanja gena.
Za proučavanje kariotipa posebno značenje imaju kromosome mitotske metafaze. Sastoje se od dvije kromatide. Potonji su kromosomi kćeri, koji će se u procesu mitoze raspršiti u stanice kćeri. Kromatide su povezane u području primarne konstrikcije (centromere, kinetohore), na koje su pričvršćene niti fisijskih vretena. Fragmenti na kojima primarno suženje oblikuje kromosom nazivaju se ramena, a krajevi kromosoma nazivaju se telomeri. Ovisno o položaju primarne konstrikcije, razlikuju se metacentrični (ekvilateralni), submetacentrični (umjereno nejednaki), akrocentrični i subakrocentrični (izraženo nejednaki) kromosomi. Kod ljudi su parovi kromosoma 1 i 3, kromosom X metacentrični; Kod nekih metoda pripreme pripravaka polukromatide su vidljive u kromosomima, ali se pitanje njihove prisutnosti u stanici ne može smatrati riješenim. Možda su rezultat utjecaja na supstancu kromosoma materijala koji se koristi za pripremu lijeka. Neki kromosomi imaju sekundarna suženja. Nastaju u područjima nepotpune kondenzacije kromatina, na primjer, u blizu centromernim regijama dugog kraka ljudskih kromosoma 1, 9 i 16. Sekundarna suženja odvajaju terminalne dijelove kratkih krakova 13-15, 21-22 ljudskih kromosoma u obliku satelita. U području sekundarnih suženja nekih kromosoma nalaze se nukleolarni organizatori. Sadrže gene koji kodiraju rRNA i služe kao mjesto stvaranja nukleolusa. Opisane strukturne značajke koriste se za identifikaciju kromosoma.
Iako interfazne kromosome općenito karakterizira despiralizirano stanje, stupanj umotavanja pojedinih fragmenata varira. Izdvojite eukromatin, strukturni heterokromatin i fakultativni heterokromatin. Eukromatin se sastoji od regija kromosoma koji se despiraliziraju na kraju mitoze. U interfaznim jezgrama, to su slabo obojene nitaste strukture. Strukturni geni nalaze se u području eukromatina. Strukturni heterokromatin karakterizira visoko umotano stanje, koje traje kroz cijeli mitotski ciklus. Zauzima trajna mjesta slična u homolognim kromosomima. Obično su to fragmenti uz područje centromere, kao i smješteni na slobodnim krajevima (telomerama) kromosoma. Ovaj tip heterokromatina očito ne sadrži strukturne gene i njegova funkcija nije jasna. Svaki kromosom ima vlastiti raspored eu- i heterokromatskih regija. Ovo se koristi za identifikaciju pojedinačnih kromosoma u ljudskim citogenetskim studijama. Fakultativni heterokromatin nastaje spiralizacijom jednog od dva homologna kromosoma. Tipičan primjer je genetski neaktivan X kromosom somatskih stanica ženki sisavaca i čovjeka (spolna kromatinska tjelešca). Funkcionalna uloga fakultativne heterokromatizacije je kompenzacija (smanjenje) doze određenih gena.

1. Što je unutarnji okoliš stanice? Kako se zove mišićno-koštani aparat stanice, predstavljen mrežom najfinijih niti i cjevčica?

Unutarnji okoliš stanice je hijaloplazma, a mišićno-koštani aparat stanice je citoskelet.

2. Što je hijaloplazma? Što je ona kemijski sastav? Koje funkcije obavlja?

Hijaloplazma je unutarnja okolina stanice u kojoj se nalaze sve unutarstanične strukture i odvijaju različiti metabolički procesi. Hijaloplazma je gusta bezbojna viskozna otopina čiji je sadržaj vode 70-90%. Hijaloplazma sadrži mnoge proteine, ugljikohidrate, lipide i razne anorganske spojeve. Ovdje se u otopljenom obliku nalaze aminokiseline, nukleotidi i drugi "građevni elementi" biopolimera, kao i međuprodukti koji nastaju tijekom metabolizma. Hijaloplazma ujedinjuje sve stanične strukture i osigurava kemijsku interakciju među njima.

3. Koja je razlika između pojmova "citoplazme" i "hialoplazme"?

Citoplazma uključuje hijaloplazmu i sve organele uronjene u nju, inkluzije, citoskelet.

4. Od čega se sastoji citoskelet? Koje su njegove funkcije u stanici?

Citoskelet (intracelularni citoplazmatski kostur) - komponenta citoplazma, njen mehanički okvir. Citoskelet je složena trodimenzionalna mreža mikrofilamenata i mikrotubula.

5. Po čemu se mikrotubuli razlikuju od mikrofilamenata?

Mikrofilamenti su tanka proteinska vlakna (fibrile) koja se sastoje od dvije niti spiralno uvijene jedna oko druge. Svaki filament nastaje polimerizacijom molekula proteina aktina. Fibrile drugog važnog proteina, miozina, također se nalaze u stanici. Miozinske fibrile zajedno s aktin mikrofilamentima tvore kompleks sposoban kontrahirati zbog korištenja ATP energije. Mikrotubule su tanke, šuplje, nerazgranate cijevi formirane od molekula proteina tubulina.

6. U čemu se očituje dinamičnost strukturnih elemenata citoskeleta?

Elementi citoskeleta su vrlo dinamični. U određenim dijelovima stanice, kada se vanjski i unutarnji uvjeti promijene, mogu se raspasti i ponovno sastaviti. Odvojene proteinske molekule nastale tijekom rastavljanja mikrotubula i mikrofilamenata prelaze u otopinu kao dio hijaloplazme. Pri sastavljanju elemenata citoskeleta opaža se obrnuti proces.

7. Poznato je da hijaloplazma može mijenjati svoju viskoznost i fluidnost, prelazeći iz tekućeg stanja u gelasto stanje i obrnuto. Predložite hipoteze o tome kako bi se to moglo učiniti.

Hijaloplazma može promijeniti svoja svojstva pod utjecajem vanjskih i unutarnjih čimbenika: temperatura, koncentracija tvari u stanici, kiselost. Istodobno se povećava brzina raspadanja elemenata citoskeleta i hijaloplazma postaje tekućina. U suprotnom slučaju, kada se povećava brzina sinteze elemenata citoskeleta, hijaloplazma postaje viskozna.