1. Ядро
2. Ядерная оболочка
3. Ядерные поры
4. Ионная среда
5. Ядрышки
6. Генная терапия
7. Коротко - состав клетки
8. Список использованной литературы

P.S. Каждая клетка нашего организма содержит генетическую информацию, которую хранит клеточное ядро подобно жесткому диску.

а) Ядро. Для клетки ядро (рис. ниже) служит «библиотекой». Оно содержит большое число молекул ДНК, составляющих наши гены. В генах заложены планы построения структурных белков клетки, а также ферментов цитоплазмы, контролирующих все клеточные процессы. Кроме того, гены управляют репродукцией. Первым ее этапом является воспроизведение самого гена, т. е. молекула ДНК удваивается с образованием двойного набора хромосом. На следующем этапе клетка делится на две дочерние (митоз), каждая из которых содержит обычный набор хромосом.

Клеточное ядро всегда находится в более или менее активном состоянии. В периоды между митозами гены постоянно транскрибируются; их копии, РНК-транскрипты, отправляются из ядра в рибосомы цитоплазмы, чтобы там посредством трансляции превратиться в белки. В процессе митоза вид ядра изменяется. Хроматин, который выглядел неструктурированным, преобразуется в высокоструктурированные хромосомы; через несколько минут они выстраиваются в обычный набор хромосом в каждой из дочерних клеток и в них создается ядерный хроматин.

Как известно, способностью к делению обладают почти все клетки нашего организма, от часто делящихся клеток крови до очень редко делящихся мышечных клеток.

б) Ядерная оболочка. Интерфазное ядро окружено ядерной оболочкой, которая происходит от ЭР и остается соединенной с ним. Ядерная оболочка состоит из двух мембран; они всегда построены по тому же принципу, что и плазматическая мембрана (липидный бислой), и тесно примыкает к ядру. Между двумя слоями (внешней и внутренней ядерными мембранами) находится так называемое перинуклеарное пространство, щель в несколько нанометров шириной, которая, ко всему прочему, служит для клетки резервуаром Са2+. В основном ядерная оболочка является барьером, отделяющим цитоплазму от нуклеоплазмы.

в) Ядерные поры. Так называются крупные белковые комплексы (рис. выше), обеспечивающие жизненно важные пути сообщения между цитозолем и клеточным ядром. Эти надмолекулярные структуры с молекулярной массой ~120 МДа (1 МДа = = 1000 кДа) состоят более чем из 100 белковых молекул и образуют центральный транспортный канал для макромолекул. Ядерные поры (наружный диаметр ~100 нм, длина ~60 нм) пронизывают два слоя ядерной оболочки и транспортируют вещества в обоих направлениях, например макромолекулы (полимеразы, рецепторы гормонов, факторы транскрипции) — из цитоплазмы в нуклеоплазму, а мРНК (относительно недавно транскрибированные) — в противоположном направлении.

Эти транспортные процессы осуществляются через центральный канал каждой поры с потреблением энергии, которая, как обычно, вырабатывается из АТФ или ГТФ. Небольшие молекулы (их максимальные размеры ~40 кДа) диффундируют через центральные каналы диаметром ~8 нм. Прохождение больших молекул, например экспорт несущих мРНК рибонуклеопротеинов (~800 кДа), требует значительных конформационных изменений самих ядерных пор, так что центральный канал поры может расширяться до 40 нм.

г) Ионная среда. В жизненном цикле клетки есть такие физиологические состояния, когда ядерные поры совершенно непроницаемы даже для ионов. Подобные явления носят локальный характер. По-видимому, их функциональная роль заключается в создании кратковременного ионного градиента между цитоплазмой и нуклеоплазмой. Эта местная «особая среда» необходима для транскрипции специфических генов данного участка ядра.

Ядерные оболочки некоторых типов соматических клеток нашего организма имеют ~ 10004000 пор. В способных к оплодотворению яйцеклетках количество ядерных пор на одно ядро гораздо больше (1-40 млн пор на ядро). Скорость транспорта макромолекул через индивидуальную ядерную пору соответствует примерно одной молекуле в секунду. Таким образом, ядерная оболочка представляет собой некий пластичный барьер: при митозе он полностью растворяется, а во время интерфазы действует как селективный барьер, который с помощью ядерных пор в значительной мере управляет экспрессией генов.

д) Ядрышки. Ядра большинства клеток нашего организма содержат одно или несколько ядрышек. Эти компактные на вид структуры лишены ограничивающей мембраны. Они состоят в основном из РНК и рибосомных белков. При усиленном синтезе белка число ядрышек значительно увеличивается. Формирование ядрышек — исключительная функция клеточного ядра. В фазе транскрипции образуется мРНК, которая частично депонируется в ядрышках, а частично перемещается в рибосомы цитоплазмы. Там образуются зрелые рибосомы и синтезируются белки.

е) Генная терапия. После расшифровки генома человека биологи и медики объединяют усилия в поиске методов включения специфических генов в интактные дифференцированные клетки человеческого организма. Эти гены должны заместить патологические (мутировавшие) гены и нормализовать функции клеток. Например можно ввести в легкие аэрозоль, который вместе с молекулами-носителями содержит гены, кодирующие конкретный мембранный белок (CFTR-белок) слизистой оболочки бронхов. Но поскольку гены проявляют активность, только когда они находятся в ядрах клеток бронхиального эпителия, им нужно преодолеть барьер ядерной оболочки.

Гены, доставленные извне, на это не способны, так как в их молекулярной структуре отсутствует опознавательный признак, утверждающий их «молекулярную компетенцию». Поэтому сейчас интенсивно исследуются возможные факторы расширения ядерных пор — увеличения диаметра их наружного отверстия настолько, чтобы чужеродные гены временно получили доступ к ядру. Сведения о том, что на пропускную способность ядерных пор могут влиять различные собственные гормоны организма (например, глюкокортикоиды), открывают для генной терапии новые перспективы.

ж) Коротко. Состав клетки. Хотя клетки нашего организма существенно варьируют по размерам, форме и функциям, они имеют принципиально сходную организацию. Каждая клетка окружена плазматической мембраной, которая предохраняет содержимое клетки от воздействия внешней среды. Сообщение между клеткой и внеклеточным пространством осуществляется посредством множества мембранных белков, выполняющих специфические задачи. Весь объем клетки заполняет цитоплазма. Помимо воды, свободных ионов и органических молекул она содержит ряд жизненно важных структур.

В центре находится клеточное ядро, которое хранит всю генетическую информацию индивидуума. Доступ к генам регулируют поры ядерной оболочки. Ядро окружено сетью канальцев, мембран и везикул — это эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и лизосомы. В них происходит синтез белковых молекул и ферментативное расщепление излишних органических молекул. Таким образом, каждая клетка представляет собой самостоятельное живое образование, способное воспринимать и перерабатывать внешние сигналы.

- Вернуться в раздел "Физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 20.6.2024