După cum am menționat deja, toate celulele au structurile intranucleare obligatorii - nucleoli. Această regulă are un număr mic de excepții, care, după cum se va vedea, subliniază doar importanța și necesitatea participării nucleolului la funcțiile vitale ale celulei. Aceste excepții includ celula divizarea ou unde nucleoli sunt absente în stadiile incipiente ale embriogenezei, sau celule, pentru a finaliza dezvoltarea și ireversibil specializate ca, de exemplu, anumite celule sanguine.
În alte cazuri, 1-5 nucleoli sunt observate în celule, iar numărul lor nu este strict constant chiar și pentru același tip de celulă. Mai mult, în unele celule germinale (ovocite în creștere) numărul de nucleoli poate ajunge la mai multe sute, i. E. este de două ordine de mărime mai mare decât în celulele somatice învecinate. Acest lucru - așa-numitul. amplificarea nucleolilor.
Chiar și în anii '30, sa presupus că numărul depinde de numărul de nucleoli „organizator nucleolar“ - zone speciale pe care există în telofază neoplasme interfazei nucleoli nucleu. Deseori, organizatorii nucleolari sunt localizați în constricțiile secundare ale cromozomilor (ele formează constricții secundare ale cromozomilor). Deci, organizatorii nucleolari umane sunt aranjate în brațe scurte 13, 14, 15, 21 și 22 de cromozomi (set diploid la 10) (Fig. 82). La mamifere, de obicei există cromozomi care formează nucleoloză pe un set diploid: pisica are 2; la porci - 2; în mouse - 4; vaca are 8. La vertebratele cu sânge rece și la păsări există de obicei doar o pereche de cromozomi care formează nucleul.
Astfel, numărul maxim de nucleoli din celule diferite este determinat de numărul de organizatori nucleolari și crește în funcție de ploidia nucleului: în nucleele poliploide mari, numărul de nucleoli este întotdeauna mai mare.
Această regulă este confirmată de observațiile directe ale indivizilor mutanți cu un număr diferit de organizatori nucleu. Astfel, în broasca spurgeană, în mod normal există două cromozomi care formează nucleul în celula diploidă și, respectiv, 1-2 nucleoli. La indivizi heterozigoți cu un cromozom nucleolar - 1, larve homozigot mutant care nu organizator nucleolar, nucleoli nu apar și nu există nici o sinteza ARNr. Observații similare au fost făcute pe Drosophila cu un număr diferit de cromozomi care formează nucleul de la 0 la 4.
Localizarea organizator nucleolar determinat destul de exact pe cromozomii mitotici au fost colorate cu săruri de argint, care au o afinitate specifică pentru unele proteine nucleolari. Mai precisă este definiția organizatorilor nucleolari utilizând metoda hibridării moleculare in situ. Astfel, ARN-ul marcat cu tritiu la contactul cu ADN-ul denaturat pe preparatul de cromozom mitotic formează un hibrid ADN-rRNA numai în acele locuri unde există secvențe ADN complementare la rRNA.
Cel mai adesea, numărul de nucleoli din celule este mai mic decât numărul de organizatori nucleolari. Acest lucru se datorează faptului că, în formarea nucleelor, ele se pot uni într-o structură comună, adică Organizatorii separați nucleolari de cromozomi diferiți se pot uni în spațiul nucleului interfazic. Deci, în țesuturile umane se pot găsi celule cu un singur nucleol. Aceasta înseamnă că zece regiuni care formează nucleul, locurile și un set diploid de cromozomi sunt parte a unui nucleol. Fuzionarea nucleolilor unul cu celălalt este bine prezentată pe celulele culturilor de țesut viu în timpul filmării cu timp îndelungat.
Multiplicitatea genelor ribozomale
In studiul nucleoli la diferite aberații cromozomiale, sa constatat că la rupere cromozomul în locul nucleoli constricție secundar poate să apară pe fiecare fragmente de cromozomi. Astfel, atunci când porțiunile schimburi între doi cromozomi în microsporocytes de porumb, în cazul în care diferența dintre un cromozom a avut loc prin organizatorul nucleol, au existat doi cromozomi, fiecare dintre care poartă o porțiune a organizatorului nucleolar original. În acest caz, ambii cromozomi au avut capacitatea de a forma nucleoli, deși într-o măsură diferită. Din aceste observații, sa făcut concluzia foarte importantă (care este confirmat în totalitate la nivel molecular biologic în anii 60), organizatorul nucleolar nu este un locus cromozomial punct, și este un multiplu al structurii sale, cuprinde mai multe porțiuni de gene identice, fiecare din care este responsabil pentru formarea nucleolului.
Prin hibridizare moleculară, sa demonstrat ca in genomul de gene ribozomale eucariote reprezentate de sute sau mii de unități; ele aparțin fracțiunii secvențelor ADN care repetă moderat. Chiar și bacteriile din genom pot avea mai multe (6-7) secvențe genomice identice care sunt responsabile pentru sinteza ARNm. Cantitatea totală a acestei fracțiuni de ADN (rDNA) în E. coli este de aproximativ 1% din ADN-ul total. În organismele eucariote acest procent poate fi de 0,18 pentru X. laevis. 0,4 pentru oameni, 1,3 pentru muște de fructe, 5,5 pentru drojdie de brutărie. Numărul de gene ribozomale din eucariote este mult mai mare decât în celulele procariote. În tabel. 10 prezintă câteva exemple de număr de gene rRNA în diferite eucariote.
Tabelul 10. Numărul de gene ribozomale din setul haploid de cromozomi
Chordates Mamifere Pasari: Amfibieni: Pesti: echinoderme Insecte: Nevertebrate Cochilii: Nematode: Doar Plante superioare: Ciuperci: Algele: Slizneviki:
Folosind metoda de hibridizare moleculară, nu a fost analizat nu numai numărul genelor ribozomale ci și localizarea lor. Din aceste experimente a rezultat că a fost zona de organizare a nucleolului în gâtul secundar al cromozomului Xenopus care conținea genele ribozomale și că fiecare dintre acești organizatori conținea aproximativ 300 de gene, organizatorii nucleolari sunt situri policistronice care conțin multe gene identice (situsuri polisogenetice). În consecință, genele ribozomale sunt asamblate împreună în grupuri sau clustere.
Observați direct ordinul nucleoli izolat ADN-ul genei ribosomal cu un microscop electronic a eșuat ovocite amfibii nucleoli suplimentare.
De obicei, numărul genelor de ARN ribozomal este constant pe genom, nu se modifică în funcție de nivelul transcripției acestor gene. Astfel, în celulele cu un nivel ridicat de metabolism, numărul de gene rRNA este exact același cu cel din celule care a oprit complet sinteza ribozomilor. Când replicarea ADN are loc în perioada S, numărul de gene rRNA se dublează, astfel încât numărul lor se corelează cu ploidia celulei.
Cu toate acestea, există cazuri în care genele rRNA suferă o replicare excesivă. În acest caz, replicarea suplimentară a genelor rRNA are loc pentru a asigura producerea unui număr mare de ribozomi. Ca urmare a acestei supra-sinteze a genelor rRNA, copiile lor pot deveni libere, extrachromozomale. Aceste copii extrachromozomale ale genelor rRNA pot funcționa independent, ca urmare a apariției unei cantități de nucleoli suplimentari liberi, dar care nu mai sunt asociate structural cu cromozomii care formează nucleul. Acest fenomen a fost numit amplificarea genelor rRNA. În special în detaliu acest fenomen a fost studiat pe ovocite de creștere a amfibienilor, deși se găsește atât în animale cât și în plante.
Deci, în X. laevis. Cele mai bine studiate obiect populare ADNr amplificarea are loc în profaza I maturării diviziune, atunci când sinteza ADN-ului cromozomal într-o lungă perioadă de timp. În acest caz, cantitatea de ADNc amplificat (sau gene rRNA) devine de 3000 de ori mai mare decât cea a cantității de ADN haploid și corespunde la 1,5 x 106 de gene ARN. Aceste copii numeroase extracromozomale formează sute de nucleoli suplimentari în ovocitele în creștere. În medie, pe un nucleol suplimentar, sunt implicate câteva sute sau mii de gene rRNA.
Nucleoli amplificați se găsesc, de asemenea, în ovocitele de insecte. Astfel, au fost găsite 3 x 106 copii extrachromozomale ale genelor rRNA în ovocite în ovocite.
Semnificația biologică a apariției nucleoli extracromozomial supranumerar a ovocitelor în timpul creșterii destul de clar: de a sintetiza un număr foarte mare de produse de înlocuire pentru a fi utilizate în stadiile timpurii ale embriogenezei, respectiv, trebuie să fie un număr foarte mare de ribozomi, care pot fi sintetizate în celula în aceste matrici suplimentare amplificate numeroase nucleoli. După o perioadă de maturare a ovocitelor, atunci când două diviziuni consecutive aceste nucleoli suplimentare ale cromozomilor mitotici nu sunt incluse, ele sunt separate de nuclee de noi și degradate. În consecință, amplificarea ADNc în ovocite este un fenomen temporar care nu afectează constanța genomului.
În organismele eucariote inferioare se observă și nucleoli extrachromozomali. Astfel, în Tetrachymena pyriformis, numai o singură genă rRNA este prezentă în genomul haploid al micronucleului. În macronucleus, acest organism conține aproximativ 200 de echivalente haploide sub formă de copii extrachromozomali. In drojdie celule sunt, de asemenea, gasite copii extracromozomial ale genelor ARNr ale moleculei de ADN ciclică de circa 3 microni în lungime, conținând o genă ARNr.
Trimiteți-le prietenilor: