Клетка зялёнай расліны. Ядро, рыбасомы і сінтэз бялку

Вы знаходзіцеся: Клетка зялёнай расліны

За некалькі апошніх дзесяцігоддзяў біёлагам атрымалася скласці сабе даволі поўнае ўяўленне пра структуру, хімізме і функцыях найважных клеткавых арганэл. Самая буйная арганэла клеткі - ядро (гл. мал. 2.3). Гэта сферычнае цела дыяметрам 5-10 мкм утрымоўвае вялікую частку генетычнай інфармацыі клеткі, закадаванай у выглядзе доўгіх нітак складанага хімічнага злучэння - дэзаксірыбануклеінавай кіслаты (ДНК). ДНК прысутнічае ў клетцы ў складзе храмаціну - складанага рэчыва, які складаецца галоўным чынам з адмоўна зараджанай ДНК і дадатна зараджаных бялкоў, што належаць да класа гистонов. У неделящейся клетцы храмацін утворыць друзлую сетку. Да пачатку дзялення выяўляецца праўдзівая прырода гэтай 'сеткі' - храмацін кандэнсуецца і ўтворыць дыскрэтныя, лёгка якія ідэнтыфікуюцца палочковидные цяля, названыя храмасомамі, лік якіх для клетак кожнага выгляду ўвесь час. У любой клетцы расліны гароху маецца, напрыклад, 14 храмасом - па 7 ад кожнага з бацькоў. У чалавека лік храмасом у клетцы роўна 46, па 23 ад маці і ад бацькі. Такі клеткавы падзел, пры якім лік храмасом падвойваецца, так што кожная даччыная клетка атрымлівае падвойны набор храмасом, носіць назва мітозу (гл. ніжэй).

Поўны падвойны набор храмасом завуць диплоидным (2 n), а набор, які атрымліваецца ад кожнага з бацькоў праз палавыя клеткі, - гаплоидным (n). Усе клеткі вышэйшай расліны, за выключэннем гаплоидных палавых, прынамсі диплоидны. Гаплоидные палавыя клеткі знаходзяцца пераважна ў спелых пыльцевых зернях і ў зародкавым мяшку семязачатка. У жыццёвым цыкле расліны гаплоидный набор атрымліваецца з диплоидного ў выніку рэдукцыйнага дзялення, ці мейоза (гл. стар. 34), працякалага ў матчыных клетках мікра- і мегаспор, змешчаных адпаведна ў пылавіках і семязачатке кветкі. Узніклыя такім шляхам гаплоидные клеткі падзяляюцца і даюць пачатак мужчынскім і жаночым гаметофитам, у якіх урэшце і ўтворацца палавыя клеткі, ці гаметы, т. е. спермии і яйкаклеткі. Калі - пры палавым размнажэнні- жаночыя і мужчынскія гаметы зліваюцца ў зіготу, адбываецца аднаўленне диплоидного лікі храмасом, уласцівага спорофиту. Прасочваючы змены ў ліку храмасом і ва ўтрыманні ДНК, мы бачым, што ў кветкавай расліне здзяйсняецца цыкл, у якім диплоидия змяняецца гаплоидией, а наступнае зліццё гаплоидных клетак рознага генетычнага паходжання ў новы диплоидный арганізм спараджае новыя камбінацыі генетычных прыкмет.

МІТОЗ

У клетцы перад бачнай праявай митотической актыўнасці колькасць хромосомной ДНК падвойваецца. Мітоз пачынаецца, калі храмасомы ўжо падвоіліся і відаць, што кожная з іх складаецца з дзвюх побач ляжалых нітак, ці дзвюх паловак, так званых хроматид. Ядзерка і ядзерная мембрана знікаюць, храмасомы выбудоўваюцца ў экватарыяльнай плоскасці клеткі, і ніткі верацяна, якія злучаюць экватарыяльную пласцінку з канцавоссямі клеткі, развалакаюць да процілеглых канцавоссяў сястрынскія хроматиды, якія ператвараюцца зараз у дзве асобныя, але цалкам ідэнтычныя храмасомы. Рэканструююцца тыповыя .интерфазные ядры, у кожным з якіх аднаўляецца мембрана, ядзерка і сетка храмаціну. Неўзабаве, пасля таго як адно ядро падзялілася на два, настае завяршальная стадыя клеткавага падзелу - фармаванне клеткавай пласцінкі, якая падзяляе клетку напалову ў экватарыяльнай плоскасці (цитокинез). Уласна мітоз доўжыцца 1-2 ч, на сінтэз жа ДНК і іншыя падрыхтоўчыя рэакцыі, неабходныя для наступнага клеткавага падзелу, сыходзіць яшчэ каля 6 ч (мал. 2.9).

МЕЙОЗ

Мейоз адрозніваецца ад мітозу тым, што ўжо якія падвоіліся гамалагічныя храмасомы збліжаюцца і размяшчаюцца побач, цесна прылягаючы адзін да аднаго па ўсёй сваёй даўжыні (синапсис). У гэты перыяд чатыры прыціснутыя адна да іншай хроматиды могуць пераблытвацца і абменьвацца асобнымі ўчасткамі (кроссинговер); у любой дадзенай кропцы перажываць кроссинговер могуць толькі дзве хроматиды. Пары храмасом выбудоўваюцца ў экватарыяльнай пласцінцы, гамалагічныя храмасомы, падобна сястрынскім хроматидам пры мітозе, разыходзяцца да процілеглых канцавоссяў і ў канчатковым выніку апыняюцца ў дзвюх розных клетках. У кожнай з гэтых даччыных клетак адбываецца затым другое дзяленне мейоза (у сутнасці, мітоз у клетцы з гаплоидным лікам храмасом), пры якім да процілеглых канцавоссяў разыходзяцца сястрынскія хроматиды. У выніку дзвюх мейотических дзяленняў утворацца чатыры клеткі, кожная з паменшаным удвая (гаплоидным) лікам храмасом, а магчыма (дзякуючы кроссинговеру), і з нейкімі новымі, выдатнымі ад бацькоўскіх тыпамі храмасом (гл. мал. 2.9).

Да нядаўняга часу лічылася, што ў раслінным арганізме ўсе саматычныя клеткі диплоидны. Зараз, аднак, мы ведаем, што ў раслінах сустракаюцца асобныя скупнасці клетак з лікам храмасом, кратным диплоидному: 4п, 6п, 8п і т. д. Такія полиплоидные клеткі ўзнікаюць, відавочна, у выніку дзяленняў ядра, не якія суправаджаюцца разыходжаннем даччыных ядраў па дзвюх асобных клетках. Плоидность клетак атрымоўваецца часам рэгуляваць з дапамогай тых ці іншых прыродных ці сінтэтычных рэчываў. Поліплаідыю, напрыклад, можна выклікаць колхицином - алкалоідам з клубнелуковиц (скарочаных мясістых сцеблаў) познацвету восеньскага.

Колхицин перашкаджае адукацыі нітак верацяна і тым самым прадухіляе разыходжанне двух набораў храмасом да процілеглых канцавоссяў якая дзеліцца клеткі. Часам узнікаюць анеуплоиды. Гэта адбываецца ў выніку выпадковай страты ці, насупраць, набыцці адной ці некалькіх храмасом. Такія асобнікі (2n+1 ці 2n-1) звычайна ў той ці іншай ступені анамальныя, але яны могуць быць і жыццяздольнымі.

Малекулы ДНК у храмасомах уяўляюць сабою лінейныя палімеры, пабудаваныя з чатырох тыпаў нуклеотидов. Парадак размяшчэння нуклеотидов у ланцугі ДНК вызначае генетычную інфармацыю, якую нясе гэты ланцуг. Спадчыннасць у расліны залежыць, такім чынам, па істоце ад размяшчэння нуклеотидов у малекулах ДНК, змешчаных у храмасомах ядра і ў некаторых іншых клеткавых арганэлах, а менавіта ў хларапластах і мітахондрыях. Адну з самых займальных частак сучаснай біяхіміі складае гісторыя адкрыцця механізму, пасродкам якога інфармацыя, складзеная ў малекулах ДНК, транскрыбуецца з адукацыяй роднаснага ДНК злучэння - РНК (рібанукляінавай кіслаты), а затым інфармацыя РНК у сваю чаргу транслюецца і такім шляхам вызначае прыроду зноў сінтэзаваных бялкоў. Паколькі гэты працэс мае вырашальнае значэнне для клеткавай структуры і функцыі, мы тут апішам яго даволі падрабязна, хоць шматлікае ў гэтай вобласці стала ўжо агульнавядомым нават сярод неадмыслоўцаў.

На працягу большай часткі жыцця клеткі ядро адлучана ад цытаплазмы ядзернай абалонкай, якая ўяўляе сабой падвойную мембрану са шматлікімі буйнымі порамі і доўгімі вырастамі, пранікальнымі глыбока ў цытаплазму (гл. мал. 2.3). Вырасты часта непасрэдна пераходзяць у эндаплазматычны ретикулум (ЭР)-моцна разгалінаваную мембранную сетку, якая працінае ўсю цытаплазму. Рыбасомы- сферычныя часціцы дыяметрам каля 0,2 мкм, якія складаюцца галоўным чынам з вялікамалекульнай РНК і вавёрка, - могуць быць прымацаваны да мембран эндаплазматычнага ретикулума, але могуць таксама ляжаць у цытаплазме вольна. Прымацаваныя да ЭР рыбасомы ўваходзяць у склад шурпатага эндаплазматычнага ретикулума; па ўсёй верагоднасці, яны ўдзельнічаюць у сінтэзе таго бялку, які вылучаецца ў прасвет ЭР, т. е. у замкнёную прастору паміж яго мембранамі. Што да рыбасом, змешчаных у цытаплазме, то яны часам групамі далучаюцца да інфармацыйнай (матрычнай) РНК і тады відаць, што яны размяшчаюцца ўздоўж гэтай доўгай ніткі. Такія скупнасці рыбасом завуць полирибосомами: падобна рыбасомам ЭР, яны ўдзельнічаюць у сінтэзе бялку датуль, пакуль захоўваюць кантакт з матрычнай РНК. Вавёркі - буйныя малекулы, пабудаваныя з размешчаных у вызначаным парадку амінакіслот, - сінтэзуюцца на паверхні рыбасом. Складаны механізм гэтага сінтэзу ўключае транскрыпцыю, т. е. пераклад якая змяшчаецца ў ДНК інфармацыі ў РНК, і затым трансляцыю - пераклад інфармацыі, закадаванай у паслядоўнасці; нуклеотидных рэштак РНК у паслядоўнасць амінакіслотных рэштак сінтэзаванага бялку. Паколькі працу ўсёй біяхімічнай фабрыкі клеткі рэгулююць актыўныя бялковыя малекулы - ферменты, ключ да клеткавай рэгуляцыі варта шукаць у тым, што спецыфічнасць бялкоў у канчатковым рахунку вызначаецца ДНК.

Часткі