Интерфаза - робоча фаза клітинного ядра, то час коли хромосоми функціонують, на цій фазі хромосоми більшою своєю частиною деконденсіруются, втрачають компактну будову. Ступінь деконденсаціі може мати різні масштаби і залежить не тільки від обсягу функціонального навантаження (синтез РНК і ДНК), але і від конституції самої хромосоми. Найменш схильні до деконденсаціі постійно метаболічно неактивні ділянки структурного гетерохроматину. Тобто в інтерфазних ядрі розтягнуті і як би набряклі хромосоми займають окремі зони.
Частина хроматинового матеріалу часто розташовується по периферії ядра. При електронно-мікроскопічних дослідженнях добре видно безпосередній контакт хроматинового матеріалу з внутрішньої ядерної оболонкою. Зазвичай такий периферичний хроматин являє собою шар конденсованого хроматину (товщина шару 0.1 мкм - кілька мкм). Шар конденсованого близько мембранного хроматину розташовується в безпосередній близькості до внутрішньої ядерної мембрани і відсутня в зоні ядерних пір. Цей контакт не є простою пасивної просторової зв'язком, а визначається структурним взаємодією між хроматином та ядерної оболонкою. На кордоні між мембраною і шаром хроматину виявляється специфічна структура, яка ймовірно відповідальна за зв'язок периферичного хроматину з ядерною оболонкою. Цей шар з тісно розташованих гранул величиною 25-30 нм, Володіють більшою електронною щільністю, ніж фібрили хроматину, гранули занурені в шар аморфного речовини більш низької щільності. До них підходить або безпосередньо в них переходить хромосомні фібрили. Одна з функцій гранулярного шару периферичного шару хроматину - це фіксування фібрил ДНП на ядерній внутрішній мембрані. Деякі дослідники вважають, що шар периферичного хроматину грає важливу роль в реплікації все ядерної ДНК. Підставою для такого припущення послужили уявлення про зв'язок хромосом бактерій з їх плазматичноїмембраною. Крім периферичного шару хроматину. З ядерною оболонкою знаходиться в контакті специфічні ділянки хромосом, такі, як статеві хромосоми, околоце6нтромерние ділянки гетерохроматину, теломерні хромоцентри, гетерохроматин, асоційований з ядерцем, і ін. Всі ці ділянки добре виявляються при диференціальних фарбуваннях на гетерохроматин. Периферичний хроматин менш активний відносно синтезу ДНК. Всі наведені вище дані про переважної зв'язку з ядерною оболонкою гетерохроматинових ділянок показують на провідну роль зв'язку з цим в просторової орієнтації інтерфазної хромосоми всередині ядра. Можна уявить собі наступну модель організації інтерфазних ядра: розгорнута хромосома в інтерфазі заякорена на ядерній оболонка з допомогою гетерохроматичному ділянок (теломерной гетерохроматин, околоядришковий гетерохроматин, вставні зони гетерохроматину) так, що її розташування стає фіксованим в просторі ядра, часто повторюючи телофазную орієнтацію, і займає в ньому певний обсяг. Крім компактних ділянок конститутивного гетерохроматину зустрічається велике число конденсованих ділянок еухроматину.
При редуплікації ДНК відбувається зменшення числа зон конденсованого хроматину, яке знову зростає в постсинтетическом періоді, що можна пов'язати з переходом клітин до поділу. Було відмічено, що багато конденсовані ділянки хроматину, хромоцентри, можуть включати мітку Н 3 -тімідіна, тобто реплицироваться без деконденсаціі. Виявилося, що інактивована Х хромосома в клітинах жінок реплицируется в конденсованому стані.
Чим більше зона дифузного хроматину, тим вище в ядрах синтез РНК. У міру спеціалізації клітин і в міру падіння в них синтезу РНК, відбувається збільшення частки конденсованого хроматину. При цьому починає різко виділятися периферичний хроматин, з'являються хромоцентри всередині ядра.
Крім хроматінових ділянок в ядрах виділяють періхроматіновиє фібрили, періхроматіновиє гранули і інтерхроматіновиє гранули. Ці три основні форми рібонуклеопротєїдних частинок зустрічаються практично у всіх активних ядрах. Рібонуклеопротеідная їх природа доводиться тим, що ці структури руйнуються ферментом РНКази або спільно РНКази і протеолітичними ферментами. Періхроматіновиє фібрили виявляються по периферії ділянок конденсованого хроматину (околомембранного або будь-якого іншого). Товщина близько 3-5 нм, часто утворює пухку неправильну мережу. Цей компонент ядра сильно змінюється при стимуляції синтезу РНК. Деякі дослідники вважають, що такі фібрили можуть представляти новосинтезовані ДНК-подібну РНК. Діаметр періхроматіновиє гранул близько 45 нм, вони оточені світлим ореолом. Вони зустрічаються тільки на периферії конденсованого хроматину, в дифузному хроматині їх немає. Вважається, що між цими гранулами і періхроматіновиє фибриллами існує структурна зв'язок. При великих збільшеннях всередині гранул можна бачити тонкі звиті фібрили 3-5 нм завтовшки. Великі періхроматіновиє гранули зустрічаються в специфічних, активних щодо синтезу РНК, ділянках політенних хромосом, в пуфф. Деякі дослідники припускають, що такі рібонуклеопротєїдниє гранули можуть являти собою інформосоми, рібонуклеопротєїдниє частинки, що містять іРНК. Інтерхроматіновиє гранули - третій тип РНК містять структур. Розмір 20-25 нм. Вони завжди групуються в формі скупчень між ділянками хроматину. Ці гранули не стандартні за величиною і переплетені тонкими фибриллами, Утворюючи фігури у вигляді чоток або мережі. Функція не ясна.
Полиплоидия і політенія, їх значення.
Кількість ДНК в ядрі еукаріотичної клітини залежить від плоїдності. Полиплоидия - це кратне гаплоидному (1n) колічесво збільшення ДНК і відповідно хромосом на ядро.
Ядерний білковий матрикс.
Загальний склад ядерного матриксу.
ДНК ядерного білкового матриксу
Ділянки ДНК можуть бути розташовані у всіх трьох компонентах ядерного матриксу. Були виявлені дві розмірні групи фрагментів ДНК в складі ядерного матриксу. В першу групу входили високомолекулярні фрагменти розміром близько 10 тис. Н. п. вони становили лише 0,02% від початкової кількості ДНК. Їх число становило приблизно 100 на гаплоїдний набір хромосом, т. Е. Існує всього 2 - 3 ділянки прикріплення ДНК до ядерного матриксу на хромосому, Фрагменти були збагачені сателітної ДНК і пов'язані з Ламін. Функціональне значення цих ділянок може полягати в забезпеченні фіксованого положення хромосом в ядрі за допомогою закріплення їх певних ділянок (центромер, теломер) на ламін. Друга група фрагментів, пов'язаних з матриксом, складається з невеликих ділянок ДНК (120 - 140 н. П,), гетерогенних за послідовностей. Вони зустрічаються між ділянками ДНК довжиною близько 50 тис. Н. п. представляють собою, ймовірно, петлі основної маси хроматину. Функціональне значення другої групи цих коротких ділянок ДНК може полягати в тому, що вони асоційовані з білками, що лежать в осередках розеткоподобних структур хроматину або в підставі розгорнутих петель ДНК хроматину при його активації. При вивченні кінетики гідролізу знову синтезованої ДНК нуклеазами було виявлено, що ядерний матрикс пов'язаний з реплікацією ДНК. Велика частина ДНК, що містить радіоактивну мітку, пов'язана з матриксом: понад 70% новосинтезованих ДНК було локалізовано в зоні внутрішнього ядерного матриксу. Це спостереження давало підставу вважати, що на ядерному матриксі відбуваються ініціація і собстйенно реплікація ДНК. Фракція ДНК, асоційована з ядерним матриксом, виявилася збагаченої реплікативного вилками. У складі ядерного матриксу виявлена ДНК-полімераза а - основний фермент реплікації ДНК. Крім нього з ядерним матриксом пов'язані і інші ферменти репликативного комплексу (реплісоми): ДНК-праймаза, ДНК-лігаза, ДНК-топоізомераза II. До складу ядерного матриксу входить близько 1% РНК, що включає в себе як гетерогенну високомолекулярну РНК, так і рибосомну РНК, і РНК ядерних малих РНП. На можливість зв'язку елементів матриксу з процесами транскрипції вказували дані про те, що при короткому мечение матрикс збагачувався швидко меченной гетерогенної РНК. Було виявлено, що до складу білків внутрішнього ядерного матриксу входить РНК-полімераза II, відповідальна за синтез інформаційних РНК. З ядерним матриксом клітин яйцепроводів курей виявилася пов'язаною велика частина (95%) новосинтезованих пре-мРНК овальбуміна і пре-рРНК. Ці спостереження привели до висновку, що ядерний матрикс може здійснити структурну роль в синтезі, процесингу і транспорті РНК в ядрі. З ядерним матриксом пов'язані власне транскрібіруюшіеся гени. Транскрипційні комплекси закріплені на ядерному матриксі, а сама транскрипція здійснюється одночасно з переміщенням матрічноі ДНК щодо закріплених транскрипційних комплексів, що містять РНК полімеразу II. Крім тРНК і її попередників в складі ядерного білкового матриксу виявляються малі ядерні рібонуклеопротєїди (мяРНП), які беруть участь в дозріванні інформаційних РНК, в процесі сплайсингу. Ці РНК-містять частинки, іноді звані сплайсосома, зібрані в групи, або кластери, пов'язані з білками ядерного матриксу. Елементи ядерного матриксу можуть прямо брати участь в регуляції транскрипції. Поведінка білків ядерного матриксу під час мітозу вивчено еше далеко не достатньо. Про долю ламіни при мітозі вже було сказано: її компоненти розбираються, частково пееходя в цитоплазму, частково (ламін В) залишаючись в зв'язку з мембранами.
Ядро - це похідне хромосоми, один з її локусів, активно функціонує в інтерфазі. Ядро клітини є місцем утворення рибосомних: РНК і рибосом, на яких відбувається синтез поліпептидних ланцюгів. У прокаріотів клітин освіту рибосом не пов'язане з відокремленням спеціального локусу у вигляді ядерця, але, не дивлячись на відсутність ядерець у цих клітин, сам процес синтезу рибосом багато в чому схожий.
У ядерцях містяться білки декількох типів: кислі фосфопротеіди і основні білки негістонових природи. Концентрація РНК в полісом може бути в 2 - 8 разів вище, ніж в ядрі, і в 1 - 3 рази вище, ніж в цитоплазмі. ЯДЕРЦЕВОГО РНК є попередником цитоплазматичної РНК. Так як від 70 до 90% цитоплазматичної РНК є рибосомной, то ядерце є місцем синтезу рРНК (рРНК).
На цистрона рибосомного гена спочатку синтезується гігантська молекула - попередник з коефіцієнтом седиментації 45 S (мол. Вага 4,5 • 10 6), яка потім розщеплюється на дві частини, що дають початок 18S і 28 S рРНК. При цьому близько половини спочатку синтезованої молекули знищується. З ядерець виділені гетерогенні рібонуклеопротєїдниє частки з різними коефіцієнтами седиментації від 40 S до 80 S і вище, що представляють собою рібонуклеопротєїди - попередники рибосомних субодиниць. Починаючи з 45 S РНК, білок асоціює з рРНК, при цьому утворюються спочатку важкі попередники рибосом (близько 80 S і 90 S), а потім вже і субодиниці рибосом (60 S і 40 S).
Будова ядерця при різної функціональної навантаженні
Ультраструктура ядерець залежить від активності синтезу РНК: при високому рівні синтезу рРНК в полісом виявляється велика кількість гранул, при припиненні синтезу кількість гранул падає, ядерця перетворюються в щільні фібрилярні тільця.