Karakteristike strukture jezgra. Struktura i funkcije jezgra ćelija

Jedro ćelije je najvažnija organelela, mesto čuvanja i reprodukcije naslednih informacija. To je membranska struktura koja zauzima 10-40% ćelija, čije su funkcije veoma važne za život eukariota. Međutim, čak i bez kernela, moguća je realizacija dednih informacija. Primjer ovog procesa je vitalna aktivnost bakterijskih ćelija. Ipak, karakteristike strukture jezgra i njene funkcije su veoma važne za višećelijski organizam.

Lokacija jezgra u ćeliji i njenu strukturu

Jedro se nalazi u debljini citoplazme i direktno se povezuje sa grubom i glatkom endoplazmatičnom retikulumom. Okružena je sa dve membrane, između čega je perinuclear prostor. Unutar jezgra nalazi se matrica, hromatin i niz nukleola.

Neke zrele ćelijske ćelije nemaju jezgro, dok druge funkcionišu u uslovima ozbiljnog ugnjetavanja svoje aktivnosti. Generalno, struktura jezgra (šema) je predstavljena kao nuklearna šupljina, ograničena kariolemom iz ćelije, koja sadrži hromatin i nukleole, fiksirane u nukleoplazmi nuklearnom matricom.

Struktura karioleme

Za pogodnost proučavanja ćelija jezgra, ova druga treba posmatrati kao mehuriće ograničene na granate iz drugih vezikula. Nukleus je balon sa naslednim informacijama, koji se nalaze u debljini ćelije. Iz njegove citoplazme zaštićena je dvoslojnim lipidnim premazom. Struktura školjke jezgra je slična ćelijskoj membrani. U stvarnosti ih razlikuje samo ime i broj slojeva. Bez svega ovoga, isti su u strukturi i funkciji.

Struktura karioleme (nuklearne membrane) je dvoslojna: sastoji se od dva lipidna sloja. Spoljašnji bilipidni sloj karioleme je direktno u kontaktu sa grubom retikulumom endoplazme ćelije. Unutrašnja kariolma - sa sadržajem jezgra. Između spoljašnje i unutrašnje kariomembrije postoji perinuklearni prostor. Očigledno je formirana zbog elektrostatičkih pojava - odbijanje oblasti glicerinskih ostataka.

Funkcija nuklearne membrane je stvaranje mehaničke barijere koja odvaja jezgro i citoplazmu. Unutrašnja membrana jezgra služi kao mesto za fiksiranje nuklearne matrice, lanca proteinskih molekula koji podržavaju trodimenzionalnu strukturu. U dve nuklearne membrane postoje posebne pore: preko njih, informacija RNA ostavlja citoplazmu ribosomima. U samom jezgru jezgra ima nekoliko nukleola i hromatina.

Unutrašnja struktura nukleoplazme

Karakteristike strukture jezgra omogućavaju vam da upoređujete sa samom ćelijom. U jezgru postoji i poseban medijum (nukleoplazma), koji predstavlja gel-sol, koloidni rastvor proteina. U njoj postoji nukleoskelet (matrica), predstavljen od fibrilarnih proteina. Glavna razlika je u tome što jezgro sadrži uglavnom kisele proteine. Očigledno je takva reakcija medijuma potrebna radi očuvanja hemijskih svojstava nukleinskih kiselina i toka biohemijskih reakcija.

Nucleolus

Struktura jezgra ćelija se ne može završiti bez nukleolusa. On je spiralizovana ribosomna RNA, koja je u fazi zrenja. Kasnije će proizvesti ribosom - organelu, neophodnu za sintezu proteina. U strukturi nukleolusa razlikuju se dve komponente: fibrilar i globularni. Oni se razlikuju samo u elektronskoj mikroskopiji i nemaju svoje membrane.

Fibrilarna komponenta se nalazi u centru nukleogusa. To je ribosomalna vrsta RNA, iz koje će se sastaviti ribosomske podjedinice. Ako uzmemo u obzir jezgro (strukturu i funkcije), onda je očigledno da će se od njih formirati granularna komponenta. To su iste zrele ribosomske podjedinice, koje su u kasnijim fazama njihovog razvoja. Od ovih, ribozomi se uskoro formiraju. Oni se uklanjaju iz nukleoplazmi kroz nuklearne poreove karioleme i ulaze u membranu grubog endoplazmičnog retikuluma.

Hromatin i hromozomi

Struktura i funkcije jezgra ćelije su organski povezane: postoje samo one strukture koje su neophodne za čuvanje i reprodukciju naslednih informacija. Postoji i karioskelet (osnovna matrica), čija je funkcija da održava oblik organelle. Međutim, najvažniji sastojak jezgra je hromatin. To su hromozomi, koji igraju ulogu kartona različitih grupa gena.

Hromatin je kompleksni protein koji se sastoji od kvaternarnog polipeptida povezanog sa nukleinskom kiselinom (RNA ili DNK). U plazmidima bakterija prisutan je i hromatin. Gotovo četvrtina ukupne težine hromatina sastoji se od histona - proteina odgovornih za "pakovanje" nasljednih informacija. Ova karakteristika strukture proučava biohemija i biologija. Struktura jezgra je složena upravo zbog hromatina i prisustva procesa koji se menjaju na njegovu spiralizaciju i despiralizaciju.

Prisustvo histona omogućava kompaktno i potpunu DNK vezu na malom mjestu - u jezgru ćelije. Ovo se dešava na sledeći način: histoni formiraju nukleozome, što je struktura kao što su perle. H2B, H3, H2A i H4 su glavni histonski proteini. Nukleosom je formiran sa četiri para svakog od predstavljenih histona. U ovom slučaju, histon H1 je linker: povezan je sa DNK na mestu ulaza u nukleozom. Pakovanje DNK dolazi kao rezultat "navijanja" linearnog molekula u 8 proteina histonske strukture.

Struktura jezgra, čija je šema gore predstavljena, pretpostavlja prisustvo solenoidne strukture DNK, u kompletu sa histonima. Debljina ovog konglomerata je oko 30 nm. U ovom slučaju, struktura se može dalje sabiti i zauzeti manje prostora, a manje da podleže mehaničkom oštećenju, koji se neizbežno javlja tokom života ćelije.

Frakcije hromatina

Struktura, struktura i funkcije jezgre ćelija se kruže kako bi podržali dinamičke procese spirale i despiritaciju hromatina. Dakle, postoje dvije glavne frakcije: visoko spiralno (heteroromatično) i retko (euhromatin). Oni su podeljeni i strukturno i funkcionalno. U heterohromatinom, DNK je dobro zaštićena od bilo kojih efekata i ne može se transkribirati. Euhromatin je manje dobro zaštićen, ali geni mogu udvostručiti sintezu proteina. Najčešće se regioni heterohromatina i euhromatina zamenjuju duž celokupnog hromozoma.

Hromozomi

Ćelijsko jezgro, čija struktura i funkcije su opisane u ovoj publikaciji, sadrži hromozome. To je složen i kompaktno upakovani hromatin, koji se može videti s svjetlosnom mikroskopijom. Međutim, to je moguće samo ako se ćelija nalazi na slajdu u fazi mitotske ili mejotske podjele. Jedna od faza je hromatin hromatin kohromatizacija. Njihova struktura je izuzetno jednostavna: hromozom ima telomer i dve ruke. Svaki višekularni organizam iste vrste ima istu strukturu jezgra. Tabela hromozoma je takođe slična.

Implementiranje funkcija jezgre

Glavne karakteristike strukture jezgra povezane su performansom određenih funkcija i potrebom za njihovom kontrolom. Nukleus igra ulogu repozitorijom naslednih informacija, odnosno, to je vrsta kartoteke sa zabeleženim amino kiselinskim sekvencama svih proteina koji se mogu sintetizovati u ćeliji. Stoga, da bi se izvršila funkcija, ćelija mora sintetizirati protein čija je struktura kodirana u genu.

Da bi jezgro "razumelo" koji specifični protein treba sintetizovati u pravo vreme, postoji sistem spoljnih (membrana) i unutrašnjih receptora. Informacije od njih dolaze do jezgra kroz molekularne predajnike. Ovo se najčešće realizuje pomoću mehanizma adenilat ciklaze. Stoga ćelija utiče na hormone (adrenalin, norepinefrin) i neke droge sa hidrofilnom strukturom.

Drugi mehanizam za prenos informacija je interni. Karakteristično je za lipofilne molekule - kortikosteroide. Ova supstanca prodire u bilipidnu membranu ćelije i usmerava se na nukleus, gde je u interakciji sa svojim receptorom. Kao rezultat aktivacije receptorskih kompleksa koji se nalaze na ćelijskoj membrani (mehanizam adenilat ciklaze) ili na kariolemmu, aktivira se specifičan gen. Ona se replicira, zasnovana je na informacijskoj RNK. Kasnije, struktura poslednje sintetiše protein koji vrši određenu funkciju.

Jedro multicelularnih organizama

U multicelularnom organizmu, osobine strukture jedra su iste kao kod jednoćelnog organizma. Iako postoje neke nijanse. Prvo, multicellularity podrazumeva da će broj ćelija imati svoju specifičnu funkciju (ili nekoliko). To znači da će neki geni uvijek biti despiralizovani, dok su drugi u neaktivnom stanju.

Na primer, u ćelijama masnih tkiva proteinska sinteza će ići neaktivno, pa stoga je većina hromatina spiralna. U ćelijama, na primjer, egzokrirani dio pankreasa, procesi biosinteze proteina stalno se odvijaju. Zato što je njihov hromatin despiralizovan. Na tim mestima, čiji se geni najčešće repliciraju. Istovremeno, ključna karakteristika je važna: skup hromozoma svih ćelija istog organizma je isti. Samo zbog diferencijacije funkcija u tkivima, neki od njih su isključeni sa posla, dok su drugi dezpiralizovani češće od drugih.

Nuklearne ćelije tela

Postoje ćelije, karakteristike strukture jezgra koje se ne mogu uzeti u obzir, jer one ili depresuju svoju funkciju kao rezultat njegove vitalne aktivnosti, ili se u potpunosti mogu otarasiti. Najjednostavniji primer je eritrociti. To su krvne ćelije, čije jezgro je prisutno samo u ranim fazama razvoja, kada se hemoglobin sintetiše. Čim je njegova količina dovoljna za prenos kiseonika, jezgro je uklonjeno iz ćelije kako bi se olakšalo da se ne ometa transport kiseonika.

Generalno, eritrocit je citoplazmična vrećica ispunjena hemoglobinom. Slična struktura je karakteristična za masne ćelije. Struktura ćelijskog jezgra adipocita je izuzetno pojednostavljena, smanjuje i pomera na membranu, a procesi sinteze proteina su maksimalno inhibirani. Ove ćelije takođe podsećaju na "vreće" ispunjene mastima, iako je, naravno, raznolikost biohemijskih reakcija u njima nešto veća nego kod eritrocita. Trombociti takođe nemaju jezgro, ali ne treba smatrati punim ćelijama. Ovo su fragmenti ćelija potrebni za realizaciju procesa hemostaze.