Kjernen i en eukaryot celle er den sentrale organellen som vital aktivitet og syntetiske prosesser er avhengig av. En betydelig del av innholdet i kjernen er representert av filamentøse DNA-molekyler med ulik grad av komprimering i kombinasjon med proteiner. Disse er eukromatin (dekondensert DNA) og heterokromatin (tettpakkede biter av DNA).
Eukromatin spiller en viktig rolle i cellens liv. Den lyder "instruksjonen" for sammenstilling av ribonukleinsyre (RNA), som blir grunnlaget for syntesen av polypeptidmolekyler.
Har alle en kjerne?
Alle levende vesener, fra de minste til de store, er forsynt med genetisk informasjon i form av deoksyribonukleinsyre. Det er to fundament alt forskjellige former for å representere det i celler:
- Prokaryote organismer (pre-nukleære) har ikke-kompartmenterte celler. Depotet for deres eneste ikke-proteinbundne sirkulære DNA er bare et plastercytoplasma k alt nukleoid. Nukleinsyrereplikasjon og proteinsyntese finner sted i prokaryoter i et enkelt cellerom. Vi vil ikke se dem med det blotte øye, fordi representantene for denne organismegruppen er mikroskopiske, opptil 3 mikron store, bakterier.
- Eukaryote organismer er preget av en mer kompleks cellestruktur, hvor arvelig informasjon er beskyttet av en dobbel membran av kjernen. Lineære DNA-molekyler danner sammen med histonproteiner kromatin, som aktivt produserer RNA ved hjelp av polyenzymkomplekser. Proteinsyntese skjer i cytoplasmaet på ribosomer.
Den dannede kjernen i eukaryote celler kan sees under interfase. Karyoplasmaet inneholder en proteinryggrad (matrise), nukleoler og nukleoproteinkomplekser som består av seksjoner av heterokromatin og eukromatin. Denne tilstanden til kjernen vedvarer helt til celledelingen starter, når membranen og nukleolene forsvinner, og kromosomene får en kompakt stavlignende form.
Hoved i kjernen
Hovedkomponenten av innholdet i kjernen, kromatin, er dens semantiske del. Dens funksjoner inkluderer lagring, implementering og overføring av genetisk informasjon om en celle eller organisme. Den direkte replikerte delen av kromatin er eukromatin, som bærer data om strukturen til proteiner og ulike typer RNA.
De gjenværende delene av kjernen utfører hjelpefunksjoner, gir de riktige betingelsene for implementering av genetisk informasjon:
- nukleoler -komprimerte områder med kjernefysisk innhold som bestemmer stedene for syntese av ribonukleinsyrer for ribosomer;
- proteinmatrise organiserer arrangementet av kromosomer og hele innholdet i kjernen, opprettholder sin form;
- Det halvflytende indre miljøet i kjernen, karyoplasma, sikrer transport av molekyler og flyt av ulike biokjemiske prosesser;
- Kjernens tolagsskal, karyolemma, beskytter det genetiske materialet, gir selektiv bilateral ledning av molekyler og molekylkomplekser på grunn av komplekse kjerneporer.
Hva betyr kromatin
Chromatin fikk navnet sitt i 1880 takket være Flemmings eksperimenter med å observere celler. Faktum er at under fiksering og farging er noen deler av cellen spesielt godt manifestert ("kromatin" betyr "farget"). Senere viste det seg at denne komponenten er representert av DNA med proteiner, som på grunn av sine sure egenskaper aktivt oppfatter alkaliske fargestoffer.
Fargede kromosomer er synlige i den sentrale delen av cellen på bildet, og danner en metafaseplate.
former for DNA-eksistens
I cellene til eukaryote organismer kan nukleoproteinkompleksene til kromatin være i to tilstander.
- I prosessen med celledeling når DNA sin maksimale vri og representeres av mitotiske kromosomer. Hver tråd danner et separat kromosom.
- I interfase, når celle-DNA er mest dekondensert, fylles kromatin jevntrom i kjernen eller danner klumper som er synlige i et lysmikroskop. Slike kromosentre påvises oftere nær kjernemembranen.
Disse tilstandene er alternative til hverandre, fullstendig komprimerte kromosomer er ikke bevart i interfasen.
Eukromatin og heterokromatin
Interfasekromatin er et kromosom som har mistet sin kompakte form. Løkkene deres løsnes, og fyller volumet av kjernen. Det er en direkte sammenheng mellom graden av dekondensering og den funksjonelle aktiviteten til kromatin.
Dens deler, fullstendig "oppløste", kalles diffust eller aktivt kromatin. Det er praktisk t alt usynlig under et lysmikroskop etter farging. Dette er fordi DNA-helixen bare er 2 nm tykk. Det andre navnet er euchromatin.
Denne tilstanden gir enzymkomplekser tilgang til semantiske DNA-fragmenter, deres frie tilknytning og funksjon. Strukturen til messenger-RNA (transkripsjon) leses fra diffuse områder av RNA-polymeraser, eller selve DNA-et kopieres (replikasjon). Jo høyere syntetisk aktivitet cellen har for øyeblikket, jo større andel av eukromatin i kjernen.
Diffuse deler av kromatin veksler med kompakte, forskjellig snoede soner av heterokromatin. På grunn av den større tettheten er farget heterokromatin tydelig synlig i interfasekjerner.
Figuren viser kromatin med varierende komprimeringsgrad:
- 1 - dobbelttrådet DNA-molekyl;
- 2 - histonproteiner;
- 3 - DNA viklet rundt histonkomplekset i 1,67 svinger danner et nukleosom;
- 4 - solenoid;
- 5 - interfasekromosom.
Subtleties of definition
Eukromatin på et bestemt tidspunkt er kanskje ikke involvert i syntetiske prosesser. I dette tilfellet er den midlertidig i en mer kompakt tilstand og kan forveksles med heterokromatin.
Ekte heterokromatin, det kalles også konstitutivt, bærer ikke en semantisk belastning og dekondenserer kun i replikasjonsprosessen. DNA på disse stedene inneholder korte, repeterende sekvenser som ikke koder for aminosyrer. I mitotiske kromosomer er de i området for den primære innsnevringen og telomere avslutninger. De skiller også deler av transkribert DNA, og danner interkalære (interkalære) fragmenter.
Hvordan euchromatin "virker"
Euchromatin inneholder gener som til syvende og sist bestemmer strukturen til proteiner (strukturelle gener). Dekodingen av nukleotidsekvensen til et protein skjer ved hjelp av et mellomledd som, i motsetning til kromosomer, er i stand til å forlate kjernen - messenger RNA.
Under transkripsjon syntetiseres RNA på en DNA-mal fra frie adenyl-, uridyl-, cytidyl- og guanylnukleotider. Transkripsjon utføres av enzymkomplekset RNA-polymerase.
Noen gener bestemmer sekvensen av andre typer RNA (transport og ribosom alt) som er nødvendig for å fullføre prosessene med proteinsyntese i cytoplasmaet fraaminosyrer.
Heterokromatin av et enkelt kromosom er ofte satt sammen til et godt merket kromosenter. Rundt det er løkker av despiralisert eukromatin. Takket være denne konfigurasjonen av kjerne-DNA, passer enzymkomplekser og frie nukleotider, som er nødvendige for implementeringen av funksjonene til eukromatin, lett til de semantiske delene.
