Strukturen og funksjonene til cellen har gjennomgått en rekke endringer i løpet av evolusjonen. Utseendet til nye organeller ble innledet av transformasjoner i atmosfæren og litosfæren til den unge planeten. En av de betydelige anskaffelsene var cellekjernen. Eukaryote organismer fikk, på grunn av tilstedeværelsen av separate organeller, betydelige fordeler i forhold til prokaryoter og begynte raskt å dominere.
Cellekjernen, hvis struktur og funksjoner er noe forskjellig i forskjellige vev og organer, har forbedret kvaliteten på RNA-biosyntesen og overføringen av arvelig informasjon.
Origin
Til dags dato er det to hovedhypoteser om dannelsen av en eukaryot celle. I følge den symbiotiske teorien var organeller (som flageller eller mitokondrier) en gang separate prokaryote organismer. Forfedrene til moderne eukaryoter slukte dem. Resultatet var en symbiotisk organisme.
Kjernen ble dannet som et resultat av fremspring innoverdelen av den cytoplasmatiske membranen. Dette var en nødvendig tilegnelse på veien til å mestre en ny måte å ernæring, fagocytose, av cellen på. Fangsten av mat ble ledsaget av en økning i graden av cytoplasmatisk mobilitet. Genoforer, som var arvestoffet til en prokaryot celle og festet til veggene, f alt inn i en sone med sterk "flyt" og trengte beskyttelse. Som et resultat ble det dannet en dyp invaginasjon av en del av membranen som inneholdt vedlagte genoforer. Denne hypotesen støttes av det faktum at skallet til kjernen er uløselig knyttet til cellens cytoplasmatiske membran.
Det finnes en annen versjon av utviklingen av arrangementer. I følge den virale hypotesen om opprinnelsen til kjernen, ble den dannet som et resultat av infeksjon av en gammel arkaisk celle. Et DNA-virus infiltrerte det og fikk gradvis full kontroll over livsprosesser. Forskere som anser denne teorien som mer korrekt, gir mange argumenter til fordel for den. Men til dags dato er det ingen avgjørende bevis for noen av de eksisterende hypotesene.
En eller flere
De fleste cellene til moderne eukaryoter har en kjerne. De aller fleste av dem inneholder bare en slik organell. Det er imidlertid celler som har mistet kjernen på grunn av noen funksjonelle egenskaper. Disse inkluderer for eksempel erytrocytter. Det er også celler med to (ciliater) og til og med flere kjerner.
Struktur av cellekjernen
Uavhengig av egenskapene til organismen, er strukturen til kjernen preget av et sett med typiskeorganeller. Det er atskilt fra det indre rommet av cellen med en dobbel membran. Noen steder smelter dets indre og ytre lag sammen og danner porer. Deres funksjon er å utveksle stoffer mellom cytoplasma og kjernen.
Orgelrommet er fylt med karyoplasma, også k alt kjernesaft eller nukleoplasma. Den inneholder kromatin og nukleolus. Noen ganger er den siste av de navngitte organellene i cellekjernen ikke til stede i en enkelt kopi. I noen organismer er nukleoler tvert imot fraværende.
Membran
Kjernemembranen er dannet av lipider og består av to lag: ytre og indre. Faktisk er dette den samme cellemembranen. Kjernen kommuniserer med kanalene til det endoplasmatiske retikulumet gjennom det perinukleære rommet, et hulrom dannet av to lag av membranen.
De ytre og indre membranene har sine egne strukturelle trekk, men er generelt ganske like.
Nærmest cytoplasma
Det ytre laget går inn i membranen til det endoplasmatiske retikulum. Hovedforskjellen fra sistnevnte er en betydelig høyere konsentrasjon av proteiner i strukturen. Membranen i direkte kontakt med cytoplasmaet til cellen er dekket med et lag av ribosomer fra utsiden. Den er koblet til den indre membranen med mange porer, som er ganske store proteinkomplekser.
Innere lag
Hembranen som vender mot cellekjernen, i motsetning til den ytre, er glatt, ikke dekket med ribosomer. Det begrenser karyoplasmaet. Et karakteristisk trekk ved den indre membranen er et lag av kjernefysisk lamina som fôrer den fra siden,i kontakt med nukleoplasmaet. Denne spesifikke proteinstrukturen opprettholder formen på konvolutten, er involvert i reguleringen av genuttrykk, og fremmer også binding av kromatin til kjernemembranen.
metabolisme
Samspillet mellom kjernen og cytoplasmaet utføres gjennom kjerneporer. De er ganske komplekse strukturer dannet av 30 proteiner. Antall porer på en kjerne kan være forskjellig. Det avhenger av type celle, organ og organisme. Så hos mennesker kan cellekjernen ha fra 3 til 5 tusen porer, hos noen frosker når den 50 000.
Hovedfunksjonen til porene er utveksling av stoffer mellom kjernen og resten av cellerommet. Noen molekyler passerer gjennom porene passivt, uten ekstra energiforbruk. De er små i størrelsen. Transport av store molekyler og supramolekylære komplekser krever forbruk av en viss mengde energi.
RNA-molekyler syntetisert i kjernen kommer inn i cellen fra karyoplasmaet. Proteiner som er nødvendige for intranukleære prosesser transporteres i motsatt retning.
Nucleoplasma
Kjernejuice er en kolloidal løsning av proteiner. Den er avgrenset av kjernekonvolutten og omgir kromatinet og nukleolen. Nukleoplasma er en viskøs væske der ulike stoffer er oppløst. Disse inkluderer nukleotider og enzymer. Førstnevnte er avgjørende for DNA-syntese. Enzymer er involvert i transkripsjon så vel som DNA-reparasjon og replikasjon.
Strukturen til kjernefysisk juice endres avhengig av tilstanden til cellen. Det er to av dem - stasjonære ogoppstår under deling. Den første er karakteristisk for interfase (tiden mellom divisjoner). Samtidig kjennetegnes kjernesaft ved en jevn fordeling av nukleinsyrer og ustrukturerte DNA-molekyler. I denne perioden eksisterer arvematerialet i form av kromatin. Delingen av cellekjernen er ledsaget av transformasjonen av kromatin til kromosomer. På dette tidspunktet endres strukturen til karyoplasmaet: arvematerialet får en viss struktur, kjernekappen ødelegges og karyoplasmaet blandes med cytoplasmaet.
kromosomer
Hovedfunksjonene til nukleoproteinstrukturene til kromatinet transformert ved delingstidspunktet er lagring, implementering og overføring av arvelig informasjon inneholdt i cellekjernen. Kromosomer er preget av en viss form: de er delt inn i deler eller armer av en primær innsnevring, også k alt coelomeren. I henhold til plasseringen skilles det mellom tre typer kromosomer:
- stavformede eller akrosentriske: de er preget av plasseringen av coelomeren nesten på slutten, den ene armen er veldig liten;
- diversifisert eller submetasentrisk har armer av ulik lengde;
- likesidet eller metasentrisk.
Sammen med kromosomer i en celle kalles en karyotype. Hver type er fast. I dette tilfellet kan forskjellige celler av samme organisme inneholde et diploid (dobbelt) eller haploid (enkelt) sett. Det første alternativet er typisk for somatiske celler, som hovedsakelig utgjør kroppen. Det haploide settet er et privilegium for kjønnsceller. menneskelige somatiske cellerinneholder 46 kromosomer, kjønn - 23.
Kromosomer i det diploide settet danner par. Identiske nukleoproteinstrukturer inkludert i et par kalles alleliske. De har samme struktur og utfører de samme funksjonene.
Den strukturelle enheten til kromosomer er genet. Det er en del av DNA-molekylet som koder for et spesifikt protein.
Nucleolus
Cellekjernen har en organell til - kjernen. Det er ikke skilt fra karyoplasmaet med en membran, men det er lett å legge merke til når man undersøker cellen med et mikroskop. Noen kjerner kan ha flere nukleoler. Det er også de der slike organeller er helt fraværende.
Formen på kjernen ligner en kule, har en ganske liten størrelse. Den inneholder ulike proteiner. Hovedfunksjonen til nukleolen er syntesen av ribosom alt RNA og selve ribosomene. De er nødvendige for å lage polypeptidkjeder. Nukleoler dannes rundt spesielle områder av genomet. De kalles nukleolære organisatorer. Den inneholder de ribosomale RNA-genene. Nukleolen er blant annet stedet med høyest konsentrasjon av protein i cellen. En del av proteinene er nødvendig for å utføre funksjonene til organoiden.
Kjernen består av to komponenter: granulær og fibrillær. Den første er de modnende ribosomunderenhetene. I fibrillærsenteret utføres syntesen av ribosom alt RNA. Den granulære komponenten omgir den fibrillære komponenten som ligger i sentrum av kjernen.
Cellekjernen og dens funksjoner
Rollen somspiller kjernen, er uløselig knyttet til strukturen. Organoidens indre strukturer implementerer i fellesskap de viktigste prosessene i cellen. Den inneholder den genetiske informasjonen som bestemmer strukturen og funksjonen til cellen. Kjernen er ansvarlig for lagring og overføring av arvelig informasjon under mitose og meiose. I det første tilfellet mottar dattercellen et sett med gener som er identiske med forelderen. Som et resultat av meiose dannes kjønnsceller med et haploid sett med kromosomer.
En annen ikke mindre viktig funksjon til kjernen er reguleringen av intracellulære prosesser. Det utføres som et resultat av å kontrollere syntesen av proteiner som er ansvarlige for strukturen og funksjonen til cellulære elementer.
Påvirkning på proteinsyntese har et annet uttrykk. Kjernen, som kontrollerer prosessene inne i cellen, forener alle dens organeller til et enkelt system med en velfungerende arbeidsmekanisme. Feil i den fører som regel til celledød.
Til slutt er kjernen stedet for syntese av ribosomunderenheter, som er ansvarlige for dannelsen av det samme proteinet fra aminosyrer. Ribosomer er uunnværlige i prosessen med transkripsjon.
Den eukaryote cellen er en mer perfekt struktur enn den prokaryote. Utseendet til organeller med egen membran gjorde det mulig å øke effektiviteten til intracellulære prosesser. Dannelsen av en kjerne omgitt av en dobbel lipidmembran spilte en svært viktig rolle i denne utviklingen. Beskyttelsen av arvelig informasjon av membranen gjorde det mulig for eldgamle encellede organismer å mestreorganismer på nye måter å leve på. Blant dem var fagocytose, som ifølge en versjon førte til fremveksten av en symbiotisk organisme, som senere ble stamfaderen til den moderne eukaryote cellen med alle dens karakteristiske organeller. Cellekjernen, strukturen og funksjonene til noen nye strukturer gjorde det mulig å bruke oksygen i metabolismen. Konsekvensen av dette var en kardinal endring i jordens biosfære, grunnlaget ble lagt for dannelse og utvikling av flercellede organismer. I dag dominerer eukaryote organismer, som inkluderer mennesker, planeten, og ingenting varsler endringer i denne forbindelse.
