Cellekjernen er dens viktigste organell, stedet for lagring og reproduksjon av arvelig informasjon. Dette er en membranstruktur som opptar 10-40% av cellen, hvis funksjoner er svært viktige for eukaryotes liv. Men selv uten tilstedeværelsen av en kjerne, er realisering av arvelig informasjon mulig. Et eksempel på denne prosessen er den vitale aktiviteten til bakterieceller. Ikke desto mindre er de strukturelle egenskapene til kjernen og dens formål svært viktig for en flercellet organisme.
Plassering av kjernen i cellen og dens struktur
Kjernen ligger i tykkelsen av cytoplasmaet og er i direkte kontakt med det ru og glatte endoplasmatiske retikulum. Den er omgitt av to membraner, mellom dem er det perinukleære rommet. Inne i kjernen er det en matrise, kromatin og noen nukleoler.
Noen modne menneskelige celler har ikke en kjerne, mens andre fungerer under forhold med alvorlig hemming av aktiviteten. Generelt presenteres strukturen til kjernen (skjemaet) som et kjernefysisk hulrom, begrenset av et karyolemma fra cellen, som inneholder kromatin og nukleoler fiksert i nukleoplasmaetkjernefysisk matrise.
Structure of the karyolemma
For å gjøre det lettere å studere kjernecellen, bør sistnevnte oppfattes som bobler, begrenset av skjell fra andre bobler. Kjernen er en boble med arvelig informasjon som ligger i cellens tykkelse. Det er beskyttet mot cytoplasmaet av en tolags lipidmembran. Strukturen til skallet til kjernen ligner på cellemembranen. Faktisk er de bare kjennetegnet ved navn og antall lag. Uten alt dette er de identiske i struktur og funksjon.
Strukturen til karyolemma (kjernemembranen) er to-lags: den består av to lipidlag. Det ytre bilipidlaget av karyolemma er i direkte kontakt med det grove retikulumet til cellens endoplasma. Intern karyolemma - med innholdet i kjernen. Det er et perinukleært rom mellom den ytre og indre karyomembranen. Tilsynelatende ble det dannet på grunn av elektrostatiske fenomener - frastøting av områder med glyserolrester.
Kjernemembranens funksjon er å lage en mekanisk barriere som skiller kjernen fra cytoplasmaet. Den indre membranen av kjernen fungerer som et fikseringssted for kjernematrisen - en kjede av proteinmolekyler som støtter bulkstrukturen. Det er spesielle porer i to kjernemembraner: budbringer-RNA kommer inn i cytoplasmaet gjennom dem til ribosomene. I selve tykkelsen av kjernen er det flere nukleoler og kromatin.
Indre struktur av nukleoplasma
Funksjoner ved strukturen til kjernen gjør at vi kan sammenligne den med selve cellen. Inne i kjernen er det også et spesielt miljø (nukleoplasma),representert ved en gel-sol, en kolloid oppløsning av proteiner. Inne i den er det et nukleoskjelett (matrise), representert av fibrillære proteiner. Hovedforskjellen ligger bare i det faktum at overveiende sure proteiner er tilstede i kjernen. Tilsynelatende er en slik reaksjon av miljøet nødvendig for å bevare de kjemiske egenskapene til nukleinsyrer og forekomsten av biokjemiske reaksjoner.
Nucleolus
Strukturen til cellekjernen kan ikke fullføres uten kjernen. Det er et spiralisert ribosom alt RNA, som er i modningsstadiet. Senere vil et ribosom bli oppnådd fra det - en organell som er nødvendig for proteinsyntese. I strukturen til kjernen skilles to komponenter ut: fibrillær og globulær. De skiller seg bare ved elektronmikroskopi og har ikke egne membraner.
Den fibrillære komponenten er i sentrum av kjernen. Det er en tråd av RNA av ribosomal-typen som ribosomale underenheter vil bli satt sammen fra. Hvis vi vurderer kjernen (struktur og funksjoner), er det åpenbart at en granulær komponent senere vil bli dannet fra dem. Dette er de samme modne ribosomale underenhetene som er i de senere stadier av utviklingen. De danner snart ribosomer. De fjernes fra nukleoplasmaet gjennom kjerneporene i karyolemmaet og kommer inn i membranen til det grove endoplasmatiske retikulum.
Kromatin og kromosomer
Strukturen og funksjonene til cellekjernen er organisk knyttet: det er bare de strukturene som trengs for å lagre og reprodusere arvelig informasjon. Det er også et karyoskjelett(kjernematrise), hvis funksjon er å opprettholde organellens form. Imidlertid er den viktigste komponenten i kjernen kromatin. Dette er kromosomer som spiller rollen som arkivskap for ulike grupper av gener.
Kromatin er et komplekst protein som består av et polypeptid med en kvartær struktur knyttet til en nukleinsyre (RNA eller DNA). Kromatin er også tilstede i bakterielle plasmider. Nesten en fjerdedel av den totale vekten av kromatin består av histoner - proteiner som er ansvarlige for "emballering" av arvelig informasjon. Denne funksjonen i strukturen studeres av biokjemi og biologi. Strukturen til kjernen er kompleks nettopp på grunn av kromatinet og tilstedeværelsen av prosesser som alternerer dets spiralisering og despiralisering.
Tilstedeværelsen av histoner gjør det mulig å kondensere og komplettere DNA-tråden på et lite sted – i cellekjernen. Dette skjer som følger: histoner danner nukleosomer, som er en struktur som perler. H2B, H3, H2A og H4 er de viktigste histonproteinene. Nukleosomet er dannet av fire par av hver av de presenterte histonene. Samtidig er histon H1 en linker: den er assosiert med DNA på stedet for inngang til nukleosomet. DNA-pakking skjer som et resultat av "viklingen" av et lineært molekyl rundt 8 histonstrukturproteiner.
Strukturen til kjernen, hvis skjema er presentert ovenfor, antyder tilstedeværelsen av en solenoidlignende struktur av DNA ferdigstilt på histoner. Tykkelsen på dette konglomeratet er omtrent 30 nm. Samtidig kan strukturen komprimeres ytterligere for å ta mindre plass og være mindre utsatt formekanisk skade som uunngåelig oppstår i løpet av cellens levetid.
kromatinfraksjoner
Strukturen, strukturen og funksjonene til cellekjernen er fiksert på å opprettholde de dynamiske prosessene med kromatinspiralisering og despiralisering. Derfor er det to hovedfraksjoner av det: sterkt spiralisert (heterokromatin) og lett spiralisert (eukromatin). De er adskilt både strukturelt og funksjonelt. I heterokromatin er DNA godt beskyttet mot enhver påvirkning og kan ikke transkriberes. Eukromatin er mindre beskyttet, men gener kan dupliseres for proteinsyntese. Oftest veksler deler av heterochromatin og euchromatin gjennom hele kromosomets lengde.
kromosomer
Cellekjernen, hvis struktur og funksjoner er beskrevet i denne publikasjonen, inneholder kromosomer. Det er et komplekst og kompaktpakket kromatin som kan sees under lysmikroskopi. Dette er imidlertid bare mulig hvis en celle er plassert på glassplaten på stadiet med mitotisk eller meiotisk deling. Et av stadiene er spiralisering av kromatin med dannelse av kromosomer. Strukturen deres er ekstremt enkel: kromosomet har en telomer og to armer. Hver flercellet organisme av samme art har samme struktur som kjernen. Kromosombordet hans er også likt.
Implementering av kjernefunksjoner
Hovedtrekkene i strukturen til kjernen er relatert til utførelsen av visse funksjoner og behovet for å kontrollere dem. Kjernen spiller rollen som et depot av arvelig informasjon, det vil si at den er et slags arkivskap medskrevet sekvenser av aminosyrer av alle proteiner som kan syntetiseres i cellen. Dette betyr at for å utføre en hvilken som helst funksjon, må en celle syntetisere et protein, hvis struktur er kodet i genet.
For at kjernen skal "forstå" hvilket spesielt protein som må syntetiseres til rett tid, er det et system av eksterne (membran) og interne reseptorer. Informasjon fra dem kommer til kjernen gjennom molekylære transmittere. Oftest realiseres dette gjennom adenylatcyklasemekanismen. Slik virker hormoner (adrenalin, noradrenalin) og noen medikamenter med hydrofil struktur på cellen.
Den andre mekanismen for informasjonsoverføring er intern. Det er karakteristisk for lipofile molekyler - kortikosteroider. Dette stoffet trenger inn i bilipidmembranen i cellen og går til kjernen, hvor det samhandler med reseptoren. Som et resultat av aktiveringen av reseptorkomplekser lokalisert på cellemembranen (adenylatcyklasemekanisme) eller på karyolemma, utløses aktiveringsreaksjonen til et bestemt gen. Det replikerer, på grunnlag av det bygges messenger-RNA. Senere, i henhold til strukturen til sistnevnte, syntetiseres et protein som utfører en viss funksjon.
Kjernen til flercellede organismer
I en flercellet organisme er de strukturelle egenskapene til kjernen de samme som i en encellet. Selv om det er noen nyanser. For det første innebærer multicellularitet at et antall celler vil ha sin egen spesifikke funksjon (eller flere). Dette betyr at noen gener alltid vil være detdespiralisert mens andre er inaktive.
For eksempel, i fettvevsceller vil proteinsyntesen være inaktiv, og derfor er det meste av kromatinet spiralisert. Og i celler, for eksempel den eksokrine delen av bukspyttkjertelen, pågår prosessene med proteinbiosyntese. Derfor er deres kromatin despiralisert. I de områdene hvis gener replikeres oftest. Samtidig er en nøkkelfunksjon viktig: kromosomsettet til alle cellene i en organisme er det samme. Bare på grunn av differensieringen av funksjoner i vevet, blir noen av dem slått av fra arbeid, mens andre blir despiralisert oftere enn andre.
Kroppens kjerneceller
Det er celler, hvis strukturelle trekk ved kjernen kanskje ikke tas i betraktning, fordi de som et resultat av deres vitale aktivitet enten hemmer funksjonen eller blir fullstendig kvitt den. Det enkleste eksemplet er røde blodceller. Dette er blodceller, hvis kjerne er tilstede bare i de tidlige stadiene av utviklingen, når hemoglobin syntetiseres. Så snart det er nok av det til å frakte oksygen, fjernes kjernen fra cellen for å lette det uten å forstyrre oksygentransporten.
I generelle termer er en erytrocytt en cytoplasmatisk sekk fylt med hemoglobin. En lignende struktur er karakteristisk for fettceller. Strukturen til cellekjernen til adipocytter er ekstremt forenklet, den reduseres og skifter til membranen, og prosessene med proteinsyntese hemmes maksim alt. Disse cellene ligner også "poser" fylt med fett, men selvfølgelig variasjonendet er litt flere biokjemiske reaksjoner i dem enn i erytrocytter. Blodplater har heller ikke en kjerne, men de bør ikke betraktes som fullverdige celler. Dette er fragmenter av celler som er nødvendige for implementering av hemostaseprosesser.
