Ćelijsko jezgro je jedna od glavnih komponenti svih biljnih i životinjskih ćelija, neraskidivo povezana razmjenom, prijenosom nasljednih informacija itd.

Oblik ćelijskog jezgra varira u zavisnosti od vrste ćelije. Postoje ovalna, sferična i nepravilnog oblika - potkovičasta ili višekraka ćelijska jezgra (u leukocitima), zrnasta ćelijska jezgra (kod nekih cilijata), razgranata ćelijska jezgra (kod žljezdastih ćelija insekata) itd. ćelijsko jezgro varira, ali je obično povezano s volumenom citoplazme. Kršenje ovog odnosa tokom rasta ćelije dovodi do deobe ćelije. Broj ćelijskih jezgara također varira - većina ćelija ima jedno jezgro, iako se nalaze dvonuklearne i višejezgrene ćelije (na primjer, neke ćelije jetre i koštane srži). Položaj jezgra u ćeliji karakterističan je za svaki tip ćelije. U zametnim ćelijama, jezgro se obično nalazi u centru ćelije, ali se može pomerati kako se ćelija razvija i formiraju se specijalizovana područja u citoplazmi ili se u njoj talože rezervne supstance.

U ćelijskom jezgru razlikuju se glavne strukture: 1) nuklearna membrana (nuklearna membrana), kroz čije pore se odvija razmjena između ćelijskog jezgra i citoplazme [postoje dokazi koji ukazuju da je nuklearna membrana (koja se sastoji od dva sloja) ) kontinuirano prelazi u membrane endoplazmatskog retikuluma (vidi) i Golgijev kompleks]; 2) nuklearni sok, ili karioplazma, polutečna, slabo obojena plazmatska masa koja ispunjava sva ćelijska jezgra i sadrži preostale komponente jezgra; 3) (vidi), koji su u jezgri koja se ne dijele vidljivi samo uz pomoć posebnih mikroskopskih metoda (na obojenom dijelu ćelije koja se ne dijeli, hromozomi obično izgledaju kao nepravilna mreža tamnih niti i zrnaca, zajednički nazvani ); 4) jedno ili više sfernih tijela - nukleola, koja su specijalizovani dio ćelijskog jezgra i povezana su sa sintezom ribonukleinske kiseline i proteina.

Ćelijsko jezgro ima složenu hemijsku organizaciju, u kojoj najvažniju ulogu imaju nukleoproteini, proizvod kombinacije sa proteinima. Postoje dva glavna perioda u životu ćelije: interfazni, ili metabolički, i mitotički ili period deobe. Oba perioda karakteriziraju uglavnom promjene u strukturi ćelijskog jezgra. U interfazi, jezgro ćelije je u stanju mirovanja i učestvuje u sintezi proteina, regulaciji formiranja oblika, procesima sekrecije i drugim vitalnim funkcijama ćelije. U periodu diobe dolazi do promjena u ćelijskom jezgru, koje dovode do preraspodjele hromozoma i formiranja ćelijskih jezgara; nasljedne informacije se tako prenose kroz nuklearne strukture do nove generacije stanica.

Ćelijska jezgra se razmnožavaju samo diobom, au većini slučajeva dijele se i same ćelije. Obično razlikuju: direktnu podjelu ćelijskog jezgra ligacijom - amitozu i najčešći način diobe ćelijskih jezgara - tipična indirektna podjela ili mitoza (vidi).

Djelovanje jonizujućeg zračenja i nekih drugih faktora može promijeniti genetsku informaciju sadržanu u jezgri ćelije, što dovodi do različitih promjena u nuklearnom aparatu, što ponekad može dovesti do odumiranja samih stanica ili uzrokovati nasljedne abnormalnosti u potomstvu (vidi Nasljednost Stoga je proučavanje strukture i funkcija ćelija jezgra, posebno veza između hromozomskih odnosa i nasljeđivanja osobina, kojima se bavi citogenetika, od značajnog praktičnog značaja za medicinu (vidi).

Vidi također Cell.

Ćelijsko jezgro je najvažnija komponenta svih biljnih i životinjskih ćelija.

Ćelija bez jezgre ili sa oštećenom jezgrom ne može normalno obavljati svoje funkcije. Ćelijsko jezgro, tačnije, deoksiribonukleinska kiselina (DNK) organizirana u svojim hromozomima (vidi), nosilac je nasljednih informacija koje određuju sve karakteristike ćelije, tkiva i cijelog organizma, njegovu ontogenezu i norme odgovora tijela. na uticaje okoline. Nasljedne informacije sadržane u jezgri su kodirane u molekulima DNK koji čine hromozom nizom četiri dušične baze: adenin, timin, guanin i citozin. Ova sekvenca je matrica koja određuje strukturu proteina sintetiziranih u ćeliji.

Čak i najmanji poremećaji u strukturi ćelijskog jezgra dovode do nepovratnih promjena u svojstvima ćelije ili do njene smrti. Opasnost od jonizujućeg zračenja i mnogih hemikalija za naslijeđe (vidi) i za normalan razvoj fetusa temelji se na oštećenju jezgara u zametnim stanicama odraslog organizma ili u somatskim stanicama embrija u razvoju. Transformacija normalne ćelije u malignu zasniva se i na određenim poremećajima u strukturi ćelijskog jezgra.

Veličina i oblik ćelijskog jezgra i odnos njegovog volumena prema zapremini cijele ćelije karakteristični su za različita tkiva. Jedna od glavnih karakteristika koja razlikuje elemente bijele i crvene krvi je oblik i veličina njihovih jezgara. Jezgra leukocita mogu biti nepravilnog oblika: zakrivljena u obliku kobasice, u obliku kandže ili u obliku perle; u potonjem slučaju, svaki dio jezgre je povezan sa susjednim tankim kratkospojnikom. U zrelim muškim zametnim stanicama (spermi), ćelijsko jezgro čini veliku većinu ukupnog volumena ćelije.

Zreli eritrociti (vidi) ljudi i sisara nemaju jezgro, jer ga gube tokom procesa diferencijacije. Imaju ograničen životni vijek i ne mogu se razmnožavati. Ćelije bakterija i plavo-zelenih algi nemaju oštro definisano jezgro. Međutim, oni sadrže sve hemijske supstance karakteristične za ćelijsko jezgro, koje se tokom deobe na ćelije kćeri raspoređuju sa istom pravilnošću kao u ćelijama viših višećelijskih organizama. Kod virusa i faga, jezgro je predstavljeno jednim molekulom DNK.

Kada se pod svjetlosnim mikroskopom pregledava stanica koja miruje (ne dijeli), ćelijsko jezgro može imati izgled bezstrukturne vezikule s jednom ili više jezgara. Ćelijsko jezgro je dobro obojeno posebnim nuklearnim bojama (hematoksilin, metilensko plavo, safranin, itd.), koje se obično koriste u laboratorijskoj praksi. Koristeći fazno-kontrastni uređaj, ćelijsko jezgro se može pregledati intravitalno. Posljednjih godina mikrokinematografija, označeni atomi C14 i H3 (autoradiografija) i mikrospektrofotometrija se široko koriste za proučavanje procesa koji se odvijaju u ćelijskom jezgru. Ova druga metoda se posebno uspješno koristi za proučavanje kvantitativnih promjena u DNK u jezgru tokom životnog ciklusa ćelije. Elektronski mikroskop omogućava otkrivanje detalja fine strukture jezgra ćelije u mirovanju koji se ne mogu detektovati u optičkom mikroskopu (slika 1).

Rice. 1. Savremeni dijagram ćelijske strukture, na osnovu posmatranja u elektronskom mikroskopu: 1 - citoplazma; 2 - Golgijev aparat; 3 - centrosomi; 4 - endoplazmatski retikulum; 5 - mitohondrije; 6 - ćelijska membrana; 7 - školjka jezgra; 8 - nukleolus; 9 - jezgro.

Tokom ćelijske diobe - kariokineze ili mitoze (vidi) - ćelijsko jezgro prolazi kroz niz složenih transformacija (slika 2), tokom kojih njegovi hromozomi postaju jasno vidljivi. Prije diobe stanice, svaki kromosom jezgre sintetizira sličan od tvari prisutnih u nuklearnom soku, nakon čega se kromosom majke i kćeri divergiraju na suprotne polove stanice koja se dijeli. Kao rezultat, svaka ćelija kćerka dobija isti hromozomski set koji je imala matična ćelija, a sa njim i nasledne informacije sadržane u njoj. Mitoza osigurava idealno ispravnu podjelu svih hromozoma jezgre na dva jednaka dijela.

Mitoza i mejoza (vidi) su najvažniji mehanizmi koji osiguravaju obrasce nasljednih fenomena. U nekim jednostavnim organizmima, kao iu patološkim slučajevima u stanicama sisara i ljudi, ćelijska jezgra se dijele jednostavnim sužavanjem, odnosno amitozom. Poslednjih godina pokazalo se da se i tokom amitoze dešavaju procesi koji obezbeđuju podelu ćelijskog jezgra na dva jednaka dela.

Skup hromozoma u jezgri ćelije pojedinca naziva se kariotip (vidi). Kariotip u svim ćelijama date osobe je obično isti. Mnoge kongenitalne anomalije i deformacije (Downov sindrom, Klinefelterov sindrom, Turner-Shereshevsky sindrom, itd.) uzrokovane su različitim abnormalnostima kariotipa koje su nastale ili u ranim fazama embriogeneze ili tokom sazrijevanja zametne stanice iz koje je abnormalna jedinka nastala. Razvojne anomalije povezane s vidljivim poremećajima u hromozomskim strukturama ćelijskog jezgra nazivaju se hromozomske bolesti (vidi Nasljedne bolesti). Različita oštećenja hromozoma mogu biti uzrokovana djelovanjem fizičkih ili kemijskih mutagena (slika 3). Trenutno se za ranu dijagnozu kromosomskih bolesti i razjašnjavanje etiologije određenih bolesti koriste metode koje omogućavaju brzo i precizno utvrđivanje kariotipa osobe.

Rice. 2. Faze mitoze u ćelijama kulture ljudskog tkiva (transplantabilni soj HEp-2): 1 - rana profaza; 2 - kasna profaza (nestanak nuklearne membrane); 3 - metafaza (stadijum majke zvijezde), pogled odozgo; 4 - metafaza, pogled sa strane; 5 - anafaza, početak divergencije hromozoma; 6 - anafaza, hromozomi su se razdvojili; 7 - telofaza, stadijum ćerke zavojnice; 8 - telofaza i podela ćelijskog tela.

Rice. 3. Oštećenja hromozoma uzrokovana jonizujućim zračenjem i hemijskim mutagenima: 1 - normalna telofaza; 2-4 - telofaze sa mostovima i fragmentima u humanim embrionalnim fibroblastima ozračenim rendgenskim zracima u dozi od 10 r; 5 i 6 - isto u hematopoetskim ćelijama zamorca; 7 - hromozomski most u epitelu rožnjače miša ozračenog dozom od 25 r; 8 - fragmentacija hromozoma u ljudskim embrionalnim fibroblastima kao rezultat izlaganja nitrozoetilureji.

Važna organela ćelijskog jezgra - nukleolus - je proizvod vitalne aktivnosti hromozoma. On proizvodi ribonukleinsku kiselinu (RNA), koja je esencijalni međuprodukt u sintezi proteina koje proizvodi svaka stanica.

Ćelijsko jezgro je odvojeno od okolne citoplazme (vidi) membranom čija je debljina 60-70 Å.

Kroz pore u membrani, supstance sintetizovane u jezgru ulaze u citoplazmu. Prostor između nuklearne ljuske i svih njenih organela ispunjen je karioplazmom koju čine bazični i kiseli proteini, enzimi, nukleotidi, anorganske soli i druga niskomolekularna jedinjenja neophodna za sintezu ćerki hromozoma tokom deobe jezgra ćelije.

Ocjene iz biologije 5,6,7,8,9,10,11, Jedinstveni državni ispit, Državni ispit

Print

Core- ovo je važna konstrukcija komponenta eukariotske ćelije, koji sadrži DNK molekule- genetske informacije. Ima okrugli ili ovalni oblik. Nukleus pohranjuje, prenosi i implementira nasljedne informacije, a također osigurava sintezu proteina. Pročitajte više o ćelijska organizacija Sastav i funkcije jezgra životinjske ili biljne ćelije razmatraju se u donjoj tabeli.

Komponenta kernela

Funkcija izvršena

Nuklearni omotač. Ima poroznu strukturu sa dvostrukom membranom.	Odvaja jezgro od ostalih organoidi i citoplazma. Pruža interakciju između kernela i citoplazma.
hromozomi. Guste duguljaste ili nitiste formacije koje se mogu vidjeti samo kod ćelijska dioba.
Nukleoli. Imaju sferni ili nepravilan oblik.	Učestvujte u procesu sinteze RNA, uključeno u ribozomi.
Nuklearni sok (karioplazme). Polutečni medij koji se nalazi unutar jezgra.	Supstanca koja sadrži nukleole i hromozome.

Uprkos razlikama u strukturi i funkciji, sve ćelijski dijelovi stalno komuniciraju jedni s drugima, ujedinjeni su jednom glavnom funkcijom - osiguravanjem vitalne aktivnosti ćelije, pravovremenom ćelijska dioba i pravilan metabolizam u njemu.

Samo eukariotske ćelije imaju jezgro. Međutim, neki od njih ga gube u procesu diferencijacije (zreli segmenti sitastih cijevi, eritrociti). Cilijati imaju dva jezgra: makronukleus i mikronukleus. Postoje multinuklearne ćelije koje nastaju spajanjem nekoliko ćelija.

Međutim, u većini slučajeva svaka ćelija ima samo jedno jezgro.

Ćelijsko jezgro je njena najveća organela (osim centralnih vakuola biljnih ćelija). To je prva ćelijska struktura koju su opisali naučnici. Ćelijska jezgra su obično sfernog ili jajolikog oblika.

Jezgro reguliše svu ćelijsku aktivnost. Sadrži hromatide- nitasti kompleksi molekula DNK sa histonskim proteinima (čija je posebnost da sadrže veliku količinu aminokiselina lizina i arginina).

DNK jezgra pohranjuje informacije o gotovo svim nasljednim karakteristikama i svojstvima ćelije i organizma. Tokom ćelijske diobe, hromatide se spiralno uvijaju, u tom su stanju vidljive pod svjetlosnim mikroskopom i nazivaju se hromozoma.

Kromatide u ćeliji koja se ne dijele (tokom interfaze) nisu potpuno despirirane.

Čvrsto smotani dijelovi hromozoma nazivaju se heterohromatin. Nalazi se bliže ljusci jezgra. Smješten prema centru jezgre euchromatin- više despiralizovani deo hromozoma.

Na njemu se odvija sinteza RNK, odnosno čitaju se genetske informacije i eksprimiraju geni.

Replikacija DNK prethodi nuklearnoj diobi, koja pak prethodi diobi stanice. Tako ćerke jezgre dobijaju gotovu DNK, a ćelije kćeri dobijaju gotova jezgra.

Unutrašnji sadržaj jezgra je odvojen od citoplazme nuklearni omotač, koji se sastoji od dvije membrane (vanjske i unutrašnje).

Dakle, jezgro ćelije je organela sa dvostrukom membranom. Prostor između membrana naziva se perinuklearnim.

Vanjska membrana na određenim mjestima prelazi u endoplazmatski retikulum (ER).

Ako se ribozomi nalaze na EPS-u, onda se to naziva grubim. Ribosomi se mogu nalaziti i na vanjskoj nuklearnoj membrani.

Na mnogim mjestima se vanjska i unutrašnja membrana spajaju jedna s drugom, formirajući nuklearne pore.

Njihov broj je promjenjiv (u prosjeku u hiljadama) i zavisi od aktivnosti biosinteze u ćeliji. Kroz pore, jezgro i citoplazma razmjenjuju različite molekule i strukture. Pore ​​nisu samo rupe, one su složeno dizajnirane za selektivni transport. Njihovu strukturu određuju različiti nukleoporinski proteini.

Molekuli mRNA, tRNA i subčestice ribosoma izlaze iz jezgra.

Kroz pore u jezgro ulaze razni proteini, nukleotidi, joni itd.

Ribosomske podjedinice se sastavljaju od rRNA i ribosomskih proteina u nucleolus(može ih biti nekoliko).

Središnji dio nukleolusa čine posebni dijelovi hromozoma (nukleolarni organizatori), koji se nalaze jedan pored drugog. Nukleolarni organizatori sadrže veliki broj kopija gena koji kodiraju rRNA. Prije diobe ćelije, nukleolus nestaje i ponovo se formira tokom telofaze.

Tečni (gelasti) sadržaji jezgra ćelije nazivaju se nuklearni sok (karioplazma, nukleoplazma).

Njegova viskoznost je skoro ista kao kod hijaloplazme (tečni sadržaj citoplazme), ali je kiselost veća (na kraju krajeva, DNK i RNK, kojih je velika količina u jezgru, su kiseline). Proteini, različite RNK i ribozomi plutaju u nuklearnom soku.

Strukturni elementi jezgra su jasno izraženi samo tokom određenog perioda ćelijskog ciklusa u interfazi. U periodu diobe ćelije (tokom mitoze ili mejoze) neki strukturni elementi nestaju, drugi se značajno transformišu.

Klasifikacija strukturnih elemenata interfaznog jezgra:

hromatin;

Nucleolus;

karioplazma;

Karyolemma.

Hromatin je supstanca koja dobro prihvata boju (hromos), otuda i njegovo ime.

Hromatin se sastoji od hromatinskih fibrila, debljine 20-25 nm, koje se mogu labavo ili kompaktno nalaziti u jezgru. Na osnovu toga razlikuju se dvije vrste hromatina:

Euhromatin je rastresiti ili dekondenzovani hromatin, slabo obojen osnovnim bojama;

Heterohromatin je kompaktan ili kondenzovani hromatin koji se lako boji istim bojama.

Kada se stanica pripremi za diobu, kromatinske fibrile spiralno se uvijaju u jezgru i pretvaraju kromatin u hromozome.

Nakon podjele, kromatinske fibrile se despiralizuju u jezgrama kćeri ćelija i hromozomi se ponovo pretvaraju u hromatin. Dakle, hromatin i hromozomi su različite faze iste supstance.

Prema hemijskoj strukturi, hromatin se sastoji od:

Deoksiribonukleinska kiselina (DNK) 40%;

Proteini oko 60%;

Ribonukleinska kiselina (RNA) 1%.

Nuklearni proteini su predstavljeni u sljedećim oblicima:

Alkalni ili histonski proteini 80-85%;

Kiseli proteini 15-20%.

Histonski proteini su povezani sa DNK i formiraju polimerne lance deoksiribonukleoproteina (DNP), koji su hromatinske fibrile, jasno vidljive pod elektronskim mikroskopom.

U određenim područjima hromatinskih fibrila vrši se transkripcija različitih RNK ​​iz DNK, uz pomoć kojih se zatim vrši sinteza proteinskih molekula. Procesi transkripcije u jezgru odvijaju se samo na slobodnim hromozomskim fibrilima, odnosno u euhromatinu.

U kondenzovanom hromatinu, ovi procesi se ne dešavaju i stoga je heterohromatin neaktivan hromatin. Odnos euhromatina i heterohromatina u jezgru je pokazatelj aktivnosti sintetičkih procesa u datoj ćeliji. Tokom S-perioda interfaze, procesi reduplikacije DNK također se javljaju na hromatinskim fibrilima. Ovi procesi se javljaju i u euhromatinu i u heterohromatinu, ali u heterohromatinu se javljaju mnogo kasnije.

Nukleolus je sferna formacija (1-5 μm u prečniku) koja je veoma osetljiva na osnovne boje i nalazi se među hromatinom.

Jedno jezgro može sadržavati od 1 do 4 ili čak više nukleola. U mladim stanicama koje se često dijele povećavaju se veličina jezgara i njihov broj.

Nukleolus nije nezavisna struktura. Nastaje tek u interfazi u određenim regijama nekih hromozoma - nukleolarnih organizatora, koji sadrže gene koji kodiraju ribosomalnu RNA molekulu. U području nukleolarnog analizatora dolazi do transkripcije DNK u ribosomalnu RNK.

U nukleolu, ribosomska RNK se kombinuje sa proteinom i formira ribosomske podjedinice.

Mikroskopski u nukleolusu postoje:

Fibrilarna komponenta - lokalizovana u centralnom delu nukleola i predstavlja niti ribonukleoproteina (RNP);

Zrnasta komponenta je lokalizovana u perifernom delu nukleola i predstavlja akumulaciju ribosomskih podjedinica.

U profazi mitoze, kada dođe do spiralizacije hromatinskih fibrila i formiranja hromozoma, procesi transkripcije RNK i sinteze ribosomskih podjedinica prestaju i nukleol nestaje.

Na kraju mitoze, hromozomi se dekondenzuju u jezgrama novonastalih ćelija i pojavljuje se nukleol.

Karioplazma (nukleoplazma) ili nuklearni sok se sastoji od vode, proteina i proteinskih kompleksa (nukleoproteina, glikoproteina), aminokiselina, nukleotida i šećera. Pod svjetlosnim mikroskopom, karioplazma je bez strukture, ali se elektronskom mikroskopom u njoj otkrivaju granule (15 nm) koje se sastoje od ribonukleoproteina.

Proteini karioplazme su uglavnom enzimski proteini, uključujući glikolitičke enzime, koji razgrađuju ugljikohidrate i proizvode ATP.

Nehistonski (kiseli) proteini formiraju strukturnu mrežu u jezgri (nuklearni proteinski matriks), koja zajedno sa nuklearnim omotačem učestvuje u stvaranju unutrašnjeg reda, prvenstveno u određenoj lokalizaciji hromatina.

Uz učešće karioplazme odvija se metabolizam u jezgru i interakcija između jezgra i citoplazme.

Karyolemma (nukleolema) - nuklearna membrana odvaja sadržaj jezgre od citoplazme (funkcija barijere), istovremeno osiguravajući reguliranu razmjenu tvari između jezgre i citoplazme. Nuklearna ovojnica učestvuje u fiksaciji hromatina.

Kariolema se sastoji od dvije bilipidne membrane - vanjske i unutrašnje nuklearne membrane, razdvojene perinuklearnim prostorom, širine od 25 do 100 nm.

Kariolema ima pore prečnika 80-90 nm. U području pora, vanjska i unutrašnja nuklearna membrana prelaze jedna u drugu, a perinuklearni prostor se zatvara.

Lumen pore zatvoren je posebnom strukturnom formacijom - kompleksom pora, koji se sastoji od fibrilarne i granularne komponente. Zrnastu komponentu predstavljaju proteinske granule prečnika 25 nm, koje se nalaze duž ivice pore u tri reda.

Vlakna se protežu iz svake granule i ujedinjuju se u centralnu granulu koja se nalazi u centru pora. Kompleks pora igra ulogu dijafragme, regulišući njenu propusnost. Veličine pora su stabilne za dati tip ćelije, ali broj pora se može promijeniti tokom ćelijske diferencijacije. U jezgri sperme nema nuklearnih pora. Spojeni ribosomi mogu biti lokalizirani na vanjskoj nuklearnoj membrani. Osim toga, vanjska nuklearna membrana može se nastaviti u tubule endoplazmatskog retikuluma.

Heterohromatin je područja hromatina koja su u kondenzovanom (kompaktnom) stanju tokom ćelijskog ciklusa. Karakteristika heterohromatske DNK je njena izuzetno niska sposobnost transkripcije. HETEROCHROMATIN

(od hetero... i hromatin), oblasti hromatina koje su u kondenzovanom (gusto zbijenom) stanju tokom ćelijskog ciklusa. Intenzivno su obojene nuklearnim bojama i jasno su vidljive u svjetlosnom mikroskopu čak i tokom međufaze.

Heterohromatski Regije hromozoma se po pravilu repliciraju kasnije od euhromatskih i ne transkribiraju se, odnosno genetski su vrlo inertne. Jezgra aktivnih tkiva i embrionalnih ćelija su uglavnom siromašna G. Pravi se razlika između fakultativne i konstitutivne (strukturne) G. Fakultativna G. je prisutna samo u jednom od homolognih hromozoma. Primjer ovog tipa gena je drugi X hromozom kod ženki sisara, koji je tokom rane embriogeneze inaktiviran zbog ireverzibilne kondenzacije.

Strukturni G. se nalazi u oba homologna hromozoma i primarno je lokalizovan. u izloženim dijelovima hromozoma - u centromeri, telomeri, nukleolarnom organizatoru (tokom interfaze nalazi se u blizini nuklearne ovojnice), osiromašen genima, obogaćen satelitskom DNK i može inaktivirati gene koji se nalaze u blizini (tj.

n. pozicioni efekat). Ovaj tip G. je vrlo varijabilan kako unutar jedne vrste tako i unutar blisko srodnih vrsta. Može utjecati na sinapsu hromozoma, učestalost induciranih prekida i rekombinaciju. Područja strukturnih hromatida karakteriziraju adhezija (sljepljivanje) sestrinskih hromatida.

EUCHROMATINE

(od grčkog eu - dobar, potpuno i hromatin), delovi hromozoma koji održavaju despiralizovano stanje u jezgri u mirovanju (u interfazi) i spiralno tokom deobe ćelije (u profazi); sadrže većinu gena i potencijalno su sposobni za transkripciju.

E. se od heterohromatina razlikuje po nižem sadržaju metiliranih baza i blokova ponavljajućih sekvenci DNK, većem broju nehistonskih proteina i acetiliranih histonskih molekula, te manje gustom pakovanju hromozomskog materijala, za koji se vjeruje da je posebno važan za djelovanje E. i čini ga potencijalno dostupnijim za enzime koji obezbeđuju transkripciju.

E. može dobiti svojstva fakultativnog heterohromatina - inaktivirati, što je jedan od načina regulacije aktivnosti gena.

Datum objave: 2015-02-18; Pročitano: 229 | Povreda autorskih prava stranice

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,002 s)…

Struktura i funkcije ćelijskog jezgra.

Jezgro je bitan dio eukariotske ćelije. Glavna funkcija jezgra je da skladišti genetski materijal u obliku DNK i prenosi ga u ćelije kćeri tokom ćelijske diobe. Osim toga, jezgro kontrolira sintezu proteina i kontrolira sve životne procese stanice.

(u biljnoj ćeliji jezgro je opisao R. Brown 1831., u životinjskoj ćeliji T. Schwann 1838.)

Većina ćelija ima jedno jezgro, obično okruglog oblika, rjeđe nepravilnog oblika.

Veličina jezgra se kreće od 1 µm (kod nekih protozoa) do 1 mm (u jajima riba i vodozemaca).

Postoje dvonuklearne ćelije (ćelije jetre, cilijati) i višenuklearne ćelije (u ćelijama poprečno prugastih mišićnih vlakana, kao i u ćelijama niza vrsta gljiva i algi).

Neke ćelije (eritrociti) su bez jezgre, ovo je rijedak fenomen i sekundarne prirode.

Jezgro uključuje:

1) nuklearna membrana;

2) karioplazma;

3) nukleolus;

4) hromatin ili hromozomi.

Hromatin se nalazi u jezgri koja se ne dijeli, hromozomi su u mitotičkom jezgru.

Jezgro se sastoji od dvije membrane (spoljne i unutrašnje). Vanjska nuklearna membrana povezuje se s membranskim kanalima ER. Na njemu se nalaze ribozomi.

Nuklearne membrane imaju pore (3000-4000). Kroz nuklearne pore razmjenjuju se različite tvari između jezgre i citoplazme.

Karioplazma (nukleoplazma) je rastvor nalik na žele koji ispunjava prostor između nuklearnih struktura (hromatin i jezgre).

Sadrži jone, nukleotide, enzime.

Nukleolus, obično sfernog oblika (jedno ili više), nije okružen membranom, sadrži fibrilarne proteinske niti i RNK.

Nukleoli nisu trajne formacije, one nestaju na početku diobe ćelije i obnavljaju se nakon njenog završetka. Nukleoli su prisutni samo u ćelijama koje se ne dijele.

U nukleolima nastaju ribosomi i sintetiziraju se nuklearni proteini. Same jezgre se formiraju u područjima sekundarnih suženja hromozoma (nukleolarni organizatori). Kod ljudi, nukleolarni organizatori nalaze se na hromozomima 13, 14, 15, 21 i 22.

Prethodna12345678910111213141516Sljedeća

VIDI VIŠE:

Ćelijsko jezgro po svojoj strukturi pripada grupi dvomembranskih organela. Međutim, jezgro je toliko važno za život eukariotske ćelije da se obično razmatra odvojeno. Ćelijsko jezgro sadrži hromatin (neumotane hromozome), koji je odgovoran za skladištenje i prenošenje nasljednih informacija.

U strukturi ćelijskog jezgra razlikuju se sljedeće ključne strukture:

• nuklearni omotač, koji se sastoji od vanjske i unutrašnje membrane,
• nuklearni matriks - sve što se nalazi u ćelijskom jezgru,
• karioplazma (nuklearni sok) - tečni sadržaj sličan po sastavu hijaloplazmi,
• nukleolus,
• hromatin.

Pored navedenog, jezgro sadrži različite supstance, ribosomske podjedinice i RNK.

Struktura vanjske membrane ćelijskog jezgra je slična endoplazmatskom retikulumu.

Često vanjska membrana jednostavno prelazi u ER (potonji se, takoreći, odvaja od njega i njegov je izdanak).

Ribosomi se nalaze na vanjskoj strani jezgra.

Unutrašnja membrana je jača zahvaljujući lamini koja je oblaže.

Osim svoje potporne funkcije, kromatin je vezan za ovu nuklearnu oblogu.

Prostor između dvije nuklearne membrane naziva se perinuklearnim.

U membranu ćelijskog jezgra prodiru mnoge pore koje povezuju citoplazmu sa karioplazmom. Međutim, po svojoj strukturi, pore ćelijskog jezgra nisu samo rupe u membrani. Sadrže proteinske strukture (pore kompleks proteina) koje su odgovorne za selektivni transport tvari i struktura. Samo mali molekuli (šećeri, joni) mogu pasivno proći kroz pore.

Hromatin ćelijskog jezgra sastoji se od kromatinskih filamenata. Svaka kromatinska nit odgovara jednom kromosomu, koji se od nje formira spiralizacijom.

Što je hromozom više raspleten (pretvoren u kromatinsku nit), to je više uključen u procese sinteze na njemu.

Isti kromosom može biti spiraliziran u nekim područjima, a despiraliziran u drugim.

Svaki kromatinski lanac ćelijskog jezgra je kompleks DNK i raznih proteina, koji također obavljaju funkciju uvijanja i odmotavanja kromatina.

Ćelijska jezgra mogu sadržavati jedno ili više nucleoli. Jezgre se sastoje od ribonukleoproteina, od kojih se naknadno formiraju ribosomske podjedinice.

Ovdje dolazi do sinteze rRNA (ribosomalne RNA).

Genetske informacije eukariotske ćelije pohranjene su u posebnoj dvomembranskoj organeli - jezgru. Sadrži više od 90% DNK.

Struktura

Koncept o tome šta je nukleus u biologiji i koje funkcije ono obavlja učvrstio se u naučnoj zajednici tek početkom 19. stoljeća. Međutim, jezgro je prvi put uočio u ćelijama lososa prirodnjak Antonie van Leeuwenhoek još 1670-ih. Termin je predložio botaničar Robert Brown 1831.

Jedro je najveća organela ćelije (do 6 mikrona), koja sastoji se od tri dijela:

• dvostruka membrana;
• nukleoplazma;
• nucleolus.

Rice. 1. Unutrašnja struktura jezgra.

Jezgro je odvojeno od citoplazme dvostrukom membranom koja ima pore kroz koje se odvija selektivni transport tvari u citoplazmu i natrag. Prostor između dvije membrane naziva se perinuklearni. Unutrašnja membrana je iznutra obložena nuklearnim matriksom, koji igra ulogu citoskeleta i pruža strukturnu podršku jezgri. Matrica sadrži nuklearnu laminu, koja je odgovorna za stvaranje hromatina.

Ispod ljuske membrane nalazi se viskozna tekućina koja se naziva nukleoplazma ili karioplazma.
Sadrži:

• hromatin, koji se sastoji od proteina, DNK i RNK;
• pojedinačni nukleotidi;
• nukleinske kiseline;
• proteini;
• voda;
• joni.

Prema gustini uvijanja hromatina može biti od dvije vrste:

TOP 3 člankakoji čitaju uz ovo

• euchromatin - dekondenzirani (labavi) hromatin u jezgri koja se ne dijeli;
• heterohromatin - kondenzirani (čvrsto uvijeni) hromatin u jezgri koja dijeli.

Dio hromatina je uvijek u uvrnutom stanju, a dio je u slobodnom stanju.

Rice. 2. Chromatin.

Heterohromatin se obično naziva hromozom. Hromozomi su jasno vidljivi pod mikroskopom tokom mitotičke diobe ćelija. Skup karakteristika hromozoma (veličina, oblik, broj) naziva se kariotip. Kariotip uključuje autosome i gonozome. Autozomi nose informacije o karakteristikama živog organizma. Gonozomi određuju spol.

Vanjska membrana prelazi u endoplazmatski retikulum ili retikulum (ER), formirajući nabore. Na površini ER membrane nalaze se ribozomi odgovorni za biosintezu proteina.

Nukleolus je gusta struktura bez membrane. U suštini, ovo je zbijeno područje nukleoplazme s hromatinom. Sastoji se od ribonukleoproteina (RNP). Ovdje dolazi do sinteze ribosomske RNK, hromatina i nukleoplazme. Jezgro može sadržavati nekoliko malih nukleola. Nukleolus je prvi put otkriven 1774. godine, ali su njegove funkcije postale poznate tek sredinom dvadesetog stoljeća.

Rice. 3. Nukleolus.

Crvena krvna zrnca sisara i biljne sitaste cijevi ne sadrže jezgro. Poprečnoprugaste mišićne ćelije sadrže nekoliko malih jezgara.

Funkcije

Glavne funkcije kernela su:

• kontrola svih životnih procesa ćelije, uključujući sintezu proteina;
• sinteza nekih proteina, ribozoma, nukleinskih kiselina;
• skladištenje genetskog materijala;
• prijenos DNK na sljedeće generacije tokom diobe.

4.6. Ukupno primljenih ocjena: 244.

CEL NUCLEUS [jezgro (karion), LNH] je komponenta ćelije u kojoj je koncentrisan najveći deo DNK, koji je nosilac nasledne informacije. Prisutnost formiranog jezgra razlikuje eukariotske organizme (q.v.) od prokariotskih organizama (q.v.), u kojima je analog jezgra kružni lanac DNK, nukleoid, koji strukturno nije odvojen od citoplazme (q.v.).

Jezgro u kokošjem jajetu prvi je uočio J. Purkinje 1825. godine. Brown (R. Brown) je 1831. ustanovio da je jezgro sastavni dio svih živih ćelija. Do kraja 19. stoljeća formiraju se ideje o jezgru kao nosiocu nasljednih svojstava ćelije. Stvaranje hromozomske teorije nasljeđa (q.v.), otkrivanje šablonske funkcije DNK i dekodiranje genetskog koda (q.v.) doveli su do razvoja modernog pogleda na ključnu ulogu jezgra u skladištenju, reprodukciji i implementacija najvećeg dijela genetskih informacija ćelije (vidi Gen, Deoksiribonukleinske kiseline, Nasljedstvo).

U proučavanju strukture i funkcije jezgra, važnu ulogu su imale metode citokemijske detekcije DNK, na primjer, Feulgenova reakcija (vidi Deoksiribonukleinske kiseline, histokemijske metode detekcije u tkivima), elektronska mikroskopija (vidi), mikrohirurgija (vidi vidi), mikrokino (vidi), kao i metode istraživanja radioizotopa i mikroelektroda (vidi).

Ćelija obično sadrži jedno jezgro, koje se nalazi blizu njenog centra ili u bazalnom dijelu (u ćelijama žlijezde, u visoko prizmatičnom epitelu). Položaj jezgra u ćeliji fiksiran je mrežom fibrilarnih struktura koje formiraju citoskelet (vidi Citoplazma). Takva fiksacija omogućava, u određenim granicama, rotacijske i oscilatorne pokrete jezgra. Binuklearne i višenuklearne stanice, u pravilu, nastaju kao rezultat nuklearne diobe bez odvajanja citoplazme ili stanične fuzije. Strukture u kojima jedna protoplazma sadrži mnogo (do nekoliko stotina) jezgara nazivaju se simplasti (na primjer, prugasta vlakna miokarda).

Oblik jezgra je često sferičan ili elipsoidan u nekim ćelijama (na primjer, u leukocitima i cilijatima) jezgra imaju nepravilan oblik (vidi tabelu boja uz članak Ćelija, slika 2-8). Prečnik jezgra kreće se od 1 mikrona (kod nekih protozoa) do 1 mm (ovule nekih životinja). U ćelijama sisara, prečnik jezgra je 4-6 mikrona. Odnos volumena jezgra i citoplazme je relativno konstantna vrijednost za svaki tip ćelije. Općenito, nuklearni volumen je karakteristika vrste i ovisi o sadržaju DNK, proteina i vode. Kada su hromozomi poliploidizirani (vidi Mutacija) ili politenizirani (vidi Kromosomi), volumen jezgara obično raste eksponencijalno (Jacobijevo pravilo). Zbog sadržaja velikog broja nukleinskih kiselina, ćelijska jezgra su bazofilne boje. Tokom životnog ciklusa ćelije, formirana jezgra se zadržavaju u interfazi (vidi Ćelija). Tokom mitoze, jezgro se zamjenjuje kondenziranim hromozomima, čiji se totalitet naziva "mitotično jezgro". U periodu interfaze u ćelijskom jezgru razlikuju se membrana, nukleolus (vidi), hromatin (vidi), elementi strukturnog matriksa i razne granule i fibrile. Homogena tvar koja ispunjava prostor između ovih struktura naziva se nuklearni sok ili kariolimfa.

Nuklearna membrana je specijalizovani deo celokupnog membranskog sistema ćelije. Sastoji se od vanjske i unutrašnje nuklearne membrane, od kojih je svaka debela oko 8 nm. Membrane su odvojene perinuklearnim prostorom širine oko 25 nm (slika 1), povezanim sa šupljinama endoplazmatskog retikuluma (vidi). Ribosomi se nalaze na površini vanjske nuklearne membrane okrenute prema citoplazmi. Vanjska nuklearna membrana povezana je s membranama endoplazmatskog retikuluma.

Vjeruje se da se mogu razviti jedni iz drugih. Vanjska nuklearna membrana također formira transportne vezikule, koje su ugrađene u membrane Golgijevog kompleksa. Često nuklearna membrana formira izbočine i invaginacije koje povezuju citoplazmatske strukture s nuklearnim; neke od ovih invaginacija mogu doseći površinu nukleola (vidi).

Jedinjenja visoke molekularne težine (RNA) sintetizirana u jezgru se transportuju u citoplazmu kroz posebne komplekse pora, ili porozome, nuklearnog omotača. Tipičan porozom je složen sistem proteinskih globula i fibrila. Na lokaciji kompleksa pora, vanjska i unutrašnja nuklearna membrana se spajaju, formirajući takozvanu prstenastu strukturu promjera 60 - 80 nm (sl. 1 i 2). Duž njegove periferije, na vanjskoj i unutrašnjoj strani, nalazi se 8 međusobno povezanih globula prečnika oko 25 nm, u centru porozoma nalazi se globula prečnika 15-20 nm. Centralna globula je povezana sa perifernim globulama sistemom tankih fibrila koje formiraju dijafragmu kompleksa pora. Unutar centralne globule pretpostavlja se da postoji kanal kroz koji se molekule RNK transportuju od jezgra do citoplazme. Zbog činjenice da periferne globule strše izvan prstenaste strukture (slika 3), ukupan promjer porozoma dostiže 120 nm.

Struktura i broj kompleksa pora varira u zavisnosti od tipa ćelije i njenog funkcionalnog stanja; u ćelijama sa visokom metaboličkom aktivnošću, porozomi mogu zauzeti 25-50% površine jezgra.

Kompleksi ljuske i pora formiraju površinski aparat jezgra, koji vrši bilateralnu interakciju između jezgra i citoplazme. Neposredno ispod ljuske ćelijskog jezgra nalazi se sloj guste tvari debljine oko 180 nm - submembranska gusta ploča, koja je jedan od elemenata strukturne matrice ćelijskog jezgra. Tokom mitoze, elementi guste lamine mogu ostati na površini kondenziranih hromozoma.

Sa unutrašnje strane, gusta lamina se transformiše u sistem proteinskih vlakana prečnika 2 nm, koji se spajaju u fibrile višeg reda prečnika do 20-30 nm, formirajući, zajedno sa gustom laminom, strukturni matriks. jezgra. Strukturni matriksni proteini čine osnovu nukleola i, moguće, učestvuju u strukturnoj organizaciji i regulaciji procesa sinteze i transporta makromolekula unutar jezgra.

Hromozomi (q.v.) tokom interfaze su predstavljeni hromatinom (q.v.) - višekomponentnom strukturom zasnovanom na DNK kompleksu sa histonima (q.v.). Pomoću svjetlosne mikroskopije mogu se identificirati samo najkondenzirana područja hromatina - takozvani heterohromatin. Dekoidenzirani hromatin, nevidljiv u svetlosnom mikroskopu, koji očigledno predstavlja trenutno transkribovane regione hromozoma (vidi Transkripciju), naziva se euhromatin. Prema lokalizaciji razlikuje se nekoliko tipova heterohromatina - periferni, koji se otkrivaju duž periferije ćelijskog jezgra, jokolonukleolus, kao i hromocentri, odnosno kariozomi - nakupine zrnaca i grudica hromatina u određenim područjima karioplazme. U većini ćelijskih jezgara ženki sisara također se detektuju Barrova tijela, koja su teterohromatin jednog od dva polna X hromozoma, koji ostaje u kondenzovanom stanju tokom cijele interfaze (vidi Spolni hromatin). Zbog svojih funkcionalnih karakteristika razlikuju se dva tipa heterohromatina - konstitutivni, odnosno strukturni i fakultativni. Konstitutivni heterohromatin je stalno u kondenzovanom stanju. Vjeruje se da osigurava prostornu organizaciju hromozoma i da može biti uključen u regulaciju aktivnosti gena (vidi Gen). Fakultativni heterohromatin je sposoban da pređe u dekondenzovano stanje i, u suštini, predstavlja euhromatin koji trenutno nije transkribovan.

Postoje dokazi da su interfazni hromozomi povezani određenim područjima sa gustom laminom i da se nalaze u karioplazmi na pravilan način.

Nukleoli (vidi) su zone sinteze i akumulacije ribosomske RNK u jezgru.

Nuklearni sok sadrži vodu, proteine ​​(uglavnom globuline), lipoproteine ​​i fosfoproteine, nukleotide, neorganske soli, itd., kao i ribonukleoproteine ​​i enzime DNK transkripcije i replikacije (vidi Polimeraze). Količina nuklearnog soka može varirati ovisno o funkcionalnom stanju stanice.

U ćeliji, jezgro i citoplazma čine neraskidivo jedinstvo: jezgro bez citoplazme ostaje održivo samo kratko vrijeme, ćelije bez jezgre (na primjer, crvena krvna zrnca sisara) se ne dijele i žive ograničeno vremensko razdoblje. Eksperimentalno uklanjanje jezgra dovodi do smrti ćelije; nuklearna transplantacija može vratiti njegovu održivost. U jezgri, RNK se sintetiše na DNK šablonima, koji osiguravaju sintezu proteina u citoplazmi; ovo određuje tok svih fizioloških procesa u ćeliji. Zauzvrat, citoplazma osigurava vitalnu aktivnost jezgra i ujednačenu raspodjelu genetskog materijala između stanica kćeri (izuzetak su neke vrste protozoa, kod kojih se aparat za podjelu nalazi u potpunosti unutar jezgre).

Sinteza RNK na hromozomskim DNK šablonima, ili transkripcija (videti), vrši se pomoću tri vrste enzima: RNA polimeraze I, koja obezbeđuje sintezu ribosomske RNK (vidi Nukleolus); RNA polimeraza II, koja osigurava sintezu mRNA; RNA polimeraza III, koja osigurava sintezu svih 5S-RNA, kako transportnih tako i ribosomalnih. Transkribovani hromatin je u dekondenzovanom stanju. Pretpostavlja se da je dekondenzacija povezana s djelovanjem nehistonskih proteina HMG14 i HMG17. Sintetizirani RNA lanci se kombiniraju s nuklearnim proteinima u ribonukleoproteinske komplekse (RNP). Na uzorcima elektronske difrakcije RNP se detektuju u obliku perihromatinskih fibrila debljine 3-5 nm, lociranih duž periferije akumulacija heterohromatina, kao i u obliku granula perihromatina prečnika oko 45 nm okruženih svetlosni oreol. Čini se da su granule perihromatina molekule RNP spremne za otpuštanje u citoplazmu. U nuklearnom soku, između klastera heterohromatina, nalaze se grupe interhromatinskih granula prečnika 20-25 nm i konglomerati fibrila prečnika 40-60 nm. Pretpostavlja se da ove granule i fibrile takođe predstavljaju RNP.

U DNK hromozoma redovno se smenjuju transkribovani regioni i netranskribovani regioni (spejseri). Razmaknici sadrže nukleotidne sekvence koje određuju početnu tačku transkripcije (selektori), efikasnost transkripcije (modulatori) i kraj transkripcije (terminatori). Unutar transkribovanih zona DNK postoje i područja koja nisu prisutna u zreloj mRNK - intronima (vidi Transkripcija).

Tokom Gx perioda ćelijskog ciklusa (vidi Ćelija), hromozomi sadrže dvolančane DNK niti. Udvostručavanje DNK lanaca - replikacija (vidi) se dešava u S periodu. Replikacija se dešava asinhrono u različitim hromozomima i u različitim delovima istog hromozoma. Obično se prvo udvostručuje DNK hromatina, zatim heterohromatin i na kraju DNK heterohromatizovanog X hromozoma. Greške u čitanju informacija tokom replikacije DNK obično se ispravljaju posebnim sistemima za popravku enzima (vidi Nukleaze). Samo mali dio grešaka može se pohraniti i prenijeti na ćelijsko potomstvo, što je u osnovi različitih vrsta mutacija (vidi Mutacija). U jezgru fisionih blastomera, duplikacija lanaca DNK događa se gotovo istovremeno, a S period je relativno kratak. U diferenciranijim ćelijama asinhronost reduplikacije se povećava, a trajanje S perioda se povećava. U jezgrima nekih ćelija, dio DNK se sintetiše u G2 periodu, što je važno za mejozu (vidi).

Do početka G2 perioda, svaki hromozom se sastoji od dvije hromatide povezane jedna s drugom na centromeri (vidi hromozomi). Na kraju G2 perioda počinje intenzivna kondenzacija kromosoma, uslijed čega oni postaju vidljivi pod svjetlosnim mikroskopom.

Osim histona, kondenzacija uključuje proteine ​​strukturnog matriksa jezgra - matriksine - i proteinski faktor kondenzacije mitotičkog hromozoma, sintetiziran u citoplazmi. Ako je potrebno posebno gusto pakiranje DNK (na primjer, u spermi), nuklearni histoni se zamjenjuju još više alkalnim proteinima - protaminima i cistein protaminima.

Nakon završetka G2 perioda, ćelija ulazi u mitozu (vidi), što je glavni način ravnomerne distribucije genetskog materijala jezgra između ćelija kćeri.

Poremećaji u broju i strukturi hromozoma zametnih ćelija dovode ili do gubitka sposobnosti ovih ćelija da se oplode (vidi), ili do razvoja nasljednih bolesti (vidi Nasljedne bolesti, Kromosomske bolesti). Promjene u broju i strukturi kromosoma somatskih stanica (na primjer, leukocita) koje se razvijaju pod utjecajem niza faktora (prodorno zračenje, visoka temperatura, neke virusne infekcije), u pravilu dovode do smrti oboljelog. ćelije sa njihovom eliminacijom od strane imunološkog kontrolnog sistema organizma (videti Imunitet). U nekim slučajevima, poremećaji u regulaciji reproduktivnih procesa mogu dovesti do rasta tumora i maligniteta stanica (vidjeti Tumori).

Tokom ćelijske diferencijacije, starenja, ali iu patološkim stanjima, stepen kondenzacije hromatina može da se promeni. Kada je određena funkcija ćelije aktivirana ili potisnuta, uočava se takozvano funkcionalno oticanje ili skupljanje jezgra dok je njegova struktura očuvana. Kod nekih virusnih infekcija (herpes, ospice, dječja paraliza, adenovirusna infekcija) pojavljuju se specifične virusne inkluzije u jezgrima zahvaćenih stanica.

U zavisnosti od prirode, intenziteta i trajanja delovanja oštećujućeg agensa, patološke promene u jezgru mogu biti reverzibilne (videti Paranekroza) ili ireverzibilne (videti Nekroza). Kondenzacija hromatina u velike guste nakupine ili u jednu kompaktnu masu sa nestankom nukleola zove se kariopiknoza (vidi Piknoza). Ovaj fenomen se opaža ne samo u patologiji, već iu normalnim fiziološkim stanjima, na primjer, tokom diferencijacije eritroblasta koštane srži. Kariopiknoza je u pravilu ireverzibilna, iako je u eksperimentalnim uvjetima uočeno obnavljanje izvorne strukture i funkcije piknotičkih jezgara kada su prebačene u citoplazmu slabo diferenciranih stanica. Ozbiljne ireverzibilne promjene u jezgri povezane sa smrću stanice uključuju karioreksisu - dezintegraciju jezgara u zasebne guste nakupine - i kariolizu (kariolizu) - oslobađanje sadržaja jezgre u citoplazmu s njegovim naknadnim otapanjem. Piknoza, rheksis i liza jezgra se trenutno smatraju uzastopnim fazama njegovog uništenja; baziraju se na aktivaciji ćelijskih hidrolaza, prvenstveno ribonukleaza i deoksiribonukleaza, što dovodi do depolimerizacije nukleinskih kiselina. Patološke promjene u jezgru mogu nastati i kao posljedica njegovog edema – prekomjernog nakupljanja tekućine u nuklearnom soku, što može dovesti do pucanja nuklearne membrane.

Bibliografija: Beridze T. G. Satelitska DNK, M., 1982; Ćelijsko jezgro, Morfologija, fiziologija i biohemija, ur. I. B. Zbarsky i G. P. Georgiev, M., 1972; Ćelijsko jezgro i njegove ultrastrukture, ur. I. B. Zbarsky, M., 1970; Metabolizam ćelijskog jezgra i nuklearno-citoplazmatski odnosi, ur. V. P. Zosimovich et al., Kijev, 1970; Me ts~ler D. E. Biochemistry, Hemijske reakcije u živoj ćeliji, trans. iz engleskog, knj. 1-3, M., 1980; Swenson, K. i Webster, P. JI. Cell, trans. iz engleskog, M., 1980; Stent G.S. i Kalin-d a r R. Molekularna genetika, trans. sa engleskog, M., 1981; Chentsrv Yu. i Polyakov V. Yu. Ultrastruktura ćelijskog jedra, M., 1974., bibliogr.; Alberts V. a. O. Molekularna biologija ćelije, N. Y. - L.. 1983; Ćelijsko jezgro, ur. od H. Busch, v. 1-4, N.Y.-L., 1974.-1978. Vidi i bibliogr. do čl. Cage.

Ćelijsko jezgro je centralna organela, jedna od najvažnijih. Njegovo prisustvo u ćeliji znak je visoke organizacije organizma. Ćelija koja ima formirano jezgro naziva se eukariotska. Prokarioti su organizmi koji se sastoje od ćelije koja nema formirano jezgro. Ako detaljno razmotrimo sve njegove komponente, možemo razumjeti koju funkciju obavlja ćelijsko jezgro.

Struktura jezgra

1. Nuklearni omotač.
2. hromatin.
3. Nucleoli.
4. Nuklearna matrica i nuklearni sok.

Struktura i funkcija ćelijskog jezgra zavisi od vrste ćelije i njene namene.

Nuklearni omotač

Nuklearni omotač ima dvije membrane - vanjsku i unutrašnju. One su međusobno odvojene perinuklearnim prostorom. Ljuska ima pore. Nuklearne pore su neophodne kako bi različite velike čestice i molekule mogle da se kreću iz citoplazme u jezgro i nazad.

Nuklearne pore nastaju fuzijom unutrašnje i vanjske membrane. Pore ​​su okrugli otvori sa kompleksima koji uključuju:

1. Tanka dijafragma koja zatvara rupu. Prodiru ga cilindrični kanali.
2. Proteinske granule. Nalaze se sa obe strane dijafragme.
3. Centralna proteinska granula. Povezana je sa perifernim granulama fibrilima.

Broj pora u nuklearnoj membrani ovisi o tome koliko se intenzivno sintetički procesi odvijaju u ćeliji.

Nuklearni omotač se sastoji od vanjske i unutrašnje membrane. Vanjski prelazi u hrapavi ER (endoplazmatski retikulum).

Chromatin

Hromatin je najvažnija supstanca uključena u ćelijsku jezgru. Njegove funkcije su skladištenje genetskih informacija. Predstavljen je euhromatinom i heterohromatinom. Sav hromatin je kolekcija hromozoma.

Euhromatin je dio hromozoma koji aktivno učestvuje u transkripciji. Takvi hromozomi su u difuznom stanju.

Neaktivni dijelovi i cijeli hromozomi su kondenzirane nakupine. Ovo je heterohromatin. Kada se stanje ćelije promeni, heterohromatin se može transformisati u euhromatin, i obrnuto. Što je više heterohromatina u jezgri, to je niža stopa sinteze ribonukleinske kiseline (RNA) i niža je funkcionalna aktivnost jezgra.

hromozomi

Hromozomi su posebne strukture koje se pojavljuju u jezgru samo tokom diobe. Hromosom se sastoji od dva kraka i centromera. Prema svom obliku dijele se na:

• U obliku štapa. Takvi hromozomi imaju jednu veliku ruku, a drugu malu.
• Jednako naoružani. Imaju relativno identična ramena.
• Mešovita ramena. Kraci hromozoma se vizuelno razlikuju jedan od drugog.
• Sa sekundarnim suženjima. Takav kromosom ima necentromernu konstrikciju koja odvaja satelitski element od glavnog dijela.

U svakoj vrsti broj hromozoma je uvijek isti, ali vrijedi napomenuti da nivo organizacije organizma ne ovisi o njihovom broju. Dakle, osoba ima 46 hromozoma, kokoška 78, jež 96, a breza 84. Najveći broj hromozoma ima paprat Ophioglossum reticulatum. Ima 1260 hromozoma po ćeliji. Muški mrav vrste Myrmecia pilosula ima najmanji broj hromozoma. Ima samo 1 hromozom.

Naučnici su proučavanjem hromozoma shvatili funkcije ćelijskog jezgra.

Hromozomi sadrže gene.

Gene

Geni su dijelovi molekula deoksiribonukleinske kiseline (DNK) koji kodiraju specifične kompozicije proteinskih molekula. Kao rezultat toga, tijelo pokazuje jedan ili drugi simptom. Gen je naslijeđen. Dakle, jezgro u ćeliji obavlja funkciju prenošenja genetskog materijala na sljedeće generacije stanica.

Nukleoli

Nukleolus je najgušći dio koji ulazi u ćelijsko jezgro. Funkcije koje obavlja vrlo su važne za cijelu ćeliju. Obično ima okrugli oblik. Broj nukleola varira u različitim ćelijama - mogu biti dva, tri ili nijedna. Dakle, u ćelijama zgnječenih jaja nema nukleola.

Struktura nukleola:

1. Granularna komponenta. To su granule koje se nalaze na periferiji nukleola. Njihova veličina varira od 15 nm do 20 nm. U nekim ćelijama, HA može biti ravnomjerno raspoređena po nukleolu.
2. Fibrilarna komponenta (FC). To su tanke fibrile, veličine od 3 nm do 5 nm. Fk je difuzni dio nukleolusa.

Centri fibrila (FC) su područja vlakana niske gustoće, koja su, zauzvrat, okružena fibrilima visoke gustoće. Hemijski sastav i struktura PC-ja su gotovo isti kao i nukleolarni organizatori mitotičkih hromozoma. Sastoje se od fibrila debljine do 10 nm, koji sadrže RNA polimerazu I. To potvrđuje činjenica da su vlakna obojena solima srebra.

Strukturni tipovi nukleola

1. Nukleolonemski ili retikularni tip. Odlikuje se velikim brojem granula i gustim fibrilarnim materijalom. Ova vrsta nukleolarne strukture karakteristična je za većinu ćelija. Može se uočiti i u životinjskim i u biljnim ćelijama.
2. Kompaktan tip. Karakterizira ga niska težina nukleonoma i veliki broj fibrilarnih centara. Nalazi se u biljnim i životinjskim stanicama, u kojima se aktivno odvija proces sinteze proteina i RNK. Ova vrsta nukleola je karakteristična za ćelije koje se aktivno razmnožavaju (ćelije kulture tkiva, ćelije biljnog meristema itd.).
3. Vrsta prstena. U svjetlosnom mikroskopu ovaj tip je vidljiv kao prsten sa svjetlosnim centrom - fibrilarnim centrom. Veličina takvih nukleola je u prosjeku 1 mikron. Ovaj tip je karakterističan samo za životinjske ćelije (endoteliociti, limfociti itd.). Ćelije s ovom vrstom nukleola imaju prilično nizak nivo transkripcije.
4. Rezidualni tip. U ćelijama ove vrste nukleola ne dolazi do sinteze RNK. Pod određenim uvjetima, ova vrsta može postati mrežasta ili kompaktna, odnosno aktivirana. Takve jezgre su karakteristične za ćelije spinoznog sloja epitela kože, normoblasta itd.
5. Segregirani tip. U ćelijama sa ovom vrstom nukleola ne dolazi do sinteze rRNA (ribozomalne ribonukleinske kiseline). Ovo se dešava ako se ćelija tretira bilo kojim antibiotikom ili hemikalijom. Riječ "segregacija" u ovom slučaju znači "razdvajanje" ili "razdvajanje", budući da su sve komponente jezgrica razdvojene, što dovodi do njegove redukcije.

Skoro 60% suhe težine jezgara je protein. Njihov broj je vrlo velik i može doseći nekoliko stotina.

Glavna funkcija nukleola je sinteza rRNA. Embrioni ribosoma ulaze u karioplazmu, zatim propuštaju kroz pore jezgra u citoplazmu i na ER.

Nuklearni matriks i nuklearni sok

Nuklearni matriks zauzima gotovo cijelo ćelijsko jezgro. Njegove funkcije su specifične. Rastvara i ravnomjerno raspoređuje sve nukleinske kiseline u interfaznom stanju.

Nuklearni matriks ili karioplazma je otopina koja sadrži ugljikohidrate, soli, proteine ​​i druge anorganske i organske tvari. Sadrži nukleinske kiseline: DNK, tRNA, rRNA, mRNA.

Tokom diobe ćelije, nuklearna membrana se rastvara, formiraju se hromozomi, a karioplazma se miješa sa citoplazmom.

Glavne funkcije jezgra u ćeliji

1. Informativna funkcija. U jezgru se nalaze sve informacije o naslijeđu organizma.
2. Funkcija nasljeđivanja. Zahvaljujući genima koji se nalaze na hromozomima, organizam može prenositi svoje karakteristike s generacije na generaciju.
3. Funkcija spajanja. Sve ćelijske organele su ujedinjene u jednu celinu u jezgru.
4. Regulaciona funkcija. Sve biohemijske reakcije u ćeliji i fiziološki procesi su regulisani i koordinirani od strane jezgra.

Jedna od najvažnijih organela je jezgro ćelije. Njegove funkcije važne su za normalno funkcioniranje cijelog organizma.