هسته سلولی یکی از اجزای اصلی تمام سلول های گیاهی و جانوری است که به طور جدایی ناپذیری با تبادل، انتقال اطلاعات ارثی و غیره مرتبط است.

شکل هسته سلول بسته به نوع سلول متفاوت است. هسته های سلولی بیضی، کروی و نامنظم وجود دارد - هسته های سلولی نعل اسبی یا چند لوبی (در لکوسیت ها)، هسته های سلولی مهره ای شکل (در برخی مژه داران)، هسته های سلولی شاخه ای (در سلول های غده ای حشرات) و غیره. هسته سلول متفاوت است، اما معمولاً با حجم سیتوپلاسم مرتبط است. نقض این نسبت در طول رشد سلولی منجر به تقسیم سلولی می شود. تعداد هسته های سلولی نیز متفاوت است - بیشتر سلول ها دارای یک هسته هستند، اگرچه سلول های دو هسته ای و چند هسته ای یافت می شوند (به عنوان مثال، برخی از سلول های کبد و مغز استخوان). موقعیت هسته در سلول مشخصه هر نوع سلول است. در سلول‌های زایا، هسته معمولاً در مرکز سلول قرار دارد، اما با رشد سلول و تشکیل نواحی تخصصی در سیتوپلاسم یا رسوب مواد ذخیره در آن، می‌تواند حرکت کند.

در هسته سلول، ساختارهای اصلی متمایز می شوند: 1) غشای هسته ای (غشاء هسته ای) که از طریق منافذ آن تبادل بین هسته سلول و سیتوپلاسم انجام می شود [شواهدی وجود دارد که نشان می دهد غشای هسته ای (شامل دو لایه است. ) به طور مداوم به غشای شبکه آندوپلاسمی (نگاه کنید به) و مجموعه گلژی عبور می کند]. 2) آب هسته یا کاریوپلاسم، یک توده پلاسمایی نیمه مایع و ضعیف که تمام هسته های سلولی را پر می کند و شامل اجزای باقی مانده هسته است. 3) (نگاه کنید به)، که در یک هسته غیر تقسیم تنها با کمک روش های میکروسکوپی خاص قابل مشاهده هستند (روی یک بخش رنگ آمیزی از یک سلول غیرقابل تقسیم، کروموزوم ها معمولاً مانند یک شبکه نامنظم از رشته ها و دانه های تیره به نظر می رسند که مجموعاً نامیده می شوند. ) 4) یک یا چند جسم کروی - هسته، که بخشی تخصصی از هسته سلول هستند و با سنتز اسید ریبونوکلئیک و پروتئین ها مرتبط هستند.

هسته سلول دارای یک سازمان شیمیایی پیچیده است که در آن نوکلئوپروتئین ها، محصول ترکیب با پروتئین ها، مهمترین نقش را ایفا می کنند. دو دوره اصلی در زندگی یک سلول وجود دارد: اینترفاز یا متابولیک و میتوتیک یا دوره تقسیم. هر دو دوره عمدتاً با تغییر در ساختار هسته سلول مشخص می شوند. در اینترفاز، هسته سلول در حالت استراحت است و در سنتز پروتئین، تنظیم شکل‌گیری، فرآیندهای ترشح و سایر عملکردهای حیاتی سلول شرکت می‌کند. در طول دوره تقسیم، تغییراتی در هسته سلول رخ می دهد که منجر به توزیع مجدد کروموزوم ها و تشکیل هسته های سلول دختر می شود. بنابراین اطلاعات ارثی از طریق ساختارهای هسته ای به نسل جدیدی از سلول ها منتقل می شود.

هسته های سلولی تنها با تقسیم تولید مثل می کنند و در بیشتر موارد خود سلول ها نیز تقسیم می شوند. معمولاً آنها را متمایز می کنند: تقسیم مستقیم هسته سلول با بستن - آمیتوز و رایج ترین روش تقسیم هسته سلول - تقسیم غیر مستقیم معمولی یا میتوز (نگاه کنید به).

عمل پرتوهای یونیزان و برخی عوامل دیگر می تواند اطلاعات ژنتیکی موجود در هسته سلول را تغییر دهد و منجر به تغییرات مختلفی در دستگاه هسته ای شود که گاهی اوقات می تواند منجر به مرگ خود سلول ها یا ایجاد ناهنجاری های ارثی در فرزندان شود (به ارث مراجعه کنید). بنابراین، مطالعه ساختار و عملکرد سلول های هسته، به ویژه ارتباطات بین روابط کروموزومی و وراثت صفات، که توسط سیتوژنتیک به آن می پردازد، از اهمیت عملی قابل توجهی برای پزشکی برخوردار است (نگاه کنید به).

سلول را نیز ببینید.

هسته سلول مهم ترین جزء تمام سلول های گیاهی و جانوری است.

سلولی که فاقد هسته یا دارای هسته آسیب دیده است، قادر به انجام وظایف خود به طور طبیعی نیست. هسته سلول، یا دقیق تر، اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) سازمان یافته در کروموزوم های آن (نگاه کنید به)، حامل اطلاعات ارثی است که تمام ویژگی های سلول، بافت ها و کل ارگانیسم، انتوژنز آن و هنجارهای پاسخ بدن را تعیین می کند. به تأثیرات محیطی اطلاعات ارثی موجود در هسته در مولکول‌های DNA که کروموزوم را می‌سازند توسط توالی چهار باز نیتروژنی کدگذاری می‌شوند: آدنین، تیمین، گوانین و سیتوزین. این توالی ماتریکسی است که ساختار پروتئین های سنتز شده در سلول را تعیین می کند.

حتی جزئی ترین اختلالات در ساختار هسته سلول منجر به تغییرات غیرقابل برگشت در خواص سلول یا مرگ آن می شود. خطر تشعشعات یونیزان و بسیاری از مواد شیمیایی برای وراثت (نگاه کنید به) و برای رشد طبیعی جنین بر اساس آسیب به هسته در سلول های زایای یک ارگانیسم بالغ یا در سلول های جسمی جنین در حال رشد است. تبدیل یک سلول طبیعی به یک سلول بدخیم نیز بر اساس اختلالات خاصی در ساختار هسته سلول است.

اندازه و شکل هسته سلول و نسبت حجم آن به حجم کل سلول مشخصه بافت های مختلف است. یکی از ویژگی های اصلی که عناصر خون سفید و قرمز را متمایز می کند، شکل و اندازه هسته آنها است. هسته‌های لکوسیت‌ها می‌توانند نامنظم باشند: منحنی شکل سوسیس، پنجه‌شکل یا مهره‌ای شکل. در مورد دوم، هر بخش از هسته توسط یک جامپر نازک به قسمت همسایه متصل می شود. در سلول های زایای نر بالغ (اسپرماتوزوا)، هسته سلول اکثریت قریب به اتفاق حجم کل سلول را تشکیل می دهد.

گلبول های قرمز بالغ (نگاه کنید به) انسان و پستانداران هسته ندارند، زیرا در طی فرآیند تمایز آن را از دست می دهند. طول عمر محدودی دارند و قادر به تولید مثل نیستند. سلول های باکتری ها و جلبک های سبز آبی فاقد یک هسته مشخص هستند. با این حال، آنها حاوی تمام مواد شیمیایی مشخصه هسته سلول هستند که در طول تقسیم به سلول های دختر با همان نظمی که در سلول های موجودات چند سلولی بالاتر وجود دارد، توزیع می شوند. در ویروس ها و فاژها، هسته با یک مولکول DNA نشان داده می شود.

هنگام بررسی یک سلول در حال استراحت (غیر تقسیم) زیر میکروسکوپ نوری، هسته سلول ممکن است ظاهر یک وزیکول بدون ساختار با یک یا چند هسته داشته باشد. هسته سلول به خوبی با رنگ های هسته ای ویژه (هماتوکسیلین، متیلن بلو، سافرانین و غیره) رنگ آمیزی می شود که معمولاً در آزمایشگاه از آنها استفاده می شود. با استفاده از دستگاه کنتراست فاز، می توان هسته سلول را به صورت درون حیاتی بررسی کرد. در سال‌های اخیر، میکروسینماتوگرافی، اتم‌های C14 و H3 نشاندار شده (اتوما رادیوگرافی) و میکروسپکتروفتومتری به طور گسترده‌ای برای مطالعه فرآیندهای رخ داده در هسته سلول مورد استفاده قرار گرفته‌اند. روش دوم به ویژه با موفقیت برای مطالعه تغییرات کمی در DNA در هسته در طول چرخه زندگی سلول استفاده می شود. یک میکروسکوپ الکترونی امکان آشکارسازی جزئیات ساختار ظریف هسته یک سلول در حال استراحت را فراهم می کند که در میکروسکوپ نوری غیرقابل تشخیص هستند (شکل 1).

برنج. 1. نمودار مدرن ساختار سلول، بر اساس مشاهدات در میکروسکوپ الکترونی: 1 - سیتوپلاسم. 2 - دستگاه گلژی; 3 - سانتروزوم; 4 - شبکه آندوپلاسمی; 5 - میتوکندری؛ 6 - غشای سلولی; 7 - پوسته هسته؛ 8 - هسته; 9 - هسته

در طول تقسیم سلولی - کاریوکینزیس یا میتوز (نگاه کنید به) - هسته سلول دستخوش یک سری دگرگونی های پیچیده می شود (شکل 2)، که طی آن کروموزوم های آن به وضوح قابل مشاهده می شوند. قبل از تقسیم سلولی، هر کروموزوم هسته کروموزوم مشابهی را از مواد موجود در شیره هسته ای سنتز می کند، پس از آن کروموزوم های مادر و دختر به قطب های مخالف سلول تقسیم می شوند. در نتیجه، هر سلول دختر همان مجموعه کروموزوم سلول مادر را دریافت می کند و به همراه آن اطلاعات ارثی موجود در آن را دریافت می کند. میتوز تقسیم ایده آل درست همه کروموزوم های هسته را به دو قسمت مساوی تضمین می کند.

میتوز و میوز (نگاه کنید به) مهمترین مکانیسم هایی هستند که الگوهای پدیده های وراثتی را تضمین می کنند. در برخی از موجودات ساده و همچنین در موارد پاتولوژیک در سلول های پستانداران و انسان، هسته های سلولی با انقباض ساده یا آمیتوز تقسیم می شوند. در سال های اخیر نشان داده شده است که حتی در طول آمیتوز، فرآیندهایی رخ می دهد که تقسیم هسته سلول را به دو قسمت مساوی تضمین می کند.

مجموعه ای از کروموزوم ها در هسته سلول یک فرد، کاریوتایپ نامیده می شود (نگاه کنید به). کاریوتایپ در تمام سلول های یک فرد معین معمولاً یکسان است. بسیاری از ناهنجاری ها و ناهنجاری های مادرزادی (سندرم داون، سندرم کلاین فلتر، سندرم ترنر-شرشفسکی، و غیره) ناشی از ناهنجاری های کاریوتیپ مختلفی است که در مراحل اولیه جنین زایی یا در طی بلوغ سلول زایا که فرد غیرطبیعی از آن به وجود آمده است، ایجاد می شود. ناهنجاری های رشدی مرتبط با اختلالات قابل مشاهده در ساختارهای کروموزومی هسته سلول، بیماری های کروموزومی نامیده می شوند (به بیماری های ارثی مراجعه کنید). آسیب های مختلف کروموزومی می تواند در اثر عمل جهش زاهای فیزیکی یا شیمیایی ایجاد شود (شکل 3). در حال حاضر، روش هایی که به فرد امکان می دهد تا به سرعت و با دقت کاریوتیپ فرد را تعیین کند، برای تشخیص زودهنگام بیماری های کروموزومی و برای روشن شدن علت بیماری های خاص استفاده می شود.

برنج. 2. مراحل میتوز در سلول های کشت بافت انسانی (سویه قابل پیوند HEp-2): 1 - پروفاز اولیه. 2 - پروفاز دیررس (ناپدید شدن غشای هسته ای). 3 - متافاز (مرحله ستاره مادر)، نمای بالا. 4 - متافاز، نمای جانبی; 5 - آنافاز، آغاز واگرایی کروموزوم; 6- آنافاز، کروموزوم ها جدا شده اند. 7 - تلوفاز، مرحله کویل های دختر; 8- تلوفاز و تقسیم جسم سلولی.

برنج. 3. آسیب به کروموزوم ها ناشی از تشعشعات یونیزان و جهش زاهای شیمیایی: 1 - تلوفاز طبیعی; 2-4 - تلوفازها با پل ها و قطعات در فیبروبلاست های جنینی انسان که با اشعه ایکس با دوز 10 r تابش می شود. 5 و 6 - در سلول های خونساز خوکچه هندی یکسان است. 7 - پل کروموزومی در اپیتلیوم قرنیه موش تحت تابش با دوز 25 r. 8- تکه تکه شدن کروموزوم ها در فیبروبلاست های جنینی انسان در اثر مواجهه با نیتروزوتیل اوره.

اندامک مهم هسته سلول - هسته - محصول فعالیت حیاتی کروموزوم ها است. اسید ریبونوکلئیک (RNA) تولید می کند که یک واسطه ضروری در سنتز پروتئین های تولید شده توسط هر سلول است.

هسته سلول توسط غشایی از سیتوپلاسم اطراف جدا می شود (نگاه کنید به) غشایی که ضخامت آن 60-70 Å است.

از طریق منافذ در غشاء، مواد سنتز شده در هسته وارد سیتوپلاسم می شوند. فضای بین پوسته هسته ای و تمام اندامک های آن با کاریوپلاسم پر شده است که شامل پروتئین های بازی و اسیدی، آنزیم ها، نوکلئوتیدها، نمک های معدنی و سایر ترکیبات کم مولکولی لازم برای سنتز کروموزوم های دختر در طول تقسیم هسته سلول است.

نمرات زیست شناسی 5،6،7،8،9،10،11، آزمون دولتی واحد، آزمون دولتی

چاپ کنید

هسته- این یک ساختار مهم است جزء سلول یوکاریوتی، که حاوی مولکول های DNA- اطلاعات ژنتیکی شکل گرد یا بیضی دارد. هسته اطلاعات ارثی را ذخیره، انتقال و اجرا می کند و همچنین سنتز پروتئین را تضمین می کند. بیشتر بخوانید در مورد سازمان سلولیترکیب و عملکرد هسته یک سلول حیوانی یا گیاهی در جدول زیر مورد بحث قرار گرفته است.

جزء هسته

عملکرد انجام شده است

پاکت هسته ای. دارای ساختار دو غشایی متخلخل است.	هسته را از بقیه جدا می کند ارگانوئیدهاو سیتوپلاسم تعامل بین هسته و سیتوپلاسم.
کروموزوم ها. تشکیلات مستطیلی متراکم یا نخ مانندی که فقط با آنها دیده می شود تقسیم سلولی.
هسته. شکل کروی یا نامنظم دارند.	در فرآیند سنتز شرکت کنید RNA، گنجانده شده در ریبوزوم ها.
آب هسته ای (کاریوپلاسم). محیط نیمه مایع که در داخل هسته قرار دارد.	ماده ای که حاوی هسته و کروموزوم است.

با وجود تفاوت در ساختار و عملکرد، همه قطعات سلولیبه طور مداوم با یکدیگر تعامل دارند، آنها با یک عملکرد اصلی متحد می شوند - اطمینان از فعالیت حیاتی سلول، به موقع تقسیم سلولیو متابولیسم مناسب درون آن.

فقط سلولهای یوکاریوتی دارای هسته هستند. با این حال، برخی از آنها آن را در فرآیند تمایز از دست می دهند (بخش های بالغ لوله های غربال، گلبول های قرمز). مژک ها دو هسته دارند: ماکرونوکلئوس و میکرونوکلئوس. سلول های چند هسته ای هستند که از اتحاد چندین سلول به وجود می آیند.

با این حال، در بیشتر موارد، هر سلول فقط یک هسته دارد.

هسته سلول بزرگترین اندامک آن است (به جز واکوئل های مرکزی سلول های گیاهی). این اولین ساختار سلولی است که توسط دانشمندان توصیف شد. هسته های سلولی معمولاً کروی یا بیضی شکل هستند.

هسته تمام فعالیت های سلولی را تنظیم می کند. شامل می شود کروماتیدها- مجتمع های نخ مانند مولکول های DNA با پروتئین های هیستون (ویژگی آن ها این است که حاوی مقدار زیادی آمینو اسیدهای لیزین و آرژنین هستند).

DNA هسته اطلاعاتی در مورد تقریباً تمام خصوصیات و خصوصیات ارثی سلول و ارگانیسم ذخیره می کند. در طول تقسیم سلولی، کروماتیدها به صورت مارپیچی در می آیند که در این حالت در زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده هستند و نامیده می شوند. کروموزوم ها.

کروماتیدها در یک سلول غیرقابل تقسیم (در طول اینترفاز) کاملاً از بین نمی روند.

به قسمت های محکم پیچ خورده کروموزوم ها می گویند هتروکروماتین. نزدیک تر به پوسته هسته قرار دارد. به سمت مرکز هسته قرار دارد یوکروماتین- قسمتی از کروموزوم‌ها که دچار استهلاک بیشتری می‌شوند.

سنتز RNA روی آن اتفاق می افتد، یعنی اطلاعات ژنتیکی خوانده می شود و ژن ها بیان می شوند.

همانندسازی DNA قبل از تقسیم هسته ای است که به نوبه خود مقدم بر تقسیم سلولی است. بنابراین، هسته های دختر DNA آماده دریافت می کنند و سلول های دختر، هسته های آماده را دریافت می کنند.

محتویات داخلی هسته از سیتوپلاسم جدا می شود پاکت هسته ای، از دو غشاء (خارجی و داخلی) تشکیل شده است.

بنابراین، هسته سلول یک اندامک دو غشایی است. فضای بین غشاها دور هسته ای نامیده می شود.

غشای خارجی در مکان های خاصی به شبکه آندوپلاسمی (ER) می رود.

اگر ریبوزوم ها روی EPS قرار داشته باشند، آن را خشن می نامند. ریبوزوم ها همچنین می توانند بر روی غشای هسته ای خارجی قرار گیرند.

در بسیاری از نقاط، غشاهای بیرونی و داخلی با یکدیگر ادغام می شوند و تشکیل می شوند منافذ هسته ای.

تعداد آنها متغیر است (به طور متوسط ​​در هزار) و به فعالیت بیوسنتز در سلول بستگی دارد. از طریق منافذ، هسته و سیتوپلاسم مولکول ها و ساختارهای مختلف را مبادله می کنند. منافذ فقط سوراخ نیستند، بلکه برای حمل و نقل انتخابی طراحی شده اند. ساختار آنها توسط پروتئین های مختلف نوکلئوپورین تعیین می شود.

مولکول های mRNA، tRNA و زیر ذرات ریبوزوم از هسته خارج می شوند.

پروتئین های مختلف، نوکلئوتیدها، یون ها و غیره از طریق منافذ وارد هسته می شوند.

زیرواحدهای ریبوزومی از rRNA و پروتئین های ریبوزومی به داخل جمع می شوند هسته(ممکن است چندین مورد از آنها وجود داشته باشد).

قسمت مرکزی هسته توسط بخش های خاصی از کروموزوم ها (سازمان دهنده های هسته ای) که در کنار یکدیگر قرار دارند تشکیل می شود. سازمان‌دهنده‌های هسته‌ای حاوی تعداد زیادی نسخه از ژن‌های کدکننده rRNA هستند. قبل از تقسیم سلولی، هسته ناپدید می شود و در طول تلوفاز دوباره تشکیل می شود.

محتویات مایع (ژل مانند) هسته سلول نامیده می شود آب هسته ای (کاریوپلاسم، نوکلئوپلاسم).

ویسکوزیته آن تقریباً با هیالوپلاسم (محتوای مایع سیتوپلاسم) یکسان است، اما اسیدیته آن بیشتر است (به هر حال DNA و RNA که مقدار زیادی از آنها در هسته وجود دارد اسید هستند). پروتئین ها، RNA های مختلف و ریبوزوم ها در شیره هسته ای شناور هستند.

عناصر ساختاری هسته تنها در طول دوره مشخصی از چرخه سلولی در فاز اینترفاز به وضوح بیان می شوند. در طول دوره تقسیم سلولی (در طول میتوز یا میوز)، برخی از عناصر ساختاری ناپدید می شوند، برخی دیگر به طور قابل توجهی دگرگون می شوند.

طبقه بندی عناصر ساختاری هسته اینترفاز:

کروماتین؛

هسته

کاریوپلاسم؛

کاریولما.

کروماتین ماده‌ای است که رنگ را به خوبی می‌پذیرد (کروموس) و نام آن به همین دلیل است.

کروماتین از فیبرهای کروماتین به ضخامت 20-25 نانومتر تشکیل شده است که می توانند به صورت شل یا فشرده در هسته قرار گیرند. بر این اساس، دو نوع کروماتین متمایز می شود:

یوکروماتین یک کروماتین شل یا غلیظ شده است که با رنگهای اساسی رنگ آمیزی ضعیفی دارد.

هتروکروماتین یک کروماتین فشرده یا متراکم است که به راحتی با همان رنگ ها رنگ می شود.

هنگامی که یک سلول برای تقسیم آماده می شود، فیبرهای کروماتین در هسته به شکل مارپیچی در می آیند و کروماتین را به کروموزوم تبدیل می کنند.

پس از تقسیم، فیبرهای کروماتین در هسته سلول های دختر رها می شوند و کروموزوم ها دوباره به کروماتین تبدیل می شوند. بنابراین کروماتین و کروموزوم فازهای مختلف یک ماده هستند.

با توجه به ساختار شیمیایی، کروماتین شامل موارد زیر است:

دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) 40%؛

پروتئین حدود 60٪؛

اسید ریبونوکلئیک (RNA) 1٪.

پروتئین های هسته ای به شکل های زیر ارائه می شوند:

پروتئین های قلیایی یا هیستونی 80-85٪.

پروتئین های اسیدی 15-20٪.

پروتئین‌های هیستون با DNA مرتبط هستند و زنجیره‌های پلیمری دئوکسی ریبونوکلئوپروتئین (DNP) را تشکیل می‌دهند که فیبرهای کروماتین هستند که به وضوح در زیر میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده هستند.

در نواحی خاصی از فیبرهای کروماتین، رونویسی RNA های مختلف از DNA انجام می شود که با کمک آن سنتز مولکول های پروتئین انجام می شود. فرآیندهای رونویسی در هسته فقط روی فیبرهای کروموزومی آزاد، یعنی در یوکروماتین انجام می شود.

در کروماتین متراکم، این فرآیندها اتفاق نمی افتد و بنابراین هتروکروماتین کروماتین غیر فعال است. نسبت یوکروماتین و هتروکروماتین در هسته نشانگر فعالیت فرآیندهای مصنوعی در یک سلول معین است. در طول دوره S اینترفاز، فرآیندهای تکثیر DNA نیز روی فیبرهای کروماتین رخ می دهد. این فرآیندها هم در یوکروماتین و هم در هتروکروماتین رخ می‌دهند، اما در هتروکروماتین بسیار دیرتر اتفاق می‌افتند.

هسته یک سازند کروی (قطر 1-5 میکرومتر) است که به رنگهای اساسی بسیار حساس است و در میان کروماتین قرار دارد.

یک هسته می تواند شامل 1 تا 4 یا حتی بیشتر هسته باشد. در سلول‌های جوان و اغلب در حال تقسیم، اندازه هسته‌ها و تعداد آنها افزایش می‌یابد.

هسته یک ساختار مستقل نیست. این فقط در فاز میانی در مناطق خاصی از برخی از کروموزوم ها - سازمان دهندگان هسته ای، که حاوی ژن های کد کننده مولکول RNA ریبوزومی هستند، تشکیل می شود. در ناحیه آنالایزر هسته ای، رونویسی از DNA به RNA ریبوزومی رخ می دهد.

در هسته، RNA ریبوزومی با پروتئین ترکیب می شود و زیر واحدهای ریبوزومی تشکیل می شود.

از نظر میکروسکوپی در هسته وجود دارد:

جزء فیبریلار - در قسمت مرکزی هسته قرار دارد و نشان دهنده رشته های ریبونوکلئوپروتئین (RNP) است.

جزء دانه ای در قسمت محیطی هسته قرار دارد و نشان دهنده تجمع زیر واحدهای ریبوزومی است.

در پروفاز میتوز، زمانی که مارپیچی شدن فیبرهای کروماتین و تشکیل کروموزوم ها اتفاق می افتد، فرآیند رونویسی RNA و سنتز زیر واحدهای ریبوزومی متوقف می شود و هسته ناپدید می شود.

در پایان میتوز، کروموزوم ها در هسته سلول های تازه تشکیل شده متراکم می شوند و یک هسته ظاهر می شود.

کاریوپلاسم (نوکلئوپلاسم) یا آب هسته ای از آب، پروتئین ها و مجتمع های پروتئینی (نوکلئوپروتئین ها، گلیکوپروتئین ها)، اسیدهای آمینه، نوکلئوتیدها و قندها تشکیل شده است. در زیر میکروسکوپ نوری، کاریوپلاسم بدون ساختار است، اما با میکروسکوپ الکترونی، گرانول‌هایی (15 نانومتر) متشکل از ریبونوکلئوپروتئین‌ها در آن شناسایی می‌شوند.

پروتئین های کاریوپلاسم عمدتاً پروتئین های آنزیمی از جمله آنزیم های گلیکولیتیک هستند که کربوهیدرات ها را تجزیه کرده و ATP تولید می کنند.

پروتئین‌های غیر هیستونی (اسیدی) یک شبکه ساختاری در هسته (ماتریس پروتئین هسته‌ای) تشکیل می‌دهند که همراه با پوشش هسته‌ای، در ایجاد نظم داخلی، در درجه اول در محلی‌سازی خاصی از کروماتین، شرکت می‌کنند.

با مشارکت کاریوپلاسم، متابولیسم در هسته و تعامل بین هسته و سیتوپلاسم انجام می شود.

Karyolemma (nucleolemma) - غشای هسته محتویات هسته را از سیتوپلاسم (عملکرد سد) جدا می کند و در عین حال تبادل منظم مواد را بین هسته و سیتوپلاسم فراهم می کند. پوشش هسته ای در تثبیت کروماتین شرکت می کند.

کاریولما از دو غشای دولیپیدی تشکیل شده است - غشای هسته ای بیرونی و درونی، که توسط یک فضای دور هسته ای از هم جدا شده اند، با عرض 25 تا 100 نانومتر.

کاریولم منافذی به قطر 80-90 نانومتر دارد. در ناحیه منافذ، غشاهای هسته ای بیرونی و درونی به یکدیگر عبور می کنند و فضای دور هسته ای بسته می شود.

لومن منافذ توسط یک ساختار ساختاری خاص بسته می شود - مجتمع منافذ، که از یک جزء فیبریلار و دانه ای تشکیل شده است. جزء دانه ای توسط گرانول های پروتئینی با قطر 25 نانومتر که در امتداد لبه منافذ در سه ردیف قرار دارند نشان داده می شود.

فیبریل ها از هر گرانول گسترش یافته و در یک گرانول مرکزی واقع در مرکز منافذ متحد می شوند. مجتمع منافذ نقش یک دیافراگم را ایفا می کند و نفوذپذیری آن را تنظیم می کند. اندازه منافذ برای یک نوع سلول مشخص ثابت است، اما تعداد منافذ می تواند در طول تمایز سلول تغییر کند. هیچ منافذ هسته ای در هسته اسپرم وجود ندارد. ریبوزوم های متصل را می توان روی غشای هسته ای خارجی قرار داد. علاوه بر این، غشای هسته خارجی ممکن است به داخل لوله های شبکه آندوپلاسمی ادامه یابد.

هتروکروماتین مناطقی از کروماتین است که در طول چرخه سلولی در حالت متراکم (فشرده) قرار دارند. یکی از ویژگی های DNA هتروکروماتیک توانایی بسیار کم رونویسی آن است. هتروکروماتین

(از هترو... و کروماتین)، مناطقی از کروماتین که در سراسر چرخه سلولی در حالت متراکم (متراکم بسته شده) هستند. آنها به شدت با رنگ های هسته ای رنگ آمیزی می شوند و در یک میکروسکوپ نوری حتی در طول اینترفاز به وضوح قابل مشاهده هستند.

هتروکروماتیک نواحی کروموزومی معمولاً دیرتر از نواحی یوکروماتیک تکثیر می‌شوند و رونویسی نمی‌شوند، یعنی از نظر ژنتیکی بسیار خنثی هستند. هسته‌های بافت‌های فعال و سلول‌های جنینی عمدتاً در G ضعیف هستند. بین G اختیاری و سازنده (ساختاری) تمایز گذاشته می‌شود. G. اختیاری تنها در یکی از کروموزوم‌های همولوگ وجود دارد. نمونه ای از این نوع ژن، دومین کروموزوم X در پستانداران ماده است که در مراحل اولیه جنین زایی به دلیل تراکم برگشت ناپذیر آن غیرفعال می شود.

G. ساختاری در هر دو کروموزوم همولوگ وجود دارد و در درجه اول موضعی است. در نواحی در معرض کروموزوم - در سانترومر، تلومر، سازمان دهنده هسته (در طول فاز میانی در نزدیکی پوشش هسته قرار دارد)، در ژن ها تهی شده، در DNA ماهواره ای غنی شده و می تواند ژن های واقع در نزدیکی را غیرفعال کند (یعنی.

n اثر موقعیت). این نوع G. هم در یک گونه و هم در گونه های نزدیک به هم بسیار متغیر است. این می تواند بر سیناپس کروموزوم، فرکانس شکست های القا شده و نوترکیبی تأثیر بگذارد. نواحی کروماتیدهای ساختاری با چسبندگی (به هم چسبیدن) کروماتیدهای خواهر مشخص می شوند.

یوکروماتین

(از یونانی eu - خوب، کامل و کروماتین)، بخش‌هایی از کروموزوم‌ها که در هسته استراحت (در مرحله میانی) و مارپیچی در طول تقسیم سلولی (در پروفاز) حالت داسپرال را حفظ می‌کنند. حاوی اکثر ژن ها هستند و به طور بالقوه قادر به رونویسی هستند.

E. با هتروکروماتین در محتوای پایین‌تری از بازهای متیله و بلوک‌های توالی‌های DNA تکرار شونده، تعداد بیشتری از پروتئین‌های غیرهیستونی و مولکول‌های هیستون استیله‌شده، و بسته‌بندی کم‌تر مواد کروموزومی، که اعتقاد بر این است که به ویژه برای E بسیار مهم است، متفاوت است. فعالیت می کند و آن را به طور بالقوه برای آنزیم ها قابل دسترسی تر می کند.

E. می تواند خواص هتروکروماتین اختیاری - غیر فعال را به دست آورد که یکی از راه های تنظیم فعالیت ژن است.

تاریخ انتشار: 1394/02/28; خواندن: 229 | نقض حق چاپ صفحه

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0.002 s)…

ساختار و عملکرد هسته سلول.

هسته بخش اساسی یک سلول یوکاریوتی است. وظیفه اصلی هسته ذخیره سازی مواد ژنتیکی به شکل DNA و انتقال آن به سلول های دختر در طول تقسیم سلولی است. علاوه بر این، هسته سنتز پروتئین را کنترل می کند و تمام فرآیندهای زندگی سلول را کنترل می کند.

(در یک سلول گیاهی، هسته توسط R. Brown در سال 1831، در یک سلول حیوانی توسط T. Schwann در سال 1838 توصیف شد)

اکثر سلول ها یک هسته دارند، معمولاً به شکل گرد و کمتر به شکل نامنظم.

اندازه هسته از 1 میکرومتر (در برخی تک یاخته ها) تا 1 میلی متر (در تخم ماهی ها و دوزیستان) متغیر است.

سلول های دو هسته ای (سلول های کبدی، مژک دار) و سلول های چند هسته ای (در سلول های رشته های ماهیچه ای مخطط عرضی و همچنین در سلول های تعدادی از گونه های قارچ و جلبک) وجود دارد.

برخی از سلول ها (گلبول های قرمز) بدون هسته هستند.

هسته شامل:

1) غشای هسته ای؛

2) کاریوپلاسم؛

3) هسته؛

4) کروماتین یا کروموزوم.

کروماتین در هسته غیر تقسیم قرار دارد، کروموزوم ها در هسته میتوزی هستند.

پوسته هسته از دو غشا (خارجی و داخلی) تشکیل شده است. غشای هسته خارجی به کانال های غشایی ER متصل می شود. ریبوزوم ها روی آن قرار دارند.

غشاهای هسته ای دارای منافذ (3000-4000) هستند. از طریق منافذ هسته ای، مواد مختلفی بین هسته و سیتوپلاسم رد و بدل می شود.

کاریوپلاسم (نوکلئوپلاسم) محلولی ژله مانند است که فضای بین ساختارهای هسته ای (کروماتین و هسته) را پر می کند.

حاوی یون ها، نوکلئوتیدها، آنزیم ها است.

هسته، معمولاً به شکل کروی (یک یا چند)، توسط یک غشاء احاطه نشده است، حاوی رشته های پروتئین فیبریلار و RNA است.

هسته تشکیلات دائمی نیستند، آنها در ابتدای تقسیم سلولی ناپدید می شوند و پس از اتمام آن بازسازی می شوند. هسته‌ها فقط در سلول‌های غیرقابل تقسیم وجود دارند.

در هسته، ریبوزوم ها تشکیل شده و پروتئین های هسته ای سنتز می شوند. خود هسته ها در مناطقی از انقباضات کروموزوم ثانویه (سازمان دهنده های هسته ای) تشکیل می شوند. در انسان، سازمان دهنده های هسته ای بر روی کروموزوم های 13، 14، 15، 21 و 22 قرار دارند.

قبلی12345678910111213141516بعدی

بیشتر ببینید:

هسته سلول در ساختار خود به گروه اندامک های دو غشایی تعلق دارد. با این حال، هسته برای زندگی یک سلول یوکاریوتی بسیار مهم است که معمولاً به طور جداگانه در نظر گرفته می شود. هسته سلول حاوی کروماتین (کروموزوم های بدون پیچ) است که وظیفه ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی را بر عهده دارد.

ساختارهای کلیدی زیر در ساختار هسته سلول متمایز می شوند:

• پوشش هسته ای، متشکل از یک غشای بیرونی و داخلی،
• ماتریس هسته ای - هر چیزی که در هسته سلول وجود دارد،
• کاریوپلاسم (آب هسته ای) - محتویات مایع مشابه هیالوپلاسم،
• هسته،
• کروماتین

علاوه بر موارد فوق، هسته حاوی مواد مختلف، زیر واحدهای ریبوزومی و RNA است.

ساختار غشای خارجی هسته سلول شبیه شبکه آندوپلاسمی است.

اغلب غشای خارجی به سادگی وارد ER می شود (دومی، همانطور که بود، از آن منشعب می شود و خروجی آن است).

ریبوزوم ها در قسمت بیرونی هسته قرار دارند.

غشای داخلی به دلیل پوشش لایه ای قوی تر است.

کروماتین علاوه بر عملکرد حمایتی خود به این پوشش هسته ای متصل است.

فضای بین دو غشای هسته ای دور هسته ای نامیده می شود.

غشای هسته سلول توسط منافذ زیادی که سیتوپلاسم را به کاریوپلاسم متصل می کند نفوذ می کند. با این حال، از نظر ساختار، منافذ هسته سلول فقط سوراخ هایی در غشاء نیستند. آنها حاوی ساختارهای پروتئینی (مجموعه منافذ پروتئین ها) هستند که مسئول انتقال انتخابی مواد و ساختارها هستند. فقط مولکول های کوچک (قند، یون) می توانند به طور غیرفعال از منافذ عبور کنند.

کروماتین هسته سلول از رشته های کروماتین تشکیل شده است. هر رشته کروماتین مربوط به یک کروموزوم است که با مارپیچ شدن از آن تشکیل می شود.

هر چه کروموزوم بیشتر پیچ خورده باشد (به یک نخ کروماتین تبدیل شود)، بیشتر در فرآیندهای سنتز روی آن دخالت دارد.

همین کروموزوم را می توان در برخی نواحی مارپیچی و در برخی دیگر از حالت اسپیرال خارج کرد.

هر رشته کروماتین هسته سلول مجموعه ای از DNA و پروتئین های مختلف است که عملکرد چرخاندن و باز کردن کروماتین را نیز انجام می دهد.

هسته های سلولی ممکن است حاوی یک یا چند باشد هسته ها. هسته‌ها از ریبونوکلئوپروتئین‌هایی تشکیل شده‌اند که متعاقباً زیر واحدهای ریبوزومی از آنها تشکیل می‌شوند.

این جایی است که سنتز rRNA (RNA ریبوزومی) اتفاق می افتد.

اطلاعات ژنتیکی یک سلول یوکاریوتی در یک اندامک دو غشایی ویژه - هسته ذخیره می شود. حاوی بیش از 90 درصد DNA است.

ساختار

مفهوم هسته در زیست شناسی چیست و چه عملکردهایی را انجام می دهد تنها در آغاز قرن نوزدهم در جامعه علمی تقویت شد. با این حال، هسته برای اولین بار در سلول های ماهی قزل آلا توسط طبیعت شناس Antonie van Leeuwenhoek در دهه 1670 مشاهده شد. این اصطلاح توسط گیاه شناس رابرت براون در سال 1831 پیشنهاد شد.

هسته بزرگترین اندامک سلول (تا 6 میکرون) است که از سه بخش تشکیل شده است:

• غشای دوگانه؛
• نوکلئوپلاسم؛
• هسته

برنج. 1. ساختار داخلی هسته.

هسته توسط یک غشای دوتایی که دارای منافذی است از سیتوپلاسم جدا می شود که از طریق آن حمل و نقل انتخابی مواد به داخل سیتوپلاسم و عقب انجام می شود. فضای بین دو غشا را دور هسته ای می نامند. غشای داخلی از داخل با یک ماتریکس هسته ای پوشانده شده است که نقش یک اسکلت سلولی را بازی می کند و پشتیبانی ساختاری برای هسته فراهم می کند. ماتریکس حاوی لایه هسته ای است که مسئول تشکیل کروماتین است.

در زیر پوسته غشاء مایع چسبناکی به نام نوکلئوپلاسم یا کاریوپلاسم وجود دارد.
شامل:

• کروماتین، متشکل از پروتئین، DNA و RNA؛
• نوکلئوتیدهای منفرد؛
• اسیدهای نوکلئیک؛
• پروتئین ها؛
• آب؛
• یون ها

با توجه به چگالی چرخش کروماتین می تواند دو نوع باشد:

3 مقاله برترکه در کنار این مطلب می خوانند

• یوکروماتین - کروماتین تغلیظ شده (شل) در یک هسته غیر تقسیم.
• هتروکروماتین - کروماتین متراکم (به شدت پیچ خورده) در هسته تقسیم.

مقداری از کروماتین همیشه در حالت پیچ خورده و برخی در حالت آزاد است.

برنج. 2. کروماتین.

هتروکروماتین معمولا کروموزوم نامیده می شود. کروموزوم ها در طول تقسیم سلولی میتوزی به وضوح زیر میکروسکوپ قابل مشاهده هستند. به مجموعه خصوصیات کروموزوم ها (اندازه، شکل، تعداد) کاریوتایپ می گویند. کاریوتایپ شامل اتوزوم ها و گونوزوم ها است. اتوزوم ها حاوی اطلاعاتی در مورد ویژگی های یک موجود زنده هستند. گونوزوم ها جنسیت را تعیین می کنند.

غشای خارجی به داخل شبکه آندوپلاسمی یا شبکه (ER) می رود و چین خوردگی ها را تشکیل می دهد. روی سطح غشای ER ریبوزوم هایی وجود دارد که مسئول بیوسنتز پروتئین هستند.

هسته ساختاری متراکم و بدون غشاء است. در اصل، این یک ناحیه فشرده از نوکلئوپلاسم با کروماتین است. از ریبونوکلئوپروتئین ها (RNP) تشکیل شده است. در اینجا سنتز RNA ریبوزومی، کروماتین و نوکلئوپلاسم رخ می دهد. هسته ممکن است حاوی چندین هسته کوچک باشد. هسته اولین بار در سال 1774 کشف شد، اما عملکرد آن تنها در اواسط قرن بیستم شناخته شد.

برنج. 3. هسته.

گلبول های قرمز پستانداران و سلول های لوله غربال گیاهان حاوی هسته نیستند. سلول های ماهیچه ای مخطط حاوی چندین هسته کوچک هستند.

توابع

توابع اصلی هسته عبارتند از:

• کنترل تمام فرآیندهای حیات سلولی، از جمله سنتز پروتئین.
• سنتز برخی از پروتئین ها، ریبوزوم ها، اسیدهای نوکلئیک؛
• ذخیره سازی مواد ژنتیکی؛
• انتقال DNA به نسل های بعدی در طول تقسیم

4.6. مجموع امتیازهای دریافتی: 244.

هسته سلولی [هسته (کاریون), LNH] جزء سلولی است که بخش عمده ای از DNA که حامل اطلاعات ارثی است در آن متمرکز شده است. وجود یک هسته تشکیل شده، موجودات یوکاریوتی (q.v.) را از موجودات پروکاریوتی (q.v.) متمایز می کند، که در آن آنالوگ هسته یک رشته دایره ای از DNA است، یک نوکلوئید، که از نظر ساختاری از سیتوپلاسم (q.v.) جدا نشده است.

هسته در تخم مرغ اولین بار توسط J. Purkinje در سال 1825 مشاهده شد. براون (R. Brown) در سال 1831 ثابت کرد که هسته بخشی جدایی ناپذیر از تمام سلول های زنده است. در پایان قرن نوزدهم، ایده هایی در مورد هسته به عنوان حامل ویژگی های ارثی سلول شکل گرفت. ایجاد نظریه کروموزومی وراثت (q.v.)، کشف عملکرد الگوی DNA و رمزگشایی کد ژنتیکی (q.v.) منجر به ایجاد دیدگاهی مدرن از نقش کلیدی هسته در ذخیره سازی، تولید مثل و اجرای بخش عمده ای از اطلاعات ژنتیکی سلول (به ژن، اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک، وراثت مراجعه کنید).

در مطالعه ساختار و عملکرد هسته، روش های تشخیص سیتوشیمیایی DNA نقش مهمی ایفا کردند، به عنوان مثال، واکنش Feulgen (نگاه کنید به اسیدهای دئوکسی ریبونوکلئیک، روش های هیستوشیمیایی تشخیص در بافت ها)، میکروسکوپ الکترونی (نگاه کنید به)، میکروجراحی (نگاه کنید به). ببینید)، میکروسینما (نگاه کنید به)، و همچنین روش های تحقیق رادیوایزوتوپ و میکروالکترود (نگاه کنید به).

یک سلول معمولاً حاوی یک هسته است که در نزدیکی مرکز آن یا در قسمت پایه (در سلول‌های غدد، در اپیتلیوم بسیار منشوری) قرار دارد. موقعیت هسته در سلول توسط شبکه ای از ساختارهای فیبریلار که اسکلت سلولی را تشکیل می دهند ثابت می شود (به سیتوپلاسم مراجعه کنید). چنین تثبیت، در محدوده های معین، حرکات چرخشی و نوسانی هسته را امکان پذیر می کند. سلول های دو هسته ای و چند هسته ای، به عنوان یک قاعده، در نتیجه تقسیم هسته ای بدون جدا شدن سیتوپلاسم یا همجوشی سلولی تشکیل می شوند. ساختارهایی که در آنها یک پروتوپلاسم منفرد حاوی تعداد زیادی (تا چند صد) هسته است، سیمپلاست نامیده می شوند (مثلاً فیبرهای میوکارد مخطط).

شکل هسته اغلب کروی یا بیضوی است (به عنوان مثال، در لکوسیت ها و مژه داران) هسته ها شکل نامنظمی دارند (به جدول رنگی مقاله سلول، شکل 2-8 مراجعه کنید). قطر هسته از 1 میکرون (در برخی تک یاخته ها) تا 1 میلی متر (تخمک برخی از حیوانات) متغیر است. در سلول های پستانداران، قطر هسته 4-6 میکرون است. نسبت حجم هسته و سیتوپلاسم یک مقدار نسبتاً ثابت برای هر نوع سلول است. به طور کلی، حجم هسته یک مشخصه گونه است و به محتوای DNA، پروتئین ها و آب بستگی دارد. وقتی کروموزوم ها پلی پلوئیدی می شوند (به جهش مراجعه کنید) یا پلیتنیزه می شوند (به کروموزوم ها مراجعه کنید)، حجم هسته ها معمولاً به طور تصاعدی افزایش می یابد (قانون ژاکوبی). با توجه به محتوای تعداد زیادی اسید نوکلئیک، رنگ هسته های سلولی بازوفیل است. در طول چرخه زندگی سلول، هسته های تشکیل شده در فاز میانی حفظ می شوند (به سلول مراجعه کنید). در طول میتوز، هسته با کروموزوم های متراکم جایگزین می شود که به مجموع آنها "هسته میتوتیک" می گویند. در طول دوره اینترفاز در هسته سلول، غشاء، هسته (نگاه کنید به)، کروماتین (نگاه کنید)، عناصر ماتریکس ساختاری و گرانول ها و فیبرهای مختلف مشخص می شود. ماده همگنی که فضای بین این ساختارها را پر می کند، آب هسته ای یا کاریولیمف نامیده می شود.

غشای هسته ای بخشی تخصصی از سیستم غشایی کلی سلول است. این غشای هسته ای بیرونی و درونی است که هر کدام حدود 8 نانومتر ضخامت دارند. غشاها توسط یک فضای دور هسته ای به عرض حدود 25 نانومتر (شکل 1) که با حفره های شبکه آندوپلاسمی مرتبط است، از هم جدا می شوند (نگاه کنید به). ریبوزوم ها در سطح غشای هسته ای بیرونی رو به سیتوپلاسم قرار دارند. غشای هسته خارجی به غشای شبکه آندوپلاسمی متصل است.

اعتقاد بر این است که آنها می توانند از یکدیگر رشد کنند. غشای هسته ای خارجی نیز وزیکول های انتقالی را تشکیل می دهد که در غشای مجموعه گلژی تعبیه شده اند. اغلب غشای هسته ای برجستگی ها و فرورفتگی هایی را تشکیل می دهد که ساختارهای سیتوپلاسمی را با ساختارهای هسته ای متصل می کند. برخی از این فرورفتگی ها می توانند به سطح هسته برسند (نگاه کنید به).

ترکیبات با وزن مولکولی بالا (RNA) که در هسته سنتز می شوند از طریق کمپلکس های منافذ خاص یا منافذ پوسته هسته ای به سیتوپلاسم منتقل می شوند. یک متخلخل معمولی یک سیستم پیچیده از گلبول های پروتئینی و فیبریل ها است. در محل مجتمع منافذ، غشاهای هسته ای بیرونی و درونی با هم ادغام می شوند و ساختار حلقوی به نام با قطر 60 تا 80 نانومتر را تشکیل می دهند (شکل 1 و 2). در امتداد حاشیه آن، در دو طرف بیرونی و داخلی، 8 گلبول به هم پیوسته با قطر حدود 25 نانومتر در مرکز متخلخل وجود دارد. گلبول مرکزی توسط سیستمی از فیبریل های نازک به گلبول های محیطی متصل می شود که دیافراگم مجتمع منافذ را تشکیل می دهند. در داخل گلبول مرکزی، فرض می شود که کانالی وجود دارد که از طریق آن مولکول های RNA از هسته به سیتوپلاسم منتقل می شوند. با توجه به اینکه گلبول های محیطی از ساختار حلقوی بیرون زده اند (شکل 3)، قطر کل متخلخل به 120 نانومتر می رسد.

ساختار و تعداد کمپلکس های منافذ بسته به نوع سلول و وضعیت عملکردی آن متفاوت است. در سلول هایی با فعالیت متابولیک بالا، متخلخل ها می توانند 25-50٪ از سطح هسته را اشغال کنند.

کمپلکس‌های پوسته و منافذ، دستگاه سطحی هسته را تشکیل می‌دهند که تعامل دوطرفه بین هسته و سیتوپلاسم را انجام می‌دهد. مستقیماً در زیر پوسته هسته سلول لایه ای از ماده متراکم به ضخامت حدود 180 نانومتر وجود دارد - یک صفحه متراکم زیر غشایی که یکی از عناصر ماتریس ساختاری هسته سلول است. در طول میتوز، عناصر لایه ی متراکم می توانند روی سطح کروموزوم های متراکم باقی بمانند.

در داخل، لایه متراکم به سیستمی از فیبرهای پروتئینی با قطر 2 نانومتر تبدیل می‌شود که به فیبریل‌های درجه بالاتر با قطر 20 تا 30 نانومتر ترکیب می‌شوند و همراه با لایه متراکم، ماتریکس ساختاری را تشکیل می‌دهند. از هسته پروتئین های ماتریکس ساختاری اساس هسته را تشکیل می دهند و احتمالاً در سازماندهی ساختاری و تنظیم فرآیندهای سنتز و انتقال ماکرومولکول ها در داخل هسته شرکت می کنند.

کروموزوم ها (q.v.) در طول اینترفاز توسط کروماتین (q.v.) نشان داده می شوند - یک ساختار چند جزئی بر اساس یک کمپلکس DNA با هیستون ها (q.v.). با استفاده از میکروسکوپ نوری، تنها متراکم ترین مناطق کروماتین را می توان شناسایی کرد - به اصطلاح هتروکروماتین. کروماتین جداشده، نامرئی در یک میکروسکوپ نوری، که ظاهراً نمایانگر نواحی رونویسی شده کنونی کروموزوم ها است (به رونویسی مراجعه کنید)، یوکروماتین نامیده می شود. با توجه به محلی سازی، چندین نوع هتروکروماتین متمایز می شود - محیطی، شناسایی شده در امتداد حاشیه هسته سلول، جوکولونوکلئول، و همچنین کروموسنترها یا کاریوزوم ها - تجمع دانه ها و توده های کروماتین در مناطق خاصی از کاریوپلاسم. در بیشتر هسته‌های سلولی پستانداران ماده، اجسام Barr نیز شناسایی می‌شوند که تتروکروماتین یکی از دو کروموزوم X جنسی هستند، که در تمام فاز اینترفاز در حالت متراکم باقی می‌مانند (به کروماتین جنسی مراجعه کنید). با توجه به ویژگی های عملکردی آنها، دو نوع هتروکروماتین متمایز می شود - سازنده، یا ساختاری و اختیاری. هتروکروماتین سازنده دائماً در حالت متراکم است. اعتقاد بر این است که سازماندهی فضایی کروموزوم ها را تضمین می کند و ممکن است در تنظیم فعالیت ژن نقش داشته باشد (به ژن مراجعه کنید). هتروکروماتین اختیاری قادر به انتقال به حالت متراکم شده است و در اصل، نشان دهنده یوکروماتین است که در حال حاضر رونویسی نشده است.

شواهدی وجود دارد که کروموزوم های اینترفاز توسط نواحی خاصی به لایه متراکم متصل می شوند و به طور منظم در کاریوپلاسم قرار دارند.

هسته ها (نگاه کنید به) مناطق سنتز و تجمع RNA ریبوزومی در هسته هستند.

شیره هسته ای حاوی آب، پروتئین ها (عمدتا گلوبولین ها)، لیپوپروتئین ها و فسفوپروتئین ها، نوکلئوتیدها، نمک های معدنی و غیره و همچنین ریبونوکلئوپروتئین ها و آنزیم هایی برای رونویسی و تکثیر DNA است (به پلیمرازها مراجعه کنید). مقدار شیره هسته ای بسته به وضعیت عملکردی سلول می تواند متفاوت باشد.

در یک سلول، هسته و سیتوپلاسم یک وحدت ناگسستنی را تشکیل می دهند: یک هسته بدون سیتوپلاسم فقط برای مدت کوتاهی زنده می ماند، سلول های عاری از هسته (به عنوان مثال، گلبول های قرمز خون پستانداران) تقسیم نمی شوند و برای مدت زمان محدودی زندگی می کنند. حذف آزمایشی هسته منجر به مرگ سلولی می شود. پیوند هسته ای می تواند زنده ماندن آن را بازیابی کند. در هسته، RNA بر روی قالب های DNA سنتز می شود که سنتز پروتئین ها را در سیتوپلاسم تضمین می کند. این روند تمام فرآیندهای فیزیولوژیکی در سلول را تعیین می کند. به نوبه خود، سیتوپلاسم فعالیت حیاتی هسته و توزیع یکنواخت مواد ژنتیکی بین سلول های دختر را تضمین می کند (به استثنای برخی از گونه های تک یاخته که در آنها دستگاه تقسیم به طور کامل در داخل هسته قرار دارد).

سنتز RNA بر روی الگوهای DNA کروموزومی، یا رونویسی (نگاه کنید به)، توسط سه نوع آنزیم انجام می شود: RNA پلیمراز I، که سنتز RNA ریبوزومی را تضمین می کند (به Nucleolus مراجعه کنید). RNA پلیمراز II، که سنتز mRNA را تضمین می کند. RNA پلیمراز III، که سنتز تمام 5S-RNA را، اعم از حمل و نقل و ریبوزومی، تضمین می کند. کروماتین رونویسی شده در حالت متراکم شده است. فرض بر این است که تراکم زدایی با عملکرد پروتئین های غیر هیستونی HMG14 و HMG17 مرتبط است. رشته های RNA سنتز شده با پروتئین های هسته ای به کمپلکس های ریبونوکلئوپروتئینی (RNPs) ترکیب می شوند. در الگوهای پراش الکترونی، RNP به شکل فیبرهای پری کروماتین با ضخامت 3-5 نانومتر، واقع در امتداد حاشیه تجمعات هتروکروماتین، و همچنین به شکل گرانول های پری کروماتین با قطر حدود 45 نانومتر که توسط یک هاله نور به نظر می رسد گرانول های پری کروماتین مولکول های RNP هستند که آماده انتشار در سیتوپلاسم هستند. در شیره هسته ای، بین خوشه های هتروکروماتین، گروه هایی از گرانول های بین کروماتین با قطر 20-25 نانومتر و کنگلومراهایی از فیبریل ها با قطر 40-60 نانومتر وجود دارد. فرض بر این است که این گرانول ها و فیبریل ها نیز نشان دهنده RNP هستند.

در DNA کروموزوم ها، نواحی رونویسی شده و نواحی رونویسی نشده (فاصله ها) به طور منظم متناوب می شوند. اسپیسرها حاوی توالی های نوکلئوتیدی هستند که نقطه شروع رونویسی (انتخاب کننده ها)، کارایی رونویسی (تعدیل کننده ها) و پایان رونویسی (پایان دهنده ها) را تعیین می کنند. در نواحی رونویسی شده DNA نیز مناطقی وجود دارد که در mRNA بالغ - اینترون ها وجود ندارد (به رونویسی مراجعه کنید).

در طول دوره Gx چرخه سلولی (به سلول مراجعه کنید)، کروموزوم ها دارای رشته های DNA دو رشته ای هستند. دوبرابر شدن زنجیره های DNA - همانندسازی (نگاه کنید به) در دوره S رخ می دهد همانندسازی به صورت ناهمزمان در کروموزوم های مختلف و در قسمت های مختلف یک کروموزوم اتفاق می افتد. معمولاً ابتدا DNA کروماتین دو برابر می شود، سپس هتروکروماتین و در آخر DNA کروموزوم X هتروکروماتیزه شده است. خطاهای خواندن اطلاعات در حین تکثیر DNA معمولاً توسط سیستم های مخصوص تعمیر آنزیم تصحیح می شوند (به Nucleases مراجعه کنید). فقط بخش کوچکی از خطاها را می توان ذخیره کرد و به فرزندان سلول منتقل کرد، که زمینه ساز انواع مختلف جهش است (به جهش مراجعه کنید). در هسته بلاستومرهای در حال شکافت، تکثیر رشته های DNA تقریباً به طور همزمان اتفاق می افتد و دوره S نسبتاً کوتاه است. در سلول‌های تمایز یافته‌تر، ناهمزمانی تکثیر افزایش می‌یابد و مدت دوره S افزایش می‌یابد. در هسته برخی از سلول ها، بخشی از DNA در دوره G2 سنتز می شود که برای میوز مهم است (نگاه کنید به).

در آغاز دوره G2، هر کروموزوم از دو کروماتید تشکیل شده است که در سانترومر به یکدیگر متصل هستند (به کروموزوم ها مراجعه کنید). در پایان دوره G2، تراکم شدید کروموزوم ها شروع می شود، در نتیجه آنها در زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده می شوند.

علاوه بر هیستون ها، تراکم شامل پروتئین های ماتریکس ساختاری هسته - ماتریکسین ها - و فاکتور پروتئینی تراکم کروموزوم میتوزی است که در سیتوپلاسم سنتز می شود. اگر بسته بندی DNA به خصوص متراکم مورد نیاز باشد (به عنوان مثال، در اسپرم)، هیستون های هسته ای با پروتئین های قلیایی حتی بیشتر - پروتامین ها و پروتامین های سیستئین جایگزین می شوند.

پس از اتمام دوره G2، سلول وارد میتوز می شود (نگاه کنید به) که راه اصلی توزیع یکنواخت مواد ژنتیکی هسته بین سلول های دختر است.

نقض تعداد و ساختار کروموزوم های سلول های زایا یا منجر به از دست دادن توانایی این سلول ها برای بارور شدن می شود (نگاه کنید به) یا به ایجاد بیماری های ارثی (به بیماری های ارثی، بیماری های کروموزومی مراجعه کنید). تغییر در تعداد و ساختار کروموزوم های سلول های سوماتیک (به عنوان مثال، لکوسیت ها) که تحت تأثیر تعدادی از عوامل (تابش نافذ، درجه حرارت بالا، برخی از عفونت های ویروسی) ایجاد می شود، معمولاً منجر به مرگ افراد مبتلا می شود. سلول ها با حذف آنها توسط سیستم کنترل ایمنی بدن (به ایمنی مراجعه کنید). در برخی موارد، اختلال در تنظیم فرآیندهای تولید مثلی می تواند منجر به رشد تومور و بدخیمی سلولی شود (به تومورها مراجعه کنید).

در طول تمایز سلولی، پیری و همچنین در شرایط پاتولوژیک، درجه تراکم کروماتین ممکن است تغییر کند. هنگامی که یک عملکرد سلولی خاص فعال یا سرکوب می‌شود، در حالی که ساختار آن حفظ می‌شود، اصطلاحاً تورم یا انقباض عملکردی هسته مشاهده می‌شود. با برخی از عفونت های ویروسی (تبخال، سرخک، فلج اطفال، عفونت آدنوویروس)، آخال های ویروسی خاص در هسته سلول های آسیب دیده ظاهر می شوند.

بسته به ماهیت، شدت و مدت اثر عامل آسیب رسان، تغییرات پاتولوژیک در هسته می تواند برگشت پذیر باشد (به پارانکروز مراجعه کنید) یا غیر قابل برگشت (به نکروز مراجعه کنید). تراکم کروماتین به توده های متراکم بزرگ یا به یک توده فشرده منفرد با ناپدید شدن هسته به نام کاریوپیکنوزیس (به پیکنوز مراجعه کنید). این پدیده نه تنها در آسیب شناسی، بلکه در شرایط فیزیولوژیکی طبیعی نیز مشاهده می شود، به عنوان مثال، در هنگام تمایز اریتروبلاست های مغز استخوان. به عنوان یک قاعده، کاریوپیکنوز غیرقابل برگشت است، اگرچه در شرایط تجربی، بازسازی ساختار و عملکرد اصلی هسته‌های پیکنوتیک زمانی مشاهده شد که آنها به سیتوپلاسم سلول‌هایی با تمایز ضعیف منتقل شدند. تغییرات غیرقابل برگشت شدید در هسته مرتبط با مرگ سلولی شامل کاریورکسیس - متلاشی شدن هسته ها به توده های متراکم جداگانه - و کاریولیز (کاریولیز) - انتشار محتویات هسته در سیتوپلاسم با انحلال بعدی آن است. پیکنوز، رکسیس و لیز هسته در حال حاضر به عنوان مراحل متوالی تخریب آن در نظر گرفته می شود. آنها بر اساس فعال شدن هیدرولازهای سلولی، در درجه اول ریبونوکلئازها و دئوکسی ریبونوکلئازها هستند که منجر به دپلیمریزاسیون اسیدهای نوکلئیک می شود. تغییرات پاتولوژیک در هسته همچنین می تواند در نتیجه ادم آن رخ دهد - تجمع بیش از حد مایع در آب هسته که می تواند منجر به پارگی غشای هسته شود.

کتابشناسی: Beridze T. G. Satellite DNA, M., 1982; هسته سلولی، مورفولوژی، فیزیولوژی و بیوشیمی، ویرایش. I. B. Zbarsky and G. P. Georgiev, M., 1972; هسته سلول و فراساختارهای آن، ویرایش. I. B. Zbarsky, M., 1970; متابولیسم هسته سلول و روابط هسته ای-سیتوپلاسمی، ویرایش. V. P. Zosimovich و همکاران، کیف، 1970; Me ts~ler D. E. Biochemistry، واکنش های شیمیایی در یک سلول زنده، ترجمه از انگلیسی، ج 1-3، م.، 1980; Swenson، K. و Webster، P. JI. سلول، ترانس. از انگلیسی، م.، 1980; استنت G.S. و Kalin-d a r. ژنتیک مولکولی، ترانس. از انگلیسی، م.، 1981; Chentsrv Yu. و Polyakov V. Yu. آلبرتز وی. O. بیولوژی مولکولی سلول، N. Y. - L.. 1983; هسته سلول، ویرایش. توسط H. Busch، v. 1-4، N.Y.-L.، 1974.-1978. همچنین به bibliogr مراجعه کنید. به هنر قفس.

هسته سلول اندامک مرکزی است که یکی از مهمترین آنهاست. وجود آن در سلول نشانه سازماندهی بالای ارگانیسم است. سلولی که دارای یک هسته تشکیل شده است یوکاریوتی نامیده می شود. پروکاریوت ها موجوداتی هستند که از سلولی تشکیل شده اند که هسته تشکیل شده ندارد. اگر تمام اجزای آن را با جزئیات در نظر بگیریم، می توانیم بفهمیم که هسته سلول چه عملکردی را انجام می دهد.

ساختار هسته

1. پاکت هسته ای
2. کروماتین.
3. هسته.
4. ماتریس هسته ای و آب هسته ای.

ساختار و عملکرد هسته سلول به نوع سلول و هدف آن بستگی دارد.

پاکت هسته ای

پوشش هسته ای دارای دو غشاء - بیرونی و داخلی است. آنها توسط فضای دور هسته ای از یکدیگر جدا می شوند. پوسته دارای منافذ است. منافذ هسته ای ضروری هستند تا ذرات و مولکول های بزرگ مختلف بتوانند از سیتوپلاسم به هسته و عقب حرکت کنند.

منافذ هسته ای از همجوشی غشاهای داخلی و خارجی تشکیل می شوند. منافذ دهانه های گرد با کمپلکس هایی هستند که عبارتند از:

1. یک دیافراگم نازک که سوراخ را می بندد. توسط کانال های استوانه ای نفوذ می کند.
2. گرانول های پروتئینی آنها در دو طرف دیافراگم قرار دارند.
3. گرانول پروتئین مرکزی توسط فیبریل ها با گرانول های محیطی مرتبط است.

تعداد منافذ در غشای هسته بستگی به این دارد که فرآیندهای مصنوعی در سلول چقدر انجام می شود.

پوشش هسته ای از غشاهای بیرونی و داخلی تشکیل شده است. قسمت بیرونی وارد ER خشن (شبکه آندوپلاسمی) می شود.

کروماتین

کروماتین مهمترین ماده موجود در هسته سلول است. وظایف آن ذخیره سازی اطلاعات ژنتیکی است. این توسط یوکروماتین و هتروکروماتین نشان داده می شود. تمام کروماتین ها مجموعه ای از کروموزوم ها هستند.

یوکروماتین بخشی از کروموزوم است که به طور فعال در رونویسی شرکت می کند. چنین کروموزوم هایی در حالت انتشار هستند.

بخش های غیرفعال و کل کروموزوم ها توده های متراکم هستند. این هتروکروماتین است. هنگامی که وضعیت سلول تغییر می کند، هتروکروماتین می تواند به یوکروماتین تبدیل شود و بالعکس. هر چه هتروکروماتین در هسته بیشتر باشد، سرعت سنتز اسید ریبونوکلئیک (RNA) کمتر و فعالیت عملکردی هسته کمتر می شود.

کروموزوم ها

کروموزوم ها تشکیلات خاصی هستند که فقط در هنگام تقسیم در هسته ظاهر می شوند. یک کروموزوم از دو بازو و یک سانترومر تشکیل شده است. با توجه به شکل آنها به موارد زیر تقسیم می شوند:

• میله ای شکل. چنین کروموزوم هایی یک بازوی بزرگ و دیگری کوچک دارند.
• مساوی مسلح. آنها شانه های نسبتاً یکسانی دارند.
• شانه های مختلط. بازوهای کروموزوم از نظر بصری با یکدیگر متفاوت هستند.
• با انقباضات ثانویه. چنین کروموزوم دارای انقباض غیرسانترومری است که عنصر ماهواره را از قسمت اصلی جدا می کند.

در هر گونه، تعداد کروموزوم ها همیشه یکسان است، اما شایان ذکر است که سطح سازماندهی ارگانیسم به تعداد آنها بستگی ندارد. بنابراین، یک فرد دارای 46 کروموزوم، یک مرغ دارای 78، یک جوجه تیغی دارای 96 کروموزوم و یک توس دارای 84 کروموزوم است. سرخس Ophioglossum reticulatum دارای بیشترین تعداد کروموزوم است. در هر سلول 1260 کروموزوم دارد. مورچه نر از گونه Myrmecia pilosula کمترین تعداد کروموزوم را دارد. او فقط 1 کروموزوم دارد.

دانشمندان با مطالعه کروموزوم ها به عملکرد هسته سلول پی بردند.

کروموزوم ها حاوی ژن هستند.

ژن

ژن ها بخش هایی از مولکول های دی اکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) هستند که ترکیبات خاصی از مولکول های پروتئین را کد می کنند. در نتیجه، بدن یک یا آن علامت را نشان می دهد. ژن ارثی است. بنابراین، هسته در یک سلول وظیفه انتقال مواد ژنتیکی را به نسل های بعدی سلول ها انجام می دهد.

هسته

هسته متراکم ترین قسمتی است که وارد هسته سلول می شود. عملکردهایی که انجام می دهد برای کل سلول بسیار مهم است. معمولاً شکل گرد دارد. تعداد هسته ها در سلول های مختلف متفاوت است - ممکن است دو، سه یا اصلاً وجود نداشته باشد. بنابراین، هیچ هسته ای در سلول های تخم های خرد شده وجود ندارد.

ساختار هسته:

1. جزء دانه ای. اینها گرانولهایی هستند که در حاشیه هسته قرار دارند. اندازه آنها از 15 نانومتر تا 20 نانومتر متغیر است. در برخی از سلول ها، HA ممکن است به طور مساوی در سراسر هسته توزیع شود.
2. جزء فیبریلار (FC). این فیبریل های نازک هستند که اندازه آنها از 3 تا 5 نانومتر متغیر است. Fk قسمت پراکنده هسته است.

مراکز فیبریل (FCs) مناطقی از فیبریل ها هستند که چگالی کمی دارند که به نوبه خود توسط فیبریل هایی با چگالی بالا احاطه شده اند. ترکیب شیمیایی و ساختار رایانه های شخصی تقریباً مشابه سازمان دهنده های هسته ای کروموزوم های میتوزی است. آنها از فیبریل هایی با ضخامت 10 نانومتر تشکیل شده اند که حاوی RNA پلیمراز I هستند. این امر با این واقعیت تأیید می شود که فیبریل ها با نمک های نقره رنگ آمیزی می شوند.

انواع ساختاری هسته

1. نوع نوکلئولونمال یا رتیکولار.با تعداد زیادی گرانول و مواد فیبریلار متراکم مشخص می شود. این نوع ساختار هسته ای مشخصه اکثر سلول ها است. هم در سلول های حیوانی و هم در سلول های گیاهی قابل مشاهده است.
2. نوع فشرده.با شدت کم نوکلئونوم و تعداد زیادی مراکز فیبریل مشخص می شود. این در سلول های گیاهی و حیوانی یافت می شود که در آن فرآیند سنتز پروتئین و RNA به طور فعال انجام می شود. این نوع هسته مشخصه سلول هایی است که به طور فعال در حال تولید مثل هستند (سلول های کشت بافت، سلول های مریستم گیاهی و غیره).
3. نوع انگشتر.در یک میکروسکوپ نوری، این نوع به صورت یک حلقه با مرکز نور - یک مرکز فیبریلار قابل مشاهده است. اندازه چنین هسته هایی به طور متوسط ​​1 میکرون است. این نوع فقط برای سلول های حیوانی (اندوتلیوسیت ها، لنفوسیت ها و غیره) مشخص می شود. سلول های دارای این نوع هسته دارای سطح رونویسی نسبتاً کمی هستند.
4. نوع باقیماندهدر سلول های این نوع هسته، سنتز RNA صورت نمی گیرد. تحت شرایط خاص، این نوع می تواند به شبکه یا فشرده تبدیل شود، یعنی فعال شود. چنین هسته هایی مشخصه سلول های لایه خاردار اپیتلیوم پوست، نورموبلاست و غیره است.
5. نوع تفکیک شدهدر سلول های دارای این نوع هسته، سنتز rRNA (ریبونوکلئیک اسید ریبوزومی) رخ نمی دهد. اگر سلول با هر گونه آنتی بیوتیک یا ماده شیمیایی درمان شود، این اتفاق می افتد. کلمه "تفکیک" در این مورد به معنای "جدایی" یا "جدایی" است، زیرا تمام اجزای هسته از هم جدا شده اند که منجر به کاهش آن می شود.

تقریباً 60 درصد وزن خشک هسته ها را پروتئین تشکیل می دهد. تعداد آنها بسیار زیاد است و می تواند به چند صد نفر برسد.

وظیفه اصلی هسته ها سنتز rRNA است. جنین های ریبوزوم وارد کاریوپلاسم می شوند، سپس از طریق منافذ هسته به داخل سیتوپلاسم و به ER نشت می کنند.

ماتریس هسته ای و شیره هسته ای

ماتریکس هسته تقریباً تمام هسته سلول را اشغال می کند. توابع آن خاص است. تمام اسیدهای نوکلئیک را در حالت بین فازی حل می کند و به طور مساوی توزیع می کند.

ماتریکس هسته ای یا کاریوپلاسم محلولی است که حاوی کربوهیدرات ها، نمک ها، پروتئین ها و سایر مواد معدنی و آلی است. حاوی اسیدهای نوکلئیک است: DNA، tRNA، rRNA، mRNA.

در طی تقسیم سلولی، غشای هسته حل می شود، کروموزوم ها تشکیل می شوند و کاریوپلاسم با سیتوپلاسم مخلوط می شود.

وظایف اصلی هسته در یک سلول

1. عملکرد اطلاعاتی در هسته است که تمام اطلاعات در مورد وراثت ارگانیسم قرار دارد.
2. تابع وراثت به لطف ژن هایی که روی کروموزوم ها قرار دارند، یک موجود زنده می تواند ویژگی های خود را از نسلی به نسل دیگر منتقل کند.
3. تابع ادغام همه اندامک های سلولی در هسته به یک کل متحد می شوند.
4. تابع تنظیم. تمام واکنش های بیوشیمیایی در سلول و فرآیندهای فیزیولوژیکی توسط هسته تنظیم و هماهنگ می شوند.

یکی از مهم ترین اندامک ها، هسته سلول است. عملکردهای آن برای عملکرد طبیعی کل ارگانیسم مهم است.