Značilnosti strukture jedra. Struktura in funkcije celičnega jedra

Jedro celice je njena najpomembnejša organelle, kraj shranjevanja in razmnoževanja dednih informacij. To je membranska struktura, ki zavzema 10-40% celice, funkcije

Lokacija jedra v celici in njena struktura

Jedro se nahaja v debelini citoplazme in neposredno stika z grobo in gladko endoplazemski retikulum. Obdaja jo dve membrani, med katerimi je perinuklearni prostor. V jedru je matrika, kromatin in število nukleolov.

Nekatere odrasle človeške celice nimajo jedra, druge pa v pogojih hudega zatiranja svoje dejavnosti. Na splošno je struktura jedra (shema) predstavljena kot jedrna votlina, ki jo omejuje kariolemma iz celice, ki vsebuje jedrni matriks kromatin in nukleole v nukleoplazmi.

Struktura karioleme

Za lažje razumevanje jedernih celic je treba slednje zaznati kot mehurčke, omejene na lupine iz drugih veziklov. Jedro je mehurček z dednimi podatki, ki se nahajajo v debelini celice. Iz njegove citoplazme je zaščitena z dvoslojnim lipidnim premazom. Struktura lupine jedra je podobna celični membrani. Dejansko jih odlikujejo le ime in število slojev. Brez vsega tega so v strukturi in funkciji enaki.

Struktura karioleme (jedrske membrane) je dvoslojna: sestoji iz dveh lipidnih plasti. Zunanja bilipidna plast karioleme neposredno stika z grobim retikulumom endoplazme celice. Notranji karyolma - z osnovno vsebino. Med zunanjo in notranjo karyomembryno je perinuclear space. Očitno je nastala zaradi elektrostatičnih pojavov - odbijanja površin ostankov glicerina.

Funkcija jedrske membrane je ustvariti mehansko pregrado, ki ločuje jedro in citoplazmo. Notranja jedrna membrana služi kot mesto pritrjevanja jedrske matrike, verige proteinskih molekul, ki podpirajo tridimenzionalno strukturo. V dveh jedrskih membranah obstajajo posebne pore: preko njih informacija RNA zapusti citoplazem na ribosome. V samem jedru obstaja več nukleolov in kromatina.

Notranja struktura nukleoplazme

Značilnosti strukture jedra vam omogočajo, da ga primerjate s samimi celicami. V jedru je tudi poseben medij (nukleoplazma), ki ga predstavlja gel-sol, koloidna raztopina beljakovin. V njej je nukleoskelet (matrika), ki ga predstavljajo fibrilarni proteini. Glavna razlika je, da jedro vsebuje predvsem kisle beljakovine. Očitno je taka reakcija medija potrebna, da se ohranijo kemijske lastnosti nukleinskih kislin in potek biokemičnih reakcij.

Nucleolus

Struktura celičnega jedra ni mogoče dokončati brez nukleolusa. Je spiralizirana ribosomska RNA, ki je v fazi zorenja. Kasneje bo proizvedel ribosom - organelle, potreben za sintezo beljakovin. V strukturi nukleolusa se razlikujeta dve komponenti: fibrilarni in globularni. Razlikujejo se le v elektronski mikroskopiji in nimajo svojih membran.

Fibrilarna komponenta se nahaja v središču jedra. To je ribosomalna vrsta RNA, iz katere bodo sestavljene ribosomske enote. Če upoštevamo jedro (strukturo in funkcije), potem je očitno, da se bo zrnata komponenta naknadno oblikovala iz njih. To so enake zrele ribosomske podenote, ki so na poznejših stopnjah njihovega razvoja. Od teh so kmalu nastali ribosomi. Iz nukleoplazme se odstranijo skozi jedrske pore karioleme in vstopijo v membrano grobega endoplazemskega retikuluma.

Kromatin in kromosomi

Struktura in jedrske funkcije celice so ekološko vezane: obstajajo samo tiste strukture, ki so potrebne za shranjevanje in razmnoževanje dednih informacij. Obstaja tudi karioskelet (jedro matrice), katere naloga je vzdrževati obliko organelle. Najpomembnejša sestavina jedra pa je kromatin. To so kromosomi, ki igrajo vlogo kartičnih datotek različnih skupin genov.

Kromatin je kompleksen protein, ki je sestavljen iz kvaternarnega polipeptida, povezanega z nukleinsko kislino (RNA ali DNA). V plazmidih bakterij je prisoten tudi kromatin. Skoraj četrtina celotne teže kromatina je sestavljena iz histonov - proteinov, odgovornih za "pakiranje" dednih informacij. Ta značilnost strukture preučuje biokemija in biologija. Struktura jedra je kompleksna ravno zaradi kromatina in prisotnosti procesov, ki izmenjujejo njegovo spiralo in despiralizacijo.

Prisotnost histona omogoča kompaktno in dokončno povezavo DNA v majhnem prostoru - v jedru celice. To se zgodi, kot sledi: histones oblikujejo nukleozome, ki so struktura, kot so kroglice. H2B, H3, H2A in H4 so glavni histonski proteini. Nukleosom je sestavljen iz štirih parov vsakega predstavljenega histona. V tem primeru je histon H1 povezovalec: povezan je z DNK na mestu vstopa v nukleozom. Pakiranje DNA se pojavi kot "navijanje" linearne molekule v 8 proteinov histonske strukture.

Struktura jedra, katere shema je predstavljena zgoraj, predpostavlja prisotnost solenoidno podobne strukture DNK, skupaj s histoni. Debelina tega konglomerata je približno 30 nm. V tem primeru se lahko struktura dodatno kompaktira, tako da lahko zavzame manj prostora in manj mehanskih poškodb, ki se med trajanjem celice neizogibno pojavijo.

Frakcije kromatina

Struktura, struktura in funkcije jedra celice so zanke, da podpirajo dinamične procese spirale in despiralizacije kromatina. Zato obstajata dve glavni frakciji: izrazito spiralni (heterochromatin) in redki (euhromatin). Razdeljeni so tako strukturno kot funkcionalno. V heterochromatinu je DNA dobro zaščiten pred vplivi in ​​ga ni mogoče prepisati. Euhromatin je manj dobro zaščiten, vendar se lahko geni za sintezo beljakovin podvojijo. Najpogosteje se heterochromatin in euhromatinske regije spreminjajo po celotni dolžini celotnega kromosoma.

Kromosomi

Jedro jedra, katere struktura in funkcije so opisane v tej publikaciji, vsebujejo kromosome. To je kompleksen in kompaktno pakiran kromatin, ki ga lahko vidimo s svetlobno mikroskopijo. Vendar je to mogoče le, če se celica nahaja na drsniku v fazi miotične ali meiotične delitve. Ena izmed stopenj je spiraloizacija kromatinskega kromatina. Njihova struktura je zelo preprosta: kromosom ima telomer in dve roki. Vsak večcelični organizem iste vrste ima enako osnovno strukturo. Tabela kromosomskega sklopa je podobna.

Izvajanje funkcij jedra

Glavne značilnosti strukture jedra so povezane z delovanjem določenih funkcij in potrebo po njihovem nadzoru. Jedro igra vlogo skladišča dednih informacij, to je nekakšna kartonska datoteka z zabeleženimi aminokislinskimi zaporedji vseh proteinov, ki jih lahko sintetiziramo v celici. Zato mora celica sintetizirati funkcijo protein, struktura ki je kodiran v genu.

Da bi jedro "razumelo", katere specifične beljakovine je treba sintetizirati ob pravem času, obstaja sistem zunanje (membrane) in notranjih receptorjev. Informacije od njih pridejo v jedro prek molekularnih oddajnikov. To se najpogosteje uresničuje z adenilatnim ciklaznim mehanizmom. Torej celica vpliva na hormone (adrenalin, norepinephrine) in nekatera zdravila s hidrofilno strukturo.

Drugi mehanizem prenosa informacij je interno. Značilen je za lipofilne molekule - kortikosteroide. Ta snov prodira v bilipidno membrano celice in je usmerjena v jedro, kjer interagira s svojim receptorjem. Kot posledica aktivacije receptorskih kompleksov, ki se nahajajo na celični membrani (mehanizem adenilat ciklaze) ali na kariolemi, se sproži aktivacija določenega gena. Ponavlja, temelji na informacijski RNA. Kasneje, struktura slednjega sintetizira protein, ki opravlja določeno funkcijo.

Jedro večceličnih organizmov

V večceličnem organizmu so značilnosti strukture jedra enake kot v enočelnem organizmu. Čeprav obstajajo nekatere odtenki. Prvič, večceličnost pomeni, da ima več celic lastno specifično funkcijo (ali več). To pomeni, da se bodo nekateri geni vedno dezapirili, drugi pa v neaktivnem stanju.

Na primer, v maščobnih celicah se sinteza tkiv proteinov ne bo aktivirala in zato je večina kromatina vijačnica. V celicah, na primer, eksokrinem delu trebušne slinavke, se procesi biosinteze proteinov stalno dogajajo. Zato je njihov kromatin despiraliziran. Na teh mestih, katerih geni se najpogosteje ponavljajo. Hkrati je pomembna ključna značilnost: kromosomski niz vseh celic istega organizma je enak. Samo zaradi razlikovanja funkcij v tkivih se nekateri od njih izklopijo z dela, drugi pa pogosteje kot drugi.

Jedrske celice telesa

Obstajajo celice, značilnosti strukture jedra, ki se ne smejo upoštevati, ker bodisi spodkopljejo svojo funkcijo kot posledica svoje življenjske aktivnosti, ali pa jih popolnoma znebijo. Najenostavnejši primer je eritrocitov. To so krvne celice, katerih jedro je prisotno le v zgodnjih fazah razvoja, ko se hemoglobin sintetizira. Takoj, ko je njegova količina zadostna za prenos kisika, se jedro odstrani iz celice, da se olajša, da ne ovira transporta kisika.

Na splošno je eritrocit citoplazemska vrečka, napolnjena s hemoglobinom. Podobna struktura je značilna za maščobne celice. Struktura celičnega jedra adipocitov je izredno poenostavljena, zmanjšuje in se pomika na membrano, procesi sinteze proteinov pa so maksimalno inhibirani. Te celice prav tako spominjajo na "vrečke", napolnjene z maščobo, čeprav je raznolikost biokemičnih reakcij v njih nekoliko višja kot pri eritrocitih. Trombocitov tudi nima jedra, vendar jih ne smemo obravnavati kot polne celice. To so fragmenti celic, potrebni za realizacijo procesov hemostaze.