Celule nucleare și funcțiile lor

Structura și funcțiile celulei au suferit o serie de modificări în cursul evoluției. Apariția organelor noi a fost precedată de transformări în atmosferă și în litosfera unei tinere planete. Una dintre achizițiile semnificative a fost nucleul celular. Organismele eucariote, datorită prezenței organelilor izolate, au avut avantaje semnificative față de procariote și au început repede să domine.

Nucleul celulei, structura și funcțiile care sunt ușor diferite în diferite țesuturi și organe, îmbunătăți calitatea biosinteză ARN și transferul informației genetice.

origine

Până în prezent, există două ipoteze principale despre formarea unei celule eucariote. Conform teoriei simbiotice, organele (de exemplu, flagella sau mitocondriile) au fost odată organisme procariote separate. Strămoșii eucariotelor moderne i-au absorbit. Ca rezultat, sa format un organism simbiotic.

Nucleul a fost format ca urmare a proeminenței în regiunea citoplasmatică membrană. Asta este a fost o achiziție necesară pe calea dezvoltării unui nou mod de hrănire, fagocitoză. Sechestrarea alimentelor a fost însoțită de o creștere a gradului de mobilitate a citoplasmei. Genoforii, care au fost materialul genetic al celulei procariotice și atașați de pereți, au căzut în zona unui "curent" puternic și au nevoie de protecție. Ca urmare, a fost formată o invaginație profundă a zonei membranei care conține genoforii atașați. În favoarea acestei ipoteze este faptul că învelișul nucleului este legat în mod inextricabil de membrana citoplasmatică a celulei.

Există o altă versiune a dezvoltării evenimentelor. Conform ipotezei virusului originii nucleului, acesta a fost format ca urmare a infectării celulei vechiului arhie. A fost infectat cu un virus ADN și a obținut treptat un control deplin asupra proceselor de viață. Oamenii de știință care consideră că această teorie este mai corectă conduc multe argumente în favoarea sa. Cu toate acestea, până în prezent, nu există dovezi complete pentru nici una dintre ipotezele existente.

Unul sau mai multe

Majoritatea celulelor eucariotelor moderne au un nucleu. Numărul coplesitor conține numai o singură organelă similară. Există totuși celule care au pierdut nucleul datorită unor caracteristici funcționale. Acestea includ, de exemplu, eritrocite. Există, de asemenea, celule cu două (infusoria) și chiar mai multe nuclee.

Structura nucleului celular

Indiferent de caracteristicile organismului, structura nucleului se caracterizează printr-un set de organele tipice. Din spațiul interior al celulei este împrejmuită de o dublă membrană. Straturile sale interne și externe se îmbină în anumite locuri, formând pori. Funcția lor este de a face schimb de substanțe între citoplasmă și nucleu.

Spațiul organelui este umplut cu o carioplasmă, denumită și suc de nucleu sau nucleoplasmă. Acesta conține cromatină și nucleol. Uneori, ultimul dintre organele numite ale nucleului celular nu este prezent într-un singur specimen. Cu toate acestea, în unele organisme nucleele sunt absente.

membrană

Plicul nuclear este format din lipide și constă din două straturi: interne și externe. De fapt, este aceeași membrană celulară. Nucleul comunică cu canalele reticulului endoplasmatic prin spațiul perinuclear, o cavitate formată din două straturi ale plicului.

Membranele exterioare și interioare au propriile particularități în structură, dar în ansamblu ele sunt destul de asemănătoare.

Cel mai apropiat de citoplasmă

Stratul exterior trece în membrana reticulului endoplasmatic. Diferența sa principală față de cea din urmă este o concentrație mult mai mare de proteine ​​în structură. Membrana directă în contact cu citoplasma celulei este acoperită cu un strat de ribozomi din exterior. Cu o membrană internă, aceasta este unită prin numeroase pori, care sunt complexe de proteine ​​destul de mari.

Stratul interior

Membrana transformată în nucleul celulei, spre deosebire de cea exterioară, este netedă, neacoperită de ribozomi. Limitează carioplasmul. O caracteristică caracteristică a membranei interioare este stratul de lamă nucleară care o învelește din partea care vine în contact cu nucleoplasma. Această structură specifică a proteinei susține forma membranei, este implicată în reglarea expresiei genei și, de asemenea, promovează atașarea cromatinei la membrana de bază.

metabolism

Interacțiunea nucleului și a citoplasmei se realizează prin pori nucleari. Ele sunt structuri destul de complexe formate din 30 de proteine. Numărul de pori pe un singur nucleu poate fi diferit. Depinde de asta celule de tip, organism și organism. Astfel, nucleul celular al unei persoane poate avea între 3 și 5 mii de pori, în unele broaște ajunge la 50.000.

Principala funcție a porilor este metabolismul dintre nucleu și restul spațiului celular. Unele molecule pătrund pasiv prin pori, fără cheltuieli suplimentare de energie. Sunt de dimensiuni mici. Transportul moleculelor mari și complexelor supramoleculare necesită consumul unei anumite cantități de energie.

Din carioplasmă, moleculele de ARN sintetizate în nucleu cad în celulă. În direcția opusă, proteinele necesare pentru procesele intranucleare sunt transportate.

nucleoplasmei

Sucul nuclear este o soluție coloidală de proteine. Acesta este legat de coaja nucleului și înconjoară cromatina și nucleul. Nucleoplasma este un lichid vâscos în care se dizolvă diferite substanțe. Acestea includ nucleotide și enzime. Primele sunt necesare pentru sinteza ADN-ului. Enzimele sunt implicate în transcripție, precum și reparații și Replicare ADN.

Structura sucului nuclear variază în funcție de starea celulei. Cele două sunt staționare și apar în timpul perioadei de fisiune. Primul este caracteristic pentru interfața (timpul dintre diviziuni). În acest caz, sucul nuclear este caracterizat printr-o distribuție uniformă a acizilor nucleici și a moleculelor de ADN nestructurate. În această perioadă, materialul ereditar există sub forma unui cromatină. Divizarea nucleului celular este însoțită de transformarea cromatinei în cromozomi. În acest moment variază în structura karyoplasm: material genetic dobândește anumită structură, anvelopă nucleară descompune și este amestecat cu citoplasmă karyoplasm.

cromozom

Principalele funcții ale structurilor nucleoproteinici convertite în momentul diviziunii cromatinei - depozitarea, vânzarea și transferul de informații genetice, care conține nucleul celulei. Cromozomii se caracterizează printr-o anumită formă: ele sunt împărțite în părți sau umeri printr-o constricție primară, numită și numere întregi. Prin aranjamentul său, se disting trei tipuri de cromozomi:

• în formă de roată sau acrocentrică: pentru ei, plasarea numerelor întregi este aproape la sfârșit, un braț se dovedește a fi foarte mic;
• raznopchie sau submetacentrice au umeri de lungime inegală;
• echilateral sau metacentric.

Un set de cromozomi dintr-o celulă este numit un cariotip. În fiecare specie este fixată. În acest caz, diferite celule ale aceluiași organism poate conține un set diploid (dublu) sau haploid (singur). Prima variantă este caracteristică celulelor somatice, care formează în principal corpul. Setul haploid este privilegiul celulelor sexuale. Celulele somatice umane conțin 46 de cromozomi, sexual - 23.

Cromozomii din setul diploid sunt perechi. Structurile identice de nucleoproteine ​​din pereche se numesc alelice. Ele au aceeași structură și aceleași funcții.

Unitatea structurală a cromozomilor este gena. Este o regiune a moleculei de ADN care codifică o proteină specifică.

endosome

Nucleul celular are încă un organoid - nucleul. Nu se separă de membrană de carioplasm, dar este ușor de văzut în timpul studiului celulei cu un microscop. Unele nuclee pot avea mai multe nucleoli. Există, de asemenea, și cele în care asemenea organele lipsesc cu totul.

În formă, nucleul seamănă cu o sferă, este destul de mic. Conține diferite proteine. Funcția principală a nucleolului este sinteza ARN-ului ribozomal și a ribozomilor înșiși. Ele sunt necesare pentru crearea de lanțuri de polipeptide. Nucleoli sunt formate în jurul secțiunilor speciale ale genomului. Ei au fost numiți organizatori nucleul. Aici sunt conținute genele de ARN ribozomal. Nucleul, printre altele, este locul cu cea mai mare concentrație de proteine ​​din celulă. Unele proteine ​​sunt necesare pentru a îndeplini funcțiile organoidului.

Nucleul constă din două componente: granulare și fibrilare. Primul este subunitățile mature ale ribozomilor. În centrul fibrilar, sinteza ARN-ului ribozomal. Componenta granulară înconjoară componenta fibrilară situată în centrul nucleolului.

Celule nucleare și funcțiile lor

Rolul pe care îl joacă nucleul este legat în mod inextricabil de structura sa. Structurile interne ale organoidului realizează împreună cele mai importante procese din celulă. Acesta conține informații genetice care determină structura și funcțiile celulei. Nucleul este responsabil pentru stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, care apare în timpul mitozei și meiozei. În primul caz, celula fiică primește un set identic de gene identice cu celula mamă. Ca urmare a meiozei, se formează celule sexuale cu un set de cromozomi haploid.

O altă funcție nu mai puțin importantă a nucleului este reglementarea proceselor intracelulare. Se efectuează ca rezultat al controlului sintezei proteinelor responsabile de structura și funcționarea elementelor celulare.

Efectul asupra sintezei proteinelor are încă o expresie. Nucleul, care controlează procesele din interiorul celulei, unește toate organoizii într-un singur sistem cu un mecanism de lucru bine funcțional. Eșecurile din aceasta conduc, de regulă, la moartea celulei.

În final, nucleul este locul de sinteză a subunităților ribozomale, care sunt responsabile pentru formarea aceleiași proteine ​​din aminoacizi. Ribozomii sunt indispensabili în procesul de transcriere.

Celulele eucariote sunt o structură mai perfectă decât celula procariotică. Apariția organoidelor cu membrana proprie permite creșterea eficienței proceselor intracelulare. Formarea unui nucleu înconjurată de o coajă dublă de lipide a jucat un rol foarte important în această evoluție. Protecția informațiilor ereditare de către membrană a făcut posibilă învățarea unor noi moduri de viață de către organismele unicelulare antice. Printre acestea a fost și fagocitoza, care, conform unei versiuni, a dus la apariția unui organism simbiotic, care mai târziu a devenit progenitorul celulei eucariote moderne cu toate organoizii ei caracteristici. Nucleul celular, structura și funcțiile unor structuri noi au permis utilizarea oxigenului în metabolism. O consecință a acestui fapt a fost o schimbare dramatică a biosferei Pământului, fundamentul formării și dezvoltării organisme multicelulare. Astăzi, organismele eucariote, de care aparține o persoană, domină planeta și nimic nu prefigurează nicio modificare a acestui plan.