Caracteristici ale structurii nucleului. Structura și funcțiile nucleului celular

Nucleul celulei este cea mai importantă organelle, locul de stocare și reproducere a informațiilor ereditare. Este o structură de membrană care ocupă 10-40% celule, funcții

Locația nucleului în celulă și structura sa

Nucleul este situat în grosimea citoplasmei și intră în contact direct cu cel dur și neted reticulul endoplasmatic. Este înconjurată de două membrane, între care se află spațiul perinuclear. În interiorul miezului există o matrice, cromatină și un număr de nucleoli.

Unele celule umane mature nu au un nucleu, în timp ce altele funcționează în condiții de opresiune severă a activității sale. În general, structura nucleului (schema) este reprezentată ca o cavitate nucleară, legată de o karyolemă din celulă, conținând cromatină și nucleoli fixați în nucleoplasmă de o matrice nucleară.

Structura karyolemului

Pentru confortul studierii celulelor nucleului, acestea din urmă ar trebui percepute ca bule închise la cochilii din alte vezicule. Nucleul este un balon cu informații ereditare, amplasat în grosimea celulei. Din citoplasmă, este protejată de un strat lipidic dublu. Structura cochiliei nucleului este similară cu membrana celulară. De fapt, ele se disting numai prin numele și numărul de straturi. Fără toate acestea, ele sunt identice în structură și funcție.

Structura karyolemului (membrana nucleară) are două straturi: constă din două straturi de lipide. Stratul bilipid exterior al karyolemului intră în contact direct cu reticulul roșu al endoplasmei celulei. Karyolma internă - cu conținutul de bază. Între karyomembryna exterioară și interioară există un spațiu perinuclear. Se pare că a fost formată din cauza fenomenelor electrostatice - repulsia zonelor de reziduuri de glicerină.

Funcția membranei nucleare este de a crea o barieră mecanică care separă nucleul și citoplasma. Membrana internă servește drept situs de fixare pentru matricea nucleară, un lanț de molecule de proteine ​​care susțin o structură tridimensională. În două membrane nucleare, există pori specifici: prin ele, ARN-ul informațiilor părăsește citoplasma la ribozomi. În nucleul în sine, există mai multe nucleoli și cromatină.

Structura internă a nucleoplasmei

Caracteristicile structurii nucleului vă permit să o comparați cu celula în sine. În interiorul nucleului există un mediu special (nucleoplasm), reprezentat de un gel-sol, o soluție coloidală de proteine. În interiorul acestuia există un nucleoschelet (matrice), reprezentat de proteine ​​fibrilare. Principala diferență este că nucleul conține în principal proteine ​​acide. Se pare că o astfel de reacție a mediului este necesară pentru a păstra proprietățile chimice ale acizilor nucleici și evoluția reacțiilor biochimice.

endosome

Structura nucleului celular nu poate fi finalizată fără nucleol. El este un ARN ribozomal spiralat, care se află în faza de maturare. Mai târziu, va produce un ribozom - o organelle, necesară pentru sinteza proteinelor. În structura nucleolului se disting două componente: fibrilare și globulare. Ele diferă numai prin microscopie electronică și nu au membranele lor.

Componenta fibrilară este situată în centrul nucleolului. Este un ARN de tip ribozomal, din care vor fi asamblate subunitățile ribozomale. Dacă luăm în considerare nucleul (structura și funcțiile), atunci este evident că o componentă granulară va fi ulterior formată din ele. Acestea sunt aceleași subunități ribozomale de maturare, care se află în etapele ulterioare ale dezvoltării lor. Dintre acestea, ribozomi în curând format. Acestea sunt îndepărtate din nucleoplasm prin porii nucleari ai karyolemului și intră în membrana reticulului endoplasmatic brut.

Cromatină și cromozomi

Structura și kernel funcții celulele sunt legate organic: există doar acele structuri care sunt necesare pentru stocarea și reproducerea informațiilor ereditare. Există, de asemenea, un carioscleton (matricea de bază), a cărui funcție este de a menține forma organelui. Cu toate acestea, cel mai important constituent al nucleului este cromatina. Acestea sunt cromozomi, care joacă rolul fișierelor de carduri ale diferitelor grupe de gene.

Cromatina este o proteină complexă care constă dintr-o polipeptidă cuaternară legată de un acid nucleic (ARN sau ADN). În plasmidele bacteriilor, cromatina este de asemenea prezentă. Aproape un sfert din greutatea totală a cromatinei este alcătuită din histone - proteine ​​responsabile pentru "împachetarea" informațiilor ereditare. Această caracteristică a structurii este studiată prin biochimie și biologie. Structura nucleului este complexă tocmai din cauza cromatinei și a prezenței proceselor care alternează spiralizarea și despiralizarea acesteia.

Prezența histonelor face posibilă compactarea și completarea lanțului ADN într-un loc mic - în nucleul celulei. Acest lucru se întâmplă după cum urmează: histonele formează nucleozomi, care este o structură ca margelele. H2B, H3, H2A și H4 sunt principalele proteine ​​histone. Nucleozomul este format din patru perechi de fiecare dintre histoanele reprezentate. În acest caz, histonul H1 este un linker: este legat de ADN la locul de intrare în nucleozom. Ambalarea ADN-ului apare ca urmare a "înfășurării" moleculei liniare în 8 proteine ​​ale structurii histone.

Structura nucleului, a cărui schemă este prezentată mai sus, presupune prezența unei structuri asemănătoare solenoidului ADN, completată cu histone. Grosimea acestui conglomerat este de aproximativ 30 nm. În acest caz, structura poate fi compactată în continuare pentru a prelua mai puțin spațiu și mai puțin pentru a suferi daune mecanice care apar inevitabil în timpul vieții celulei.

Fragmente de cromatină

Structura, structura și funcțiile nucleele celulei sunt bucle pentru a susține procesele dinamice de spiralizare și despiralizare a cromatinei. Prin urmare, există două fracții principale: foarte spiraled (heterochromatin) și rare (euchromatin). Ele sunt împărțite atât structural, cât și funcțional. În heterochromatină, ADN-ul este bine protejat de orice influență și nu poate fi transcris. Euchromatina este mai puțin protejată, dar genele se pot dubla pentru sinteza proteinelor. Cel mai adesea, regiunile de heterocromatină și eucromatină se alternează pe întreaga lungime a întregului cromozom.

cromozom

Nucleul nucleului, a căror structură și funcții sunt descrise în această publicație, conține cromozomi. Este un cromatin complex și compact, care poate fi văzut cu ajutorul microscopiei luminoase. Cu toate acestea, acest lucru este posibil numai dacă celula se află pe diapozitiv în stadiul diviziunii mitotice sau meiotice. Una dintre etape este spiralizarea cromatinei cromatinei. Structura lor este extrem de simplă: cromozomul are un telomer și două brațe. Fiecare organism multicelulular din aceeași specie are aceeași structură de bază. Tabelul setului de cromozomi este, de asemenea, similar.

Implementarea funcțiilor kernelului

Principalele caracteristici ale structurii kernelului sunt asociate cu performanța anumitor funcții și necesitatea controlului acestora. Nucleul joacă rolul unui depozit de informații ereditare, adică este un fel de fișier de card cu secvențe de aminoacizi înregistrate ale tuturor proteinelor care pot fi sintetizate în celulă. Prin urmare, pentru a efectua o funcție, celula trebuie să sintetizeze proteine, structura care este codificată în gena.

Pentru ca nucleul să "înțeleagă" ce proteină specifică ar trebui sintetizată la momentul potrivit, există un sistem de receptori externi (membrani) și interni. Informațiile de la ele ajung la nucleu prin transmițătoare moleculare. Acest lucru este cel mai adesea realizat de un mecanism de adenilat ciclază. Deci, celula afectează hormonii (adrenalina, norepinefrina) și unele medicamente cu structură hidrofilă.

Al doilea mecanism al transferului de informații este intern. Este caracteristică moleculelor lipofile - corticosteroizi. Această substanță pătrunde în membrana bilipidă a celulei și este îndreptată spre nucleu, unde interacționează cu receptorul său. Ca rezultat al activării complecșilor receptori localizați pe membrana celulară (mecanismul de adenilat ciclază) sau pe karyolem, se declanșează activarea unei gene specifice. Se replică, se bazează pe ARN-ul de informații. Mai târziu, structura acestuia din urmă sintetizează o proteină care îndeplinește o anumită funcție.

Nucleul organismelor multicelulare

În organismul multicelulular, trăsăturile structurii nucleului sunt aceleași ca în organismul unicelular. Deși există unele nuanțe. În primul rând, multillularitatea implică faptul că un număr de celule vor avea o funcție proprie (sau mai multe). Aceasta înseamnă că unele gene vor fi întotdeauna despiralizate, în timp ce altele sunt într-o stare inactivă.

De exemplu, în celulele grase, sinteza tisulară a proteinelor va deveni inactivă și, prin urmare, majoritatea cromatinei este elicoidală. Și în celule, de exemplu, partea exocrină a pancreasului, procesele de biosinteză a proteinelor continuă în mod constant. Prin urmare, cromatina lor este despiralizată. Pe acele site-uri, ale căror gene sunt reproduse cel mai des. În același timp, o trăsătură cheie este importantă: setul cromozomic al tuturor celulelor aceluiași organism este același. Doar datorită diferențierii funcțiilor în țesuturi, unele dintre ele sunt oprite de la locul de muncă, în timp ce altele sunt despiralizate mai des decât altele.

Celulele nucleare fără corp

Există celule, trăsăturile structurii nucleului, care nu pot fi luate în considerare, fie că deprimă funcția sa ca rezultat al activității sale vitale, fie că o eliminăm complet. Cel mai simplu exemplu este eritrocitele. Acestea sunt celulele sanguine, ale căror nuclee sunt prezente numai în stadiile incipiente de dezvoltare, când se sintetizează hemoglobina. De îndată ce cantitatea sa este suficientă pentru a transfera oxigenul, nucleul este îndepărtat din celulă pentru a-l facilita să nu interfereze cu transportul oxigenului.

În general, eritrocita este un sac cytoplasmic umplut cu hemoglobină. O structură similară este caracteristică celulelor adipoase. Structura nucleului celular al adipocitelor este extrem de simplificată, scade și trece la membrană, iar procesele de sinteză a proteinelor sunt inhibate maxim. Aceste celule seamănă, de asemenea, cu "pungile" umplute cu grăsime, deși, bineînțeles, varietatea reacțiilor biochimice din ele este puțin mai mare decât în ​​eritrocite. De asemenea, trombocitele nu au un nucleu, dar nu ar trebui considerate celule pline. Acestea sunt fragmentele de celule necesare pentru realizarea proceselor de hemostază.