سلول واحد ابتدایی موجودات زنده روی زمین است و دارای یک سازمان شیمیایی پیچیده از ساختارها به نام اندامک است. اینها شامل هسته است که ساختار و عملکرد آن را در این مقاله بررسی خواهیم کرد.
ویژگی های هسته یوکاریوتی
سلولهای هسته ای حاوی اندامک های گرد غیر غشایی، متراکم تر از کاریوپلاسم هستند و هسته یا هسته نامیده می شوند. آنها در قرن 19 کشف شدند. اکنون هسته ها به لطف میکروسکوپ الکترونی کاملاً مورد مطالعه قرار گرفته اند. تقریباً تا دهه 50 قرن بیستم، عملکرد هسته‌ها مشخص نشده بود و دانشمندان این اندامک را به‌عنوان مخزن مواد ذخیره‌ای مورد استفاده در طی میتوز در نظر می‌گرفتند.
تحقیقات مدرن ثابت کرده اند که ارگانوئید شامل گرانول هایی با طبیعت نوکلئوپروتئینی است. علاوه بر این، آزمایش‌های بیوشیمیایی تأیید کرده‌اند که اندامک حاوی مقدار زیادی پروتئین است. این آنها هستند که چگالی بالای آن را تعیین می کنند. علاوه بر پروتئین، هسته حاوی RNA و مقدار کمی DNA است.
چرخه سلولی
جالب است که در زندگی یک سلول، که ازدوره استراحت (اینترفاز) و تقسیم (میوز - در جنسیت، میتوز - در سلول های جسمی)، هسته ها به طور دائم حفظ نمی شوند. بنابراین، در اینترفاز، هسته با هسته، که وظایف آن حفظ ژنوم و تشکیل اندامک های سنتز کننده پروتئین است، لزوما وجود دارد. در ابتدای تقسیم سلولی، یعنی در پروفاز، ناپدید می شوند و تنها در پایان تلوفاز دوباره تشکیل می شوند و تا تقسیم بعدی یا تا زمان آپوپتوز - مرگ آن در سلول باقی می مانند.
سازمان دهنده هسته ای
در دهه 30 قرن گذشته، دانشمندان دریافتند که تشکیل هسته توسط بخش های خاصی از برخی کروموزوم ها کنترل می شود. آنها حاوی ژن هایی هستند که اطلاعات مربوط به ساختار و عملکرد هسته در سلول را ذخیره می کنند. بین تعداد سازمان‌دهنده‌های هسته‌ای و خود اندامک‌ها همبستگی وجود دارد. به عنوان مثال، قورباغه پنجه دار در کاریوتیپ خود دارای دو کروموزوم تشکیل دهنده هسته است و بر این اساس، دو هسته در هسته سلول های بدنی آن وجود دارد.
از آنجایی که عملکرد هسته و همچنین حضور آن ارتباط نزدیکی با تقسیم سلولی و تشکیل ریبوزوم دارد، اندامک‌ها در بافت‌های بسیار تخصصی مغز، خون و همچنین در بلاستومرهای یک مغز وجود ندارند. خرد کردن زیگوت.
تقویت نوکلئول
در مرحله سنتزی اینترفاز، همراه با خود تکراری DNA، تکثیر بیش از حد تعداد ژن های rRNA وجود دارد. از آنجایی که وظایف اصلی هسته تولید ریبوزوم است، تعداد این اندامک ها به دلیل سنتز بیش از حد مکان های DNA که اطلاعات مربوط به RNA را حمل می کنند، به شدت افزایش می یابد. نوکلئوپروتئین ها باکروموزوم ها به طور مستقل شروع به کار می کنند. در نتیجه، هسته های زیادی در هسته تشکیل می شوند و از کروموزوم های سازنده هسته فاصله می گیرند. این پدیده را تقویت ژن rRNA می نامند. در ادامه مطالعه عملکرد هسته در سلول، متذکر می شویم که فعال ترین سنتز آنها در مرحله تقسیم کاهش میوز رخ می دهد، در نتیجه تخمک های مرتبه اول می توانند چندین صد هسته داشته باشند.
اهمیت بیولوژیکی این پدیده مشخص می شود، با توجه به اینکه در مراحل اولیه جنین زایی: خرد شدن و انفجار، تعداد زیادی ریبوزوم برای سنتز ماده ساختمانی اصلی - پروتئین مورد نیاز است. تکثیر یک فرآیند نسبتاً رایج است؛ این فرآیند در تخم‌زایی گیاهان، حشرات، دوزیستان، مخمرها و همچنین در برخی از پروتیست‌ها رخ می‌دهد.
ترکیب هیستوشیمیایی اندامک
بیایید مطالعه سلول های یوکاریوتی و ساختار آنها را ادامه دهیم و هسته ای را در نظر بگیریم که ساختار و عملکرد آن به هم مرتبط است. مشخص شده است که شامل سه نوع عنصر است:
- Nucleonema (تشکیل های رشته ای). آنها ناهمگن هستند و حاوی فیبریل ها و توده ها هستند. نوکلئونم ها به عنوان بخشی از سلول های گیاهی و حیوانی، مراکز فیبریل را تشکیل می دهند. ساختار سیتوشیمیایی و عملکرد هسته نیز به وجود یک ماتریکس در آن بستگی دارد - شبکه ای از مولکول های پروتئینی حمایت کننده ساختار سوم.
- واکوئل (مناطق روشن).
- گرانول گرانول (نوکلئولین).
از نقطه نظر تجزیه و تحلیل شیمیایی، این اندامک تقریباً به طور کامل از RNA و پروتئین تشکیل شده است. DNA فقط در حاشیه آن قرار دارد و ساختار حلقه ای شکل را تشکیل می دهد - کروماتین دور هسته ای.
بنابراین، ما ثابت کرده‌ایم که هسته از پنج تشکیل تشکیل شده است: مراکز فیبریلار و دانه‌ای، کروماتین، شبکه پروتئینی و یک جزء فیبریلار متراکم.
انواع هسته
ساختار بیوشیمیایی این اندامک ها به نوع سلول هایی که در آنها وجود دارند و همچنین به ویژگی های متابولیسم آنها بستگی دارد. 5 نوع ساختاری اصلی هسته وجود دارد. اولین - مشبک، رایج ترین است و با فراوانی مواد فیبریل متراکم، توده های نوکلئوپروتئین ها و نوکلئون مشخص می شود. فرآیند بازنویسی اطلاعات از سازمان‌دهنده‌های هسته‌ای بسیار فعال است، بنابراین مراکز فیبریلار در میدان دید میکروسکوپ ضعیف قابل مشاهده هستند.
از آنجایی که وظایف اصلی هسته در سلول سنتز زیرواحدهای ریبوزومی است، که از آن اندامک های سنتز کننده پروتئین تشکیل می شود، نوع سازماندهی شبکه ای در سلول های گیاهی و حیوانی ذاتی است. نوع حلقه ای شکل هسته در سلول های بافت همبند یافت می شود: لنفوسیت ها و اندوتلیوسیت ها، که در آنها ژن های rRNA عملا رونویسی نمی شوند. هسته‌های باقی‌مانده در سلول‌هایی که کاملاً توانایی رونویسی را از دست داده‌اند، مانند نورموبلاست‌ها و انتروسیت‌ها، ایجاد می‌شوند.
گونه های جدا شده در سلول هایی که مسمومیت با مواد سرطان زا، آنتی بیوتیک ها را تجربه کرده اند، ذاتی است. و در نهایت، نوع فشرده هسته با بسیاری از مراکز فیبریل و مقدار کمی از آن مشخص می شود.nucleonem.
ماتریس هسته ای پروتئین
بیایید مطالعه ساختار داخلی ساختارهای هسته را ادامه دهیم و مشخص کنیم که هسته در متابولیسم سلول چه وظایفی دارد. مشخص است که حدود 60 درصد از جرم خشک این اندامک توسط پروتئین های سازنده کروماتین، ذرات ریبوزومی و همچنین توسط خود پروتئین های هسته تشکیل می شود. بیایید با جزئیات بیشتر در مورد آنها صحبت کنیم. برخی از پروتئین ها در پردازش - تشکیل RNA ریبوزومی بالغ نقش دارند. اینها شامل RNA پلیمراز 1 و نوکلئاز هستند که سه قلوهای اضافی را از انتهای مولکول rRNA حذف می کنند. پروتئین فیبریلارین در جزء فیبریلار متراکم قرار دارد و مانند نوکلئاز، پردازش را انجام می دهد. پروتئین دیگر نوکلئولین است. همراه با فیبریلارین، در PFC و FC هسته‌ها و در سازمان‌دهنده‌های هسته‌ای کروموزوم‌های پروفاز میتوز یافت می‌شود.
یک پلی پپتید مانند نوکلئوفوسین در ناحیه گرانول و جزء فیبریلار متراکم قرار دارد، در تشکیل ریبوزوم از 40 زیر واحد S و 60 S نقش دارد.
وظیفه هسته چیست
سنتز RNA ریبوزومی وظیفه اصلی است که هسته باید انجام دهد. در این زمان، رونویسی در سطح آن (یعنی در مراکز فیبریلار) با مشارکت آنزیم RNA پلیمراز رخ می دهد. بر روی این سازمان دهنده هسته ای، صدها پیش ریبوزوم، به نام گلبول های ریبونوکلئوپروتئین، سنتز می شوند. آنها زیر واحدهای ریبوزومی را تشکیل می دهند که از طریق منافذ هسته ای کاریوپلاسم را ترک کرده و به سیتوپلاسم سلول ختم می شود. زیر واحد کوچک 40S به RNA پیام رسان و تنها پس از آن به آنها متصل می شودزیر واحد بزرگ 40S متصل شده است. یک ریبوزوم بالغ تشکیل می شود که قادر به انجام ترجمه - سنتز پروتئین های سلولی است.
در این مقاله به بررسی ساختار و عملکرد هسته در سلول های گیاهی و جانوری پرداختیم.
