هسته در یک سلول یوکاریوتی اندامک مرکزی است که فعالیت حیاتی و فرآیندهای مصنوعی به آن بستگی دارد. بخش قابل توجهی از محتویات هسته توسط مولکول های DNA رشته ای با درجات مختلف تراکم در ترکیب با پروتئین ها نشان داده می شود. اینها یوکروماتین (DNA متراکم شده) و هتروکروماتین (قطعات فشرده DNA) هستند.
Euchromatin نقش مهمی در زندگی سلول ایفا می کند. این "دستورالعمل" برای مونتاژ اسید ریبونوکلئیک (RNA) را می خواند، که اساس سنتز مولکول های پلی پپتیدی می شود.
آیا همه یک هسته دارند؟
همه موجودات زنده، از کوچکترین تا غول پیکر، دارای اطلاعات ژنتیکی به شکل اسید دئوکسی ریبونوکلئیک هستند. دو شکل اساساً متفاوت برای نمایش آن در سلول ها وجود دارد:
- موجودات پروکاریوتی (پیش هسته ای) دارای سلول های غیر محفظه ای هستند. مخزن تنها DNA حلقوی غیر متصل به پروتئین آنها فقط یک وصله استسیتوپلاسم به نام نوکلوئید. تکثیر اسید نوکلئیک و سنتز پروتئین در پروکاریوت ها در یک فضای سلولی انجام می شود. ما آنها را با چشم غیرمسلح نخواهیم دید، زیرا نمایندگان این گروه از موجودات میکروسکوپی، تا اندازه 3 میکرون، باکتری هستند.
ارگانیسم‌های یوکاریوتی با ساختار سلولی پیچیده‌تری مشخص می‌شوند، جایی که اطلاعات ارثی توسط یک غشای دوگانه هسته محافظت می‌شود. مولکول های خطی DNA همراه با پروتئین های هیستون، کروماتین را تشکیل می دهند که به طور فعال RNA را با کمک کمپلکس های پلی آنزیمی تولید می کند. سنتز پروتئین در سیتوپلاسم روی ریبوزوم ها اتفاق می افتد.
هسته تشکیل شده در سلول های یوکاریوتی را می توان در طول اینترفاز مشاهده کرد. کاریوپلاسم حاوی یک ستون فقرات پروتئینی (ماتریکس)، هسته و کمپلکس های نوکلئوپروتئینی است که از بخش هایی از هتروکروماتین و یوکروماتین تشکیل شده است. این حالت هسته تا شروع تقسیم سلولی ادامه می یابد، زمانی که غشاء و هسته ناپدید می شوند و کروموزوم ها شکل میله ای فشرده ای پیدا می کنند.
اصلی در هسته
جزء اصلی محتویات هسته، کروماتین، بخش معنایی آن است. عملکردهای آن شامل ذخیره سازی، اجرا و انتقال اطلاعات ژنتیکی در مورد یک سلول یا ارگانیسم است. بخش مستقیم کروماتین، یوکروماتین است که داده‌های مربوط به ساختار پروتئین‌ها و انواع مختلف RNA را حمل می‌کند.
بخش‌های باقی‌مانده هسته عملکردهای کمکی را انجام می‌دهند، شرایط مناسب را برای اجرای اطلاعات ژنتیکی فراهم می‌کنند:
- هسته -مناطق فشرده از محتوای هسته ای که مکان های سنتز اسیدهای ریبونوکلئیک را برای ریبوزوم ها تعیین می کند؛
- ماتریس پروتئین آرایش کروموزوم ها و کل محتویات هسته را سازماندهی می کند، شکل خود را حفظ می کند؛
- محیط داخلی نیمه مایع هسته، کاریوپلاسم، انتقال مولکول ها و جریان فرآیندهای مختلف بیوشیمیایی را تضمین می کند؛
- پوسته دو لایه هسته، کاریولما، از مواد ژنتیکی محافظت می کند، هدایت دو طرفه مولکول ها و مجتمع های مولکولی را به دلیل منافذ پیچیده هسته ای فراهم می کند.
کروماتین به چه معناست
کروماتین نام خود را در سال 1880 به لطف آزمایشات فلمینگ روی مشاهده سلول ها به دست آورد. واقعیت این است که در هنگام تثبیت و رنگ آمیزی، برخی از قسمت های سلول به خوبی آشکار می شوند ("کروماتین" به معنای "لکه شده" است). بعداً مشخص شد که این جزء توسط DNA با پروتئین ها نشان داده می شود که به دلیل خواص اسیدی آن به طور فعال رنگ های قلیایی را درک می کند.
کروموزوم های رنگ آمیزی شده در قسمت مرکزی سلول در عکس قابل مشاهده هستند و یک صفحه متافاز را تشکیل می دهند.
اشکال وجود DNA
در سلول‌های موجودات یوکاریوتی، کمپلکس‌های نوکلئوپروتئین کروماتین می‌توانند در دو حالت باشند.
- در فرآیند تقسیم سلولی، DNA به حداکثر پیچش خود می رسد و توسط کروموزوم های میتوز نشان داده می شود. هر رشته یک کروموزوم جداگانه تشکیل می دهد.
- در طول اینترفاز، زمانی که DNA سلولی بیش از همه متراکم شده است، کروماتین به طور یکنواخت پر می شود.فضای هسته یا توده هایی را تشکیل می دهد که در میکروسکوپ نوری قابل مشاهده است. چنین کروموسنترهایی بیشتر در نزدیکی غشای هسته ای شناسایی می شوند.
این حالت ها جایگزین یکدیگر هستند، کروموزوم های کاملا فشرده در فاز میانی حفظ نمی شوند.
Euchromatin و Heterochromatin
کروماتین اینترفاز کروموزومی است که شکل فشرده خود را از دست داده است. حلقه های آنها شل می شود و حجم هسته را پر می کند. رابطه مستقیمی بین درجه تراکم زدایی و فعالیت عملکردی کروماتین وجود دارد.
اجزای آن، کاملاً "بازشده"، کروماتین منتشر یا فعال نامیده می شوند. پس از رنگ آمیزی عملاً در زیر میکروسکوپ نوری نامرئی است. این به این دلیل است که مارپیچ DNA تنها 2 نانومتر ضخامت دارد. نام دیگر آن یوکروماتین است.
این حالت مجتمع های آنزیمی را با دسترسی به قطعات DNA معنایی، اتصال آزاد و عملکرد آنها فراهم می کند. ساختار RNA پیام رسان (رونویسی) از مناطق منتشر شده توسط RNA پلیمرازها خوانده می شود یا خود DNA کپی می شود (تکثیر). هر چه فعالیت مصنوعی سلول در حال حاضر بیشتر باشد، نسبت یوکروماتین در هسته بیشتر است.
بخش های پراکنده کروماتین با مناطق فشرده و پیچ خورده متفاوت هتروکروماتین جایگزین می شوند. به دلیل چگالی بیشتر، هتروکروماتین رنگ‌آمیزی شده به وضوح در هسته‌های اینترفاز قابل مشاهده است.
شکل کروماتین را با درجات مختلف تراکم نشان می دهد:
- 1 - مولکول DNA دو رشته ای؛
- 2 - هیستونپروتئین؛
- 3 - DNA پیچیده شده در اطراف کمپلکس هیستون برای 1.67 نوبت، یک نوکلئوزوم را تشکیل می دهد؛
- 4 - شیر برقی؛
- 5 - کروموزوم اینترفاز.
ظرافت های تعریف
Euchromatin در یک نقطه خاص از زمان ممکن است در فرآیندهای مصنوعی دخالت نداشته باشد. در این مورد، به طور موقت در حالت فشرده تر است و می تواند با هتروکروماتین اشتباه گرفته شود.
هتروکروماتین واقعی، که به آن سازنده نیز می گویند، بار معنایی را حمل نمی کند و تنها در فرآیند همانندسازی متراکم می شود. DNA در این مکان ها حاوی توالی های کوتاه و تکراری است که آمینو اسیدها را کد نمی کند. در کروموزوم های میتوزی، آنها در ناحیه انقباض اولیه و انتهای تلومر هستند. آنها همچنین بخش‌هایی از DNA رونویسی شده را جدا می‌کنند و قطعات بین‌کالری (بین‌کالری) را تشکیل می‌دهند.
Euchromatin چگونه "کار می کند"
Euchromatin حاوی ژن هایی است که در نهایت ساختار پروتئین ها (ژن های ساختاری) را تعیین می کنند. رمزگشایی توالی نوکلئوتیدی به پروتئین با کمک یک واسطه که بر خلاف کروموزوم ها قادر به خروج از هسته است - RNA پیام رسان رخ می دهد.
در طول رونویسی، RNA بر روی یک الگوی DNA از نوکلئوتیدهای آزاد آدنیل، یوریدیل، سیتیدیل و گوانیل سنتز می شود. رونویسی توسط آنزیم کمپلکس RNA پلیمراز انجام می شود.
برخی از ژن ها توالی سایر انواع RNA (حمل و نقل و ریبوزومی) را تعیین می کنند که برای تکمیل فرآیندهای سنتز پروتئین در سیتوپلاسم ضروری است.اسیدهای آمینه.
هتروکروماتین یک کروموزوم منفرد اغلب در یک کروموسنتر مشخص جمع می شود. در اطراف آن حلقه هایی از یوکروماتین مستهلک شده وجود دارد. به لطف این پیکربندی DNA هسته، کمپلکس‌های آنزیمی و نوکلئوتیدهای آزاد، که برای اجرای عملکردهای یوکروماتین ضروری هستند، به راحتی با بخش‌های معنایی منطبق می‌شوند.
