هسته سلول مهم ترین اندامک آن، محل ذخیره و تولید مثل اطلاعات ارثی است. این یک ساختار غشایی است که 10-40٪ از سلول را اشغال می کند، عملکردهای آن برای زندگی یوکاریوت ها بسیار مهم است. با این حال، حتی بدون وجود یک هسته، تحقق اطلاعات ارثی امکان پذیر است. نمونه ای از این فرآیند فعالیت حیاتی سلول های باکتریایی است. با این وجود، ویژگی های ساختاری هسته و هدف آن برای یک موجود چند سلولی بسیار مهم است.
موقعیت هسته در سلول و ساختار آن
هسته در ضخامت سیتوپلاسم قرار دارد و در تماس مستقیم با شبکه آندوپلاسمی خشن و صاف است. این غشاء توسط دو غشاء احاطه شده است که بین آنها فضای دور هسته ای قرار دارد. در داخل هسته یک ماتریکس، کروماتین و تعدادی هسته وجود دارد.
برخی از سلول های بالغ انسان هسته ندارند، در حالی که برخی دیگر تحت شرایط مهار شدید فعالیت آن عمل می کنند. به طور کلی، ساختار هسته (طرح) به عنوان یک حفره هسته ای، محدود شده توسط کاریولم از سلول، حاوی کروماتین و هسته ثابت در نوکلئوپلاسم ارائه می شود.ماتریس هسته ای.
ساختار کاریولما
برای سهولت مطالعه سلول هسته، دومی باید به عنوان حباب درک شود که توسط پوسته های حباب های دیگر محدود شده است. هسته یک حباب با اطلاعات ارثی است که در ضخامت سلول قرار دارد. از سیتوپلاسم خود توسط یک غشای لیپیدی دولایه محافظت می شود. ساختار پوسته هسته شبیه غشای سلولی است. در واقع، آنها فقط با نام و تعداد لایه ها متمایز می شوند. بدون همه اینها، آنها از نظر ساختار و عملکرد یکسان هستند.
ساختار کاریولما (غشای هسته ای) دو لایه است: از دو لایه لیپیدی تشکیل شده است. لایه بیلیپیدی خارجی کاریولما در تماس مستقیم با شبکه خشن آندوپلاسم سلولی است. کاریولمای داخلی - با محتویات هسته. یک فضای دور هسته ای بین کاریوممبران بیرونی و داخلی وجود دارد. ظاهراً به دلیل پدیده های الکترواستاتیک - دفع نواحی باقیمانده گلیسرول تشکیل شده است.
عملکرد غشای هسته ای ایجاد یک مانع مکانیکی است که هسته را از سیتوپلاسم جدا می کند. غشای داخلی هسته به عنوان محل تثبیت ماتریکس هسته ای عمل می کند - زنجیره ای از مولکول های پروتئینی که ساختار توده را پشتیبانی می کند. منافذ خاصی در دو غشای هسته ای وجود دارد: RNA پیام رسان از طریق آنها وارد سیتوپلاسم به ریبوزوم ها می شود. در ضخامت هسته چندین هسته و کروماتین وجود دارد.
ساختار داخلی نوکلئوپلاسم
ویژگی های ساختار هسته به ما امکان می دهد آن را با خود سلول مقایسه کنیم. در داخل هسته نیز یک محیط خاص (نوکلئوپلاسم) وجود دارد.توسط یک ژل سل، محلول کلوئیدی پروتئین ها نشان داده می شود. در داخل آن یک اسکلت هسته ای (ماتریکس) وجود دارد که توسط پروتئین های فیبریلار نشان داده شده است. تفاوت اصلی فقط در این واقعیت نهفته است که پروتئین های عمدتا اسیدی در هسته وجود دارند. ظاهراً چنین واکنشی از محیط برای حفظ خواص شیمیایی اسیدهای نوکلئیک و وقوع واکنش‌های بیوشیمیایی لازم است.
هسته
ساختار هسته سلول بدون هسته کامل نمی شود. این یک RNA ریبوزومی مارپیچی است که در مرحله بلوغ است. بعداً یک ریبوزوم از آن به دست می آید - اندامک لازم برای سنتز پروتئین. در ساختار هسته، دو جزء متمایز می شوند: فیبریلار و کروی. آنها فقط از نظر میکروسکوپ الکترونی با هم تفاوت دارند و غشاهای خود را ندارند.
جزء فیبریلار در مرکز هسته قرار دارد. این رشته ای از RNA از نوع ریبوزومی است که زیر واحدهای ریبوزومی از آن جمع می شوند. اگر هسته (ساختار و عملکردها) را در نظر بگیریم، بدیهی است که متعاقباً یک جزء دانه ای از آنها تشکیل می شود. اینها همان زیر واحدهای ریبوزومی بالغ هستند که در مراحل بعدی رشد خود هستند. آنها به زودی ریبوزوم تشکیل می دهند. آنها از طریق منافذ هسته ای کاریولما از نوکلئوپلاسم خارج می شوند و وارد غشای شبکه آندوپلاسمی خشن می شوند.
کروماتین و کروموزوم
ساختار و عملکرد هسته سلول به طور ارگانیک به هم مرتبط هستند: فقط ساختارهایی وجود دارند که برای ذخیره و بازتولید اطلاعات ارثی مورد نیاز هستند. یک اسکلت کاریوس نیز وجود دارد(ماتریس هسته) که وظیفه آن حفظ شکل اندامک است. با این حال، مهم ترین جزء هسته کروماتین است. اینها کروموزوم هایی هستند که نقش کابینت پرونده گروه های مختلف ژن ها را بازی می کنند.
کروماتین یک پروتئین پیچیده است که از یک پلی پپتید ساختاری چهارتایی متصل به یک اسید نوکلئیک (RNA یا DNA) تشکیل شده است. کروماتین در پلاسمیدهای باکتریایی نیز وجود دارد. تقریباً یک چهارم وزن کل کروماتین را هیستون ها تشکیل می دهند - پروتئین هایی که مسئول "بسته بندی" اطلاعات ارثی هستند. این ویژگی ساختار توسط بیوشیمی و زیست شناسی مورد مطالعه قرار می گیرد. ساختار هسته دقیقاً به دلیل کروماتین و وجود فرآیندهایی که متناوب مارپیچی شدن و دسپیرال شدن آن هستند پیچیده است.
وجود هیستون ها باعث می شود که رشته DNA در یک مکان کوچک - در هسته سلول، متراکم و کامل شود. این به صورت زیر اتفاق می افتد: هیستون ها نوکلئوزوم ها را تشکیل می دهند که ساختاری مانند مهره ها هستند. H2B، H3، H2A و H4 پروتئین های اصلی هیستون هستند. نوکلئوزوم توسط چهار جفت از هر یک از هیستون های ارائه شده تشکیل می شود. در عین حال، هیستون H1 یک پیوند دهنده است: در محل ورود به نوکلئوزوم با DNA مرتبط است. بسته بندی DNA در نتیجه "پیچیدن" یک مولکول خطی در اطراف 8 پروتئین ساختار هیستونی رخ می دهد.
ساختار هسته، که طرح آن در بالا ارائه شده است، نشان دهنده وجود ساختاری شبیه الکترومغناطیسی از DNA تکمیل شده روی هیستون ها است. ضخامت این کنگلومرا حدود 30 نانومتر است. در عین حال، ساختار را می توان بیشتر فشرده کرد تا فضای کمتری را اشغال کند و کمتر در معرض آن قرار گیردآسیب مکانیکی که به طور اجتناب ناپذیری در طول عمر سلول رخ می دهد.
کسرهای کروماتین
ساختار، ساختار و عملکرد هسته سلول بر حفظ فرآیندهای پویای مارپیچی شدن کروماتین و despiralization ثابت است. بنابراین، دو بخش اصلی از آن وجود دارد: به شدت مارپیچی (هتروکروماتین) و کمی مارپیچی (اکروماتین). آنها هم از نظر ساختاری و هم از نظر عملکردی از هم جدا هستند. در هتروکروماتین، DNA به خوبی از هر گونه تأثیر محافظت می شود و قابل رونویسی نیست. Euchromatin کمتر محافظت می شود، اما ژن ها را می توان برای سنتز پروتئین کپی کرد. اغلب، بخش‌هایی از هتروکروماتین و یوکروماتین در طول کل کروموزوم متناوب می‌شوند.
کروموزوم
هسته سلولی که ساختار و عملکرد آن در این نشریه توضیح داده شده است، حاوی کروموزوم است. این یک کروماتین پیچیده و فشرده است که در زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده است. با این حال، این تنها در صورتی امکان پذیر است که یک سلول روی لام شیشه ای در مرحله تقسیم میتوزی یا میوز قرار داشته باشد. یکی از مراحل مارپیچی شدن کروماتین با تشکیل کروموزوم است. ساختار آنها بسیار ساده است: کروموزوم یک تلومر و دو بازو دارد. هر ارگانیسم چند سلولی از یک گونه دارای ساختار یکسانی از هسته است. جدول مجموعه کروموزومی او نیز مشابه است.
پیاده سازی توابع هسته
ویژگی های اصلی ساختار هسته به انجام برخی وظایف و نیاز به کنترل آنها مربوط می شود. هسته نقش یک مخزن اطلاعات ارثی را ایفا می کند، یعنی نوعی کابینت پرونده باتوالی نوشته شده از اسیدهای آمینه تمام پروتئین هایی که می توانند در سلول سنتز شوند. این بدان معناست که برای انجام هر عملکردی، یک سلول باید پروتئینی را سنتز کند که ساختار آن در ژن رمزگذاری شده است.
برای اینکه هسته بفهمد کدام پروتئین خاص باید در زمان مناسب سنتز شود، سیستمی از گیرنده های خارجی (غشایی) و داخلی وجود دارد. اطلاعات آنها از طریق فرستنده های مولکولی به هسته می رسد. اغلب این از طریق مکانیسم آدنیلات سیکلاز محقق می شود. اینگونه است که هورمون ها (آدرنالین، نوراپی نفرین) و برخی داروها با ساختار آبدوست بر روی سلول عمل می کنند.
مکانیسم دوم انتقال اطلاعات درونی است. این مشخصه مولکول های چربی دوست - کورتیکواستروئیدها است. این ماده به غشای دولیپیدی سلول نفوذ می کند و به هسته می رود و در آنجا با گیرنده خود تعامل می کند. در نتیجه فعال شدن کمپلکس های گیرنده واقع در غشای سلولی (مکانیسم آدنیلات سیکلاز) یا روی کاریولما، واکنش فعال سازی یک ژن خاص آغاز می شود. تکثیر می شود و بر اساس آن RNA پیام رسان ساخته می شود. بعداً با توجه به ساختار دومی، پروتئینی سنتز می شود که عملکرد خاصی را انجام می دهد.
هسته موجودات چند سلولی
در موجودات چند سلولی، ویژگی های ساختاری هسته مانند موجودات تک سلولی است. اگرچه برخی تفاوت های ظریف وجود دارد. اول، چند سلولی بودن به این معنی است که تعدادی از سلول ها عملکرد خاص خود را دارند (یا چندین). این بدان معنی است که برخی از ژن ها همیشه وجود خواهند داشتناامید شده در حالی که دیگران غیرفعال هستند.
به عنوان مثال، در سلول های بافت چربی، سنتز پروتئین غیرفعال خواهد بود و بنابراین بیشتر کروماتین مارپیچی می شود. و در سلول ها، به عنوان مثال، قسمت برون ریز پانکراس، فرآیندهای بیوسنتز پروتئین ادامه دارد. بنابراین کروماتین آنها مستهلک می شود. در مناطقی که ژن‌های آنها اغلب تکثیر می‌شوند. در عین حال، یک ویژگی کلیدی مهم است: مجموعه کروموزوم تمام سلول های یک ارگانیسم یکسان است. فقط به دلیل تمایز عملکردها در بافت ها، برخی از آنها از کار خارج می شوند، در حالی که برخی دیگر بیشتر از بقیه دچار استهلاک می شوند.
سلولهای هسته ای بدن
سلول هایی هستند که ممکن است ویژگی های ساختاری هسته آنها در نظر گرفته نشود، زیرا در نتیجه فعالیت حیاتی آنها یا عملکرد آن را مهار می کنند یا به طور کامل از شر آن خلاص می شوند. ساده ترین مثال گلبول های قرمز است. اینها سلولهای خونی هستند که هسته آنها فقط در مراحل اولیه رشد، زمانی که هموگلوبین سنتز می شود، وجود دارد. به محض اینکه مقدار کافی برای حمل اکسیژن وجود داشته باشد، هسته از سلول خارج می شود تا بدون تداخل در انتقال اکسیژن، آن را تسهیل کند.
به طور کلی، گلبول قرمز یک کیسه سیتوپلاسمی پر از هموگلوبین است. ساختار مشابه مشخصه سلول های چربی است. ساختار هسته سلولی سلول های چربی بسیار ساده شده است، کاهش می یابد و به غشاء منتقل می شود و فرآیندهای سنتز پروتئین حداکثر مهار می شود. این سلول ها همچنین شبیه "کیسه های" پر از چربی هستند، اگرچه، البته، تنوعواکنش های بیوشیمیایی در آنها کمی بیشتر از گلبول های قرمز است. پلاکت ها نیز هسته ندارند، اما نباید آنها را سلول های تمام عیار در نظر گرفت. اینها قطعات سلولی هستند که برای اجرای فرآیندهای هموستاز ضروری هستند.
