Cellekernen er dens vigtigste organel, stedet for opbevaring og reproduktion af arvelig information. Dette er en membranstruktur, der optager 10-40% af cellen, hvis funktioner er meget vigtige for eukaryoters liv. Men selv uden tilstedeværelsen af en kerne er realiseringen af arvelig information mulig. Et eksempel på denne proces er bakteriecellernes vitale aktivitet. Ikke desto mindre er kernens strukturelle træk og dens formål meget vigtige for en flercellet organisme.
Placering af kernen i cellen og dens struktur
Kernen er placeret i tykkelsen af cytoplasmaet og er i direkte kontakt med det ru og glatte endoplasmatiske retikulum. Det er omgivet af to membraner, mellem hvilke er det perinukleære rum. Inde i kernen er der en matrix, kromatin og nogle nukleoler.
Nogle modne menneskelige celler har ikke en kerne, mens andre fungerer under forhold med alvorlig hæmning af dets aktivitet. Generelt præsenteres strukturen af kernen (skemaet) som et nuklear hulrum, begrænset af et karyolemma fra cellen, indeholdende kromatin og nukleoler fikseret i nukleoplasmaetnuklear matrix.
Structure of the karyolemma
For at gøre det nemmere at studere kernecellen, bør sidstnævnte opfattes som bobler, begrænset af skaller fra andre bobler. Kernen er en boble med arvelig information placeret i cellens tykkelse. Det er beskyttet mod sit cytoplasma af en tolags lipidmembran. Strukturen af kernens skal ligner cellemembranen. Faktisk er de kun kendetegnet ved navnet og antallet af lag. Uden alt dette er de identiske i struktur og funktion.
Strukturen af karyolemma (kernemembranen) er to-lag: den består af to lipidlag. Det ydre bilipidlag af karyolemma er i direkte kontakt med det ru reticulum af cellens endoplasma. Indre karyolemma - med indholdet af kernen. Der er et perinukleært mellemrum mellem den ydre og indre karyomembran. Tilsyneladende blev det dannet på grund af elektrostatiske fænomener - frastødning af områder med glycerolrester.
Kernemembranens funktion er at skabe en mekanisk barriere, der adskiller kernen fra cytoplasmaet. Den indre membran af kernen tjener som et fikseringssted for kernematrixen - en kæde af proteinmolekyler, der understøtter bulkstrukturen. Der er specielle porer i to nukleare membraner: budbringer-RNA kommer ind i cytoplasmaet gennem dem til ribosomerne. I selve tykkelsen af kernen er der adskillige nukleoler og kromatin.
Nukleoplasmaets indre struktur
Funktioner i kernens struktur giver os mulighed for at sammenligne den med selve cellen. Inde i kernen er der også et særligt miljø (nukleoplasma),repræsenteret ved en gel-sol, en kolloid opløsning af proteiner. Inde i det er der et nukleoskelet (matrix), repræsenteret af fibrillære proteiner. Den største forskel ligger kun i det faktum, at overvejende sure proteiner er til stede i kernen. Tilsyneladende er en sådan reaktion af miljøet nødvendig for at bevare nukleinsyrernes kemiske egenskaber og forekomsten af biokemiske reaktioner.
Nucleolus
Strukturen af cellekernen kan ikke fuldføres uden nukleolus. Det er et spiraliseret ribosom alt RNA, som er i modningsstadiet. Senere vil et ribosom blive opnået fra det - en organel, der er nødvendig for proteinsyntese. I strukturen af nucleolus skelnes der mellem to komponenter: fibrillær og kugleformet. De adskiller sig kun ved elektronmikroskopi og har ikke deres egne membraner.
Den fibrillære komponent er i midten af nukleolus. Det er en streng af RNA af ribosom alt type, hvorfra ribosomale underenheder vil blive samlet. Hvis vi betragter kernen (struktur og funktioner), så er det indlysende, at en granulær komponent efterfølgende vil blive dannet af dem. Disse er de samme modnende ribosomale underenheder, som er i de senere stadier af deres udvikling. De danner snart ribosomer. De fjernes fra nukleoplasmaet gennem karyolemmaets kerneporer og kommer ind i membranen af det ru endoplasmatiske reticulum.
Kromatin og kromosomer
Strukturen og funktionerne af cellekernen er organisk forbundet: der er kun de strukturer, der er nødvendige for at lagre og reproducere arvelig information. Der er også et karyoskelet(kernematrix), hvis funktion er at opretholde organellens form. Imidlertid er den vigtigste komponent i kernen kromatin. Disse er kromosomer, der spiller rollen som arkivskabe for forskellige grupper af gener.
Chromatin er et komplekst protein, der består af et polypeptid med en kvaternær struktur forbundet med en nukleinsyre (RNA eller DNA). Kromatin er også til stede i bakterielle plasmider. Næsten en fjerdedel af den samlede vægt af kromatin består af histoner - proteiner, der er ansvarlige for "emballeringen" af arvelig information. Denne funktion af strukturen studeres af biokemi og biologi. Strukturen af kernen er kompleks, netop på grund af kromatinet og tilstedeværelsen af processer, der veksler mellem dets spiralisering og despiralisering.
Tilstedeværelsen af histoner gør det muligt at kondensere og færdiggøre DNA-strengen på et lille sted - i cellekernen. Dette sker som følger: histoner danner nukleosomer, som er en struktur som perler. H2B, H3, H2A og H4 er de vigtigste histonproteiner. Nukleosomet er dannet af fire par af hver af de præsenterede histoner. Samtidig er histon H1 en linker: den er forbundet med DNA på stedet for indtræden i nukleosomet. DNA-pakning opstår som et resultat af "viklingen" af et lineært molekyle omkring 8 histonstrukturproteiner.
Strukturen af kernen, hvis skema er præsenteret ovenfor, antyder tilstedeværelsen af en solenoidelignende struktur af DNA færdiggjort på histoner. Tykkelsen af dette konglomerat er omkring 30 nm. Samtidig kan strukturen komprimeres yderligere for at optage mindre plads og være mindre udsat formekanisk skade, der uundgåeligt opstår i cellens levetid.
Chromatin fraktioner
Strukturen, strukturen og funktionerne af cellekernen er fikseret på at opretholde de dynamiske processer af kromatinspiralisering og despiralisering. Derfor er der to hovedfraktioner af det: stærkt spiraliseret (heterochromatin) og let spiraliseret (euchromatin). De er adskilt både strukturelt og funktionelt. I heterochromatin er DNA godt beskyttet mod enhver påvirkning og kan ikke transskriberes. Euchromatin er mindre beskyttet, men gener kan duplikeres til proteinsyntese. Oftest veksler sektioner af heterochromatin og euchromatin i hele kromosomets længde.
kromosomer
Cellekernen, hvis struktur og funktioner er beskrevet i denne publikation, indeholder kromosomer. Det er et komplekst og kompakt pakket kromatin, der kan ses under lysmikroskopi. Dette er dog kun muligt, hvis en celle er placeret på glaspladen på stadiet af mitotisk eller meiotisk deling. Et af stadierne er spiraliseringen af kromatin med dannelsen af kromosomer. Deres struktur er ekstremt enkel: kromosomet har en telomer og to arme. Hver flercellet organisme af samme art har den samme struktur af kernen. Hans kromosomdækkede bord ligner også.
Implementering af kernefunktioner
De vigtigste træk ved kernens struktur er relateret til udførelsen af visse funktioner og behovet for at kontrollere dem. Kernen spiller rollen som et lager af arvelig information, det vil sige, det er en slags arkivskab medskrevne sekvenser af aminosyrer af alle proteiner, der kan syntetiseres i cellen. Det betyder, at for at udføre en hvilken som helst funktion, skal en celle syntetisere et protein, hvis struktur er kodet i genet.
For at kernen kan "forstå" hvilket bestemt protein, der skal syntetiseres på det rigtige tidspunkt, er der et system af eksterne (membran) og interne receptorer. Information fra dem kommer til kernen gennem molekylære transmittere. Oftest realiseres dette gennem adenylatcyklasemekanismen. Sådan virker hormoner (adrenalin, noradrenalin) og nogle lægemidler med en hydrofil struktur på cellen.
Den anden mekanisme for informationsoverførsel er intern. Det er karakteristisk for lipofile molekyler - kortikosteroider. Dette stof trænger ind i cellens bilipidmembran og går til kernen, hvor det interagerer med dets receptor. Som et resultat af aktiveringen af receptorkomplekser placeret på cellemembranen (adenylatcyklasemekanisme) eller på karyolemma udløses aktiveringsreaktionen af et bestemt gen. Det replikerer, på basis af det bygges messenger-RNA. Senere, ifølge strukturen af sidstnævnte, syntetiseres et protein, der udfører en bestemt funktion.
Kernen i flercellede organismer
I en flercellet organisme er kernens strukturelle træk de samme som i en encellet. Selvom der er nogle nuancer. For det første indebærer multicellularitet, at et antal celler vil have deres egen specifikke funktion (eller flere). Det betyder, at nogle gener altid vil være detdespiraliseret, mens andre er inaktive.
For eksempel, i fedtvævsceller vil proteinsyntesen være inaktiv, og derfor er det meste af kromatinen spiraliseret. Og i celler, for eksempel den eksokrine del af bugspytkirtlen, er processerne med proteinbiosyntese i gang. Derfor er deres kromatin despiraliseret. I de områder, hvis gener replikeres oftest. Samtidig er en nøglefunktion vigtig: kromosomsættet af alle celler i en organisme er det samme. Kun på grund af differentieringen af funktioner i vævene er nogle af dem slukket fra arbejde, mens andre despiraliseres oftere end andre.
Kroppens kerneceller
Der er celler, hvis strukturelle træk i kernen ikke kan tages i betragtning, fordi de som et resultat af deres vitale aktivitet enten hæmmer dens funktion eller fjerner den fuldstændigt. Det enkleste eksempel er røde blodlegemer. Disse er blodceller, hvis kerne kun er til stede i de tidlige udviklingsstadier, når hæmoglobin syntetiseres. Så snart der er nok af det til at transportere ilt, fjernes kernen fra cellen for at lette det uden at forstyrre ilttransporten.
Samlet set er en erytrocyt en cytoplasmatisk sæk fyldt med hæmoglobin. En lignende struktur er karakteristisk for fedtceller. Strukturen af cellekernen af adipocytter er ekstremt forenklet, den falder og skifter til membranen, og proteinsynteseprocesserne hæmmes maksim alt. Disse celler ligner også "poser" fyldt med fedt, selvom det selvfølgelig er sortender er lidt flere biokemiske reaktioner i dem end i erytrocytter. Blodplader har heller ikke en kerne, men de bør ikke betragtes som fuldgyldige celler. Disse er fragmenter af celler, der er nødvendige for implementeringen af hæmostaseprocesser.
