هسته سلول در زیست شناسی چیست. ویژگی های ساختار و عملکرد هسته سلول. ساختار خوب هسته سلول

زیست شناسی 5،6،7،8،9،10،11 درجه، USE، GIA

چاپ

هستهیک سازه مهم است جزء سلول یوکاریوتی، که شامل مولکول های DNA- اطلاعات ژنتیکی. دارای شکل گرد یا بیضی شکل است. هسته اطلاعات ارثی را ذخیره ، منتقل و اجرا می کند و همچنین سنتز پروتئین را فراهم می کند. بیشتر در مورد سازمان سلولی، ترکیب و عملکرد هسته یک سلول حیوانی یا گیاهی در جدول زیر در نظر گرفته شده است.

جزء هسته

عملکرد انجام شده است

پوسته هسته ای... دارای ساختار متخلخل دو غشایی است.	هسته را از بقیه جدا می کند ارگانوئیدهاو سیتوپلاسم. تعامل هسته را با سیتوپلاسم.
کروموزوم ها... تشکیلات متراکم ، کشیده یا رشته ای که فقط زمانی قابل مشاهده هستند تقسیم سلولی.
هسته ها... کروی یا نامنظم هستند.	در فرآیند سنتز شرکت کنید RNAشامل در ریبوزوم ها.
آب هسته ای (کاریوپلاسم) محیط نیمه مایع درون هسته.	ماده ای که حاوی هسته و کروموزوم است.

با وجود تفاوت در ساختار و عملکرد ، همه قسمت هایی از قفسبه طور مداوم با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند ، آنها با یک عملکرد اصلی متحد می شوند - اطمینان از فعالیت حیاتی سلول ، به موقع تقسیم سلولیو متابولیسم صحیح داخل آن.

فقط سلولهای یوکاریوتی دارای هسته هستند. علاوه بر این ، برخی از آنها آن را در فرایند تمایز از دست می دهند (بخشهای بالغ لوله های غربال ، گلبولهای قرمز). سیلیات ها دو هسته دارند: هسته ریز و ریز هسته. سلولهای چند هسته ای وجود دارند که با ترکیب چندین سلول بوجود آمده اند.

با این حال ، در بیشتر موارد ، تنها یک هسته در هر سلول وجود دارد.

هسته سلولی بزرگترین ارگانوئید آن است (بجز واکوئلهای مرکزی سلولهای گیاهی). این اولین ساختار سلولی است که توسط دانشمندان توصیف شده است. هسته های سلولی معمولاً کروی یا بیضی شکل هستند.

DNA هسته تقریباً در مورد تمام صفات و خواص ارثی سلول و ارگانیسم ذخیره می کند. در طول دوره تقسیم سلولی ، کروماتیدها مارپیچ می شوند ، در این حالت آنها در زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده هستند و نامیده می شوند کروموزوم ها.

کروماتیدها در یک سلول غیر تقسیم کننده (در طول دوره بین فازها) کاملاً آبگیری نمی شوند.

قسمتهای محکم پیچ خورده کروموزومها نامیده می شوند هتروکروماتین... این نزدیک به پوسته هسته واقع شده است. به مرکز هسته واقع شده است اوکروماتین- قسمت کثیف تری از کروموزوم ها

RNA روی آن سنتز می شود ، یعنی خواندن اطلاعات ژنتیکی ، بیان ژن وجود دارد.

تکثیر DNA مقدم بر تقسیم هسته ای است که به نوبه خود مقدم بر تقسیم سلولی است. بنابراین ، هسته های دختر DNA آماده و سلولهای دختر هسته های آماده را دریافت می کنند.

محتویات داخلی هسته از سیتوپلاسم جدا می شود پاکت هسته ایشامل دو غشاء (خارجی و داخلی).

بنابراین ، هسته سلول متعلق به دو اندامک غشایی است. فضای بین غشاها را پیر هسته ای می نامند.

غشای خارجی در مکانهای خاصی به شبکه آندوپلاسمی (EPS) منتقل می شود.

اگر ریبوزومها در EPS قرار داشته باشند ، آن را خشن می نامند. ریبوزومها همچنین می توانند روی غشای هسته ای خارجی مخلوط شوند.

در بسیاری از نقاط ، غشای بیرونی و داخلی با یکدیگر ادغام شده و شکل می گیرند منافذ هسته ای.

تعداد آنها ثابت نیست (به طور متوسط ، آنها هزاران نفر هستند) و بستگی به فعالیت بیوسنتز در سلول دارد. از طریق منافذ ، هسته و سیتوپلاسم مولکول ها و ساختارهای مختلف را مبادله می کنند. منافذ فقط سوراخ نیستند ، آنها برای حمل و نقل انتخاباتی پیچیده هستند. ساختار آنها توسط پروتئین های مختلف ، نوکلئوپورین ها تعیین می شود.

مولکولهای mRNA ، tRNA ، زیر واحد ریبوزوم از هسته بیرون می آیند.

پروتئین های مختلف ، نوکلئوتیدها ، یون ها و ... از طریق منافذ وارد هسته می شوند.

زیر واحدهای ریبوزومی از rRNA و پروتئین های ریبوزومی به داخل مونتاژ می شوند هسته(ممکن است تعدادی از آنها وجود داشته باشد).

قسمت مرکزی هسته توسط بخشهای خاصی از کروموزومها (سازماندهنده های هسته ای) تشکیل شده است که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. سازمان دهنده های هسته ای تعداد زیادی کپی از ژن های کد کننده rRNA را شامل می شوند. قبل از تقسیم سلولی ، هسته ناپدید می شود و در طی تلوفاز دوباره شکل می گیرد.

محتوای مایع (ژل مانند) هسته سلول نامیده می شود آب هسته ای (کاریوپلاسم ، نوکلئوپلاسم).

ویسکوزیته آن تقریباً مشابه هیالوپلاسم (محتوای مایع سیتوپلاسم) است ، اما اسیدیته آن بیشتر است (به هر حال ، DNA و RNA ، که در هسته به وفور یافت می شوند ، اسیدها هستند). پروتئین ها ، RNA های مختلف ، ریبوزوم ها در آب هسته ای شناور هستند.

عناصر ساختاری هسته به وضوح فقط در یک دوره مشخص از چرخه سلولی در بین فاز بیان می شوند. در طول دوره تقسیم سلولی (در دوره میتوز یا میوز) ، برخی از عناصر ساختاری ناپدید می شوند ، برخی دیگر به طور قابل توجهی تغییر می کنند.

طبقه بندی عناصر ساختاری هسته بین فازها:

کروماتین ؛

Nucleolus ؛

کاریوپلاسم ؛

Cariolemma.

کروماتین ماده ای است که رنگ (کروموس) را به خوبی درک می کند ، از این رو نام آن را دریافت کرده اند.

کروماتین شامل فیبریل های کروماتین با ضخامت 20-25 نانومتر است که می تواند به صورت شل یا فشرده در هسته قرار گیرد. بر این اساس ، دو نوع کروماتین متمایز می شوند:

اوکروماتین - کروماتین شل یا فشرده ، رنگ آمیزی ضعیف با رنگهای اساسی ؛

هتروکروماتین یک کروماتین فشرده یا متراکم است که با همان رنگها به خوبی لکه دار می شود.

هنگامی که سلول برای تقسیم در هسته آماده می شود ، فیبریل های کروماتین مارپیچ شده و کروماتین به کروموزوم تبدیل می شود.

پس از تقسیم شدن در هسته سلولهای دختر ، فیبریلهای کروماتین خارج شده و کروموزومها دوباره به کروماتین تبدیل می شوند. بنابراین ، کروماتین و کروموزوم ها مراحل مختلف یک ماده هستند.

با توجه به ساختار شیمیایی ، کروماتین شامل موارد زیر است:

اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) 40 ؛

پروتئین حدود 60 ؛

اسید ریبونوکلئیک (RNA) 1.

پروتئین های هسته ای به اشکال زیر ارائه می شوند:

پروتئین های قلیایی یا هیستونی 80-85 ؛

پروتئین های اسیدی 15-20.

پروتئین های هیستون به DNA متصل شده و زنجیره های پلیمری دئوکسی ریبونوکلئوپروتئین (DNP) را تشکیل می دهند ، که فیبرهای کروماتین هستند و در میکروسکوپ الکترونی به وضوح قابل مشاهده هستند.

در مناطق خاصی از فیبریل های کروماتین ، RNA های مختلفی از DNA رونویسی می شوند که با کمک آنها مولکول های پروتئین سنتز می شوند. فرآیندهای رونویسی در هسته فقط بر روی فیبریل های کروموزومی آزاد ، یعنی در euchromatin انجام می شود.

در کروماتین متراکم ، این فرایندها انجام نمی شود و بنابراین هتروکروماتین کروماتین غیر فعال است. نسبت echromatin و heterochromatin در هسته نشان دهنده فعالیت فرآیندهای مصنوعی در یک سلول معین است. فرآیندهای تکرار DNA نیز بر روی فیبرهای کروماتین در دوره S اینترفاز انجام می شود. این فرایندها هم در euchromatin و هم در heterochromatin اتفاق می افتد ، اما در heterochromatin بسیار دیرتر پیش می روند.

هسته یک تشکیلات کروی (با قطر 1-5 میکرومتر) است که به راحتی رنگهای اساسی را درک می کند و در بین کروماتین قرار دارد.

یک هسته می تواند شامل 1 تا 4 یا حتی بیشتر هسته باشد. در سلولهای جوان و اغلب تقسیم کننده ، اندازه هسته ها و تعداد آنها افزایش می یابد.

هسته یک ساختار مستقل نیست. این تنها در بین فاز در مناطق خاصی از برخی از کروموزوم ها - سازمان دهنده های هسته ای ، که حاوی ژن های کد کننده مولکول RNA ریبوزومی است ، تشکیل می شود. در ناحیه تجزیه کننده هسته ای ، رونویسی از DNA RNA ریبوزومی انجام می شود.

در هسته ، RNA ریبوزومی با پروتئین و تشکیل زیر واحدهای ریبوزومی ترکیب می شود.

از نظر میکروسکوپی در هسته وجود دارد:

جزء فیبریلار در قسمت مرکزی هسته قرار دارد و یک رشته ریبونوکلئوپروتئین (RNP) است.

جزء گرانولی - در قسمت محیطی هسته قرار دارد و تجمع زیر واحد ریبوزوم است.

در مرحله میتوز ، هنگامی که مارپیچ شدن فیبریل های کروماتین و تشکیل کروموزوم ها اتفاق می افتد ، فرآیندهای رونویسی RNA و سنتز زیر واحدهای ریبوزومی متوقف می شود و هسته از بین می رود.

در پایان میتوز ، تراکم کروموزومها در هسته سلولهای تازه تشکیل شده اتفاق می افتد و یک هسته پدیدار می شود.

کاریوپلاسم (نوکلئوپلاسم) یا آب هسته ای شامل آب ، پروتئین ها و مجتمع های پروتئینی (نوکلئوپروتئین ها ، گلیکوپروتئین ها) ، اسیدهای آمینه ، نوکلئوتیدها ، قندها است. در زیر میکروسکوپ نوری ، کاریوپلاسم بدون ساختار است ، اما با میکروسکوپ الکترونی ، گرانول (15 نانومتر) ، متشکل از ریبونوکلئوپروتئین ها ، در آن تعیین می شود.

پروتئین های کاریوپلاسمی عمدتا پروتئین های آنزیمی هستند ، از جمله آنزیم های گلیکولیز که کربوهیدرات ها را تجزیه کرده و ATP را تشکیل می دهند.

پروتئینهای غیر هیستونی (اسیدی) یک شبکه ساختاری در هسته (ماتریس پروتئین هسته ای) تشکیل می دهند ، که همراه با پاکت هسته ای ، در ایجاد نظم داخلی ، در درجه اول در محل خاصی از کروماتین ، شرکت می کند.

با مشارکت کاریوپلاسم ، متابولیسم در هسته ، برهمکنش هسته و سیتوپلاسم انجام می شود.

کارولما (نوکلئولما) - پاکت هسته محتویات هسته را از سیتوپلاسم جدا می کند (عملکرد مانع) ، در عین حال متابولیسم تنظیم شده بین هسته و سیتوپلاسم را فراهم می کند. غشای هسته ای در تثبیت کروماتین شرکت می کند.

کاریولما از دو غشای بیلیپیدی تشکیل شده است - غشای هسته ای بیرونی و داخلی ، که توسط فضای بین هسته ای از یکدیگر جدا شده و عرض آنها بین 25 تا 100 نانومتر است.

کاریولما دارای منافذ با قطر 80-90 نانومتر است. در ناحیه منافذ ، غشاهای هسته ای خارجی و داخلی به یکدیگر منتقل می شوند و به نظر می رسد فضای پیر هسته ای بسته است.

لومن منافذ توسط یک ساختار ساختاری خاص بسته می شود - یک مجتمع منافذ ، که شامل یک جزء فیبریلار و گرانول است. جزء دانه ای توسط گرانول های پروتئینی با قطر 25 نانومتر نشان داده شده است که در امتداد لبه منافذ در سه ردیف واقع شده است.

فیبریل ها از هر گرانول خارج می شوند و به یک دانه مرکزی که در مرکز منافذ قرار دارد می پیوندند. مجموعه منافذ به عنوان یک دیافراگم عمل می کند که نفوذپذیری آن را تنظیم می کند. اندازه منافذ برای یک نوع سلول معین ثابت است ، اما تعداد منافذ می تواند در طول تمایز سلولی تغییر کند. هیچ منافذ هسته ای در هسته های اسپرم وجود ندارد. ریبوزومهای متصل شده را می توان در غشای هسته ای خارجی قرار داد. علاوه بر این ، غشای هسته ای خارجی می تواند به داخل لوله های شبکه آندوپلاسمی ادامه یابد.

هتروکروماتین - مناطقی از کروماتین که در چرخه سلولی در حالت متراکم (فشرده) هستند. ویژگی DNA هتروکروماتین قابلیت رونویسی بسیار پایین آن است. هتروکروماتین

(از هترو ... و کروماتین) ، مناطقی از کروماتین که در کل چرخه سلولی در حالت متراکم (متراکم) قرار دارند. آنها به شدت با رنگهای هسته ای رنگ آمیزی شده اند و حتی در طول بین فازها در زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده هستند.

هتروکروماتیک به عنوان یک قاعده ، مناطق کروموزومها دیرتر از اقروماتین تکثیر می شوند و رونویسی نمی شوند ، یعنی از نظر ژنتیکی بسیار بی اثر هستند. هسته های بافتهای فعال و سلولهای جنینی عمدتاً ضعیف هستند G. تفاوت اختیاری و ساختاری (ساختاری) G. اختیاری G. تنها در یکی از کروموزومهای همولوگ وجود دارد. نمونه ای از G. از این نوع ، کروموزوم X دوم در پستانداران ماده است که به دلیل متراکم شدن برگشت ناپذیر در جنین زایی اولیه غیر فعال می شود.

G. ساختاری در هر دو کروموزوم همولوگ موجود است. در مناطق در معرض کروموزوم - در سانترومر ، تلومر ، سازمان دهنده هسته (در طول بین فاز در فاصله کمی از پوشش هسته ای قرار دارد) ، در ژنها تخلیه می شود ، در DNA ماهواره غنی شده و می تواند ژنهای مجاور را غیر فعال کند (به عنوان مثال

n اثر موقعیت) این نوع G. هم در یک گونه و هم در گونه های نزدیک بسیار متغیر است. این می تواند سیناپسی کروموزوم ، فراوانی وقفه های ناشی از آن و ترکیب مجدد را تحت تأثیر قرار دهد. بخش های G. ساختاری با چسبندگی (چسبندگی) کروماتیدهای خواهری مشخص می شوند.

EUCHROMATIN

(از یونانی. eu - خوب ، به طور کامل و کروماتین) ، مناطق کروموزومی که حالت ناخوشایند را در یک هسته آرام (در بین فاز) حفظ کرده و در طول تقسیم سلولی (در پروفاز) مارپیچ می شوند. حاوی بیشتر ژن ها هستند و به طور بالقوه قادر به رونویسی هستند.

E. با هتروکروماتین در محتوای کمتری از بازهای متیله شده و بلوک های دنباله های تکراری DNA ، تعداد زیادی پروتئین غیر هیستونی و مولکولهای هیستون استیل شده ، بسته بندی کمتر متراکم مواد کروموزومی متفاوت است ، که اعتقاد بر این است که برای فعالیت E. بسیار مهم است. و به طور بالقوه برای آنزیم ها در دسترس تر است.

E. می تواند خواص هتروکروماتین اختیاری - غیرفعال شده را که یکی از راههای تنظیم فعالیت ژن است بدست آورد.

تاریخ انتشار: 2015-02-18؛ خوانده شده: 229 | نقض حق نسخه برداری صفحه

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0.002 ثانیه) ...

ساختار و عملکرد هسته سلول.

هسته بخشی ضروری از سلول یوکاریوتی است. وظیفه اصلی هسته ذخیره مواد ژنتیکی به شکل DNA و انتقال آن به سلولهای دختر در طول تقسیم سلولی است. علاوه بر این ، هسته سنتز پروتئین را کنترل می کند ، تمام فرایندهای زندگی سلول را کنترل می کند.

(در یک سلول گیاهی ، هسته توسط R. Brown در 1831 ، در یک حیوان - توسط T. Schwann در 1838 توصیف شد)

بیشتر سلولها دارای یک هسته هستند که معمولاً به شکل گرد هستند و اغلب کمتر شکل نامنظم دارند.

اندازه هسته از 1 میکرون (در برخی تک یاخته ها) تا 1 میلی متر (در ماهی و تخم دوزیستان) متغیر است.

سلولهای دو هسته ای (سلولهای کبدی ، مژگانی) و چند هسته ای (در سلولهای رشته های ماهیچه ای مخطط شده و همچنین در سلولهای تعدادی از گونه های قارچ و جلبک) وجود دارد.

برخی از سلولها (گلبولهای قرمز) غیر هسته ای هستند ، این یک پدیده نادر است ، ثانویه است.

هسته شامل:

1) پاکت هسته ای ؛

2) کاریوپلاسم ؛

3) هسته

4) کروماتین یا کروموزوم.

کروماتین در هسته بدون تقسیم ، کروموزوم ها در هسته میتوز یافت می شود.

پوسته هسته از دو غشای خارجی و داخلی تشکیل شده است. غشای هسته ای خارجی به کانال های غشایی EPS متصل است. ریبوزومها روی آن قرار دارند.

منافذی در غشای هسته وجود دارد (3000-4000). از طریق منافذ هسته ای ، مواد مختلفی بین هسته و سیتوپلاسم مبادله می شود.

کاریوپلاسم (نوکلئوپلاسم) یک محلول ژله مانند است که فضای بین ساختارهای هسته (کروماتین و نوکلئولی) را پر می کند.

این شامل یون ها ، نوکلئوتیدها ، آنزیم ها است.

هسته ، معمولاً کروی (یک یا چند) ، توسط غشایی احاطه نشده است ، حاوی رشته های پروتئینی فیبریلار و RNA است.

هسته ها تشکیلات دائمی نیستند ، آنها در آغاز تقسیم سلولی ناپدید می شوند و پس از اتمام آن دوباره احیا می شوند. هسته ها فقط در سلولهای غیر تقسیم کننده وجود دارند.

در هسته ها ، ریبوزوم ها تشکیل می شوند و پروتئین های هسته ای سنتز می شوند. خود هسته ها در نواحی منقبض ثانویه کروموزوم ها (سازمان دهنده های هسته ای) تشکیل می شوند. در انسان ، سازمان دهنده های هسته ای روی کروموزوم های 13 ، 14 ، 15 ، 21 و 22 قرار دارند.

قبلی 12345678910111213141516 بعدی

بیشتر ببین:

ساختار هسته سلولی متعلق به گروه اندامکهای دو غشایی است. با این حال ، هسته برای زندگی یک سلول یوکاریوتی آنقدر مهم است که معمولاً به طور جداگانه در نظر گرفته می شود. هسته سلولی حاوی کروماتین (کروموزوم های مستضعف شده) است که وظیفه ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی را بر عهده دارد.

ساختارهای کلیدی زیر در ساختار هسته سلول متمایز می شوند:

پاکت هسته ای ، متشکل از غشای بیرونی و داخلی ،
ماتریس هسته ای - هر چیزی که در هسته سلول وجود دارد ،
کاریوپلاسم (آب هسته ای) - محتویات مایع شبیه به ترکیب هیالوپلاسم ،
هسته ،
کروماتین

علاوه بر موارد فوق ، هسته شامل مواد مختلف ، زیر واحد ریبوزوم ، RNA است.

ساختار غشای خارجی هسته سلول شبیه شبکه آندوپلاسمی است.

غالباً غشای بیرونی به سادگی وارد EPS می شود (دومی که از آن جدا می شود ، رشد آن است).

در خارج ، ریبوزومها روی هسته قرار دارند.

غشای داخلی به دلیل روکش لامینتی که دارد ، دوام بیشتری دارد.

کروماتین علاوه بر عملکرد حمایتی ، به این پوشش هسته ای متصل شده است.

فضای بین دو غشای هسته ای را پیر هسته ای می نامند.

غشای هسته سلول با منافذ زیادی نفوذ کرده است که سیتوپلاسم را با کاریوپلاسم وصل می کند. با این حال ، از نظر ساختار آنها ، منافذ هسته سلول فقط سوراخ هایی در غشا نیستند. آنها حاوی ساختارهای پروتئینی (مجموعه منافذ پروتئین ها) هستند که وظیفه انتقال انتخابی مواد و ساختارها را بر عهده دارد. فقط مولکولهای کوچک (قندها ، یونها) می توانند بصورت غیرفعال از منافذ عبور کنند.

کروماتین هسته سلول از رشته های کروماتین تشکیل شده است. هر رشته کروماتین مربوط به یک کروموزوم است که با مارپیچ شدن از آن تشکیل شده است.

هرچه کروموزوم بیشتر پیچ خورده (به نخ کروماتین تبدیل شود) ، بیشتر در فرایندهای سنتز روی آن نقش دارد.

کروموزوم یکسانی را می توان در برخی نواحی مارپیچ و در برخی دیگر دپی آرامی کرد.

هر رشته کروماتین هسته سلول از نظر ساختاری مجموعه ای از DNA و پروتئین های مختلف است که علاوه بر موارد دیگر عملکرد پیچاندن و بازکردن کروماتین را نیز انجام می دهد.

هسته های سلولی می توانند حاوی یک یا چند مورد باشند هسته ها... هسته ها از ریبونوکلئوپروتئین ها تشکیل شده اند که متعاقباً زیر واحدهای ریبوزومی از آنها تشکیل می شود.

این جایی است که rRNA (RNA ریبوزومی) سنتز می شود.

هسته سلول ساختاری است که توسط غشایی احاطه شده است و حاوی اطلاعات ارثی است که رشد و تولید مثل را کنترل می کند. این مرکز فرماندهی سلول یوکاریوتی است و معمولاً مهمترین آن است.

ساختار و معنای هسته سلول

نمودار ساختار اصلی / ویکی مدیا

هسته سلول توسط یک غشای دوگانه به نام پاکت هسته احاطه شده است. این غشا محتویات هسته را از جدا می کند.

مانند غشای سلولی ، پوشش هسته ای شامل فسفولیپیدها است که یک لایه چربی را تشکیل می دهند. این به حفظ شکل هسته کمک می کند و جریان مولکول ها را از طریق منافذ هسته به داخل / از هسته تنظیم می کند.

کروموزوم ها در داخل هسته قرار دارند. آنها از DNA حاوی اطلاعاتی در مورد وراثت ، رشد ، توسعه و تولید مثل سلول ها تشکیل شده اند. هنگامی که یک سلول "خفته" است ، یعنی تقسیم نمی شود ، کروموزوم ها به ساختارهای طولانی و درهم پیچیده ای موسوم می شوند و نه به عنوان کروموزوم های فردی ، همانطور که ما معمولاً فکر می کنیم.

هسته

درون هسته یک ساختار متراکم از RNA و پروتئین هایی به نام nucleolus وجود دارد که حاوی سازماندهنده های هسته ای است که بخشی از کروموزوم ها با ژن های سنتز ریبوزوم هستند. هسته با رونویسی و مونتاژ RNA ریبوزومی به سنتز ریبوزوم ها کمک می کند. ریبوزوم از RNA ریبوزومی (rRNA) و پروتئین ها تشکیل شده است.

سنتز پروتئین

هسته سنتز پروتئین را در سیتوپلاسم با استفاده از RNA پیام رسان (mRNA) تنظیم می کند ، که بخشی از رونویسی DNA است و به عنوان الگویی برای تولید پروتئین عمل می کند. در هسته تولید می شود و از طریق منافذ هسته ای موجود در غشا به سیتوپلاسم می رود.

هنگامی که در سیتوپلاسم قرار گرفتید ، ریبوزومها و سایر مولکولهای RNA به نام RNA انتقال با هم کار می کنند تا mRNA را برای تولید پروتئین ترجمه کنند.

ساختار سلولهای یوکاریوتی

علاوه بر هسته سلول ، انواع دیگری از اندامکهای سلولی نیز وجود دارد. ساختارهای سلولی زیر را نیز می توان در یوکاریوتی معمولی یافت:

- کمک به سازماندهی مونتاژ ریز لوله ها.
- ذخیره DNA سلولی
- ارائه حرکت سلولی
- از یکپارچگی داخل سلول محافظت می کند.
- کربوهیدرات ها و لیپیدها را سنتز می کند.

ساختار خوب هسته سلول

کروماتین

اعتقاد بر این است که به اصطلاح وجود دارد حوزه های عملکردی کروماتین(DNA یک حوزه شامل حدود 30 هزار جفت باز است) ، یعنی هر ناحیه کروموزومی "قلمرو" خاص خود را دارد. متأسفانه ، مسئله توزیع فضایی کروماتین در هسته هنوز به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است. مشخص است که مناطق کروموزومی تلومری (ترمینال) و سانترومر (مسئول اتصال کروماتیدهای خواهر در میتوز) بر روی پروتئین های لایه هسته ای ثابت شده است.

پاکت هسته ای ، لایه هسته ای و منافذ هسته ای (کاریولما)

هسته از سیتوپلاسم جدا می شود پاکت هسته ایدر اثر انبساط و همجوشی مخازن شبکه آندوپلاسمی با یکدیگر به گونه ای شکل گرفته است که هسته به دلیل محفظه های باریک اطراف آن دارای دیواره های دوگانه است. حفره پاکت هسته ای نامیده می شود لومنیا فضای بین هسته ای... سطح داخلی پاکت هسته ای توسط یک لایه هسته ای ، یک ساختار پروتئینی سفت و سخت از پروتئین های لایه تشکیل شده است ، که رشته های DNA کروموزومی به آن متصل شده است. لامین ها با استفاده از پروتئین های غشایی که در آن لنگر انداخته اند ، به غشای داخلی پاکت هسته ای متصل می شوند - گیرنده های لامینا... در برخی نقاط ، غشای داخلی و خارجی پاکت هسته ای با هم ادغام شده و به اصطلاح منافذ هسته ای را تشکیل می دهند که از طریق آنها تبادل مواد بین هسته و سیتوپلاسم صورت می گیرد. منافذ حفره ای در هسته نیست ، بلکه دارای ساختار پیچیده ای است که توسط چندین ده پروتئین تخصصی - نوکلئوپورین ها سازماندهی شده است. در زیر میکروسکوپ الکترونی ، به صورت هشت گرانول پروتئینی به هم پیوسته از خارج و به همان مقدار از طرف داخلی پاکت هسته ای قابل مشاهده است.

هسته

هستهدر داخل هسته قرار دارد و پوشش غشایی خود را ندارد ، با این حال ، به وضوح در زیر میکروسکوپ نوری و الکترونی قابل تشخیص است. عملکرد اصلی هسته سنتز ریبوزوم ها است. مناطق خاصی در ژنوم سلول وجود دارد که به اصطلاح نامیده می شود سازمان دهنده های هسته ایحاوی ژنهای RNA ریبوزومی (rRNA) است که در اطراف آن هسته ها تشکیل می شوند. در هسته ، RNA RRNA توسط پلیمراز I ، بلوغ آن و مجموعه زیرواحدهای ریبوزومی سنتز می شود. پروتئین های دخیل در این فرایندها در هسته قرار دارند. برخی از این پروتئین ها دارای توالی خاصی هستند - سیگنال محلی سازی هسته (NoLS ، از زبان انگلیسی). N ucle oلوس الدرجه بندی سنادیده گرفتن) لازم به ذکر است که بیشترین غلظت پروتئین در سلول دقیقاً در هسته مشاهده می شود. حدود 600 نوع پروتئین مختلف در این ساختارها مستقر شده اند ، و اعتقاد بر این است که تنها بخش کوچکی از آنها برای اجرای عملکردهای هسته ای واقعاً ضروری است ، و بقیه به طور غیر اختصاصی وارد آنجا می شوند.

در زیر میکروسکوپ الکترونی ، چندین بخش فرعی در هسته جدا شده اند. باصطلاح مراکز فیبریلاراحاطه شده توسط قطعات جزء فیبریلار متراکم، جایی که سنتز rRNA رخ می دهد. خارج از جزء فیبریلار متراکم قرار دارد جزء گرانول، که تجمع زیر واحدهای ریبوزومی بالغ است.

ماتریس هسته ای

ماتریس هسته ایبرخی از محققان داربست غیر هسته ای نامحلول را نامیده اند. اعتقاد بر این است که ماتریس عمدتا از پروتئین های غیر هیستونی ساخته شده است که یک شبکه پیچیده شاخه ای ایجاد می کند که با لایه هسته ای ارتباط برقرار می کند. این احتمال وجود دارد که ماتریس هسته ای در تشکیل حوزه های کروماتین عملکردی دخیل باشد. در ژنوم سلول غنی از AT ویژه ناچیز وجود دارد مکانهای اتصال به ماتریس هسته ای(انگلیسی S / MAR - مدهلیز / سکافولد آضمیمه ر egions) ، که قرار است حلقه های کروماتین را روی پروتئین های هسته هسته ای متصل کنند. با این حال ، همه محققان وجود ماتریس هسته ای را تشخیص نمی دهند.

نمودار شماتیک اجرای اطلاعات ژنتیکی در طرفدار و یوکاریوت ها
PROKARIOTS در پروکاریوت ها ، سنتز پروتئین توسط ریبوزوم (ترجمه) از لحاظ فضایی از رونویسی جدا نمی شود و می تواند حتی قبل از تکمیل سنتز mRNA توسط RNA پلیمراز رخ دهد. mRNA های پروکاریوتی اغلب پلی سیسترونیک هستند ، به این معنی که حاوی چندین ژن مستقل هستند.
EURARIOTS mRNA یوکاریوت ها به شکل پیش ساز ، pre -mRNA سنتز می شود ، که پس از آن مراحل بلوغ پیچیده ای را طی می کند - پردازش ، از جمله اتصال ساختار کلاهک به انتهای 5 اینچی مولکول ، اتصال ده ها بقایای آدنین به انتهای 3 اینچی آن (پلی آدنیلاسیون) ، و از بین بردن نواحی ناچیز - اینترون ها و ارتباط با یکدیگر در مکان های مهم - اگزون ها (چسباندن). در این مورد ، اتصال اگزونهای یک mRNA پیش از هم می تواند به طرق مختلف پیش برود ، که منجر به تشکیل mRNA های بالغ مختلف و در نهایت ، انواع پروتئین های مختلف (چسباندن جایگزین) می شود. تنها mRNA که با موفقیت پردازش شده است از هسته به سیتوپلاسم صادر می شود و در ترجمه نقش دارد.

اهمیت تکاملی هسته سلول

تفاوت اصلی عملکردی بین سلولهای یوکاریوتی و سلولهای پروکاریوتی در تمایز فضایی فرآیندهای رونویسی (سنتز RNA پیام رسان) و ترجمه (سنتز پروتئین توسط ریبوزوم) است که به سلولهای یوکاریوتی ابزارهای جدیدی برای تنظیم بیوسنتز و کنترل کیفیت آنها می بخشد. mRNA

در حالی که در پروکاریوت ها ، ترجمه mRNA حتی قبل از تکمیل سنتز آن توسط RNA پلیمراز آغاز می شود ، mRNA یوکاریوتی دستخوش تغییرات قابل توجهی می شود (به اصطلاح پردازش) ، پس از آن از طریق منافذ هسته ای به سیتوپلاسم صادر می شود و تنها پس از آن می تواند وارد ترجمه شوید پردازش MRNA شامل چندین عنصر است.

اینترونها در طی فرآیندی به نام اسپلایسینگ - مناطق ناچیز و مناطق قابل توجه - اگزونها به یکدیگر متصل می شوند و از پیش ساز mRNA (pre -mRNA) جدا می شوند. علاوه بر این ، اگزون های یک پیش mRNA یکسان می توانند به روش های مختلف به هم متصل شوند ( چسباندن جایگزین) ، به طوری که یک پیش ساز می تواند به mRNA های بالغ چندین گونه مختلف تبدیل شود. بنابراین ، یک ژن می تواند چندین پروتئین را همزمان رمزگذاری کند.

علاوه بر این ، ساختار اینترون اگزونی ژنوم ، که عملاً در پروکاریوتها غیرممکن است (از آنجا که ریبوزومها می توانند mRNA نابالغ را ترجمه کنند) ، به یوکاریوتها تحرک تکاملی خاصی می بخشد. با توجه به طول نواحی اینترون ، ترکیب مجدد بین دو ژن اغلب به تبادل اگزون کاهش می یابد. با توجه به این واقعیت که اگزونها اغلب با حوزه های عملکردی پروتئین مطابقت دارند ، مناطق "همجوشی" حاصل از ترکیب مجدد اغلب عملکردهای خود را حفظ می کنند. در عین حال ، در پروکاریوتها ، ترکیب مجدد بین ژنها بدون وقفه در بخش قابل توجهی غیرممکن است ، که مطمئناً احتمال عملکرد پروتئین حاصل را کاهش می دهد.

انتهای مولکول mRNA دستخوش تغییراتی می شود. 7-متیل گوانین (به اصطلاح کلاهک) به انتهای 5 اینچی مولکول متصل شده است. ده ها بقایای آدنین به صورت غیر ماتریسی به انتهای 3 اینچی (پلی آدناسیون) متصل می شوند.

پردازش MRNA ارتباط تنگاتنگی با سنتز این مولکول ها دارد و برای کنترل کیفیت ضروری است. mRNA پردازش نشده یا ناقص پردازش شده قادر به خروج هسته به داخل سیتوپلاسم نخواهد بود یا ناپایدار بوده و به سرعت تخریب می شود. پروکاریوتها چنین مکانیزم های کنترل کیفیتی ندارند و به همین دلیل ، mRNA های پروکاریوتی عمر کوتاه تری دارند - به مولکول mRNA اشتباه سنتز شده ، در صورت وجود ، نباید اجازه داده شود برای مدت طولانی ترجمه شود.

منشأ هسته

هسته سلولی مهمترین ویژگی موجودات یوکاریوتی است که آنها را از پروکاریوتها و آرکئاها متمایز می کند. با وجود پیشرفت چشمگیر در سیتولوژی و زیست شناسی مولکولی، منشأ هسته روشن نشده است و موضوع بحث علمی است. چهار فرضیه اصلی برای منشاء هسته سلول مطرح شده است ، اما هیچ کدام از آنها حمایت گسترده ای دریافت نکرده اند.

فرضیه ای معروف به " مدل سنتروپیکپیشنهاد می کند که هسته در نتیجه رابطه همزیستی بین آرکئاها و باکتری ها بوجود آمده است (نه باکتری ها و نه باکتری ها هسته سلولی را تشکیل نداده اند). بر اساس این فرضیه ، همزیستی زمانی بوجود آمد که یک آرکئان باستانی (مشابه باستان های متانوژنیک مدرن) به یک باکتری (مشابه میکسوباکتریاهای امروزی) حمله کرد. متعاقباً ، باستان شناسی به هسته سلولی یوکاریوت های مدرن کاهش یافت. این فرضیه شبیه به نظریه های عملاً اثبات شده در مورد منشا میتوکندری و کلروپلاست است که در نتیجه اندوسیمبیوز پروتو یوکاریوت ها و باکتری های هوازی بوجود آمده است. اثبات فرضیه وجود ژنهای یکسان در یوکاریوتها و باستان شناسی ، به ویژه ژنهای هیستون است. همچنین ، myxobacteria به سرعت حرکت می کند ، می تواند ساختارهای چند سلولی ایجاد کند و دارای کینازها و پروتئین های G مشابه پروتئین های یوکاریوتی است.

بر اساس فرضیه دوم ، سلول اولیه یوکاریوتی از یک باکتری بدون مرحله اندوسیمبیوز تکامل یافته است. اثبات مدل وجود باکتری های مدرن از نظم است پلانکتومایست هاکه دارای ساختارهای هسته ای با منافذ بدوی و سایر قسمتهای سلولی محدود شده توسط غشاها هستند (هیچ مورد مشابهی در سایر پروکاریوتها یافت نشده است).

جدیدترین فرضیه نامگذاری شده است فرضیه exomembrane، ادعا می کند که هسته از یک سلول منشأ گرفته است ، که در فرایند تکامل ، غشای سلولی بیرونی دوم را ایجاد کرد. سپس غشای اولیه سلولی به غشای هسته ای تبدیل شد و سیستم پیچیده ای از ساختارهای منافذی (منافذ هسته ای) در آن برای انتقال اجزای سلولی سنتز شده در داخل هسته تشکیل شد.

یادداشت ها (ویرایش)

پیوندها

بنیاد ویکی مدیا 2010

هسته تمام فعالیت های سلولی را تنظیم می کند. آن شامل کروماتیدها- مجموعه های رشته ای مولکول های DNA با پروتئین های هیستون (ویژگی آن محتوای تعداد زیادی اسید آمینه لیزین و آرژنین در آنها است). DNA هسته تقریباً در مورد تمام صفات و خواص ارثی سلول و ارگانیسم ذخیره می کند. در طول دوره تقسیم سلولی ، کروماتیدها مارپیچ می شوند ، در این حالت آنها در زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده هستند و نامیده می شوند کروموزوم ها.

کروماتیدها در یک سلول غیر تقسیم کننده (در طول دوره بین فازها) کاملاً آبگیری نمی شوند. قسمتهای محکم پیچ خورده کروموزومها نامیده می شوند هتروکروماتین... این نزدیک به پوسته هسته واقع شده است. به مرکز هسته واقع شده است اوکروماتین- قسمت کثیف تری از کروموزوم ها RNA روی آن سنتز می شود ، یعنی خواندن اطلاعات ژنتیکی ، بیان ژن وجود دارد.

محتویات داخلی هسته از سیتوپلاسم جدا می شود پاکت هسته ایشامل دو غشاء (خارجی و داخلی). بنابراین ، هسته سلول متعلق به دو اندامک غشایی است. فضای بین غشاها نامیده می شود فرا هسته ای.

غشای خارجی در مکانهای خاصی به شبکه آندوپلاسمی (EPS) منتقل می شود. اگر ریبوزومها در EPS قرار داشته باشند ، آن را خشن می نامند. ریبوزومها همچنین می توانند روی غشای هسته ای خارجی مخلوط شوند.

در بسیاری از نقاط ، غشای بیرونی و داخلی با یکدیگر ادغام شده و شکل می گیرند منافذ هسته ای... تعداد آنها ثابت نیست (به طور متوسط ، آنها هزاران نفر هستند) و بستگی به فعالیت بیوسنتز در سلول دارد. از طریق منافذ ، هسته و سیتوپلاسم مولکول ها و ساختارهای مختلف را مبادله می کنند. منافذ فقط سوراخ نیستند ، آنها برای حمل و نقل انتخاباتی پیچیده هستند. ساختار آنها توسط پروتئین های مختلف ، نوکلئوپورین ها تعیین می شود.

مولکولهای mRNA ، tRNA ، زیر واحد ریبوزوم از هسته بیرون می آیند.

پروتئین های مختلف ، نوکلئوتیدها ، یون ها و ... از طریق منافذ وارد هسته می شوند.

زیر واحدهای ریبوزومی از rRNA و پروتئین های ریبوزومی به داخل مونتاژ می شوند هسته(ممکن است تعدادی از آنها وجود داشته باشد)... قسمت مرکزی هسته توسط بخشهای خاصی از کروموزومها ( سازمان دهنده های هسته ای) ، که در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. سازمان دهنده های هسته ای تعداد زیادی کپی از ژن های کد کننده rRNA را شامل می شوند. قبل از تقسیم سلولی ، هسته ناپدید می شود و در طی تلوفاز دوباره شکل می گیرد.

محتوای مایع (ژل مانند) هسته سلول نامیده می شود آب هسته ای (کاریوپلاسم ، نوکلئوپلاسم)... ویسکوزیته آن تقریباً مشابه هیالوپلاسم (محتوای مایع سیتوپلاسم) است ، اما اسیدیته آن بیشتر است (به هر حال ، DNA و RNA ، که در هسته به وفور یافت می شوند ، اسیدها هستند). پروتئین ها ، RNA های مختلف ، ریبوزوم ها در آب هسته ای شناور هستند.

هسته جزء اصلی یک سلول زنده است که اطلاعات ارثی را که توسط مجموعه ای از ژنها کدگذاری شده است ، حمل می کند. این یک موقعیت مرکزی در سلول را اشغال می کند. اندازه ها متفاوت است ، شکل معمولاً کروی یا بیضی شکل است. قطر هسته در سلولهای مختلف می تواند از 8 تا 25 میکرومتر باشد. استثنائاتی وجود دارد ، به عنوان مثال ، تخم های ماهی دارای هسته هایی با قطر 1 میلی متر هستند.

ویژگی های ساختار هسته

هسته با مایع و چندین عنصر ساختاری پر شده است. این شامل یک پوسته ، مجموعه ای از کروموزوم ها ، یک نوکلئوپلاسم و یک هسته است. غشاء دو غشایی است ، بین غشاء یک فضای هسته ای وجود دارد.

غشای خارجیاز نظر ساختاری شبیه شبکه آندوپلاسمی است. این با EPR مرتبط است ، که به نظر می رسد از پاکت هسته ای جدا می شود. خارج از هسته ریبوزومها قرار دارند.

غشای داخلیبا دوام ، زیرا شامل لمینت است. این یک عملکرد پشتیبانی کننده را انجام می دهد و به عنوان یک نقطه اتصال کروماتین عمل می کند.

غشا دارای منافذی است که فرآیندهای متابولیک را با سیتوپلاسم تأمین می کند. منافذ هسته ایشامل پروتئین های حمل و نقل است که مواد را با انتقال فعال به کاریوپلاسم عرضه می کند. فقط مولکولهای کوچک می توانند بصورت غیرفعال از سوراخهای منافذ عبور کنند. همچنین ، هر منافذ با یک بچه خوک پوشانده شده است ، که فرایندهای متابولیک را در هسته تنظیم می کند.

تعداد هسته هادر سلولهای تخصصی مختلف متفاوت است. در بیشتر موارد ، سلولها تک هسته ای هستند ، اما بافتهایی از سلولهای چند هسته ای (بافت کبد یا مغز) ساخته شده است. سلولهایی فاقد هسته وجود دارد - اینها گلبولهای قرمز بالغ هستند.

در تک یاخته ها ، دو نوع هسته متمایز می شوند: برخی مسئول ذخیره اطلاعات و برخی دیگر سنتز پروتئین هستند.

هسته می تواند در حالت استراحت (دوره بین فازها) یا شکافتن برسد. با عبور از بین فاز ، به نظر می رسد یک سازه کروی با دانه های سفید زیاد (کروماتین) است. کروماتین بر دو نوع است: هتروکروماتین و اوکروماتین.

Euchromatin یک کروماتین فعال است که ساختار تخلیه شده را در یک هسته خفته حفظ می کند و قادر به سنتز شدید RNA است.

هتروکروماتین حالت متراکم کروماتین است. در صورت لزوم ، می تواند به حالت euchromatin منتقل شود.

هنگام استفاده از روش سیتولوژیکی رنگ آمیزی هسته (طبق رومانوفسکی-جیمسا) ، مشخص شد که هتروکروماتین رنگ را تغییر می دهد ، در حالی که اوکروماتین اینطور نیست. کروماتین از رشته های نوکلئوپروتئین به نام کروموزوم ساخته شده است. کروموزوم ها اطلاعات ژنتیکی اساسی هر فرد را حمل می کنند. کروماتین شکلی از وجود اطلاعات ارثی در دوره بین فاز چرخه سلولی است ؛ در طول تقسیم ، به کروموزوم تبدیل می شود.

ساختار کروموزومی

هر کروموزوم از یک جفت کروماتید ساخته شده است که موازی یکدیگر هستند و فقط در یک مکان متصل می شوند - سانترومر. سانترومر کروموزوم را به دو بازو تقسیم می کند. بسته به طول بازوها ، سه نوع کروموزوم متمایز می شوند:

شانه های برابر ؛
انواع شانه ها ،
یک شانه.

برخی از کروموزوم ها دارای قسمت اضافی هستند که به اتصالات اصلی مانند نخ متصل شده است - این یک ماهواره است. ماهواره ها به شناسایی جفت کروموزوم های مختلف کمک می کنند.

هسته متافاز صفحه ای است که کروموزوم ها در آن قرار دارند. در این مرحله از میتوز است که تعداد و ساختار کروموزوم ها مورد مطالعه قرار می گیرد. در طول متافاز ، کروموزوم های خواهر به مرکز حرکت می کنند و به دو کروماتید تقسیم می شوند.

ساختار هسته ای

هسته همچنین شامل یک تشکیل غیر غشایی - هسته است. هسته ها اجسام متراکم و گردی هستند که قادر به شکست نور هستند. این محل اصلی برای سنتز RNA ریبوزومی و پروتئین های ضروری است.

تعداد هسته در سلولهای مختلف متفاوت است ، آنها می توانند در یک تشکیل بزرگ ترکیب شوند یا به صورت ذرات کوچک جدا از یکدیگر وجود داشته باشند. هنگامی که فرآیندهای مصنوعی فعال می شوند ، حجم هسته افزایش می یابد. فاقد غشاء است و توسط کروماتین متراکم احاطه شده است. هسته حاوی فلزات ، بیشتر روی است. بنابراین ، هسته یک تشکیلات پویا و در حال تغییر است که برای سنتز RNA و انتقال آن به سیتوپلاسم ضروری است.

نوکلئوپلاسم کل فضای داخلی هسته را پر می کند. نوکلئوپلاسم شامل DNA ، RNA ، مولکول های پروتئین و مواد آنزیمی است.

عملکردهای هسته در سلول

در سنتز پروتئین ، RNA ریبوزومی شرکت می کند.
فعالیت عملکردی سلول را تنظیم می کند.
حفظ اطلاعات ژنتیکی ، تکثیر دقیق و انتقال آن به فرزندان.

نقش و اهمیت هسته

هسته مخزن اصلی اطلاعات ارثی است و فنوتیپ ارگانیسم را تعیین می کند. در هسته ، DNA به دلیل آنزیم های ترمیم کننده هسته ای که قادر به از بین بردن خرابی ها و جهش ها هستند ، بدون تغییر وجود دارد. در طول تقسیم سلولی ، مکانیسم های هسته ای واگرایی دقیق و یکنواخت اطلاعات ژنتیکی را در سلول های دختر تضمین می کند.