Nukleus sel ialah organel terpentingnya, tempat penyimpanan dan pembiakan maklumat keturunan. Ini adalah struktur membran yang menduduki 10-40% sel, yang fungsinya sangat penting untuk kehidupan eukariota. Walau bagaimanapun, walaupun tanpa kehadiran nukleus, realisasi maklumat keturunan adalah mungkin. Contoh proses ini ialah aktiviti penting sel bakteria. Namun begitu, ciri struktur nukleus dan tujuannya sangat penting untuk organisma multiselular.
Lokasi nukleus dalam sel dan strukturnya
Nukleus terletak dalam ketebalan sitoplasma dan bersentuhan langsung dengan retikulum endoplasma yang kasar dan licin. Ia dikelilingi oleh dua membran, di antaranya adalah ruang perinuklear. Di dalam nukleus terdapat matriks, kromatin dan beberapa nukleolus.
Sesetengah sel manusia matang tidak mempunyai nukleus, manakala yang lain berfungsi dalam keadaan perencatan teruk aktivitinya. Secara umum, struktur nukleus (skema) dibentangkan sebagai rongga nuklear, dihadkan oleh karyolemma dari sel, yang mengandungi kromatin dan nukleolus yang ditetapkan dalam nukleoplasma.matriks nuklear.
Struktur karyolemma
Untuk kemudahan mengkaji sel nukleus, yang terakhir harus dianggap sebagai buih, dihadkan oleh cangkerang dari buih lain. Nukleus adalah gelembung dengan maklumat keturunan yang terletak di ketebalan sel. Ia dilindungi daripada sitoplasmanya oleh membran lipid dwilapisan. Struktur cangkerang nukleus adalah serupa dengan membran sel. Malah, mereka hanya dibezakan dengan nama dan bilangan lapisan. Tanpa semua ini, struktur dan fungsinya adalah sama.
Struktur karyolemma (membran nuklear) adalah dua lapisan: ia terdiri daripada dua lapisan lipid. Lapisan bilipid luar karyolemma bersentuhan langsung dengan retikulum kasar endoplasma sel. Karyolemma dalaman - dengan kandungan nukleus. Terdapat ruang perinuklear antara karyomembrane luar dan dalam. Nampaknya, ia terbentuk disebabkan oleh fenomena elektrostatik - tolakan kawasan sisa gliserol.
Fungsi membran nuklear adalah untuk mencipta penghalang mekanikal yang memisahkan nukleus daripada sitoplasma. Membran dalam nukleus berfungsi sebagai tapak penetapan untuk matriks nuklear - rantaian molekul protein yang menyokong struktur pukal. Terdapat liang khas dalam dua membran nuklear: RNA utusan memasuki sitoplasma melaluinya ke ribosom. Di dalam ketebalan nukleus terdapat beberapa nukleolus dan kromatin.
Struktur dalaman nukleoplasma
Ciri-ciri struktur nukleus membolehkan kita membandingkannya dengan sel itu sendiri. Di dalam nukleus juga terdapat persekitaran khas (nukleoplasma),diwakili oleh gel-sol, larutan koloid protein. Di dalamnya terdapat nukleoskeleton (matriks), yang diwakili oleh protein fibrillar. Perbezaan utama hanya terletak pada fakta bahawa kebanyakannya protein berasid terdapat dalam nukleus. Nampaknya, tindak balas alam sekitar sedemikian diperlukan untuk mengekalkan sifat kimia asid nukleik dan berlakunya tindak balas biokimia.
Nukleolus
Struktur nukleus sel tidak boleh dilengkapkan tanpa nukleolus. Ia adalah RNA ribosom berpilin, yang berada dalam peringkat pematangan. Kemudian, ribosom akan diperoleh daripadanya - organel yang diperlukan untuk sintesis protein. Dalam struktur nukleolus, dua komponen dibezakan: fibrillar dan globular. Mereka hanya berbeza dengan mikroskop elektron dan tidak mempunyai membran sendiri.
Komponen fibrillar berada di tengah-tengah nukleolus. Ia adalah untaian RNA jenis ribosom dari mana subunit ribosom akan dipasang. Jika kita mempertimbangkan teras (struktur dan fungsi), maka jelaslah bahawa komponen berbutir seterusnya akan terbentuk daripadanya. Ini adalah subunit ribosom matang yang sama yang berada di peringkat akhir perkembangannya. Mereka tidak lama lagi membentuk ribosom. Ia dikeluarkan daripada nukleoplasma melalui liang nuklear karyolemma dan memasuki membran retikulum endoplasma kasar.
Kromatin dan kromosom
Struktur dan fungsi nukleus sel dipautkan secara organik: hanya terdapat struktur tersebut yang diperlukan untuk menyimpan dan menghasilkan semula maklumat keturunan. Terdapat juga karyoskeleton(matriks nukleus), fungsinya untuk mengekalkan bentuk organel. Walau bagaimanapun, komponen terpenting nukleus ialah kromatin. Ini adalah kromosom yang memainkan peranan kabinet fail pelbagai kumpulan gen.
Chromatin ialah protein kompleks yang terdiri daripada polipeptida struktur kuaternari yang disambungkan kepada asid nukleik (RNA atau DNA). Kromatin juga terdapat dalam plasmid bakteria. Hampir satu perempat daripada jumlah berat kromatin terdiri daripada histon - protein yang bertanggungjawab untuk "pembungkusan" maklumat keturunan. Ciri struktur ini dikaji oleh biokimia dan biologi. Struktur nukleus adalah kompleks dengan tepat kerana kromatin dan kehadiran proses yang berselang-seli dengan spiralisasi dan despiralisasi.
Kehadiran histon memungkinkan untuk memekatkan dan melengkapkan untaian DNA di tempat yang kecil - dalam nukleus sel. Ini berlaku seperti berikut: histon membentuk nukleosom, yang merupakan struktur seperti manik. H2B, H3, H2A dan H4 adalah protein histon utama. Nukleosom dibentuk oleh empat pasang setiap histon yang dibentangkan. Pada masa yang sama, histon H1 adalah penghubung: ia dikaitkan dengan DNA di tapak kemasukan ke dalam nukleosom. Pembungkusan DNA berlaku akibat daripada "penggulungan" molekul linear di sekitar 8 protein struktur histon.
Struktur nukleus, skema yang dibentangkan di atas, mencadangkan kehadiran struktur seperti solenoid DNA yang lengkap pada histon. Ketebalan konglomerat ini adalah kira-kira 30 nm. Pada masa yang sama, struktur boleh dipadatkan lagi untuk mengambil lebih sedikit ruang dan kurang terdedah kepadakerosakan mekanikal yang tidak dapat dielakkan berlaku semasa hayat sel.
pecahan kromatin
Struktur, struktur dan fungsi nukleus sel ditetapkan untuk mengekalkan proses dinamik spiralisasi dan penyahspiralan kromatin. Oleh itu, terdapat dua pecahan utama: berpilin kuat (heterochromatin) dan berpilin sedikit (eukromatin). Mereka dipisahkan dari segi struktur dan fungsi. Dalam heterochromatin, DNA dilindungi dengan baik daripada sebarang pengaruh dan tidak boleh ditranskripsi. Euchromatin kurang dilindungi, tetapi gen boleh diduplikasi untuk sintesis protein. Selalunya, bahagian heterokromatin dan eukromatin silih berganti sepanjang keseluruhan kromosom.
Kromosom
Nukleus sel, struktur dan fungsinya diterangkan dalam penerbitan ini, mengandungi kromosom. Ia adalah kromatin yang kompleks dan padat yang boleh dilihat di bawah mikroskop cahaya. Walau bagaimanapun, ini hanya mungkin jika sel terletak pada slaid kaca pada peringkat pembahagian mitosis atau meiotik. Salah satu peringkat ialah spiralisasi kromatin dengan pembentukan kromosom. Strukturnya sangat mudah: kromosom mempunyai telomer dan dua lengan. Setiap organisma multisel daripada spesies yang sama mempunyai struktur nukleus yang sama. Jadual set kromosomnya juga serupa.
Pelaksanaan fungsi kernel
Ciri utama struktur nukleus adalah berkaitan dengan prestasi fungsi tertentu dan keperluan untuk mengawalnya. Nukleus memainkan peranan sebagai repositori maklumat keturunan, iaitu, ia adalah sejenis kabinet fail denganurutan bertulis asid amino semua protein yang boleh disintesis dalam sel. Ini bermakna untuk melaksanakan sebarang fungsi, sel mesti mensintesis protein, yang strukturnya dikodkan dalam gen.
Agar nukleus "memahami" protein tertentu yang perlu disintesis pada masa yang sesuai, terdapat sistem reseptor luaran (membran) dan dalaman. Maklumat daripada mereka datang ke nukleus melalui pemancar molekul. Selalunya ini direalisasikan melalui mekanisme siklase adenilat. Beginilah cara hormon (adrenalin, norepinephrine) dan beberapa ubat dengan struktur hidrofilik bertindak pada sel.
Mekanisme kedua pemindahan maklumat adalah dalaman. Ia adalah ciri molekul lipofilik - kortikosteroid. Bahan ini menembusi membran bilipid sel dan pergi ke nukleus, di mana ia berinteraksi dengan reseptornya. Hasil daripada pengaktifan kompleks reseptor yang terletak pada membran sel (mekanisme siklase adenilat) atau pada karyolemma, tindak balas pengaktifan gen tertentu dicetuskan. Ia mereplikasi, berdasarkan RNA messengernya dibina. Kemudian, mengikut struktur yang terakhir, protein disintesis yang melaksanakan fungsi tertentu.
Nukleus organisma berbilang sel
Dalam organisma multiselular, ciri struktur nukleus adalah sama seperti dalam organisma unisel. Walaupun terdapat beberapa nuansa. Pertama, multiselulariti membayangkan bahawa sebilangan sel akan mempunyai fungsi khusus mereka sendiri (atau beberapa). Ini bermakna bahawa sesetengah gen akan sentiasahilang semangat manakala yang lain tidak aktif.
Sebagai contoh, dalam sel tisu adiposa, sintesis protein akan menjadi tidak aktif, dan oleh itu kebanyakan kromatin berpilin. Dan dalam sel, sebagai contoh, bahagian eksokrin pankreas, proses biosintesis protein sedang berjalan. Oleh itu, kromatin mereka despiralized. Di kawasan yang gennya paling kerap direplikasi. Pada masa yang sama, ciri utama adalah penting: set kromosom semua sel satu organisma adalah sama. Hanya kerana pembezaan fungsi dalam tisu, sesetengah daripadanya dimatikan daripada kerja, manakala yang lain terputus semangat lebih kerap daripada yang lain.
Sel nuklear badan
Terdapat sel-sel, ciri-ciri struktur nukleusnya mungkin tidak dipertimbangkan, kerana sebagai hasil daripada aktiviti pentingnya, mereka sama ada menghalang fungsinya atau menyingkirkannya sepenuhnya. Contoh paling mudah ialah sel darah merah. Ini adalah sel darah, nukleusnya hanya terdapat pada peringkat awal perkembangan, apabila hemoglobin disintesis. Sebaik sahaja ia mencukupi untuk membawa oksigen, nukleus dikeluarkan daripada sel untuk memudahkannya tanpa mengganggu pengangkutan oksigen.
Secara umum, eritrosit ialah kantung sitoplasma yang diisi dengan hemoglobin. Struktur yang serupa adalah ciri sel lemak. Struktur nukleus sel adiposit sangat dipermudahkan, ia berkurangan dan beralih ke membran, dan proses sintesis protein dihalang secara maksimum. Sel-sel ini juga menyerupai "beg" yang dipenuhi dengan lemak, walaupun, tentu saja, pelbagaiterdapat lebih sedikit tindak balas biokimia di dalamnya daripada dalam eritrosit. Platelet juga tidak mempunyai nukleus, tetapi ia tidak boleh dianggap sebagai sel penuh. Ini adalah serpihan sel yang diperlukan untuk pelaksanaan proses hemostasis.
