Strukturen av kärnkraftshöljet. Cellkärna: funktioner och struktur

Tillbaka framåt

Uppmärksamhet! Förhandsvisningen av bilden är endast i informationssyfte och representerar kanske inte hela presentationen. Om du är intresserad detta jobb ladda ner den fullständiga versionen.

studielektion och primär fixering ny kunskap.

Lektionsplanering:

jag. Att organisera tid

II. Uppdatering av grundläggande kunskaper

III. Utforskar ett nytt ämne

IV. Konsolidering av det studerade materialet

V. Läxor

Under lektionerna

I. Organisatoriskt ögonblick. (Lärarens inledningsanförande).

II. Uppdatering av grundläggande kunskaper.

Den där. ämnet för vår lektion Kärnans struktur och funktioner”.

Mål och mål med lektionen:

1. Att sammanfatta och studera materialet om kärnans struktur och funktioner som den viktigaste komponenten i den eukaryota cellen.

2. Egenskaper hos eukaryota celler. Bevisa att kärnan är kontrollcentrum för cellens vitala aktivitet. Strukturen av kärnporer. innehållet i cellkärnan.

3.Aktivera kognitiv aktivitet med hjälp av tekniken för "nyckelord": karyoplasma, kromatin, kromosomer, nukleolus (nukleolus). Utveckla testfärdigheter.

4. Analysera och etablera samband och relationer mellan cellorganeller, göra jämförelser, utveckla förmågan till analytiskt tänkande.

5. Att fortsätta utveckla det kognitiva intresset bland gymnasieelever för studiet av cellens struktur, som en enhet av struktur och funktion hos organismer.

6. Bidra till utvecklingen av värdesemantiska, allmänkulturella, pedagogiska, kognitiva, informativa kompetenser. Kompetenser för personlig självförbättring.

III. Förklaring av nytt material.

Inledande ord.

Vilka organeller visas på bild nummer 4? (mitokondrier, kloroplaster).

Varför anses de vara halvautonoma cellstrukturer? (Innehåller sitt eget DNA, ribosomer, kan syntetisera sina egna proteiner).

Var annars finns DNA? (I kärnan).

Den där. celllivsprocesser kommer att bero på kärnan. Låt oss försöka bevisa det.

Se ett fragment av filmen "Cell nucleus". (Bild nummer 5).

Kärnan upptäcktes i en cell av den engelske botanikern R. Brown 1831.

Gör en slutsats. Kärnan är den viktigaste komponenten i en eukaryot cell.

Kärnan är oftast belägen i mitten av cellen, och endast i växtceller med en central vakuol - i den parietala protoplasman. Det kan ha olika former:

• sfärisk;
• äggformig;
• linsformig;
• segmenterad (sällsynt);
• långsträckt;
• spindelformad, samt en annan form.

Kärnans diameter varierar från 0,5 mikron (i svampar) till 500 mikron (i vissa ägg), i de flesta fall är den mindre än 5 mikron.

De flesta celler har en kärna, men det finns celler och organismer som innehåller 2 eller fler kärnor.

Låt oss komma ihåg. (Leverceller, celler av tvärstrimmig muskelvävnad). Bild nummer 6.

Från organismer: svamp - mucor - flera hundra, infusoria - sko har två kärnor. Bild nummer 7.

Celler utan kärnor: siktrör av floem från högre växter och mogna däggdjurserytrocyter. (Bild nummer 8).

Se ett fragment av filmen "The structure of the nucleus" (bild nr 9, 58 sek.)

1. Formulera kärnans funktioner.
2. Beskriv kärnmembranets struktur och dess funktioner.
3. Förhållandet mellan kärnan och cytoplasman.
4. Kärninnehåll.

Kärnan i cellen är urskiljbar endast i interfasen (interfaskärnan) - perioden mellan dess delningar.

Funktioner:(bild nummer 10)

1. Lagrar genetisk information som finns i DNA och överför den till dotterceller under celldelning.

2. Kontrollerar cellens vitala aktivitet. Reglerar metaboliska processer som sker i cellen.

Vi betraktar fig. "Strukturen av kärnan" (bild 11)

Vi ritar ett diagram: eleverna ritar på egen hand, kolla bild 12.

Tänk på kärnvapenhöljet (bild 13)

Kärnhöljet består av ett yttre och ett inre membran. Skalet är genomborrat nukleära porer. Vi drar slutsatsen att kärnan är en tvåmembranstruktur i cellen.

Arbeta med fig. 93. s. 211. (Lärbok av I.N. Ponomarev, O.A. Kornilov, L.V. Simonov, (bild 14), analyserar vi kärnmembranets struktur och funktioner.

Separerar kärnan från cellens cytoplasma;

Det yttre skalet passerar in i ER och bär ribosomer, kan bilda utsprång.

Kärnplattan (lamina) ligger under det inre membranet, deltar i fixeringen av kromatin - terminal och andra delar av kromosomerna kan fästas på den.

Det perinukleära utrymmet är utrymmet mellan membranen.

Porerna utför selektiv transport av ämnen från kärnan till cytoplasman och från cytoplasman till kärnan. Antalet porer är inte konstant och beror på kärnornas storlek och deras funktionella aktivitet.

Transport av ämnen genom porerna (slide 15).

Passiv transport: sockermolekyler, saltjoner.

Aktiv och selektiv transport: proteiner, ribosomsubenheter, RNA.

Att bekanta sig med porkomplexet, s. 212. Fig. 94 (bilder 16,17).

Vi sammanfattar: kärnmembranets funktion är att reglera transporten av ämnen från kärnan till cytoplasman och från cytoplasman till kärnan.

Kärninnehåll (bild 18,19,20) .

Kärnjuice (nukleoplasma eller karyoplasma, karyolymph) är en strukturlös massa som omger kromatin (kromosomer) och nukleoler. Liknar cytosolen (hyaloplasman) i cytoplasman. Innehåller olika RNA och enzymproteiner, till skillnad från hyaloplasma innehåller en hög koncentration av Na, + K +, Cl - joner; lägre halt av SO 4 2- .

Nukleoplasmans funktioner:

• fyller utrymmet mellan kärntekniska strukturer;
• deltar i transporten av ämnen från kärnan till cytoplasman och från cytoplasman till kärnan;
• reglerar DNA-syntes under replikation, mRNA-syntes under transkription

Kromatin har formen av klumpar, granulat och filament (slide 20.21).

Den kemiska sammansättningen av kromatin: 1) DNA (30–45%), 2) histonproteiner (30–50%), 3) icke-histonproteiner (4–33%), därför är kromatin ett deoxiribonukleoproteinkomplex (DNP) .

Kromatin är en form av existens av genetiskt material i interfasceller. I en cell som delar sig lindas DNA-strängar (kondensering av kromatin) och bildas kromosomer.

Kärnans kromosomer utgör dess kromosomuppsättning - karyotyp.

Kromatinfunktioner:

• Innehåller genetiskt material - DNA, bestående av gener som bär ärftlig information;
• Utför syntesen av DNA (under fördubbling av kromosomerna i S-perioden av cellcykeln), mRNA (transkription under proteinbiosyntes);
• Reglerar syntesen av proteiner och kontrollerar cellens vitala aktivitet;
• Histonproteiner ger kromatinkondensation.

Kärna. Kärnan innehåller en eller flera nukleoler. De har en rundad struktur (slide 22, 23)

Den innehåller: protein - 70-80% (bestämmer hög densitet), RNA - 5-14%, DNA - 2-12%.

Nukleolus är en beroende struktur av kärnan. Det bildas i den region av kromosomen som bär rRNA-generna. Sådana delar av kromosomerna kallas nukleolära organisatörer. Bildandet av kärnan i en mänsklig cell involverar slingor av tio individuella kromosomer som innehåller rRNA-gener (nukleolära organisatörer). I nukleolerna syntetiseras rRNA, som tillsammans med proteinet som tas emot från cytoplasman bildar ribosomsubenheter.

Sekundär förträngning - nukleolär organisatör, innehåller rRNA-gener, finns i en eller två kromosomer i genomet.

Sammansättningen av ribosomer i cytoplasman är klar. Under celldelningen sönderdelas nukleolen och återbildas i telofas.

Nukleolus funktioner:

Syntes av rRNA och sammansättning av ribosomsubenheter (sammansättning av ribosomer från subenheter i cytoplasman är avslutad efter att de lämnar kärnan);

För att sammanfatta:

Cellkärnan är kontrollcentrum för cellens vitala aktivitet.

1. Kärna -> kromatin (DNP) -> kromosomer -> DNA-molekyl -> DNA-sektion - genen lagrar och överför ärftlig information.
2. Kärnan är i konstant och nära interaktion med cytoplasman; mRNA-molekyler syntetiseras i den, som överför information från DNA till platsen för proteinsyntes i cytoplasman på ribosomer. Men själva kärnan påverkas också av cytoplasman, eftersom enzymerna som syntetiseras i den kommer in i kärnan och är nödvändiga för dess normala funktion.
3. Kärnan styr syntesen av alla proteiner i cellen och genom dem - alla fysiologiska processer i cellen.

Redan i slutet av förra seklet bevisades det att fragment som saknar en kärna, avskurna från en amöba eller ciliat, dör efter mer eller mindre kort tid.

För att ta reda på kärnans roll kan man ta bort den från cellen och observera konsekvenserna av en sådan operation. Om du använder en mikronål för att ta bort kärnan från ett encelligt djur - en amöba, fortsätter cellen att leva och röra sig, men kan inte växa och dör efter några dagar. Därför är kärnan nödvändig för metaboliska processer (främst för syntesen nukleinsyror och proteiner) som säkerställer tillväxt och reproduktion av celler.

Man kan invända att det inte är förlusten av kärnan som leder till döden, utan själva operationen. För att ta reda på detta är det nödvändigt att sätta upp ett experiment med en kontroll, d.v.s. utsätta två grupper av amöbor för samma operation, med den skillnaden att i det ena fallet avlägsnas kärnan faktiskt, och i det andra, en mikronål sätts in i amöban och flyttas in i cellen precis som det görs när kärnan tas bort, och de tas bort och kvarlämnar kärnan i cellen; detta kallas en "imaginär" operation. Efter en sådan procedur återhämtar sig amöbor, växer och delar sig; detta visar att döden av amöbor i den första gruppen inte orsakades av operationen som sådan, utan av avlägsnandet av kärnan.

Acetabularia är en encellig organism, en gigantisk enkärnig cell med en komplex struktur (bild 26).

Den består av en rhizoid med en kärna, en stjälk och ett paraply (keps).

Amputation av stammen (rhizoid), som innehåller växtens encellskärna. En ny rhizoid bildas, som dock inte har någon kärna. Cellen kan överleva under gynnsamma förhållanden i flera månader, men kan inte längre föröka sig.

En kärnbildad (kärnförsedd) växt kan återställa de förlorade delarna: paraply, rhizoid: allt utom kärnan. Sådana växter dör efter några månader. Tvärtom, delar av denna encelliga växt med en kärna kan upprepade gånger återhämta sig från skada.

Kör testet (kommentar till svaret, bild 27-37 ).

1. Vilka mänskliga celler förlorar sin kärna i utvecklingsprocessen, men fortsätter att utföra sina funktioner under lång tid?

a) nervceller

b) celler i det inre lagret av huden

c) erytrocyter +

d) tvärstrimmiga muskelfibrer

(Erytrocytceller. Unga har en kärna, mogna tappar den, fortsätter att fungera i 120 dagar).

2. Kroppens huvudsakliga genetiska information lagras i:

3. Nukleolus funktion är att bilda:

(I nukleolen syntetiseras rRNA som tillsammans med proteinet som kommer från cytoplasman bildar ribosomer).

4. Proteinerna som utgör kromosomerna kallas:

(Histonproteiner ger kromatinkondensation).

5. Porer i kärnans skal:

(Porerna bildas av proteinstrukturer, genom vilka kärnan och cytoplasman är passivt och selektivt förbundna).

6. Vad är rätt?

a) under celldelningsprocessen försvinner nukleolerna i kärnan +

b) kromosomer är uppbyggda av DNA

c) i växtceller trycker kärnan vakuolen mot väggen

d) histonproteiner eliminerar störningar i DNA

(Nukleolen är en icke-oberoende struktur av kärnan. Den bildas på en sektion av kromosomen som bär rRNA-gener. Sådana sektioner av kromosomer kallas nukleolära organisatörer. Innan kärnan delar sig försvinner kärnan och bildas sedan igen).

7. Huvudkärnfunktion: (2 svar)

a) hantering av intracellulär metabolism +

b) isolering av DNA från cytoplasman

c) lagring av genetisk information +

d) förening av kromosomer före spiralisering

(Kärnan innehåller DNA, som lagrar och överför genetisk information, genom mRNA sker proteinsyntes på ribosomerna, utbyte av ämnen mellan kärnan och cytoplasman utförs)

Välj tre svar.

8. Specificera strukturerna för eukaryota celler i vilka DNA-molekyler är lokaliserade.

(Cellens halvautonoma organeller är mitokondrier och kloroplaster. Kärnan som styr alla livsprocesser i cellen).

9. Nukleolerna är uppbyggda av:

(protein - 70-80% (bestämmer hög densitet), RNA - 5-14%, DNA - 2-12%).

10. Vad är rätt?

a) nukleoler är "workshops" för produktion av lysosomer

b) det yttre membranet är täckt med många ribosomer +

c) replikering är processen för DNA-självkopiering +

d) ribosomalt RNA bildas i nukleolerna +

Ge ett svar på en fråga.

• Vad är strukturen och funktionen för kärnskalet?

svarselement.

1) 1. Begränsar innehållet i kärnan från cytoplasman

2) 2. Består av yttre och inre membran, liknande till strukturen som plasmamembranet. På det yttre membranet - ribosomer, passerar in i EPS.

3) 3. Den har många porer genom vilka utbytet av ämnen mellan kärnan och cytoplasman sker.

Läxa. Punkt 46. Frågor 2,4 s. 215.

Huvudlitteratur.

1. I. Ponomareva, O.A. Kornilova, L.V. Simonova, Moscow Publishing Center "Ventana - Graf" 2013
2. V.V. Zakharov, S.G. Mamontov, I.I. Sonin Allmän biologi. Årskurs 10. Ed. "Drofa", Moskva 2007
3. A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V. Pasechnik Allmän biologi årskurs 10-11 Ed. "Drofa" 2010
4. Krasnodembsky E.G., 2008. "Allmän biologi: En manual för gymnasieelever och universitetssökande"
5. Internetresurser. Enkel samling utbildningsresurser. Från Wikipedia, den fria encyklopedin.

Kärnans roll: Kärnan utför två grupper av allmänna funktioner: en relaterad till den faktiska lagringen av genetisk information, den andra - med dess implementering, med tillhandahållande av proteinsyntes.

Den första gruppen omfattar processer som är förknippade med upprätthållandet av ärftlig information i form av en oförändrad DNA-struktur. Dessa processer är förknippade med närvaron av så kallade reparationsenzymer, som eliminerar spontana skador på DNA-molekylen (brott i en av DNA-kedjorna, en del av strålningsskada), vilket håller DNA-molekylernas struktur praktiskt taget oförändrad i ett antal generationer av celler eller organismer. Vidare sker reproduktion eller reduplicering av DNA-molekyler i kärnan, vilket gör det möjligt för två celler att få exakt samma mängd genetisk information, både kvalitativt och kvantitativt. I kärnorna sker förändringsprocesser och rekombination av genetiskt material, vilket observeras under meios (korsning). Slutligen är kärnor direkt involverade i distributionen av DNA-molekyler under celldelning.

En annan grupp av cellulära processer som tillhandahålls av kärnans aktivitet är skapandet av den faktiska apparaten för proteinsyntes. Detta är inte bara syntes, transkription på DNA-molekyler av olika budbärar-RNA och ribosomalt RNA. I kärnan av eukaryoter sker bildningen av ribosomsubenheter också genom att komplexbinda ribosomalt RNA syntetiserat i kärnan med ribosomala proteiner som syntetiseras i cytoplasman och överförs till kärnan.

Således är kärnan inte bara en behållare av genetiskt material, utan också en plats där detta material fungerar och reproducerar. Därför är förlusten av lil, en kränkning av någon av funktionerna som anges ovan, skadlig för cellen som helhet. Således kommer en kränkning av reparationsprocesser att leda till en förändring i den primära strukturen av DNA och automatiskt till en förändring i strukturen av proteiner, vilket säkert kommer att påverka deras specifika aktivitet, som helt enkelt kan försvinna eller förändras på ett sådant sätt att det kommer att tillhandahåller inte cellulära funktioner, som ett resultat av vilket cellen dör. Brott mot DNA-replikation kommer att leda till ett stopp i cellreproduktionen eller till uppkomsten av celler med en sämre uppsättning genetisk information, vilket också är skadligt för celler. Samma resultat kommer att leda till en kränkning av fördelningen av genetiskt material (DNA-molekyler) under celldelning. Förlust till följd av skada på kärnan eller i händelse av brott mot någon regulatorisk process för syntes av någon form av RNA kommer automatiskt att leda till ett stopp i proteinsyntesen i cellen eller till dess grova kränkningar.

Vikten av kärnan som ett förråd av genetiskt material och dess huvudrollen vid bestämning av fenotypiska egenskaper etablerades för länge sedan. Den tyske biologen Hammerling var en av de första som visade kärnans väsentliga roll. Han valde den ovanligt stora encelliga (eller icke-cellulära) tången Acetabularia som föremål för sina experiment.

Hammerling visade att en kärna är nödvändig för den normala utvecklingen av mössan. I ytterligare experiment, där den nedre delen som innehöll kärnan av en art var förbunden med stjälken som saknar kärnan av en annan art, utvecklade sådana chimärer alltid ett lock som var typiskt för den art som kärnan tillhör.

När man utvärderar denna modell för kärnkraftskontroll bör man dock ta hänsyn till primitiviteten hos den organism som används som objekt. Transplantationsmetoden tillämpades senare i experiment som utfördes 1952 av två amerikanska forskare, Briggs och King, med celler från grodan Rana pipenis. Dessa författare tog bort kärnor från obefruktade ägg och ersatte dem med kärnor från sena blastulaceller som redan visade tecken på differentiering. I många fall utvecklades normala vuxna grodor från mottagarägg.

På tal om cellkärnan menar vi själva kärnorna i eukaryota celler. Deras kärnor är byggda på ett komplext sätt och skiljer sig ganska kraftigt från kärnformationer, nukleoider, prokaryota organismer. I den senare inkluderar nukleoiderna (kärnliknande strukturer) en enda cirkulär DNA-molekyl, praktiskt taget fri från proteiner. Ibland kallas en sådan DNA-molekyl av bakterieceller en bakteriell kromosom, eller en genofor (genbärare). Bakteriekromosomen separeras inte av membran från huvudcytoplasman, utan är sammansatt till en kompakt kärnzon – en nukleoid som kan ses i ett ljusmikroskop efter speciella färgningar.

Själva termen kärna användes först av Brown 1833 för att hänvisa till sfäriska permanenta strukturer i växtceller. Senare beskrevs samma struktur i alla celler hos högre organismer.

Cellkärnan är vanligtvis en per cell (det finns exempel på flerkärniga celler), består av ett kärnhölje som skiljer den från cytoplasman, kromatinet, nukleolen, karyoplasman (eller kärnjuicen) (Fig.). Dessa fyra huvudkomponenter finns i nästan alla icke-delande celler i eukaryota encelliga och flercelliga organismer.

Kärnorna är vanligtvis sfäriska eller äggformade; diametern på den förra är ungefär 10 μm och längden på den senare är 20 μm.

Kärnan är nödvändig för cellens liv, eftersom den reglerar all dess aktivitet. Detta beror på det faktum att kärnan bär den genetiska (ärftliga) informationen som finns i DNA:t.

kärnhölje

Denna struktur är karakteristisk för alla eukaryota celler. Kärnhöljet består av yttre och inre membran åtskilda av ett perinukleärt utrymme 20 till 60 nm brett. Kärnkraftshöljet innehåller kärnporer.

Kärnmembranets membran skiljer sig inte morfologiskt från andra intracellulära membran: de är cirka 7 nm tjocka och består av två osmiofila skikt.

I allmän syn kärnmembranet kan representeras som en ihålig tvålagerspåse som separerar kärnans innehåll från cytoplasman. Av alla intracellulära membrankomponenter är det bara kärnan, mitokondrierna och plastiderna som har denna typ av membranarrangemang. Kärnmembranet har dock en karakteristisk egenskap som skiljer det från andra membranstrukturer i cellen. Detta är närvaron av speciella porer i kärnmembranet, som bildas på grund av många fusionszoner av två kärnmembran och är, så att säga, rundade perforeringar av hela kärnmembranet.

Strukturen av kärnkraftshöljet

Det yttre membranet av kärnhöljet, som är i direkt kontakt med cellens cytoplasma, har ett antal strukturella egenskaper som gör att det kan tillskrivas det korrekta membransystemet i det endoplasmatiska retikulumet. Således är ett stort antal ribosomer vanligtvis belägna på det yttre kärnmembranet. I de flesta djur- och växtceller representerar kärnmembranets yttre membran inte en perfekt plan yta – det kan bilda utsprång eller utväxter av olika storlekar mot cytoplasman.

Det inre membranet är i kontakt med det kromosomala materialet i kärnan (se nedan).

Den mest karakteristiska och iögonfallande strukturen i kärnvapenhöljet är kärnporen. Porerna i skalet bildas genom sammansmältning av två kärnmembran i form av rundade genomgående hål eller perforeringar med en diameter på 80-90 nm. Det rundade genomgående hålet i kärnhöljet är fyllt med intrikat organiserade globulära och fibrillära strukturer. Kombinationen av membranperforeringar och dessa strukturer kallas kärnporkomplexet. Därmed betonas att kärnporen inte bara är ett genomgående hål i kärnmembranet genom vilket ämnena i kärnan och cytoplasman kan kommunicera direkt.

Det komplexa komplexet av porer har oktagonal symmetri. Längs gränsen till det rundade hålet i kärnmembranet finns tre rader av granulat, 8 stycken vardera: en rad ligger på sidan av kärnan, den andra på sidan av cytoplasman, den tredje är belägen i den centrala delen av kärnan. porerna. Granulstorleken är ca 25 nm. Fibrillära processer sträcker sig från dessa granuler. Sådana fibriller som sträcker sig från de perifera granulerna kan konvergera i centrum och skapa, så att säga, en skiljevägg, ett diafragma, tvärs över poren. I mitten av hålet kan man ofta se det så kallade centrala granulatet.

Antalet kärnporer beror på cellernas metaboliska aktivitet: ju högre syntetiska processer i cellerna, desto fler porer per enhetsyta av cellkärnan.

Antal kärnporer i olika föremål

Kärnhöljeskemi

I kärnmembranens sammansättning finns små mängder DNA (0-8%), RNA (3-9%), men de huvudsakliga kemiska komponenterna är lipider (13-35%) och proteiner (50-75%). , vilket är för alla cellmembran.

Sammansättningen av lipider liknar den i membranen i mikrosomer eller membran i det endoplasmatiska retikulumet. Kärnmembranen kännetecknas av en relativt låg halt av kolesterol och en hög halt av fosfolipider berikade på mättade fettsyror.

Proteinsammansättningen av membranfraktioner är mycket komplex. Bland proteiner hittades ett antal enzymer vanliga med ER (till exempel glukos-6-fosfatas, Mg-beroende ATPas, glutamatdehydrogenas etc.), RNA-polymeras hittades inte. Här avslöjades aktiviteterna för många oxidativa enzymer (cytokromoxidas, NADH-cytokrom-c-reduktas) och olika cytokromer.

Bland proteinfraktionerna av kärnmembran finns det grundläggande proteiner av histontyp, vilket förklaras av kopplingen av kromatinregioner med kärnhöljet.

Kärnhölje och kärn-cytoplasmatiskt utbyte

Kärnmembranet är ett system som avgränsar de två huvudsakliga cellkompartmenten: cytoplasman och kärnan. Kärnmembranen är helt permeabla för joner, för ämnen med låg molekylvikt, såsom sockerarter, aminosyror, nukleotider. Man tror att proteiner med en molekylvikt på upp till 70 tusen och en storlek på högst 4,5 nm kan fritt diffundera genom skalet.

Den omvända processen är också känd - överföringen av ämnen från kärnan till cytoplasman. Detta gäller främst transporten av RNA syntetiserat uteslutande i kärnan.

Ett annat sätt att transportera ämnen från kärnan till cytoplasman är associerat med bildandet av utväxter av kärnmembranet, som kan separeras från kärnan i form av vakuoler, deras innehåll hälls sedan ut eller kastas in i cytoplasman.

Från kärnmembranets många egenskaper och funktionella belastningar bör det således betonas dess roll som en barriär som skiljer innehållet i kärnan från cytoplasman, vilket begränsar Fri tillgång in i kärnan av stora aggregat av biopolymerer, en barriär som aktivt reglerar transporten av makromolekyler mellan kärnan och cytoplasman.

En av kärnhöljets huvudfunktioner bör också betraktas som dess deltagande i skapandet av intranukleär ordning, i fixeringen av kromosomalt material i kärnans tredimensionella utrymme.

kärnkraftsmatris

Detta komplex representerar inte någon ren fraktion, det inkluderar komponenter i kärnhöljet, nukleolen och karyoplasman. Både heterogent RNA och en del av DNA visade sig vara associerade med kärnmatrisen. Dessa observationer gav anledning att tro att kärnmatrisen spelar en viktig roll inte bara för att upprätthålla den övergripande strukturen av interfaskärnan, utan också kan vara involverad i regleringen av nukleinsyrasyntes.

Föreläsning nr.

Antal timmar: 2

CellulärKÄRNA

1. Allmänna egenskaper hos interfaskärnan. Kärnfunktioner

2.

3.

4.

1. Allmänna egenskaper hos interfaskärnan

Kärnan är den viktigaste komponenten i cellen, som finns i nästan alla celler i flercelliga organismer. De flesta celler har en enda kärna, men det finns tvåkärniga och flerkärniga celler (till exempel tvärstrimmiga muskelfibrer). Binukleära och multinukleära beror på cellernas funktionella egenskaper eller patologiska tillstånd. Formen och storleken på kärnan är mycket varierande och beror på typen av organism, typ, ålder och funktionstillstånd hos cellen. I genomsnitt är kärnans volym cirka 10 % av cellens totala volym. Oftast har kärnan en rund eller oval form som sträcker sig i storlek från 3 till 10 mikron i diameter. Minsta storlek kärnan är 1 mikron (i vissa protozoer), den maximala är 1 mm (ägg från vissa fiskar och groddjur). I vissa fall är det ett beroende av kärnans form av cellens form. Kärnan intar vanligtvis en central position, men i differentierade celler kan den förskjutas till den perifera delen av cellen. Kärnan innehåller nästan allt DNA från en eukaryot cell.

Kärnans huvudfunktioner är:

1) Lagring och överföring av genetisk information;

2) Reglering av proteinsyntes, metabolism och energi i cellen.

Således är kärnan inte bara en behållare för genetiskt material, utan också en plats där detta material fungerar och reproducerar. Därför kommer brott mot någon av dessa funktioner att leda till celldöd. Allt detta pekar på ledande värde nukleära strukturer i processerna för syntes av nukleinsyror och proteiner.

En av de första forskarna som visade kärnans roll i cellens liv var den tyske biologen Hammerling. Som ett experimentobjekt använde Hammerling stora encelliga alger. AcetobulariaMediterranea och A.crenulata. Dessa närbesläktade arter skiljer sig väl från varandra genom formen på "kepsen". Vid basen av stammen finns kärnan. I vissa experiment skiljdes locket från den nedre delen av stammen. Som ett resultat fann man att kärnan är nödvändig för den normala utvecklingen av locket. I andra experiment kopplades en stjälk med en kärna av en art av alger med en stjälk utan en kärna av en annan art. De resulterande chimärerna utvecklade alltid en mössa som var typisk för den art som kärnan tillhörde.

Övergripande plan Strukturen av interfaskärnan är densamma i alla celler. Kärnan består av kärnmembran, kromatin, nukleoler, kärnproteinmatris och karyoplasma (nukleoplasma). Dessa komponenter finns i nästan alla icke-delande celler i eukaryota encelliga och flercelliga organismer.

2. Kärnhölje, struktur och funktionell betydelse

Kärnhölje (karyolemma, karyotheca) består av yttre och inre kärnmembran med en tjocklek av 7 nm. Mellan dem är perinukleärt utrymme bredd från 20 till 40 nm. De huvudsakliga kemiska komponenterna i kärnmembranet är lipider (13-35%) och proteiner (50-75%). Små mängder DNA (0-8%) och RNA (3-9%) finns också i kärnmembranens sammansättning. Kärnmembranen kännetecknas av en relativt låg halt av kolesterol och en hög halt av fosfolipider. Kärnmembranet är direkt kopplat till det endoplasmatiska retikulumet och innehållet i kärnan. Nätverksliknande strukturer gränsar till den på båda sidor. Den nätverksliknande strukturen som kantar det inre kärnmembranet ser ut som ett tunt skal och kallas kärnkraftslamina. Kärnskiktet stöder membranet och är i kontakt med kromosomer och nukleärt RNA. Den nätverksliknande strukturen som omger det yttre kärnmembranet är mycket mindre kompakt. Det yttre kärnmembranet är fyllt med ribosomer involverade i proteinsyntesen. Kärnhöljet innehåller många porer med en diameter på cirka 30-100 nm. Antalet kärnporer beror på celltypen, stadiet i cellcykeln och den specifika hormonella situationen. Så ju mer intensiva syntetiska processer är i cellen, desto fler porer finns det i kärnmembranet. Kärnporer är ganska labila strukturer, det vill säga beroende på yttre påverkan kan de ändra sin radie och konduktivitet. Poröppningen är fylld med komplext organiserade globulära och fibrillära strukturer. Kombinationen av membranperforeringar och dessa strukturer kallas kärnporkomplexet. Det komplexa komplexet av porer har oktagonal symmetri. Tre rader av granulat, 8 stycken i varje, är placerade längs gränsen till det rundade hålet i kärnmembranet: en rad är ett verktyg för att konstruera konceptuella modeller av kärnans sida, den andra är ett verktyg för att konstruera konceptuella modeller av sidan av cytoplasman, den tredje är belägen i den centrala delen av porerna. Granulstorleken är ca 25 nm. Fibrillära processer sträcker sig från granulerna. Sådana fibriller som sträcker sig från de perifera granulerna kan konvergera i centrum och skapa, så att säga, en skiljevägg, ett diafragma, tvärs över poren. I mitten av hålet kan man ofta se det så kallade centrala granulatet.

Nukleär cytoplasmatisk transport

Processen för substrattranslokation genom kärnporen (vid import) består av flera steg. I det första steget förankras det transporterade komplexet på fibrillen som är vänd mot cytoplasman. Sedan böjer fibrillen och flyttar komplexet till ingången till kärnporkanalen. Den faktiska translokationen och frisättningen av komplexet till karyoplasman äger rum. Den omvända processen är också känd - överföringen av ämnen från kärnan till cytoplasman. Detta gäller främst transporten av RNA syntetiserat uteslutande i kärnan. Det finns också ett annat sätt att överföra ämnen från kärnan till cytoplasman. Det är förknippat med bildandet av utväxter av kärnmembranet, som kan separeras från kärnan i form av vakuoler, och sedan hälls deras innehåll ut eller kastas ut i cytoplasman.

Således utförs utbytet av ämnen mellan kärnan och cytoplasman på två huvudsakliga sätt: genom porerna och genom snörning.

Kärnkraftshöljets funktioner:

1. Barriär.Denna funktion är att separera innehållet i kärnan från cytoplasman. Som ett resultat visar sig processerna för RNA/DNA-syntes från proteinsyntes vara rumsligt separerade.

2. Transport.Kärnhöljet reglerar aktivt transporten av makromolekyler mellan kärnan och cytoplasman.

3. Organisera.En av kärnvapenhöljets huvudfunktioner är dess deltagande i skapandet av intranukleär ordning.

3. Kromatinets och kromosomernas struktur och funktioner

Ärftligt material kan finnas i cellkärnan i två strukturella och funktionella tillstånd:

1. Kromatin.Detta är ett dekondenserat, metaboliskt aktivt tillstånd utformat för att tillhandahålla transkriptions- och redupliceringsprocesser i interfasen.

2. Kromosomer.Detta är det mest kondenserade, kompakta, metaboliskt inaktiva tillståndet, utformat för att distribuera och transportera genetiskt material till dotterceller.

Kromatin.I cellkärnan avslöjas zoner med tät substans, som är väl färgade med grundläggande färgämnen. Dessa strukturer kallas "kromatin" (från grekiskan "chromo"– färg, färg). Kromatinet i interfaskärnorna är de kromosomer som är i ett dekondenserat tillstånd. Graden av dekondensering av kromosomer kan vara olika. Zonerna för fullständig dekondensering kallas eukromatin. Med ofullständig dekondensering kallas områden av kondenserad kromatin heterokromatin. Graden av kromatindekondensation i mellanfasen återspeglar den funktionella belastningen av denna struktur. Ju mer "diffust" kromatinet är fördelat i interfaskärnan, desto mer intensiva är de syntetiska processerna i den. MinskaRNA-syntes i celler åtföljs vanligtvis av en ökning av kondenserade kromatinzoner.Maximal kondensation av kondenserat kromatin uppnås under mitotisk celldelning. Under denna period utför kromosomerna inga syntetiska funktioner.

Kemiskt sett består kromatin av DNA (30-45%), histoner (30-50%), icke-histonproteiner (4-33%) och en liten mängd RNA.DNA från eukaryota kromosomer är en linjär molekyl som består av tandem (en efter den andra) ordnade replikoner. olika storlek. Den genomsnittliga replikonstorleken är cirka 30 µm. Replikoner är sektioner av DNA som syntetiseras som oberoende enheter. Replikoner har start- och slutpunkter för DNA-syntes. RNA är alla kända cellulära typer av RNA i processen för syntes eller mognad. Histoner syntetiseras på polysomer i cytoplasman, och denna syntes börjar något tidigare än DNA-replikation. Syntetiserade histoner migrerar från cytoplasman till kärnan, där de binder till DNA-regioner.

Strukturellt sett är kromatin en trådliknande komplex molekyl av deoxiribonukleoprotein (DNP), som består av DNA associerat med histoner. Kromatinfilamentet är en dubbelspiral av DNA som omger histonkärnan. Den består av återkommande enheter som kallas nukleosomer. Antalet nukleosomer är enormt.

Kromosomer(från grekiskans chromo och soma) är cellkärnans organeller, som är bärare av gener och bestämmer cellers och organismers ärftliga egenskaper.

Kromosomer är stavformade strukturer av varierande längd med en ganska konstant tjocklek. De har en zon med primär förträngning, som delar kromosomen i två armar.Kromosomer med lika många kallas metacentrisk, med armar av ojämn längd - submetacentrisk. Kromosomer med en mycket kort, nästan omärklig andra arm kallas akrocentrisk.

I området för den primära förträngningen finns en centromer, som är en lamellstruktur i form av en skiva. Buntar av mikrotubuli av den mitotiska spindeln är fästa vid centromeren och löper mot centriolen. Dessa buntar av mikrotubuli är involverade i rörelsen av kromosomer till cellens poler under mitos. Vissa kromosomer har en sekundär förträngning. Den senare är vanligtvis belägen nära den distala änden av kromosomen och separerar ett litet område, satelliten. Sekundära förträngningar kallas nukleolära organisatörer. Det DNA som ansvarar för syntesen av rRNA är lokaliserat här. Armarna på kromosomerna slutar i telomerer, ändsegmenten. De telomeriska ändarna av kromosomerna kan inte kopplas till andra kromosomer eller deras fragment. Däremot kan de trasiga ändarna av kromosomerna sammanfoga samma trasiga ändar av andra kromosomer.

Storleken på kromosomerna i olika organismer varierar kraftigt. Så längden på kromosomerna kan variera från 0,2 till 50 mikron. De minsta kromosomerna finns i vissa protozoer, svampar. De längsta finns hos vissa orthopteraninsekter, hos groddjur och hos liljor. Längden på mänskliga kromosomer är i intervallet 1,5-10 mikron.

Antalet kromosomer i olika föremål varierar också avsevärt, men är typiskt för varje art av djur eller växt. Hos vissa radiolarier når antalet kromosomer 1000-1600. Rekordhållaren bland växter när det gäller antalet kromosomer (ca 500) är gräsormbunken, 308 kromosomer i mullbärsträdet. Det minsta antalet kromosomer (2 per diploid uppsättning) observeras i malariaplasmodium, hästspolmask. Människan har 46 kromosomeri schimpans, kackerlacka och peppar– 48, fruktfluga Drosophila - 8, husfluga - 12, karp - 104, gran och tall - 24, duva - 80.

Karyotyp (från grekiskan. Karion - kärna, nötkärna, operatorer - prov, form) - en uppsättning egenskaper hos kromosomuppsättningen (antal, storlek, form på kromosomer) som är karakteristiska för en viss art.

Individer av olika kön (särskilt hos djur) av samma art kan skilja sig åt i antal kromosomer (skillnaden är oftast på en kromosom). Även hos närbesläktade arter skiljer sig kromosomuppsättningar från varandra antingen i antalet kromosomer eller i storleken på minst en eller flera kromosomer.Därför kan strukturen av karyotypen vara ett taxonomiskt drag.

Under andra hälften av 1900-talet började praxisen med kromosomanalys introduceras metoder för differentiell färgning av kromosomer. Man tror att förmågan hos enskilda sektioner av kromosomer att färga är associerad med deras kemiska skillnader.

4. Kärna. Karyoplasm. Kärnproteinmatris

Nukleolen (nucleolus) är en väsentlig komponent i cellkärnan hos eukaryota organismer. Det finns dock några undantag. Således saknas nukleoler i högt specialiserade celler, i synnerhet i vissa blodkroppar. Nukleolen är en tät rund kropp med en storlek på 1-5 mikron. Till skillnad från cytoplasmatiska organeller har kärnan inte ett membran som skulle omge dess innehåll. Storleken på kärnan återspeglar graden av dess funktionella aktivitet, som varierar kraftigt i olika celler. Nukleolen är ett derivat av kromosomen. Nukleolus består av protein, RNA och DNA. Koncentrationen av RNA i nukleolerna är alltid högre än koncentrationen av RNA i andra komponenter i cellen. Således kan koncentrationen av RNA i kärnan vara 2-8 gånger högre än i kärnan och 1-3 gånger högre än i cytoplasman. På grund av det höga innehållet av RNA färgas nukleolerna väl med basiska färgämnen. DNA:t i kärnan bildar stora slingor som kallas nukleolära organisatörer. Bildandet och antalet nukleoler i cellerna beror på dem. Nukleolen är heterogen till sin struktur. Den har två huvudkomponenter: granulär och fibrillär. Granulernas diameter är cirka 15-20 nm, tjockleken på fibrillerna– 6-8 nm. Den fibrillära komponenten kan koncentreras i den centrala delen av nukleolen och den granulära komponenten - längs periferin. Ofta bildar den granulära komponenten filamentösa strukturer - nukleolonemes med en tjocklek på cirka 0,2 μm. Den fibrillära komponenten i nukleolerna är ribonukleoproteinsträngarna av ribosomprekursorer, och granulerna är de mogna ribosomsubenheterna. Nukleolus funktion är att bilda ribosomalt RNA (rRNA) och ribosomer, på vilka polypeptidkedjor syntetiseras i cytoplasman. Mekanismen för ribosombildning är som följer: en rRNA-prekursor bildas på DNA från den nukleolära organisatören, som är klädd med ett protein i nukleoluszonen. Ribosomsubenheter är sammansatta i kärnan. I aktivt fungerande nukleoler syntetiseras 1500-3000 ribosomer per minut. Ribosomer från kärnan genom porer i kärnhöljet kommer in i membranen i det endoplasmatiska retikulumet. Antalet och bildningen av nukleoler är förknippade med aktiviteten hos nukleolära organisatörer. Förändringar i antalet nukleoler kan uppstå på grund av sammansmältning av nukleoler eller på grund av förändringar i cellens kromosombalans. Kärnor innehåller vanligtvis flera nukleoler. Kärnorna i vissa celler (salamanderoocyter) innehåller ett stort antal nukleoler. Detta fenomen har fått ett namn förstärkning. Det ligger i organisationen av kvalitetsledningssystem, vilket sker överreplikering av den nukleolära organisatörszonen, många kopior flyttar sig bort från kromosomerna och blir dessutom arbetande nukleoler. En sådan process är nödvändig för ackumuleringen av ett stort antal ribosomer per ägg. Detta säkerställer utvecklingen av embryot i de tidiga stadierna, även i frånvaro av syntesen av nya ribosomer. De överflödiga nukleolerna försvinner efter mognad av äggcellen.

Nukleolens öde under celldelning. När rRNA-syntesen avtar i profas lossnar nukleolen och färdiga ribosomer dyker upp i karyoplasman och sedan in i cytoplasman. Under kromosomkondensation är den fibrillära komponenten av nukleolen och en del av granulerna nära förknippade med deras yta, och utgör grunden för matrisen av mitotiska kromosomer. Detta fibrillärt-granulära material överförs av kromosomer till dotterceller. I tidig telofas, när kromosomerna dekondenserar, frigörs matriskomponenter. Dess fibrillära del börjar samlas till många små associerade - prenukleoler, som kan kombineras med varandra. När RNA-syntesen återupptas omvandlas prenukleolerna till normalt fungerande nukleoler.

Karyoplasm(från grekiska.< карион > – valnöt, nötkärna), eller kärnjuice, i form av en strukturlös halvflytande massa, omger kromatin och nukleoler. Kärnsaft innehåller proteiner och olika RNA.

Kärnproteinmatris (kärnskelett) - ram intranukleärt system, som tjänar till att upprätthålla den övergripande strukturen av interfaskärnan i föreningen av alla nukleära komponenter. Det är ett olösligt material som finns kvar i kärnan efter biokemiska extraktioner. Den har ingen tydlig morfologisk struktur och består till 98% av proteiner.

Kärnan finns i varje eukaryot cell. Det kan finnas en kärna, eller så kan det finnas flera kärnor i en cell (beroende på dess aktivitet och funktion).

Cellkärnan består av ett membran, kärnjuice, nukleolus och kromatin. Kärnhöljet består av två membran separerade av ett perinukleärt (perinukleärt) utrymme, mellan vilket det finns en vätska. Kärnmembranets huvudfunktioner är separationen av genetiskt material (kromosomer) från cytoplasman, samt reglering av bilaterala relationer mellan kärnan och cytoplasman.

Kärnhöljet är genomträngt av porer som har en diameter på cirka 90 nm. Porområdet (porkomplexet) har en komplex struktur (detta indikerar komplexiteten hos mekanismen för att reglera förhållandet mellan kärnan och cytoplasman). Antalet porer beror på cellens funktionella aktivitet: ju högre den är, desto fler porer (det finns fler porer i omogna celler).

Grunden för kärnjuice (matris, nukleoplasma) är proteiner. Juice bildar kärnans inre miljö, spelar en viktig roll i arbetet med det genetiska materialet i celler. Proteiner: filamentösa eller fibrillära (stödfunktion), heteronukleärt RNA (produkter av primär transkription av genetisk information) och mRNA (bearbetningsresultat).

Nukleolen är strukturen där bildandet och mognaden av ribosomalt RNA (rRNA) äger rum. rRNA-gener upptar vissa områden flera kromosomer (hos människor är dessa 13–15 och 21–22 par), där nukleolära organisatörer bildas, i den region av vilken nukleolerna själva bildas. I metafaskromosomer kallas dessa områden sekundära förträngningar och ser ut som förträngningar. Elektronmikroskopi avslöjade filamentösa och granulära komponenter i nukleolerna. Filamentös (fibrillär) är ett komplex av proteiner och gigantiska rRNA-prekursormolekyler, som sedan ger upphov till mindre molekyler av moget rRNA. Under mognad omvandlas fibrillerna till ribonukleoproteingranulat (granulär komponent).

Kromatin har fått sitt namn för sin förmåga att färga bra med grundläggande färgämnen; i form av klumpar är det utspridda i kärnans nukleoplasma och är en interfasform av förekomsten av kromosomer.

Kromatin består huvudsakligen av DNA-strängar (40 % av kromosomens massa) och proteiner (cirka 60 %), som tillsammans bildar nukleoproteinkomplexet. Det finns histon (fem klasser) och icke-histonproteiner.

Histoner (40 %) har regulatoriska (starkt kopplade till DNA och förhindrar att man kan läsa information från det) och strukturella funktioner (organisation av DNA-molekylens rumsliga struktur). Icke-histonproteiner (mer än 100 fraktioner, 20 % av kromosommassan): enzymer för RNA-syntes och -bearbetning, DNA-replikationsreparation, strukturella och regulatoriska funktioner. Dessutom hittades RNA, fetter, polysackarider och metallmolekyler i sammansättningen av kromosomer.

Beroende på tillståndet av kromatin, särskiljs eukromatiska och heterokromatiska regioner av kromosomer. Eukromatin är mindre tätt och genetisk information kan läsas från det. Heterokromatin är mer kompakt och information kan inte läsas i det. Det finns konstitutivt (strukturellt) och fakultativt heterokromatin.

5. Struktur och funktioner hos semi-autonoma cellstrukturer: mitokondrier och plastider

Mitokondrier (från gr. mitos - "tråd", kondrion - "korn, korn") är permanenta membranorganeller av en rund eller stavformad (ofta förgrenad) form. Tjocklek - 0,5 mikron, längd - 5-7 mikron. Antalet mitokondrier i de flesta djurceller är 150-1500; i kvinnliga ägg - upp till flera hundra tusen, i spermier - en spiralformad mitokondrier vriden runt den axiella delen av flagellumet.

De viktigaste funktionerna för mitokondrier:

1) spelar rollen som energistationer av celler. Processerna för oxidativ fosforylering (enzymatisk oxidation av olika ämnen med efterföljande ackumulering av energi i form av molekyler av adenosintrifosfat - ATP) fortsätter i dem;

2) lagra ärftligt material i form av mitokondriellt DNA. Mitokondrier kräver proteinerna som kodas i de nukleära DNA-generna för att fungera, eftersom deras eget mitokondriella DNA kan förse mitokondrierna med endast ett fåtal proteiner.

Sidofunktioner - deltagande i syntesen av steroidhormoner, vissa aminosyror (till exempel glutamin). Strukturen av mitokondrier

Mitokondrier har två membran: yttre (släta) och inre (bildar utväxter - bladformade (cristae) och rörformade (tubuli)). Membran skiljer sig åt i kemisk sammansättning, uppsättning enzymer och funktioner.

I mitokondrier är det inre innehållet en matris - en kolloidal substans i vilken korn med en diameter på 20–30 nm hittades med hjälp av ett elektronmikroskop (de ackumulerar kalcium- och magnesiumjoner, reserver av näringsämnen, till exempel glykogen).

Matrisen innehållern: 2–6 kopior av cirkulärt DNA som saknar histonproteiner (som i prokaryoter), ribosomer, en uppsättning t-RNA, enzymer för reduplicering, transkription, översättning av ärftlig information. Denna apparat som helhet är mycket lik den hos prokaryoter (när det gäller antalet, strukturen och storleken på ribosomer, organisationen av dess egen ärftliga apparat, etc.), vilket bekräftar det symbiotiska konceptet om ursprunget till den eukaryota cellen.

Både matrisen och ytan på det inre membranet är aktivt involverade i implementeringen av mitokondriernas energifunktion, på vilken elektrontransportkedjan (cytokromer) och ATP-syntas finns, vilket katalyserar fosforyleringen av ADP i kombination med oxidation, som omvandlar det till ATP.

Mitokondrier förökar sig genom ligering, så under celldelning är de mer eller mindre jämnt fördelade mellan dotterceller. Sålunda utförs succession mellan mitokondrierna hos celler från successiva generationer.

Således kännetecknas mitokondrier av relativ autonomi inom cellen (till skillnad från andra organeller). De uppstår under delning av moderns mitokondrier, har sitt eget DNA, som skiljer sig från det nukleära systemet för proteinsyntes och energilagring.

plastider

Dessa är semi-autonoma strukturer (de kan existera relativt autonomt från cellens nukleära DNA) som finns i växtceller. De bildas av proplastider, som finns i växtens embryo. Avgränsad av två membran.

Det finns tre grupper av plastider:

1) leukoplaster. De är runda, inte färgade och innehåller näringsämnen (stärkelse);

2) kromoplaster. De innehåller molekyler av färgämnen och finns i cellerna i färgade växtorgan (frukter av körsbär, aprikoser, tomater);

3) kloroplaster. Dessa är plastiderna i de gröna delarna av växten (löv, stjälkar). Till sin struktur liknar de på många sätt mitokondrierna hos djurceller. Det yttre membranet är slätt, det inre har utväxter - lamelosomer, som slutar i förtjockningar - tylakoider innehållande klorofyll. Stroma (flytande del av kloroplasten) innehåller en cirkulär DNA-molekyl, ribosomer, reservnäringsämnen (stärkelsekorn, fettdroppar).

Kärnan är omgiven av ett membran som består av två membran

Det yttre kärnmembranet är en fortsättning på ER-membranen, och det perinukleära utrymmet (lumen) passerar in i ER-lumenet

Många NPC finns i kärnhöljet, som är de enda kanalerna för utbyte av molekyler och makromolekyler mellan kärnan och cytoplasman

Kärna omgiven av ett skal som består av två koncentriskt anordnade yttre och inre kärnmembran. Varje membran innehåller en specifik uppsättning proteiner och ett kontinuerligt dubbelskikt av fosfolipider. Med undantag för vissa encelliga eukaryoter, stöds det inre kärnmembranet av ett nätverk av filament förankrade i en nätstruktur. Detta nätverk av filament kallas kärnskiktet.

utomhus- kärnmembran passerar in i ER-membranen och är, liksom de flesta av dess membran, täckt med ribosomer involverade i proteinsyntesen. Bilden nedan visar kopplingen av yttermembranet med EPR.

Utrymme mellan ute och inne kärnmembranär det perinukleära rummet (PP). Precis som det yttre membranet är anslutet till membranet, kommer kärnhöljet PP i kontakt med det inre utrymmet av ER. Tjockleken på vart och ett av de två membranen är 7-8 nm (nm), och bredden på kärnhöljet PP är 20-40 nm.

I studien av förberedelser av kärnkraftshöljet i den elektroniska mikroskop, den mest märkbara egenskapen hos strukturen är NPCs (nukleära porkomplex), som fungerar som kanaler för transport av de flesta molekyler mellan kärnan och cytoplasman. Skalet av kärnorna i de flesta celler innehåller cirka 10-20 NPC per kvadratmikrometer yta. Sålunda innehåller jästceller 150-250 NPC och somatiska däggdjursceller 2000-4000.

Dock några celler har en mycket högre pordensitet, förmodligen för att de kännetecknas av en hög intensitet av transkriptions- och translationsprocesser, vilket innebär transport av ett stort antal makromolekyler in och ut ur kärnan. Till exempel är ytan av kärnan hos amfibieoocyter nästan helt täckt med NPC.

Hur kunde det finnas dubbelt kärnmembran? I en eukaryot cell har mitokondrier och kloroplast också ett dubbelt membran. Enligt endosymbioshypotesen bildades dessa organeller under evolutionen, när vissa celler fångade andra i processen med endocytos. Sedan omgavs de absorberade cellerna av två membran: deras egna och värdcellens membran. Det visade sig att vissa av de absorberade cellerna uppvisar metabolisk aktivitet, till exempel, till skillnad från värdceller, kan de utföra fotosyntes.

Det mest övertygande beviset för endosymbiotiskt ursprung av mitokondrier och kloroplaster ligger i det faktum att ribosomerna i båda organellerna påminner mer om ribosomerna hos moderna prokaryoter, och i mindre utsträckning, samma mikrostrukturer i cytoplasman i en eukaryot cell. Mycket mindre tydlig är ursprunget till kärnan. Men förekomsten av ett dubbelkärnmembran, som mitokondrier och kloroplaster, tyder på att den fångade prokaryota cellen har utvecklats till en kärna som innehåller allt cellulärt DNA.

Kärnkraftshöljet är kopplat till endoplasmatiska retiklet(EPR). Ytan på kärnmembranet hos Xenopus laevis-oocyten är täckt med komplex av kärnporer.
Kärnan kunde ha bildats som ett resultat av endosymbios, en process
i vilken en prokaryotisk cell fångar en annan cell; då blir den fångade cellen en primitiv kärna.