Nükleer zarfın yapısı. Hücre çekirdeği: fonksiyonlar ve yapı

İleri geri

Dikkat! Slayt önizlemesi yalnızca bilgilendirme amaçlıdır ve sunumun tamamını yansıtmayabilir. Eğer ilgini çektiyse bu iş lütfen tam sürümünü indirin.

ders çalışmak ve birincil fiksasyon yeni bilgi.

Ders planı:

BEN. Organizasyon zamanı

II. Temel bilgilerin güncellenmesi

III. Yeni bir konu keşfetmek

IV. Çalışılan materyalin konsolidasyonu

Ödev

dersler sırasında

I. Organizasyon anı. (Öğretmenin giriş konuşması).

II. Temel bilgilerin güncellenmesi.

O. dersimizin konusu Çekirdeğin yapısı ve görevleri”.

Dersin amaç ve hedefleri:

1. Ökaryotik hücrenin en önemli bileşeni olan çekirdeğin yapı ve işlevlerine ilişkin materyali özetlemek ve incelemek.

2. Ökaryotik hücrelerin özellikleri. Çekirdeğin, hücrenin hayati aktivitesinin kontrol merkezi olduğunu kanıtlayın. Nükleer gözeneklerin yapısı. hücre çekirdeğinin içeriği.

3. "Anahtar kelimeler" teknolojisini kullanarak bilişsel aktiviteyi etkinleştirin: karyoplazma, kromatin, kromozomlar, nükleolus (nükleolus). Test becerilerini geliştirin.

4. Hücre organelleri arasındaki bağlantıları ve ilişkileri analiz eder, kurar, karşılaştırma yapar, analitik düşünme yeteneğini geliştirir.

5. Lise öğrencileri arasında, organizmaların bir yapı ve işlev birimi olarak hücrenin yapısının incelenmesine yönelik bilişsel ilginin gelişimini sürdürmek.

6. Değer-anlamsal, genel kültürel, eğitimsel, bilişsel, bilgisel yeterliliklerin gelişimine katkıda bulunur. Kişisel kişisel gelişim yetkinlikleri.

III. Yeni malzemenin açıklaması.

Giriş sözü.

4 numaralı slaytta hangi organeller gösteriliyor? (mitokondri, kloroplast).

Neden yarı otonom hücre yapıları olarak kabul edilirler? (Kendi DNA'larını içerirler, ribozomlar kendi proteinlerini sentezleyebilirler).

DNA başka nerede bulunur? (Çekirdekte).

O. hücre yaşam süreçleri çekirdeğe bağlı olacaktır. Bunu kanıtlamaya çalışalım.

"Hücre çekirdeği" filminin bir parçasını izleyin. (5 numaralı slayt).

Çekirdek, 1831'de İngiliz botanikçi R. Brown tarafından bir hücrede keşfedildi.

Bir sonuca varın. Çekirdek, ökaryotik bir hücrenin en önemli bileşenidir.

Çekirdek çoğunlukla hücrenin merkezinde ve yalnızca merkezi bir vakuole sahip bitki hücrelerinde - parietal protoplazmada bulunur. Çeşitli şekillerde olabilir:

• küresel;
• oval;
• merceksi;
• bölünmüş (nadir);
• ince uzun;
• iğ şeklinde olduğu gibi farklı bir şekle de sahiptir.

Çekirdeğin çapı 0,5 mikron (mantarlarda) ila 500 mikron (bazı yumurtalarda) arasında değişir, çoğu durumda 5 mikrondan azdır.

Çoğu hücrenin bir çekirdeği vardır, ancak 2 veya daha fazla çekirdek içeren hücreler ve organizmalar vardır.

Hatırlayalım. (Karaciğer hücreleri, çizgili kas dokusu hücreleri). 6 numaralı slayt.

Organizmalardan: mantar - mukor - birkaç yüz, infusoria - ayakkabının iki çekirdeği vardır. 7 numaralı slayt.

Çekirdeksiz hücreler: yüksek bitkilerin ve olgun memeli eritrositlerinin floeminin elek tüpleri. (8 numaralı slayt).

“Çekirdeğin yapısı” filminin bir parçasını izleyin (slayt No. 9, 58 sn.)

1. Çekirdeğin işlevlerini formüle edin.
2. Çekirdek zarının yapısını ve görevlerini açıklar.
3. Çekirdek ve sitoplazma arasındaki ilişki.
4. Çekirdek içeriği.

Hücredeki çekirdek, yalnızca interfazda (interfaz çekirdeği) ayırt edilebilir - bölümleri arasındaki süre.

fonksiyonlar:(10 numaralı slayt)

1. DNA'da bulunan genetik bilgiyi depolar ve hücre bölünmesi sırasında yavru hücrelere aktarır.

2. Hücrenin hayati aktivitesini kontrol eder. Hücrede meydana gelen metabolik süreçleri düzenler.

Şekil. “Çekirdeğin yapısı” (slayt 11)

Bir şema çiziyoruz: öğrenciler kendi başlarına çiziyorlar, 12. slaytı kontrol edin.

Nükleer zarfı düşünün (slayt 13)

Nükleer zarf bir dış ve bir iç zardan oluşur. Kabuk delinir nükleer gözenekler Çekirdeğin hücrenin iki zarlı bir yapısı olduğu sonucuna vardık.

şek. 93. sayfa 211. (Ders Kitabı I.N. Ponomarev, O.A. Kornilov, L.V. Simonov, (slayt 14), nükleer zarın yapısını ve işlevlerini analiz ediyoruz.

Çekirdeği hücrenin sitoplazmasından ayırır;

Dış kabuk ER'ye geçer ve ribozomlar taşır, çıkıntılar oluşturabilir.

Nükleer plaka (lamina) iç zarın altında bulunur, kromatinin sabitlenmesinde yer alır - terminal ve kromozomların diğer kısımları ona eklenebilir.

Perinükleer boşluk, zarlar arasındaki boşluktur.

Gözenekler, maddelerin çekirdekten sitoplazmaya ve sitoplazmadan çekirdeğe seçici olarak taşınmasını sağlar. Gözeneklerin sayısı sabit değildir ve çekirdeklerin boyutuna ve fonksiyonel aktivitelerine bağlıdır.

Maddelerin gözeneklerden taşınması (slayt 15).

Pasif taşıma: şeker molekülleri, tuz iyonları.

Aktif ve seçici taşıma: proteinler, ribozom alt birimleri, RNA.

Gözenek kompleksi ile tanışma, sayfa 212. Şekil 94 (slayt 16,17).

Şu sonuca varıyoruz: Çekirdek zarının işlevi, maddelerin çekirdekten sitoplazmaya ve sitoplazmadan çekirdeğe taşınmasının düzenlenmesidir.

Temel içerik (slayt 18,19,20) .

Nükleer sıvı (nükleoplazma veya karyoplazma, karyolenf), kromatin (kromozomlar) ve nükleolleri çevreleyen yapısız bir kütledir. Sitoplazmanın sitozolüne (hyaloplazma) benzer. Çeşitli RNA ve enzim proteinleri içerir, aksine hyaloplazma yüksek konsantrasyonda Na, + K +, Cl - iyonları içerir; daha düşük SO 4 2- içeriği.

Nükleoplazmanın işlevleri:

• nükleer yapılar arasındaki boşluğu doldurur;
• maddelerin çekirdekten sitoplazmaya ve sitoplazmadan çekirdeğe taşınmasına katılır;
• replikasyon sırasında DNA sentezini, transkripsiyon sırasında mRNA sentezini düzenler

Kromatin kümeler, granüller ve lifler şeklindedir (slayt 20.21).

Kromatinin kimyasal bileşimi: 1) DNA (%30-45), 2) histon proteinleri (%30-50), 3) histon olmayan proteinler (%4-33), dolayısıyla kromatin bir deoksiribonükleoprotein kompleksidir (DNP) .

Kromatin, interfaz hücrelerinde genetik materyalin var olma şeklidir. Bölünen bir hücrede, DNA şeritleri kıvrılır (kromatinin yoğunlaşması), kromozomlar.

Çekirdeğin kromozomları, kromozom setini oluşturur - karyotip.

kromatin fonksiyonları:

• Genetik materyal içerir - kalıtsal bilgi taşıyan genlerden oluşan DNA;
• DNA sentezini (hücre döngüsünün S periyodunda kromozomların ikiye katlanması sırasında), mRNA'yı (protein biyosentezi sırasında transkripsiyonu) gerçekleştirir;
• Protein sentezini düzenler ve hücrenin hayati aktivitesini kontrol eder;
• Histon proteinleri kromatin yoğunlaşmasını sağlar.

çekirdek.Çekirdek bir veya daha fazla nükleol içerir. Yuvarlak bir yapıya sahiptirler (slayt 22, 23)

İçeriği: protein - %70-80 (yüksek yoğunluğu belirler), RNA - %5-14, DNA - %2-12.

Çekirdekçik, çekirdeğin bağımlı bir yapısıdır. Kromozomun rRNA genlerini taşıyan bölgesinde oluşur. Bu tür kromozom bölümlerine nükleolar düzenleyiciler denir. Bir insan hücresinin nükleolusunun oluşumu, rRNA genleri (nükleolar düzenleyiciler) içeren on ayrı kromozomun döngülerini içerir. Nükleolde, sitoplazmadan alınan protein ile birlikte ribozom alt birimleri oluşturan rRNA sentezlenir.

İkincil daralma - nükleolar düzenleyici, rRNA genlerini içerir, genomdaki bir veya iki kromozomda bulunur.

Sitoplazmada ribozomların montajı tamamlanır. Hücre bölünmesi sırasında, çekirdekçik parçalanır ve telofazda yeniden oluşur.

Nükleolusun işlevleri:

rRNA'nın sentezi ve ribozom alt birimlerinin montajı (sitoplazmadaki alt birimlerden ribozomların montajı, çekirdekten çıktıktan sonra tamamlanır);

Özetlemek:

Hücre çekirdeği, hücrenin hayati aktivitesinin kontrol merkezidir.

1. Çekirdek -> kromatin (DNP) -> kromozomlar -> DNA molekülü -> DNA bölümü - gen, kalıtsal bilgileri depolar ve iletir.
2. Çekirdek, sitoplazma ile sürekli ve yakın etkileşim içindedir; DNA'dan ribozomlar üzerindeki sitoplazmada protein sentezi bölgesine bilgi aktaran mRNA molekülleri içinde sentezlenir. Bununla birlikte, çekirdeğin kendisi de sitoplazmadan etkilenir, çünkü içinde sentezlenen enzimler çekirdeğe girer ve normal çalışması için gereklidir.
3. Çekirdek, hücredeki tüm proteinlerin sentezini ve onlar aracılığıyla hücredeki tüm fizyolojik süreçleri kontrol eder.

Geçen yüzyılın sonunda bile, bir amip veya siliattan kesilen çekirdeksiz parçaların az çok kısa bir süre sonra öldüğü kanıtlandı.

Çekirdeğin rolünü bulmak için onu hücreden çıkarmak ve böyle bir işlemin sonuçlarını gözlemlemek mümkündür. Tek hücreli bir hayvanın - bir amipin - çekirdeğini çıkarmak için bir mikro iğne kullanılıyorsa, hücre yaşamaya ve hareket etmeye devam eder, ancak büyüyemez ve birkaç gün sonra ölür. Bu nedenle, çekirdek metabolik süreçler için gereklidir (öncelikle sentez için) nükleik asitler ve proteinler) hücrelerin büyümesini ve çoğalmasını sağlar.

Ölüme götüren çekirdeğin kaybı değil, ameliyatın kendisidir diye itiraz edilebilir. Bunu bulmak için, bir kontrol ile bir deney oluşturmak, yani iki amip grubunu aynı işleme tabi tutmak gerekir, tek fark, bir durumda çekirdeğin fiilen çıkarılması ve diğerinde bir mikroiğne amipin içine sokulur ve çekirdeği çıkarırken yapıldığı gibi hücre içinde hareket ettirilir ve çekirdeği hücrede bırakarak geri çekilir; buna “hayali” operasyon denir. Böyle bir işlemden sonra amipler iyileşir, büyür ve bölünür; bu, birinci gruptaki amiplerin ölümünün bu şekilde bir işlemden değil, çekirdeğin çıkarılmasından kaynaklandığını göstermektedir.

Acetabularia, tek hücreli bir organizmadır, karmaşık bir yapıya sahip tek çekirdekli dev bir hücredir (slayt 26).

Çekirdek, sap ve şemsiye (başlık) içeren bir rizoitten oluşur.

Bitkinin tek hücre çekirdeğini içeren gövdenin (rhizoid) amputasyonu. Bununla birlikte, çekirdeği olmayan yeni bir rizoit oluşur. Hücre, uygun koşullarda birkaç ay hayatta kalabilir, ancak artık çoğalamaz.

Çekirdekli (çekirdekli) bir bitki, kayıp parçaları geri yükleyebilir: şemsiye, rizoit: çekirdek hariç her şey. Bu tür bitkiler birkaç ay sonra ölür. Aksine, bu tek hücreli bitkinin çekirdekli kısımları hasardan defalarca kurtulabilir.

Testi çalıştırın (cevap hakkında yorum yapın, 27-37. slaytlar ).

1. Hangi insan hücreleri gelişme sürecinde çekirdeğini kaybeder, ancak uzun süre işlevlerini yerine getirmeye devam eder?

a) sinir hücreleri

b) derinin iç tabakasının hücreleri

c) eritrositler +

d) çizgili kas lifleri

(Eritrosit hücreleri. Gençlerde çekirdek bulunur, olgun olanlar kaybeder, 120 gün işlevlerini sürdürürler).

2. Vücudun ana genetik bilgisi şuralarda depolanır:

3. Nükleolusun işlevi şunları oluşturmaktır:

(Nükleolde, sitoplazmadan gelen protein ile birlikte ribozomlar oluşturan rRNA sentezlenir).

4. Kromozomları oluşturan proteinlere denir:

(Histon proteinleri kromatin yoğunlaşmasını sağlar).

5. Çekirdeğin kabuğundaki gözenekler:

(Gözenekler, çekirdeğin ve sitoplazmanın pasif ve seçici bir şekilde bağlandığı protein yapıları tarafından oluşturulur).

6. Doğru olan ne?

a) hücre bölünmesi sürecinde çekirdekteki nükleoller kaybolur +

b) kromozomlar DNA'dan oluşur

c) bitki hücrelerinde çekirdek kofulu duvara doğru iter

d) histon proteinleri DNA'daki bozuklukları ortadan kaldırır

(Nükleol, çekirdeğin bağımsız olmayan bir yapısıdır. Kromozomun rRNA genlerini taşıyan bölümünde oluşur. Kromozomların bu bölümlerine nükleolar düzenleyiciler denir. Çekirdekçik bölünmeden önce yok olur ve sonra tekrar oluşur).

7. Ana çekirdek işlevi: (2 cevap)

a) hücre içi metabolizmanın yönetimi +

b) DNA'nın sitoplazmadan izolasyonu

c) genetik bilginin depolanması +

d) spiralleşmeden önce kromozomların birleşmesi

(Çekirdek, mRNA yoluyla genetik bilgiyi depolayan ve ileten DNA'yı içerir, protein sentezi ribozomlar üzerinde gerçekleşir, çekirdek ile sitoplazma arasında madde alışverişi yapılır)

Üç cevap seçin.

8. DNA moleküllerinin lokalize olduğu ökaryotik hücrelerin yapılarını belirtir.

(Hücrenin yarı özerk organelleri mitokondri ve kloroplastlardır. Hücredeki tüm yaşamsal süreçleri kontrol eden çekirdek).

9. Çekirdekçik şunlardan oluşur:

(protein - %70-80 (yüksek yoğunluğu belirler), RNA - %5-14, DNA - %2-12).

10. Doğru olan ne?

a) nükleoller, lizozomların üretimi için "atölyelerdir"

b) dış zar birçok ribozomla kaplıdır +

c) replikasyon, DNA'nın kendini kopyalama sürecidir +

d) ribozomal RNA çekirdekçikte oluşur +

Bir soruya cevap verin.

• Çekirdek kabuğunun yapısı ve işlevi nedir?

tepki elemanları.

1) 1. Çekirdeğin içeriğini sitoplazmadan sınırlar

2) 2. Yapı olarak plazma zarına benzer dış ve iç zarlardan oluşur. Dış zarda - ribozomlar, EPS'ye geçer.

3) 3. Çekirdek ve sitoplazma arasındaki madde alışverişinin gerçekleştiği çok sayıda gözenek vardır.

Ev ödevi. Paragraf 46. Sorular 2,4 sayfa 215.

Ana edebiyat.

1. İÇİNDE. Ponomareva, O.A. Kornilova, L.V. Simonova, Moskova Yayın Merkezi "Ventana - Graf" 2013
2. VV Zakharov, S.G. Mamontov, I.I. Sonin Genel Biyoloji 10. Sınıf. Ed. "Drofa", Moskova 2007
3. A.A. Kamensky, E. A. Kriksunov, V.V. Pasechnik Genel biyoloji notu 10-11 Ed. "Drofa" 2010
4. Krasnodembsky EG, 2008. "Genel biyoloji: Lise öğrencileri ve üniversite adayları için bir el kitabı"
5. İnternet kaynakları. Tek koleksiyon Eğitim kaynakları. Vikipedi, özgür ansiklopedi.

Çekirdeğin rolü: Çekirdek, iki grup genel işlevi yerine getirir: biri genetik bilginin gerçek depolanmasıyla ilgili, diğeri - uygulanmasıyla, protein sentezinin sağlanmasıyla.

Birinci grup, kalıtsal bilginin değişmemiş bir DNA yapısı biçiminde sürdürülmesiyle ilişkili süreçleri içerir. Bu işlemler, DNA molekülünün yapısını pratik olarak değişmeden tutan DNA molekülündeki spontan hasarı (DNA zincirlerinden birinde bir kırılma, radyasyon hasarının bir kısmı) ortadan kaldıran sözde onarım enzimlerinin varlığıyla ilişkilidir. hücre veya organizma nesilleri. Ayrıca, DNA moleküllerinin çoğalması veya ikilenmesi çekirdekte gerçekleşir, bu da iki hücrenin hem nitel hem de nicel olarak tam olarak aynı miktarda genetik bilgi elde etmesini mümkün kılar. Çekirdeklerde, mayoz (crossing over) sırasında gözlenen genetik materyalin değişim ve rekombinasyon süreçleri meydana gelir. Son olarak, çekirdekler, hücre bölünmesi sırasında DNA moleküllerinin dağılımına doğrudan dahil olurlar.

Çekirdeğin aktivitesi tarafından sağlanan bir başka hücresel süreç grubu, gerçek protein sentezi aparatının yaratılmasıdır. Bu sadece sentez değil, çeşitli haberci RNA ve ribozomal RNA'nın DNA molekülleri üzerinde transkripsiyonu. Ökaryotların çekirdeğinde, ribozom alt birimlerinin oluşumu, çekirdekçikte sentezlenen ribozomal RNA'nın, sitoplazmada sentezlenen ve çekirdeğe aktarılan ribozomal proteinlerle kompleks oluşturmasıyla da gerçekleşir.

Böylece çekirdek sadece genetik materyalin bulunduğu bir kap değil, aynı zamanda bu materyalin işlev gördüğü ve çoğaldığı bir yerdir. Bu nedenle, yukarıda listelenen işlevlerden herhangi birinin ihlali olan lil kaybı, hücrenin tamamı için zararlıdır. Bu nedenle, onarım süreçlerinin ihlali, DNA'nın birincil yapısında bir değişikliğe ve otomatik olarak proteinlerin yapısında bir değişikliğe yol açacaktır; bu, kesinlikle onların spesifik aktivitelerini etkileyecektir; hücrenin ölmesinin bir sonucu olarak hücresel fonksiyonlar sağlamaz. DNA replikasyonundaki ihlaller, hücre çoğalmasının durmasına veya daha düşük genetik bilgi setine sahip hücrelerin ortaya çıkmasına yol açacaktır ki bu da hücreler için zararlıdır. Aynı sonuç, hücre bölünmesi sırasında genetik materyalin (DNA molekülleri) dağılımının ihlaline yol açacaktır. Çekirdeğe verilen hasarın bir sonucu olarak veya herhangi bir RNA formunun sentezi için herhangi bir düzenleyici işlemin ihlal edilmesi durumunda, hücrede protein sentezinin otomatik olarak durmasına veya büyük ihlallerine yol açacaktır.

Genetik materyal deposu olarak çekirdeğin önemi ve ana rol fenotipik özelliklerin belirlenmesinde uzun zaman önce kurulmuştur. Alman biyolog Hammerling, çekirdeğin temel rolünü gösteren ilk kişilerden biriydi. Deneylerinin nesnesi olarak alışılmadık derecede büyük tek hücreli (veya hücresiz) deniz yosunu Acetabularia'yı seçti.

Hammerling, başlığın normal gelişimi için bir çekirdeğin gerekli olduğunu gösterdi. Bir türün çekirdeğini içeren alt kısmın başka bir türün çekirdeğinden yoksun olan sapına bağlandığı daha sonraki deneylerde, bu tür kimeralar her zaman çekirdeğin ait olduğu türe özgü bir başlık geliştirdiler.

Bununla birlikte, bu nükleer kontrol modelini değerlendirirken, bir nesne olarak kullanılan organizmanın ilkelliği dikkate alınmalıdır. Transplantasyon yöntemi daha sonra 1952'de iki Amerikalı araştırmacı Briggs ve King tarafından Rana pipenis kurbağasından alınan hücrelerle yapılan deneylerde uygulandı. Bu yazarlar, çekirdekleri döllenmemiş yumurtalardan çıkardılar ve bunları, halihazırda farklılaşma belirtileri gösteren geç blastula hücrelerinden alınan çekirdeklerle değiştirdiler. Çoğu durumda, alıcı yumurtalardan normal yetişkin kurbağalar gelişmiştir.

Hücre çekirdeğinden bahsetmişken, ökaryotik hücrelerin gerçek çekirdeklerini kastediyoruz. Çekirdekleri karmaşık bir şekilde inşa edilmiştir ve nükleer oluşumlardan, nükleoidlerden, prokaryotik organizmalardan oldukça keskin bir şekilde farklıdır. İkincisinde, nükleoidler (çekirdek benzeri yapılar), pratik olarak protein içermeyen tek bir dairesel DNA molekülü içerir. Bazen bakteri hücrelerinin böyle bir DNA molekülüne bakteri kromozomu veya genofor (gen taşıyıcı) denir. Bakteriyel kromozom, ana sitoplazmadan zarlarla ayrılmaz, ancak kompakt bir nükleer bölgede toplanır - özel lekelerden sonra ışık mikroskobunda görülebilen bir nükleoid.

Çekirdek terimi ilk kez 1833'te Brown tarafından bitki hücrelerindeki küresel kalıcı yapılara atıfta bulunmak için kullanıldı. Daha sonra aynı yapı, yüksek organizmaların tüm hücrelerinde tanımlandı.

Hücre çekirdeği genellikle hücre başına bir tanedir (çok çekirdekli hücre örnekleri vardır), onu sitoplazma, kromatin, nükleolus, karyoplazmadan (veya nükleer sıvıdan) ayıran bir nükleer zarftan oluşur (Şek.). Bu dört ana bileşen, ökaryotik tek hücreli ve çok hücreli organizmaların hemen hemen tüm bölünmeyen hücrelerinde bulunur.

Çekirdekler genellikle küresel veya ovaldir; birincisinin çapı yaklaşık 10 μm ve ikincisinin uzunluğu 20 μm'dir.

Çekirdek, tüm aktivitesini düzenlediği için hücrenin yaşamı için gereklidir. Bunun nedeni, çekirdeğin DNA'da bulunan genetik (kalıtsal) bilgiyi taşımasıdır.

nükleer zarf

Bu yapı, tüm ökaryotik hücrelerin karakteristiğidir. Nükleer zarf, 20 ila 60 nm genişliğinde bir perinükleer boşlukla ayrılan dış ve iç zarlardan oluşur. Nükleer zarf nükleer gözenekler içerir.

Nükleer zarın zarları morfolojik olarak diğer hücre içi zarlardan farklı değildir: yaklaşık 7 nm kalınlığındadırlar ve iki ozmiofilik tabakadan oluşurlar.

İÇİNDE Genel görünüm nükleer zar, çekirdeğin içeriğini sitoplazmadan ayıran içi boş iki katmanlı bir torba olarak temsil edilebilir. Tüm hücre içi zar bileşenlerinden yalnızca çekirdek, mitokondri ve plastidler bu tür zar düzenlemesine sahiptir. Ancak çekirdek zarı, onu hücrenin diğer zar yapılarından ayıran karakteristik bir özelliğe sahiptir. Bu, nükleer zarda, iki nükleer zarın çok sayıda füzyon bölgesi nedeniyle oluşan ve olduğu gibi tüm nükleer zarın yuvarlak delikleri olan özel gözeneklerin varlığıdır.

Nükleer zarfın yapısı

Hücrenin sitoplazması ile doğrudan temas halinde olan nükleer zarfın dış zarı, endoplazmik retikulumun uygun zar sistemine atfedilmesine izin veren bir dizi yapısal özelliğe sahiptir. Bu nedenle, çok sayıda ribozom genellikle dış nükleer zar üzerinde bulunur. Çoğu hayvan ve bitki hücresinde, nükleer zarın dış zarı tamamen düz bir yüzeyi temsil etmez - sitoplazmaya doğru çeşitli boyutlarda çıkıntılar veya büyümeler oluşturabilir.

İç zar, çekirdeğin kromozomal materyali ile temas halindedir (aşağıya bakınız).

Nükleer zarftaki en karakteristik ve göze çarpan yapı nükleer gözenektir. Kabuktaki gözenekler, iki nükleer zarın 80-90 nm çapında yuvarlak delikler veya delikler şeklinde füzyonu ile oluşturulur. Nükleer zarftaki yuvarlak delik, girift bir şekilde organize edilmiş küresel ve fibriler yapılarla doldurulur. Membran delikleri ve bu yapıların kombinasyonuna çekirdek gözenek kompleksi denir. Böylece nükleer gözeneğin, çekirdek ve sitoplazmanın maddelerinin doğrudan iletişim kurabildiği nükleer zardaki açık bir delik olmadığı vurgulanır.

Karmaşık gözenek kompleksi sekizgen simetriye sahiptir. Çekirdek zarındaki yuvarlak deliğin sınırı boyunca, her biri 8 parça olmak üzere üç sıra granül vardır: bir sıra çekirdeğin yanında, diğeri sitoplazmanın yanında, üçüncüsü orta kısımda yer alır. gözenekler Granül boyutu yaklaşık 25 nm'dir. Lifli süreçler bu granüllerden uzanır. Periferik granüllerden uzanan bu tür fibriller merkezde birleşebilir ve gözenek boyunca adeta bir bölme, bir diyafram oluşturabilir. Deliğin merkezinde, genellikle sözde merkezi granül görülebilir.

Nükleer gözeneklerin sayısı, hücrelerin metabolik aktivitesine bağlıdır: hücrelerdeki sentetik süreçler ne kadar yüksekse, hücre çekirdeğinin birim yüzeyi başına o kadar fazla gözenek vardır.

Çeşitli nesnelerdeki nükleer gözeneklerin sayısı

Nükleer zarf kimyası

Nükleer zarların bileşiminde az miktarda DNA (%0-8), RNA (%3-9) bulunur, ancak ana kimyasal bileşenler lipitler (%13-35) ve proteinlerdir (%50-75) , tüm hücre zarları için olan.

Lipitlerin bileşimi, mikrozomların zarlarındaki veya endoplazmik retikulumun zarlarındakine benzer. Nükleer membranlar, nispeten düşük bir kolesterol içeriği ve doymuş yağ asitleri açısından zenginleştirilmiş yüksek bir fosfolipit içeriği ile karakterize edilir.

Membran fraksiyonlarının protein bileşimi çok karmaşıktır. Proteinler arasında, ER ile ortak olan bir dizi enzim bulundu (örneğin, glikoz-6-fosfataz, Mg'ye bağlı ATPaz, glutamat dehidrojenaz, vb.), RNA polimeraz bulunamadı. Burada birçok oksidatif enzimin (sitokrom oksidaz, NADH-sitokrom-c-redüktaz) ve çeşitli sitokromların aktiviteleri ortaya çıkarılmıştır.

Nükleer membranların protein fraksiyonları arasında, kromatin bölgelerinin nükleer zarf ile bağlantısı ile açıklanan temel histon tipi proteinler vardır.

Nükleer zarf ve nükleer-sitoplazmik değişim

Nükleer zar, iki ana hücre bölmesini sınırlayan bir sistemdir: sitoplazma ve çekirdek. Nükleer zarlar iyonlara, şekerler, amino asitler, nükleotidler gibi küçük molekül ağırlıklı maddelere karşı tamamen geçirgendir. Moleküler ağırlığı 70 bine kadar ve boyutu 4,5 nm'den fazla olmayan proteinlerin kabuktan serbestçe yayılabileceğine inanılmaktadır.

Tersi işlem de bilinmektedir - maddelerin çekirdekten sitoplazmaya transferi. Bu öncelikle, yalnızca çekirdekte sentezlenen RNA'nın taşınmasıyla ilgilidir.

Maddeleri çekirdekten sitoplazmaya taşımanın bir başka yolu, çekirdekten vakuoller şeklinde ayrılabilen nükleer zarın çıkıntılarının oluşumu ile ilişkilidir, içerikleri daha sonra dışarı dökülür veya sitoplazmaya atılır.

Bu nedenle, nükleer zarın sayısız özelliğinden ve fonksiyonel yükünden, çekirdeğin içeriğini sitoplazmadan ayıran bir bariyer olarak rolü vurgulanmalıdır. Serbest erişim büyük biyopolimer kümelerinin çekirdeğine, çekirdek ve sitoplazma arasındaki makromoleküllerin taşınmasını aktif olarak düzenleyen bir bariyer.

Nükleer zarfın ana işlevlerinden biri, çekirdeğin üç boyutlu uzayında kromozomal materyalin sabitlenmesinde, intranükleer düzenin oluşturulmasına katılımı olarak da düşünülmelidir.

nükleer matris

Bu kompleks saf bir fraksiyonu temsil etmez, nükleer zarfın, nükleolusun ve karyoplazmanın bileşenlerini içerir. Hem heterojen RNA hem de DNA'nın bir kısmının nükleer matrisle ilişkili olduğu ortaya çıktı. Bu gözlemler, nükleer matrisin yalnızca interfaz çekirdeğinin genel yapısının korunmasında önemli bir rol oynamadığı, aynı zamanda nükleik asit sentezinin düzenlenmesinde de yer alabileceğine inanmak için zemin sağladı.

ders numarası

Saat sayısı: 2

HücreselÇEKİRDEK

1. Fazlar arası çekirdeğin genel özellikleri. Çekirdek işlevleri

2.

3.

4.

1. Fazlar arası çekirdeğin genel özellikleri

Çekirdek, çok hücreli organizmaların hemen hemen tüm hücrelerinde bulunan hücrenin en önemli bileşenidir. Çoğu hücrenin tek bir çekirdeği vardır, ancak iki çekirdekli ve çok çekirdekli hücreler vardır (örneğin, çizgili kas lifleri). Binükleer ve çok çekirdekli, hücrelerin fonksiyonel özelliklerinden veya patolojik durumlarından kaynaklanmaktadır. Çekirdeğin şekli ve boyutu çok değişkendir ve organizmanın tipine, tipine, hücrenin yaşına ve işlevsel durumuna bağlıdır. Ortalama olarak, çekirdeğin hacmi, hücrenin toplam hacminin yaklaşık% 10'u kadardır. Çoğu zaman, çekirdek, çapı 3 ila 10 mikron arasında değişen yuvarlak veya oval bir şekle sahiptir. En küçük bedençekirdek 1 mikrondur (bazı protozoalarda), maksimum 1 mm'dir (bazı balıkların ve amfibilerin yumurtaları). Bazı durumlarda, çekirdeğin şeklinin hücrenin şekline bağımlılığı vardır. Çekirdek genellikle merkezi bir pozisyonda bulunur, ancak farklılaşmış hücrelerde hücrenin periferik kısmına yer değiştirebilir. Çekirdek, bir ökaryotik hücrenin DNA'sının neredeyse tamamını içerir.

Çekirdeğin ana işlevleri şunlardır:

1) Genetik bilginin saklanması ve aktarılması;

2) Hücrede protein sentezi, metabolizma ve enerjinin düzenlenmesi.

Böylece, çekirdek sadece genetik materyal için bir kap değil, aynı zamanda bu materyalin işlev gördüğü ve çoğaldığı bir yerdir. Bu nedenle, bu işlevlerden herhangi birinin ihlali hücre ölümüne yol açacaktır. Bütün bunlar işaret ediyor önde gelen değer nükleik asitlerin ve proteinlerin sentez süreçlerinde nükleer yapılar.

Çekirdeğin hücrenin yaşamındaki rolünü ortaya koyan ilk bilim adamlarından biri Alman biyolog Hammerling'di. Hammerling, deneysel bir nesne olarak büyük tek hücreli algler kullandı. asetobülaryaakdeniz ve A.Crenulata. Bu yakından ilişkili türler, "başlık" şekliyle birbirinden iyi ayırt edilir. Kökün tabanında çekirdek bulunur. Bazı deneylerde kapak, gövdenin alt kısmından ayrılmıştır. Sonuç olarak, başlığın normal gelişimi için çekirdeğin gerekli olduğu bulundu. Diğer deneylerde, bir alg türünün çekirdeğine sahip bir sap, başka bir türün çekirdeği olmayan bir sapa bağlandı. Ortaya çıkan kimeralar her zaman çekirdeğin ait olduğu türlere özgü bir başlık geliştirdi.

Genel Plan Fazlar arası çekirdeğin yapısı tüm hücrelerde aynıdır. Çekirdek oluşur nükleer zar, kromatin, nükleol, nükleer protein matrisi ve karyoplazma (nükleoplazma). Bu bileşenler, ökaryotik tek hücreli ve çok hücreli organizmaların hemen hemen tüm bölünmeyen hücrelerinde bulunur.

2. Nükleer zarf, yapı ve fonksiyonel önemi

Nükleer zarf (karyolemma, karyotheca) 7 nm kalınlığında dış ve iç nükleer zarlardan oluşur. Aralarında perinükleer boşluk 20 ila 40 nm arası genişlik. Nükleer zarın ana kimyasal bileşenleri lipitler (%13-35) ve proteinlerdir (%50-75). Çekirdek zarlarının bileşiminde az miktarda DNA (%0-8) ve RNA (%3-9) da bulunur. Nükleer membranlar, nispeten düşük bir kolesterol içeriği ve yüksek bir fosfolipit içeriği ile karakterize edilir. Nükleer membran, endoplazmik retikulum ve çekirdeğin içeriği ile doğrudan bağlantılıdır. Her iki yanında ağ benzeri yapılar ona bitişiktir. İç nükleer zarı kaplayan ağ benzeri yapı, ince bir kabuğa benzer ve buna denir. nükleer lamina. Nükleer lamina, zarı destekler ve kromozomlar ve nükleer RNA ile temas halindedir. Dış nükleer zarı çevreleyen ağ benzeri yapı çok daha az kompakttır. Dış nükleer zar, protein sentezinde yer alan ribozomlarla doludur. Nükleer zarf, yaklaşık 30-100 nm çapında çok sayıda gözenek içerir. Nükleer gözeneklerin sayısı hücre tipine, hücre döngüsünün aşamasına ve spesifik hormonal duruma bağlıdır. Yani hücredeki sentez süreçleri ne kadar yoğunsa, nükleer zarda o kadar çok gözenek vardır. Nükleer gözenekler oldukça değişken yapılardır, yani dış etkilere bağlı olarak yarıçaplarını ve iletkenliklerini değiştirebilirler. Gözenek açıklığı, karmaşık bir şekilde organize edilmiş küresel ve fibriler yapılarla doldurulur. Zar delikleri ve bu yapıların birleşimine nükleer gözenek kompleksi denir. Karmaşık gözenek kompleksi sekizgen simetriye sahiptir. Her biri 8 parça olan üç sıra granül, nükleer zardaki yuvarlak deliğin sınırı boyunca yerleştirilmiştir: bir sıra, çekirdeğin yan tarafının kavramsal modellerini oluşturmak için bir araçtır, diğeri, kavramsal modelleri oluşturmak için bir araçtır. Sitoplazmanın yan tarafında, üçüncüsü gözeneklerin orta kısmında yer alır. Granül boyutu yaklaşık 25 nm'dir. Lifli süreçler granüllerden uzanır. Periferik granüllerden uzanan bu tür fibriller merkezde birleşebilir ve gözenek boyunca adeta bir bölme, bir diyafram oluşturabilir. Deliğin merkezinde, genellikle sözde merkezi granül görülebilir.

Nükleer sitoplazmik taşıma

Nükleer gözenek yoluyla substrat translokasyonu süreci (ithalat durumu için) birkaç aşamadan oluşur. İlk aşamada, taşınan kompleks, sitoplazmaya bakan fibril üzerinde sabitlenir. Daha sonra fibril bükülür ve kompleksi nükleer gözenek kanalının girişine doğru hareket ettirir. Kompleksin gerçek yer değiştirmesi ve karyoplazmaya salınması gerçekleşir. Tersi işlem de bilinmektedir - maddelerin çekirdekten sitoplazmaya transferi. Bu öncelikle, yalnızca çekirdekte sentezlenen RNA'nın taşınmasıyla ilgilidir. Maddeleri çekirdekten sitoplazmaya aktarmanın başka bir yolu da vardır. Çekirdekten vakuoller şeklinde ayrılabilen nükleer zarın büyümelerinin oluşumu ile ilişkilidir ve daha sonra içerikleri sitoplazmaya dökülür veya atılır.

Böylece, çekirdek ile sitoplazma arasındaki madde alışverişi iki ana yolla gerçekleştirilir: gözenekler yoluyla ve bağlayarak.

Nükleer zarfın işlevleri:

1. Bariyer.Bu işlev, çekirdeğin içeriğini sitoplazmadan ayırmaktır. Sonuç olarak, protein sentezinden RNA/DNA sentezi işlemleri uzamsal olarak ayrılmış hale gelir.

2. Ulaşım.Nükleer zarf, makromoleküllerin çekirdek ve sitoplazma arasındaki taşınmasını aktif olarak düzenler.

3. organize etmek.Nükleer zarfın ana işlevlerinden biri, çekirdek içi düzenin oluşturulmasına katılımıdır.

3. Kromatin ve kromozomların yapısı ve işlevleri

Kalıtsal materyal, hücre çekirdeğinde iki yapısal ve işlevsel durumda olabilir:

1. kromatin.Bu, interfazda transkripsiyon ve tekrarlama işlemlerini sağlamak için tasarlanmış yoğun olmayan, metabolik olarak aktif bir durumdur.

2. kromozomlar.Bu, genetik materyali yavru hücrelere dağıtmak ve taşımak için tasarlanmış en yoğun, kompakt, metabolik olarak aktif olmayan durumdur.

kromatin.Hücre çekirdeğinde, bazik boyalarla iyi boyanmış yoğun madde bölgeleri ortaya çıkar. Bu yapılara "kromatin" (Yunanca "kromo"dan) denir.– renk, boya). Fazlar arası çekirdeklerin kromatini, yoğun olmayan bir durumda olan kromozomlardır. Kromozomların yoğunlaşma derecesi farklı olabilir. Tam yoğunlaşma bölgeleri denir ökromatin. Eksik yoğunlaşma ile, yoğunlaşmış kromatin alanları, denilen heterokromatin. Ara fazdaki kromatin yoğunlaşma derecesi, bu yapının fonksiyonel yükünü yansıtır. Kromatin interfaz çekirdeğinde ne kadar "yaygın" dağılırsa, içindeki sentetik işlemler o kadar yoğun olur. AzaltmakHücrelerde RNA sentezine genellikle yoğunlaşmış kromatin bölgelerinde bir artış eşlik eder.Yoğunlaştırılmış kromatinin maksimum yoğunlaşması, mitotik hücre bölünmesi sırasında elde edilir. Bu süre zarfında, kromozomlar herhangi bir sentetik işlev gerçekleştirmezler.

Kimyasal olarak kromatin, DNA (%30-45), histonlar (%30-50), histon olmayan proteinler (%4-33) ve az miktarda RNA'dan oluşur.Ökaryotik kromozomların DNA'sı, tandem (birbiri ardına) düzenlenmiş replikonlardan oluşan doğrusal bir moleküldür. farklı boyutlar. Ortalama replikon boyutu yaklaşık 30 µm'dir. Replikonlar, bağımsız birimler olarak sentezlenen DNA bölümleridir. Replikonların DNA sentezi için başlangıç ​​ve bitiş noktaları vardır. RNA, sentez veya olgunlaşma sürecinde bilinen tüm hücresel RNA türleridir. Histonlar, sitoplazmada polisomlar üzerinde sentezlenir ve bu sentez, DNA replikasyonundan biraz önce başlar. Sentezlenmiş histonlar, sitoplazmadan çekirdeğe göç eder ve burada DNA bölgelerine bağlanırlar.

Yapısal olarak, kromatin, histonlarla ilişkili DNA'dan oluşan ipliksi bir kompleks deoksiribonükleoprotein (DNP) molekülüdür. Kromatin filamenti, histon çekirdeğini çevreleyen çift sarmal bir DNA'dır. Nükleozom adı verilen tekrarlayan birimlerden oluşur. Nükleozomların sayısı çok fazladır.

kromozomlar(Yunanca kromo ve soma'dan), genlerin taşıyıcıları olan ve hücre ve organizmaların kalıtsal özelliklerini belirleyen hücre çekirdeğinin organelleridir.

Kromozomlar, oldukça sabit bir kalınlığa sahip, değişen uzunluklarda çubuk şeklindeki yapılardır. Kromozomu iki kola ayıran bir birincil daralma bölgesine sahiptirler.Sayıları eşit olan kromozomlara denir metasentrik, kolları eşit uzunlukta olmayan - submetasentrik.İkinci kolu çok kısa olan kromozomlara ne ad verilir? akrosantrik.

Birincil daralma bölgesinde, disk şeklinde katmanlı bir yapı olan bir sentromer vardır. Mitotik iğin mikrotübül demetleri sentromere bağlanır ve merkezcillere doğru ilerler. Bu mikrotübül demetleri, mitoz sırasında kromozomların hücrenin kutuplarına hareketinde rol oynar. Bazı kromozomların ikincil bir daralması vardır. İkincisi genellikle kromozomun uzak ucuna yakın bir yerde bulunur ve küçük bir alanı, uyduyu ayırır. İkincil daralmalara nükleolar düzenleyiciler denir. rRNA'nın sentezinden sorumlu DNA burada lokalizedir. Kromozomların kolları uç segmentler olan telomerlerde son bulur. Kromozomların telomerik uçları, diğer kromozomlar veya bunların fragmanları ile bağlantı kuramaz. Buna karşılık, kromozomların kırık uçları, diğer kromozomların aynı kırık uçlarıyla birleşebilir.

Farklı organizmalardaki kromozomların boyutu büyük ölçüde değişir. Bu nedenle, kromozomların uzunluğu 0,2 ila 50 mikron arasında değişebilir. En küçük kromozomlar bazı protozoalarda, mantarlarda bulunur. En uzunları bazı ortopteran böceklerde, amfibilerde ve zambaklarda bulunur. İnsan kromozomlarının uzunluğu 1,5-10 mikron aralığındadır.

Farklı nesnelerdeki kromozom sayısı da önemli ölçüde değişir, ancak her hayvan veya bitki türü için tipiktir. Bazı radyolarlarda kromozom sayısı 1000-1600'e ulaşır. Bitkiler arasında kromozom sayısı (yaklaşık 500) bakımından rekor sahibi, dut ağacındaki 308 kromozom ile ot eğrelti otudur. En az sayıda kromozom (diploid set başına 2) at yuvarlak solucanı olan sıtma plazmodyumunda gözlenir. İnsanlarda 46 kromozom vardırşempanze, hamam böceği ve biberde– 48, meyve sineği Drosophila - 8, karasinek - 12, sazan - 104, ladin ve çam - 24, güvercin - 80.

Karyotip (Yunanca Karion - çekirdek, fındık çekirdeği, operatörler - numune, şekil) - belirli bir türün kromozom setinin (kromozomların sayısı, boyutu, şekli) bir dizi özelliği.

Aynı türün farklı cinsiyetteki bireyleri (özellikle hayvanlarda) kromozom sayısında farklılık gösterebilir (fark çoğunlukla bir kromozomdadır). Yakın akraba türlerde bile, kromozom setleri birbirinden ya kromozom sayısı ya da en az bir veya daha fazla kromozomun boyutu bakımından farklılık gösterir.Bu nedenle, karyotipin yapısı taksonomik bir özellik olabilir.

20. yüzyılın ikinci yarısında kromozom analizi uygulaması uygulanmaya başlandı. kromozomların diferansiyel boyama yöntemleri. Kromozomların bireysel bölümlerinin lekelenme yeteneğinin, kimyasal farklılıklarıyla ilişkili olduğuna inanılmaktadır.

4. çekirdek. Karyoplazma. Nükleer protein matrisi

Çekirdekçik (nükleolus), ökaryotik organizmaların hücre çekirdeğinin temel bir bileşenidir. Ancak, bazı istisnalar vardır. Bu nedenle, oldukça özelleşmiş hücrelerde, özellikle bazı kan hücrelerinde nükleol yoktur. Çekirdekçik, 1-5 mikron büyüklüğünde yoğun bir yuvarlak gövdedir. Sitoplazmik organellerin aksine, çekirdekçik içeriğini çevreleyen bir zara sahip değildir. Nükleolusun boyutu, farklı hücrelerde büyük ölçüde değişen fonksiyonel aktivitesinin derecesini yansıtır. Nükleol, kromozomun bir türevidir. Çekirdekçik protein, RNA ve DNA'dan oluşur. Çekirdekçikteki RNA konsantrasyonu, hücrenin diğer bileşenlerindeki RNA konsantrasyonundan her zaman daha yüksektir. Böylece, çekirdekçikteki RNA konsantrasyonu, çekirdektekinden 2-8 kat ve sitoplazmadakinden 1-3 kat daha yüksek olabilir. Yüksek RNA içeriği nedeniyle, nükleoller bazik boyalarla iyi boyanır. Çekirdekçikteki DNA, nükleolar düzenleyiciler adı verilen büyük halkalar oluşturur. Hücrelerdeki nükleollerin oluşumu ve sayısı onlara bağlıdır. Çekirdekçik yapısı bakımından heterojendir. Granüler ve fibriler olmak üzere iki ana bileşeni vardır. Granüllerin çapı yaklaşık 15-20 nm, fibrillerin kalınlığı– 6-8 nm. Fibril bileşen, nükleolusun orta kısmında ve granüler bileşen - çevre boyunca konsantre olabilir. Genellikle granüler bileşen, yaklaşık 0,2 μm kalınlığında ipliksi yapılar - nükleolonlar oluşturur. Çekirdekçiğin fibriler bileşeni, ribozom öncüllerinin ribonükleoprotein şeritleridir ve granüller, olgunlaşan ribozom alt birimleridir. Nükleolusun işlevi, sitoplazmada polipeptit zincirlerinin sentezlendiği ribozomal RNA (rRNA) ve ribozomları oluşturmaktır. Ribozom oluşum mekanizması şu şekildedir: nükleolus bölgesinde bir protein ile giyinen nükleolar düzenleyicinin DNA'sında bir rRNA öncüsü oluşur. Ribozom alt birimleri çekirdekçikte toplanır. Aktif olarak çalışan nükleollerde dakikada 1500-3000 ribozom sentezlenir. Çekirdekçikten nükleer zarftaki gözeneklerden geçen ribozomlar, endoplazmik retikulumun zarlarına girer. Nükleollerin sayısı ve oluşumu, nükleolar düzenleyicilerin aktivitesi ile ilişkilidir. Nükleol sayısındaki değişiklikler, nükleollerin füzyonu nedeniyle veya hücrenin kromozomal dengesindeki kaymalar nedeniyle meydana gelebilir. Çekirdekler genellikle birkaç nükleol içerir. Bazı hücrelerin çekirdekleri (semender oositleri) çok sayıda nükleol içerir. Bu fenomenin adı amplifikasyon. Nükleolar organizatör bölgesinin aşırı çoğalması, çok sayıda kopyanın kromozomlardan uzaklaşması ve ek olarak çalışan nükleoller haline gelmesi, kalite yönetim sistemlerinin organizasyonunda yatmaktadır. Böyle bir süreç, yumurta başına çok sayıda ribozomun birikmesi için gereklidir. Bu, yeni ribozomların sentezi olmasa bile embriyonun erken aşamalarda gelişmesini sağlar. Fazladan nükleoller, yumurta hücresinin olgunlaşmasından sonra kaybolur.

Hücre bölünmesi sırasında nükleolusun kaderi. Profazda rRNA sentezi bozulurken, çekirdekçik gevşer ve hazır ribozomlar önce karyoplazmaya sonra da sitoplazmaya çıkar. Kromozom yoğunlaşması sırasında, nükleolusun fibriler bileşeni ve granüllerin bir kısmı, mitotik kromozom matrisinin temelini oluşturan yüzeyleriyle yakından ilişkilidir. Bu fibriler-granüler malzeme, kromozomlar tarafından yavru hücrelere aktarılır. Erken telofazda, kromozomlar yoğunlaştıkça, matris bileşenleri salınır. Fibril kısmı, birbiriyle birleşebilen çok sayıda küçük ortak - prenükleoli halinde toplanmaya başlar. RNA sentezi devam ederken, prenükleoller normal işleyen nükleollere dönüşür.

Karyoplazma(Yunancadan.< карион > – Ceviz, fındık çekirdeği) veya nükleer sıvı, yapısız yarı sıvı bir kütle şeklinde, kromatin ve nükleolleri çevreler. Nükleer bitki özü, proteinler ve çeşitli RNA'lar içerir.

Nükleer protein matrisi (nükleer iskelet) - tüm nükleer bileşenlerin birliğinin fazlar arası çekirdeğinin genel yapısını korumaya hizmet eden çerçeve içi nükleer sistem. Biyokimyasal ekstraksiyonlardan sonra çekirdekte kalan çözünmez bir maddedir. Net bir morfolojik yapıya sahip değildir ve %98 proteinden oluşur.

Çekirdek her ökaryotik hücrede bulunur. Bir hücrede (aktivitesine ve işlevine bağlı olarak) bir çekirdek olabileceği gibi birkaç çekirdek de olabilir.

Hücre çekirdeği bir zar, nükleer sıvı, nükleol ve kromatinden oluşur. Nükleer zarf, aralarında bir sıvı bulunan perinükleer (perinükleer) bir boşlukla ayrılmış iki zardan oluşur. Nükleer zarın ana işlevleri, genetik materyalin (kromozomların) sitoplazmadan ayrılması ve ayrıca çekirdek ile sitoplazma arasındaki ikili ilişkilerin düzenlenmesidir.

Nükleer zarf, yaklaşık 90 nm çapında gözeneklerle doludur. Gözenek alanı (gözenek kompleksi) karmaşık bir yapıya sahiptir (bu, çekirdek ve sitoplazma arasındaki ilişkiyi düzenleyen mekanizmanın karmaşıklığını gösterir). Gözenek sayısı, hücrenin fonksiyonel aktivitesine bağlıdır: ne kadar yüksekse, o kadar fazla gözenek (olgunlaşmamış hücrelerde daha fazla gözenek vardır).

Nükleer sıvının (matris, nükleoplazma) temeli proteinlerdir. Meyve suyu, çekirdeğin iç ortamını oluşturur, hücrelerin genetik materyalinin çalışmasında önemli bir rol oynar. Proteinler: filamentli veya fibriler (destek işlevi), heteronükleer RNA (genetik bilginin birincil transkripsiyon ürünleri) ve mRNA (işleme sonucu).

Çekirdekçik, ribozomal RNA'nın (rRNA) oluşumunun ve olgunlaşmasının gerçekleştiği yapıdır. rRNA genleri işgal eder belirli alanlar nükleollerin kendilerinin oluştuğu bölgede nükleolar düzenleyicilerin oluştuğu birkaç kromozom (insanlarda bunlar 13–15 ve 21–22 çifttir). Metafaz kromozomlarında bu alanlara ikincil daralmalar denir ve daralmalara benzerler. Elektron mikroskobu, nükleollerin filamentli ve granüler bileşenlerini ortaya çıkardı. İpliksi (fibriler), daha sonra olgun rRNA'nın daha küçük moleküllerine yol açan proteinler ve dev rRNA öncü moleküllerinden oluşan bir komplekstir. Olgunlaşma sırasında, fibriller ribonükleoprotein granüllerine (granüler bileşen) dönüştürülür.

Kromatin, adını temel boyalarla iyi boyanabilme özelliğinden almıştır; kümeler şeklinde, çekirdeğin nükleoplazmasında dağılmıştır ve kromozomların varlığının fazlar arası bir şeklidir.

Kromatin, birlikte nükleoprotein kompleksini oluşturan DNA zincirlerinden (kromozom kütlesinin %40'ı) ve proteinlerden (yaklaşık %60) oluşur. Histon (beş sınıf) ve histon olmayan proteinler vardır.

Histonlar (% 40) düzenleyici (DNA'ya güçlü bir şekilde bağlıdır ve ondan bilgi okunmasını engeller) ve yapısal işlevlere (DNA molekülünün uzamsal yapısının organizasyonu) sahiptir. Histon olmayan proteinler (100'den fazla fraksiyon, kromozom kütlesinin %20'si): RNA sentezi ve işleme enzimleri, DNA replikasyon onarımı, yapısal ve düzenleyici işlevler. Ayrıca kromozomların bileşiminde RNA, yağlar, polisakkaritler ve metal molekülleri bulundu.

Kromatinin durumuna bağlı olarak, kromozomların ökromatik ve heterokromatik bölgeleri ayırt edilir. Ökromatin daha az yoğundur ve ondan genetik bilgi okunabilir. Heterokromatin daha kompakttır ve içinde bilgi okunamaz. Kurucu (yapısal) ve fakültatif heterokromatin vardır.

5. Yarı özerk hücre yapılarının yapısı ve işlevleri: mitokondri ve plastidler

Mitokondri (Gr. mitos'tan - “iplik”, kondrion - “tahıl, tane”) yuvarlak veya çubuk şeklinde (genellikle dallanan) bir şekle sahip kalıcı zar organelleridir. Kalınlık - 0,5 mikron, uzunluk - 5-7 mikron. Çoğu hayvan hücresindeki mitokondri sayısı 150-1500'dür; dişi yumurtalarda - birkaç yüz bine kadar, spermatozoada - kamçının eksenel kısmı etrafında bükülmüş bir sarmal mitokondri.

Mitokondrinin ana işlevleri:

1) hücrelerin enerji istasyonlarının rolünü oynar. Oksidatif fosforilasyon süreçleri (çeşitli maddelerin enzimatik oksidasyonu ve ardından adenozin trifosfat - ATP molekülleri şeklinde enerji birikimi) bunlarda ilerler;

2) kalıtsal materyali mitokondriyal DNA şeklinde depolar. Mitokondri, kendi mitokondriyal DNA'sı mitokondriye yalnızca birkaç protein sağlayabildiğinden, nükleer DNA genlerinde kodlanan proteinlerin işlev görmesini gerektirir.

Yan fonksiyonlar - steroid hormonlarının, bazı amino asitlerin (örneğin, glutamin) sentezine katılım. mitokondri yapısı

Mitokondri iki zara sahiptir: dış (pürüzsüz) ve iç (büyüme oluşturan - yaprak şeklinde (krista) ve tübüler (tübüller)). Membranlar kimyasal bileşim, enzim seti ve fonksiyonlar bakımından farklılık gösterir.

Mitokondride, iç içerik bir matristir - elektron mikroskobu kullanılarak 20-30 nm çapında tanelerin bulunduğu kolloidal bir maddedir (kalsiyum ve magnezyum iyonları, besin rezervleri, örneğin glikojen biriktirirler).

Matris, organel protein biyosentez aparatını barındırır: histon proteinlerinden (prokaryotlarda olduğu gibi), ribozomlardan, bir dizi t-RNA'dan, çoğaltma enzimlerinden, transkripsiyondan, kalıtsal bilginin translasyonundan yoksun 2-6 kopya dairesel DNA. Bu aparat bir bütün olarak prokaryotlarınkine çok benzer (ribozomların sayısı, yapısı ve büyüklüğü, kendi kalıtsal aparatının organizasyonu vb. Açısından), ökaryotik hücrenin kökenine ilişkin simbiyotik kavramını doğrular.

İç zarın hem matrisi hem de yüzeyi, üzerinde elektron taşıma zincirinin (sitokromlar) ve ADP'nin fosforilasyonunu katalize eden ATP sentazın bulunduğu mitokondrinin enerji fonksiyonunun uygulanmasında aktif olarak yer alır. ATP'ye dönüştürür.

Mitokondri ligasyonla çoğalır, bu nedenle hücre bölünmesi sırasında yeni hücreler arasında aşağı yukarı eşit olarak dağılırlar. Böylece birbirini izleyen nesillerin hücrelerinin mitokondrileri arasında süreklilik sağlanmış olur.

Bu nedenle mitokondri, hücre içindeki nispi özerklik ile karakterize edilir (diğer organellerin aksine). Maternal mitokondri bölünmesi sırasında ortaya çıkarlar, nükleer protein sentezi ve enerji depolama sisteminden farklı olan kendi DNA'larına sahiptirler.

plastidler

Bunlar, bitki hücrelerinde bulunan yarı özerk yapılardır (hücrenin nükleer DNA'sından nispeten özerk olarak var olabilirler). Bitkinin embriyosunda bulunan proplastitlerden oluşurlar. İki zarla sınırlandırılmıştır.

Üç grup plastid vardır:

1) lökoplastlar. Yuvarlaktırlar, renkli değildirler ve besin (nişasta) içerirler;

2) kromoplastlar. Renklendirici madde molekülleri içerirler ve renkli bitki organlarının (kiraz, kayısı, domates meyveleri) hücrelerinde bulunurlar;

3) kloroplastlar. Bunlar bitkinin yeşil kısımlarının (yapraklar, gövdeler) plastidleridir. Yapı olarak, birçok yönden hayvan hücrelerinin mitokondrilerine benzerler. Dış zar pürüzsüzdür, iç zarda büyümeler vardır - kalınlaşmalarla sonuçlanan lamelozomlar - klorofil içeren tilakoidler. Stroma (kloroplastın sıvı kısmı) dairesel bir DNA molekülü, ribozomlar, yedek besinler (nişasta taneleri, yağ damlaları) içerir.

Çekirdek, iki zardan oluşan bir zarla çevrilidir

Dış nükleer zar, ER zarlarının bir devamıdır ve perinükleer boşluk (lümen), ER'nin lümenine geçer.

Çekirdek ve sitoplazma arasında moleküllerin ve makromoleküllerin değişimi için tek kanal olan nükleer zarfta çok sayıda NPC mevcuttur.

Çekirdek eşmerkezli olarak düzenlenmiş iki dış ve iç nükleer zardan oluşan bir kabuk ile çevrilidir. Her zar, belirli bir protein seti ve sürekli bir çift fosfolipit tabakası içerir. Bazı tek hücreli ökaryotlar dışında, iç nükleer zar, ağsı bir yapıya sabitlenmiş bir iplikçik ağı tarafından desteklenir. Bu filaman ağına nükleer lamina denir.

Dış mekan çekirdek zarı ER zarlarına geçer ve zarlarının çoğu gibi protein sentezinde görev alan ribozomlarla kaplıdır. Aşağıdaki şekil, dış zarın EPR ile bağlantısını göstermektedir.

Dış ve iç arasındaki boşluk nükleer zarlar perinükleer boşluktur (PP). Dış zarın zara bağlı olması gibi, PP nükleer zarfı da ER'nin iç boşluğuyla temas eder. İki zarın her birinin kalınlığı 7-8 nm'dir (nm) ve nükleer zarf PP'nin genişliği 20-40 nm'dir.

Elektronikte nükleer zarfın hazırlıkları çalışmasında mikroskop Yapının en göze çarpan özelliği, çoğu molekülün çekirdek ile sitoplazma arasında taşınması için kanal görevi gören NPC'lerdir (nükleer gözenek kompleksleri). Çoğu hücrenin çekirdeğinin kabuğu, yüzeyin mikron karesi başına yaklaşık 10-20 NPC içerir. Böylece, maya hücreleri 150-250 NPC ve memeli somatik hücreleri 2000-4000 içerir.

Ancak, bazı hücreler muhtemelen çekirdek içinde ve dışında çok sayıda makromolekülün taşınmasını ima eden yüksek yoğunluklu transkripsiyon ve translasyon süreçleri ile karakterize oldukları için çok daha yüksek bir gözenek yoğunluğuna sahiptirler. Örneğin, amfibi oositlerin çekirdeğinin yüzeyi neredeyse tamamen NPC'lerle kaplıdır.

nasıl olabilir çift ​​çekirdek zarı? Ökaryotik bir hücrede mitokondri ve kloroplast da çift zara sahiptir. Endosimbiyoz hipotezine göre, bu organeller evrim sırasında, bazı hücreler endositoz sürecinde diğerlerini yakaladığında oluşmuştur. Daha sonra emilen hücreler iki zarla çevriliydi: kendilerinin ve konakçı hücrenin zarı. Emilen hücrelerin bir kısmının metabolik aktivite gösterdiği, örneğin konakçı hücrelerin aksine fotosentez yapabildikleri ortaya çıktı.

için en ikna edici kanıt mitokondrinin endosimbiyotik kökeni ve kloroplastlar, her iki organelin ribozomlarının daha çok modern prokaryotların ribozomlarına ve daha az ölçüde, bir ökaryotik hücrenin sitoplazmasının aynı mikro yapılarına benzemesi gerçeğinde yatmaktadır. Çekirdeğin kökeni çok daha az açıktır. Bununla birlikte, mitokondri ve kloroplastlarda olduğu gibi çift çekirdekli bir zarın varlığı, yakalanan prokaryotik hücrenin, tüm hücresel DNA'yı içeren bir çekirdeğe dönüştüğüne işaret eder.

Nükleer zarfın bağlı olduğu endoplazmik retikulum(ESR). Xenopus laevis oositinin nükleer zarının yüzeyi, nükleer gözenek kompleksleri ile kaplıdır.
Çekirdek, bir süreç olan endosimbiyozun bir sonucu olarak oluşmuş olabilir.
bir prokaryotik hücrenin başka bir hücreyi yakaladığı; sonra yakalanan hücre ilkel bir çekirdek haline gelir.