Što je ukratko stanična jezgra? Što je jezgra - u biologiji: svojstva i funkcije

Jezgra je glavna komponenta žive stanice, koja nosi nasljedne informacije kodirane skupom gena. Zauzima središnje mjesto u ćeliji. Veličine variraju, oblik je obično sferičan ili ovalan. Promjer jezgre u različitim stanicama može biti od 8 do 25 mikrona. Postoje iznimke, na primjer, riblja jaja imaju jezgru promjera 1 mm.

Značajke strukture jezgre

Jezgra je ispunjena tekućinom i nekoliko strukturnih elemenata. Sadrži ljusku, set kromosoma, nukleoplazmu i nukleolus. Ljuska je dvomembranska, između membrana nalazi se perinuklearni prostor.

Vanjska membrana po strukturi sličan endoplazmatskom retikulumu. Povezan je s hitnom pomoći, koja izgleda kao da se odvaja od nuklearne ovojnice. Ribosomi se nalaze izvan jezgre.

Unutarnja membrana izdržljiv, jer sadrži laminu. Obavlja funkciju potpore i služi kao točka pričvršćivanja kromatina.

Membrana ima pore koje osiguravaju procese izmjene s citoplazmom. Nuklearne pore sastoje se od transportnih proteina koji aktivnim transportom dostavljaju tvari u karioplazmu. Samo male molekule mogu pasivno proći kroz otvore pora. Također, svaka pora prekrivena je porosomom, koja regulira metaboličke procese u jezgri.

Broj jezgri varira u stanicama s različitim specijalizacijama. U većini slučajeva stanice su mononuklearne, no postoje tkiva građena od višejezgrenih stanica (tkivo jetre ili mozga). Postoje stanice bez jezgre - to su zrele crvene krvne stanice.

Kod protozoa postoje dvije vrste jezgri: neke su odgovorne za pohranu informacija, druge su odgovorne za sintezu proteina.

Jezgra može biti u stanju mirovanja (period interfaze) ili diobe. Prelazeći u interfazu, izgleda kao kuglasta tvorevina s mnogo bijelih granula (kromatin). Postoje dvije vrste kromatina: heterokromatin i eukromatin.

Eukromatin je aktivni kromatin koji održava despiraliziranu strukturu u jezgri u mirovanju i sposoban je za intenzivnu sintezu RNK.

Heterokromatin su područja kromatina koja su u kondenziranom stanju. Po potrebi se može prebaciti u eukromatsko stanje.

Pri korištenju citološke metode bojenja jezgre (prema Romanovsky-Giemsa) otkriveno je da heterokromatin mijenja boju, ali eukromatin ne. Kromatin se sastoji od nukleoproteinskih niti koje se nazivaju kromosomi. Kromosomi nose osnovne genetske informacije svake osobe. Kromatin je oblik postojanja nasljedne informacije u međufaznom razdoblju staničnog ciklusa, a tijekom diobe se transformira u kromosome.

Struktura kromosoma

Svaki kromosom se sastoji od para kromatida koje su međusobno paralelne i povezane samo na jednom mjestu – centromeri. Centromera dijeli kromosom na dva kraka. Ovisno o duljini krakova, razlikuju se tri vrste kromosoma:

• Jednaka ramena;
• raznolikost,
• s jednim ramenom

Neki kromosomi imaju dodatnu sekciju koja je pričvršćena na glavnu nitima - to je satelit. Sateliti pomažu identificirati različite parove kromosoma.

Metafazna jezgra je ploča u kojoj se nalaze kromosomi. Tijekom ove faze mitoze proučava se broj i struktura kromosoma. Tijekom metafaze, sestrinski kromosomi pomiču se u središte i dijele se u dvije kromatide.

Građa jezgrice

U jezgri se nalazi i nemembranska tvorevina – jezgrica. Jezgrice su zbijena, okrugla tijela sposobna lomiti svjetlost. Ovo je glavno mjesto sinteze ribosomske RNA i esencijalnih proteina.

Broj nukleola varira u različitim stanicama, mogu se sjediniti u jednu veliku formaciju ili postojati odvojeno jedna od druge u obliku malih čestica. Kada se aktiviraju sintetski procesi, volumen nukleolusa se povećava. Nema ljusku i okružen je kondenziranim kromatinom. Jezgrica sadrži i metale, najviše cink. Dakle, jezgrica je dinamična, promjenjiva tvorevina neophodna za sintezu RNK i njezin transport u citoplazmu.

Nukleoplazma ispunjava cijeli unutarnji prostor jezgre. Nukleoplazma sadrži DNA, RNA, proteinske molekule i enzimske tvari.

Funkcije jezgre u stanici

1. Sudjeluje u sintezi proteina i ribosomske RNA.
2. Regulira funkcionalnu aktivnost stanice.
3. Očuvanje genetskih informacija, njihova točna replikacija i prijenos na potomstvo.

Uloga i značaj kernela

Jezgra je glavno spremište nasljednih informacija i određuje fenotip organizma. U jezgri DNK postoji nepromijenjena zahvaljujući enzimima za popravak jezgre koji mogu eliminirati oštećenja i mutacije. Tijekom stanične diobe nuklearni mehanizmi osiguravaju točnu i ravnomjernu distribuciju genetskih informacija u stanice kćeri.

Stanična jezgra je struktura okružena membranama koja sadrži nasljedne informacije i kontrolira rast i reprodukciju. Ovo je zapovjedni centar eukariotske stanice i u pravilu najznačajniji.

Građa i značaj stanične jezgre

Dijagram strukture jezgre / Wikimedia

Stanična jezgra okružena je dvostrukom membranom koja se naziva jezgrina ovojnica. Ova membrana odvaja sadržaj jezgre od.

Kao i stanična membrana, jezgrina ovojnica se sastoji od fosfolipida koji tvore lipidni dvosloj. Pomaže u održavanju oblika jezgre i regulira protok molekula u i iz jezgre kroz nuklearne pore.

Kromosomi se nalaze unutar jezgre. Sastoje se od DNK koja sadrži informacije o nasljeđu, rastu, razvoju i razmnožavanju stanica. Kada je stanica u stanju "mirovanja", to jest, ne dijeli se, kromosomi su organizirani u duge, zamršene strukture zvane , umjesto u pojedinačne kromosome kako obično mislimo.

Jezgrica

Unutar jezgre nalazi se gusta struktura građena od RNA i proteina nazvana nukleolus, koja sadrži nukleolarne organizatore, koji su dijelovi kromosoma s genima za sintezu ribosoma. Jezgrica pomaže sintetizirati ribosome prepisivanjem i sklapanjem ribosomske RNA. Ribosom se sastoji od ribosomske RNA (rRNA) i proteina.

Sinteza proteina

Jezgra regulira sintezu proteina u citoplazmi pomoću glasničke RNK (mRNA), koja je transkribirani segment DNK koji služi kao obrazac za proizvodnju proteina. Proizvodi se u jezgri i prelazi u citoplazmu kroz nuklearne pore u membrani.

Jednom kada uđu u citoplazmu, ribosomi i druge RNA molekule koje se nazivaju glasnička RNA rade zajedno na prevođenju mRNA u proizvodnju proteina.

Građa eukariotskih stanica

Osim stanične jezgre, postoje i druge vrste staničnih organela. Sljedeće stanične strukture također se mogu naći u tipičnom eukariotu:

• - pomoći u organizaciji sastavljanja mikrotubula.
• - skladištenje stanične DNA.
• - osigurati staničnu lokomociju.
• - štiti cjelovitost unutrašnjosti ćelije.
• - sintetizira ugljikohidrate i lipide.

Jezgra je najvažnija komponenta stanice. Stanična jezgra sadrži DNK, tj. gene, i zahvaljujući tome obavlja dvije glavne funkcije:

1) pohranjivanje i reprodukcija genetskih informacija

2) regulacija metaboličkih procesa koji se odvijaju u stanici

Stanica bez jezgre ne može postojati dugo vremena, a jezgra također nije sposobna za neovisno postojanje, stoga citoplazma i jezgra čine međusobno ovisan sustav. Većina stanica ima jednu jezgru. Često je moguće promatrati 2-3 jezgre u jednoj, na primjer u stanicama jetre. Poznate su i višejezgrene stanice, a broj jezgri može doseći nekoliko desetaka. Oblik jezgre uvelike ovisi o obliku stanice, može biti potpuno nepravilan. Postoje kuglaste i višerežnjeve jezgre. Invaginacije i izraštaji jezgrene membrane značajno povećavaju površinu jezgre i time jačaju povezanost jezgrinih i citoplazmatskih struktura i tvari.

Struktura jezgre

Jezgra je okružena ljuskom koja se sastoji od dvije membrane tipične strukture. Vanjska nuklearna membrana na površini okrenutoj prema citoplazmi prekrivena je ribosomima, unutarnja membrana je glatka.

Jezgrina ovojnica dio je membranskog sustava stanice. Izdanci vanjske jezgrene membrane spajaju se s kanalima endoplazmatskog retikuluma, tvoreći jedinstveni sustav komunikacijskih kanala. Izmjena tvari između jezgre i citoplazme odvija se u dva glavni putevi Prvo, jezgrina ovojnica prodire kroz brojne pore kroz koje se molekule izmjenjuju između jezgre i citoplazme Drugo, tvari iz jezgre u citoplazmu i natrag mogu ući zbog oslobađanja invaginacija i izraslina jezgrene ovojnice Unatoč aktivnoj izmjeni tvari između jezgre i citoplazme, jezgrina ovojnica ograničava jezgri sadržaj iz citoplazme, čime se osiguravaju razlike u kemijskom sastavu jezgrinog soka i citoplazme, što je neophodno za normalno funkcioniranje jezgrinih struktura.

Sadržaj jezgre dijeli se na jezgrin sok, kromatin i jezgricu.

U živoj stanici nuklearni sok izgleda kao masa bez strukture koja ispunjava praznine između struktura jezgre. Nuklearni sok sadrži različite proteine, uključujući većinu nuklearnih enzima, proteine ​​kromatina i ribosomske proteine. Nuklearni sok također sadrži slobodne nukleotide potrebne za izgradnju molekula DNA i RNA, aminokiselina, svih vrsta RNA, kao i proizvoda aktivnosti jezgrice i kromatina, koji se zatim transportiraju iz jezgre u citoplazmu.

Kromatin (grč. chroma - boja, boja) je naziv za nakupine, granule i mrežaste strukture jezgre, koje su intenzivno obojene nekim bojama i razlikuju se po obliku od jezgrice. Kromatin sadrži DNA i proteine ​​i predstavlja spiralizirane i zbijene dijelove kromosoma.Spiralizirani dijelovi kromosoma su genetski neaktivni.

Njihovu specifičnu ulogu - prijenos genetske informacije - mogu obavljati samo despiralizirani-odvrnuti dijelovi kromosoma, koji zbog svoje male debljine nisu vidljivi u svjetlosnom mikroskopu.

U stanicama koje se dijele svi kromosomi su jako spiralizirani, skraćeni i poprimaju kompaktne veličine i oblike.Kromosom je samostalna jezgrina struktura koja ima krakove i primarnu konstrikciju.Oblik kromosoma ovisi o položaju tzv.primarne konstrikcije,odn. centormer, područje na koje su tijekom stanične diobe (mitoza) pričvršćene niti vretena. Centromera dijeli kromosom na dva kraka. Položaj centromera određuje tri glavne vrste kromosoma:

1) jednaka ramena - s ramenima jednake ili gotovo jednake duljine;

2) nejednaka ramena - s ramenima nejednake dužine;

3) štapićast - s jednim dugim i drugim vrlo kratkim, ponekad teško uočljivim, ramenom. Postoje i točkasti kromosomi s vrlo kratkim kracima.

Proučavanje kromosoma omogućilo je utvrđivanje sljedećih činjenica.

1. U svim somatskim stanicama bilo kojeg biljnog ili životinjskog organizma broj kromosoma je isti.

2. Spolne stanice uvijek sadrže dva kromosoma manje nego somatske stanice određenog tipa organizma.

3. Svi organizmi koji pripadaju istoj vrsti imaju isti broj kromosoma u svojim stanicama.

Broj kromosoma ne ovisi o razini organizacije i ne ukazuje uvijek na srodnost: isti se broj može naći u sustavnim skupinama koje su vrlo udaljene jedna od druge i može biti vrlo različit u vrstama koje su bliskog porijekla.

Dakle, broj kromosoma sam po sebi nije specifična značajka vrste, već su karakteristike kromosomskog sklopa u cjelini specifične za vrstu, tj. svojstven samo jednoj vrsti organizma, biljkama, biljkama ili životinjama.

Skup kvantitativnih (broj i veličina) i kvalitativnih (oblik) obilježja kromosomske garniture somatske stanice naziva se kariotip.

Broj kromosoma u kariotipu većine vrsta živih organizama je ujednačen.To se objašnjava činjenicom da u somatskim stanicama postoje dva kromosoma istog oblika i veličine - jedan od očevog organizma, drugi od majke. Kromosomi koji su istog oblika i veličine i nose iste gene nazivaju se homolognima.

Kromosomski set somatske stanice, u kojem svaki kromosom ima par, naziva se dvostrukim ili diploidnim i označava se s 2N. Količina DNA koja odgovara diploidnom skupu kromosoma označena je kao 2C.

Iz svakog para homolognih kromosoma samo jedan ulazi u spolne stanice, pa se kromosomski set gameta naziva jednostrukim ili haploidnim. Kariotip takvih stanica označen je 2n1c.

Diploidni broj kromosoma u životinja i biljaka.

Vrsta organizama	Broj kromosoma
Malarijski plazmodij	2
Šaran	104
Konjska glista	2
ljudski	46
Drosophila voćna mušica	8
Obični jasen	46
Glava uš	12
Čimpanza	48
Špinat	12
žohar	48
kućna muha	12
Papar	48
Triton	24
Domaće ovce	54>
Krzneno drvo, bor	24
Domaći pas	78
Smuđ	28
Golub	80

Nakon što je stanična dioba završena, kromosomi se disspiraliziraju, a u jezgrama nastalih stanica kćeri ponovno postaju vidljive samo tanka mrežica i nakupine kromatina.

Treća struktura karakteristična za stanicu je jezgrica.To je gusto okruglo tijelo uronjeno u jezgrin sok. U jezgri različitih stanica, kao iu jezgri iste stanice, ovisno o njezinu funkcionalnom stanju, broj jezgrica može varirati od 1 do 5-7 ili više. Broj jezgrica može premašiti broj kromosoma u setu; to se događa zbog selektivne reduplikacije gena odgovornih za sintezu rRNA. Jezgrice su prisutne samo u jezgrama koje se ne dijele, tijekom mitoze nestaju zbog spiralizacije kromosoma i otpuštanja svih prethodno nastalih ribosoma u citoplazmu, a nakon završetka diobe ponovno se pojavljuju.

Jezgrica nije samostalna struktura jezgre, već se formira oko regije kromosoma u kojoj je kodirana struktura rRNA. Ovaj dio kromosoma - gen - naziva se nukleolarni organizator (NO), a na njemu se odvija sinteza r-RNA.

Osim nakupljanja r-RNK, u jezgrici se stvaraju ribosomske podjedinice, koje zatim prelaze u citoplazmu i, kombinirajući se uz sudjelovanje Ca2+ kationa, tvore integralne ribosome sposobne sudjelovati u biosintezi proteina.

Dakle, jezgrica je nakupina r-RNA i ribosoma u različitim fazama formiranja, koja se temelji na dijelu kromosoma koji nosi gen - nukleolarni organizator, koji sadrži nasljedne informacije o strukturi r-RNA.

Stanična jezgra jedna je od glavnih komponenti svih biljnih i životinjskih stanica, neraskidivo povezana s razmjenom, prijenosom nasljednih informacija itd.

Oblik stanične jezgre varira ovisno o vrsti stanice. Postoje ovalne, sferne i nepravilnog oblika - potkovaste ili višerežnjeve stanične jezgre (kod leukocita), zrnaste stanične jezgre (kod nekih cilijata), razgranate stanične jezgre (kod žljezdanih stanica insekata) itd. Vel. stanična jezgra je drugačija, ali je obično povezana s volumenom citoplazme. Kršenje ovog omjera tijekom rasta stanica dovodi do diobe stanica. Broj staničnih jezgri također varira - većina stanica ima jednu jezgru, iako se nalaze dvojezgrene i višejezgrene stanice (na primjer, neke stanice jetre i koštane srži). Položaj jezgre u stanici karakterističan je za svaku vrstu stanice. U zametnim stanicama jezgra se obično nalazi u središtu stanice, ali se može pomicati kako se stanica razvija i u citoplazmi se stvaraju specijalizirana područja ili se u njoj talože rezervne tvari.

U staničnoj jezgri razlikuju se glavne strukture: 1) nuklearna membrana (nuklearna membrana), kroz čije se pore odvija izmjena između stanične jezgre i citoplazme [postoje dokazi koji ukazuju na to da je nuklearna membrana (koja se sastoji od dva sloja) ) kontinuirano prelazi u membrane endoplazmatskog retikuluma (vidi) i Golgijev kompleks]; 2) jezgrin sok ili karioplazma, polutekuća, slabo obojena plazmatska masa koja ispunjava sve stanične jezgre i sadrži preostale komponente jezgre; 3) (vidi), koji su u jezgri koja se ne dijeli vidljivi samo uz pomoć posebnih mikroskopskih metoda (na obojenom dijelu stanice koja se ne dijeli, kromosomi obično izgledaju kao nepravilna mreža tamnih niti i zrnaca, zajednički nazvanih ); 4) jedno ili više kuglastih tjelešaca - jezgrica, koje su specijalizirani dio stanične jezgre i povezane su sa sintezom ribonukleinske kiseline i proteina.

Stanična jezgra ima složenu kemijsku organizaciju, u kojoj najvažniju ulogu imaju nukleoproteini, produkt spoja s proteinima. Postoje dva glavna razdoblja u životu stanice: interfaza, ili metaboličko, i mitotičko, ili razdoblje diobe. Oba razdoblja karakteriziraju uglavnom promjene u strukturi stanične jezgre. U interfazi je stanična jezgra u stanju mirovanja i sudjeluje u sintezi proteina, regulaciji oblikovanja oblika, procesima sekrecije i drugim vitalnim funkcijama stanice. Tijekom razdoblja diobe dolazi do promjena u staničnoj jezgri, što dovodi do preraspodjele kromosoma i stvaranja jezgri stanica kćeri; nasljedna informacija se tako prenosi kroz nuklearne strukture na novu generaciju stanica.

Stanične jezgre razmnožavaju se samo diobom, a u većini slučajeva dijele se i same stanice. Obično se razlikuje: izravna dioba stanične jezgre ligacijom - amitoza i najčešći način diobe stanične jezgre - tipična neizravna dioba ili mitoza (vidi).

Djelovanje ionizirajućeg zračenja i neki drugi čimbenici mogu promijeniti genetsku informaciju sadržanu u staničnoj jezgri, što dovodi do različitih promjena u nuklearnom aparatu, što ponekad može dovesti do smrti samih stanica ili uzrokovati nasljedne abnormalnosti u potomstvu (vidi Nasljedstvo Stoga je proučavanje strukture i funkcija stanica jezgre, osobito veza između kromosomskih odnosa i nasljeđivanja svojstava, kojima se bavi citogenetika, od velikog praktičnog značaja za medicinu (vidi).

Vidi također Cell.

Stanična jezgra najvažnija je komponenta svih biljnih i životinjskih stanica.

Stanica bez jezgre ili s oštećenom jezgrom ne može normalno obavljati svoje funkcije. Stanična jezgra, točnije, deoksiribonukleinska kiselina (DNK) organizirana u svojim kromosomima (vidi), nositelj je nasljednih informacija koje određuju sve karakteristike stanice, tkiva i cijelog organizma, njegovu ontogenezu i tjelesne norme odgovora. na utjecaje okoline. Nasljedne informacije sadržane u jezgri kodirane su u molekulama DNA koje čine kromosom nizom četiri dušične baze: adenin, timin, gvanin i citozin. Ovaj niz je matrica koja određuje strukturu proteina sintetiziranih u stanici.

Čak i najmanji poremećaji u strukturi stanične jezgre dovode do nepovratnih promjena u svojstvima stanice ili do njezine smrti. Opasnost od ionizirajućeg zračenja i mnogih kemikalija za nasljedstvo (vidi) i za normalan razvoj fetusa temelji se na oštećenju jezgri u zametnim stanicama odraslog organizma ili u somatskim stanicama embrija u razvoju. Transformacija normalne stanice u malignu također se temelji na određenim poremećajima u građi stanične jezgre.

Veličina i oblik stanične jezgre te omjer njezina volumena i volumena cijele stanice karakteristični su za različita tkiva. Jedna od glavnih karakteristika koja razlikuje elemente bijele i crvene krvi je oblik i veličina njihove jezgre. Jezgre leukocita mogu biti nepravilnog oblika: zakrivljene kobasice, pandže ili kuglice; u potonjem slučaju, svaki dio jezgre povezan je sa susjednim tankim skakačem. U zrelim muškim zametnim stanicama (spermiju), stanična jezgra čini veliku većinu ukupnog volumena stanice.

Zreli eritrociti (vidi) ljudi i sisavaca nemaju jezgru, jer je gube tijekom procesa diferencijacije. Imaju ograničen životni vijek i ne mogu se razmnožavati. Stanice bakterija i modrozelenih algi nemaju oštro izraženu jezgru. Međutim, one sadrže sve kemijske tvari karakteristične za staničnu jezgru, koje se tijekom diobe u stanice kćeri raspoređuju istom pravilnošću kao u stanicama viših višestaničnih organizama. U virusima i fagima jezgra je predstavljena jednom molekulom DNA.

Kada se promatra stanica u mirovanju (koja se ne dijeli) pod svjetlosnim mikroskopom, stanična jezgra može imati izgled bezstrukturne vezikule s jednom ili više jezgrica. Stanična jezgra dobro se boji posebnim nuklearnim bojama (hematoksilin, metilensko plavo, safranin i dr.), koje se obično koriste u laboratorijskoj praksi. Pomoću fazno-kontrastnog uređaja stanična se jezgra može pregledati intravitalno. Posljednjih godina mikrokinematografija, označeni atomi C14 i H3 (autoradiografija) i mikrospektrofotometrija naširoko se koriste za proučavanje procesa koji se odvijaju u jezgri stanice. Posljednja se metoda posebno uspješno koristi za proučavanje kvantitativnih promjena DNA u jezgri tijekom životnog ciklusa stanice. Elektronski mikroskop omogućuje otkrivanje detalja fine strukture jezgre stanice u mirovanju koje se ne mogu otkriti optičkim mikroskopom (slika 1).

Riža. 1. Suvremeni dijagram strukture stanice, temeljen na promatranjima u elektronskom mikroskopu: 1 - citoplazma; 2 - Golgijev aparat; 3 - centrosomi; 4 - endoplazmatski retikulum; 5 - mitohondrije; 6 - stanična membrana; 7 - ljuska jezgre; 8 - jezgrica; 9 - jezgra.

Tijekom stanične diobe - kariokineze ili mitoze (vidi) - stanična jezgra prolazi kroz niz složenih transformacija (slika 2), tijekom kojih njezini kromosomi postaju jasno vidljivi. Prije stanične diobe svaki kromosom jezgre sintetizira sličan kromosom iz tvari prisutnih u jezgrinom soku, nakon čega kromosomi majke i kćeri odlaze na suprotne polove stanice koja se dijeli. Kao rezultat toga, svaka stanica kćer dobiva isti set kromosoma kao što je imala matična stanica, a s njime i nasljedne informacije sadržane u njoj. Mitoza osigurava idealno ispravnu podjelu svih kromosoma jezgre na dva jednaka dijela.

Mitoza i mejoza (vidi) najvažniji su mehanizmi koji osiguravaju obrasce nasljednih pojava. U nekim jednostavnim organizmima, kao iu patološkim slučajevima u stanicama sisavaca i ljudi, stanične jezgre se dijele jednostavnim sužavanjem ili amitozom. Posljednjih godina pokazalo se da se čak i tijekom amitoze javljaju procesi koji osiguravaju podjelu stanične jezgre na dva jednaka dijela.

Skup kromosoma u jezgri stanice pojedinca naziva se kariotip (vidi). Kariotip u svim stanicama određene jedinke obično je isti. Mnoge kongenitalne anomalije i deformacije (Downov sindrom, Klinefelterov sindrom, Turner-Shereshevskyjev sindrom itd.) uzrokovane su različitim abnormalnostima kariotipa koje su nastale ili u ranim fazama embriogeneze ili tijekom sazrijevanja spolne stanice iz koje je nastala abnormalna jedinka. Anomalije razvoja povezane s vidljivim poremećajima u kromosomskim strukturama stanične jezgre nazivaju se kromosomske bolesti (vidi Nasljedne bolesti). Djelovanjem fizikalnih ili kemijskih mutagena mogu nastati različita oštećenja kromosoma (slika 3). Trenutno se metode koje omogućuju brzo i točno određivanje kariotipa osobe koriste za ranu dijagnozu kromosomskih bolesti i razjašnjavanje etiologije određenih bolesti.

Riža. 2. Stadiji mitoze u stanicama kulture ljudskog tkiva (transplantabilni soj HEp-2): 1 - rana profaza; 2 - kasna profaza (nestanak nuklearne membrane); 3 - metafaza (stadij matične zvijezde), pogled odozgo; 4 - metafaza, pogled sa strane; 5 - anafaza, početak divergencije kromosoma; 6 - anafaza, kromosomi su se odvojili; 7 - telofaza, stadij zavojnica kćeri; 8 - telofaza i dioba staničnog tijela.

Riža. 3. Oštećenja kromosoma uzrokovana ionizirajućim zračenjem i kemijskim mutagenima: 1 - normalna telofaza; 2-4 - telofaze s mostovima i fragmentima u fibroblastima ljudskog embrija ozračenim X-zrakama u dozi od 10 r; 5 i 6 - isto u hematopoetskim stanicama zamorca; 7 - kromosomski most u epitelu rožnice miša ozračenog dozom od 25 r; 8 - fragmentacija kromosoma u fibroblastima ljudskog embrija kao posljedica izlaganja nitrozoetilureji.

Važna organela stanične jezgre - nukleolus - proizvod je vitalne aktivnosti kromosoma. Proizvodi ribonukleinsku kiselinu (RNA), koja je bitan međuprodukt u sintezi proteina koje proizvodi svaka stanica.

Stanična jezgra odvojena je od okolne citoplazme (vidi) membranom, čija je debljina 60-70 Å.

Kroz pore u membrani tvari sintetizirane u jezgri ulaze u citoplazmu. Prostor između nuklearne ljuske i svih njegovih organela ispunjen je karioplazmom, koja se sastoji od bazičnih i kiselih proteina, enzima, nukleotida, anorganskih soli i drugih niskomolekularnih spojeva potrebnih za sintezu kromosoma kćeri tijekom diobe stanične jezgre.

Mnoge biokemijske reakcije i procesi odvijaju se u svakoj živoj stanici. Za njihovu kontrolu, kao i za regulaciju mnogih vitalnih čimbenika, potrebna je posebna struktura. Što je jezgra u biologiji? Što ga čini učinkovitim u ispunjavanju njegove zadaće?

Što je jezgra u biologiji. Definicija

Jezgra je bitna struktura svake stanice u tijelu. Što je jezgra? U biologiji je najvažnija komponenta svakog organizma. Jezgra se može naći iu jednostaničnim protozoama iu visoko organiziranim predstavnicima eukariotskog svijeta. Glavna funkcija ove strukture je pohranjivanje i prijenos genetskih informacija, koje su također sadržane ovdje.

Nakon oplodnje jajne stanice spermijem dolazi do spajanja dviju haploidnih jezgri. Nakon spajanja zametnih stanica nastaje zigota, čija jezgra već nosi diploidni set kromosoma. To znači da kariotip (genetska informacija jezgre) već sadrži kopije gena i majke i oca.

Sastav jezgre

Koja je karakteristika kernela? Biologija pažljivo proučava sastav nuklearnog aparata, jer to može dati poticaj razvoju genetike, selekcije i molekularne biologije.

Jezgra je struktura dvostruke membrane. Membrane su produžetak onoga što je potrebno za transport stvorenih tvari iz stanice. Sadržaj jezgre naziva se nukleoplazma.

Kromatin je glavna tvar nukleoplazme. Sastav kromatina je raznolik: sadrži prvenstveno nukleinske kiseline (DNA i RNA), kao i proteine ​​i mnoge metalne ione. DNA u nukleoplazmi uređena je na uredan način u obliku kromosoma. Kromosomi su ti koji se udvostruče tijekom diobe, nakon čega svaki njihov set prelazi u stanice kćeri.

RNA u nukleoplazmi se najčešće nalazi u dvije vrste: mRNA i rRNA. nastaje tijekom procesa transkripcije – čitanja informacija iz DNK. Molekula takve ribonukleinske kiseline kasnije napušta jezgru i kasnije služi kao obrazac za stvaranje novih proteina.

Ribosomska RNA se proizvodi u posebnim strukturama zvanim nukleoli. Jezgrica je građena od završnih dijelova kromosoma nastalih sekundarnim suženjima. Ova se struktura može vidjeti pod svjetlosnim mikroskopom kao zbijena mrlja na jezgri. Ribosomske RNA, koje se ovdje sintetiziraju, također ulaze u citoplazmu i zatim zajedno s proteinima formiraju ribosome.

Sastav jezgre ima izravan utjecaj na funkcije. Biologija kao znanost proučava svojstva kromatina kako bi bolje razumjela procese transkripcije i stanične diobe.

Kernel funkcije. Biologija procesa u jezgri

Prva i najvažnija funkcija jezgre je pohrana i prijenos nasljednih informacija. Jezgra je jedinstvena struktura stanice jer sadrži većinu ljudskih gena. Kariotip može biti haploidan, diploidan, triploidan i tako dalje. Ploidnost otrova ovisi o funkciji same stanice: gamete su haploidne, a somatske stanice diploidne. Stanice endosperma angiospermi su triploidne, i, konačno, mnoge sorte usjeva imaju poliploidan set kromosoma.

Prijenos u citoplazmu iz jezgre događa se tijekom stvaranja mRNA. Tijekom procesa transkripcije očitavaju se potrebni geni kariotipa i na kraju se sintetiziraju glasničke ili messenger RNA molekule.

Nasljednost se očituje i tijekom diobe stanice mitozom, mejozom ili amitozom. U svakom slučaju jezgra obavlja svoju specifičnu funkciju. Na primjer, u profazi mitoze nuklearna membrana je uništena i visoko zbijeni kromosomi ulaze u citoplazmu. Međutim, u mejozi se križanje kromosoma događa prije nego što se membrana uništi u jezgri. A u amitozi, jezgra je potpuno uništena i daje mali doprinos procesu diobe.

Osim toga, jezgra je neizravno uključena u transport tvari iz stanice zbog izravne veze membrane s EPS-om. To je ono što je jezgra u biologiji.

Oblik zrna

Jezgra, njezina struktura i funkcije mogu ovisiti o obliku membrane. Jezgrov aparat može biti okrugao, izdužen, u obliku lopatica itd. Često je oblik jezgre specifičan za pojedina tkiva i stanice. Jednostanični organizmi razlikuju se po načinu prehrane i životnom ciklusu, a ujedno se razlikuju i oblici jezgrinih membrana.

Raznolikost u obliku i veličini jezgre može se vidjeti na primjeru leukocita.

• Neutrofilna jezgra može biti segmentirana i nesegmentirana. U prvom slučaju govore o jezgri u obliku potkove, a taj je oblik karakterističan za mlade stanice. Segmentirana jezgra je rezultat stvaranja nekoliko pregrada u membrani, što rezultira stvaranjem nekoliko dijelova koji su međusobno povezani.
• Kod eozinofila jezgra ima karakterističan oblik bučice. U ovom slučaju nuklearni aparat sastoji se od dva segmenta povezana pregradom.
• Gotovo cijeli volumen limfocita zauzima ogromna jezgra. Samo mali dio citoplazme ostaje na periferiji stanice.
• U žljezdanim stanicama insekata jezgra može imati razgranatu strukturu.

Broj jezgri u jednoj stanici može varirati

U stanici organizma ne postoji uvijek samo jedna jezgra. Ponekad je potrebno imati dva ili više nuklearnih uređaja za istovremeno obavljanje nekoliko funkcija. Nasuprot tome, neke stanice mogu uopće bez jezgre. Evo nekoliko primjera neobičnih stanica koje imaju više od jedne jezgre ili je uopće nemaju.

1. Crvena krvna zrnca i trombociti. Ove krvne stanice prenose hemoglobin, odnosno fibrinogen. Da bi jedna stanica sadržavala maksimalnu količinu tvari, izgubila je jezgru. Ova značajka nije tipična za sve predstavnike životinjskog svijeta: žabe imaju ogromne crvene krvne stanice u krvi s izraženom jezgrom. To pokazuje primitivnost ove klase u usporedbi s razvijenijim svojtama.

2. Hepatociti jetre. Ove stanice sadrže dvije jezgre. Jedan od njih regulira pročišćavanje krvi od toksina, a drugi je odgovoran za stvaranje hema, koji će kasnije postati dio hemoglobina u krvi.

3. Miociti poprečno-prugastog skeletnog tkiva. Mišićne stanice su višejezgrene. To je zbog činjenice da oni aktivno prolaze kroz sintezu i razgradnju ATP-a, kao i sastavljanje proteina.

Značajke nuklearnog aparata u protozoa

Na primjer, razmotrite dvije vrste protozoa: cilijate i amebe.

1. Slipper ciliates. Ovaj predstavnik jednostaničnih organizama ima dvije jezgre: vegetativnu i generativnu. Budući da se razlikuju i po funkciji i po veličini, to se obilježje naziva nuklearni dualizam.

Vegetativna jezgra odgovorna je za svakodnevno funkcioniranje stanice. Regulira svoje metaboličke procese. Generativna jezgra uključena je u diobu stanica i konjugaciju - spolni proces u kojem se genetske informacije izmjenjuju s jedinkama iste vrste.

bolesti

Mnoge genetske bolesti povezane su s abnormalnostima u broju kromosoma. Evo popisa najpoznatijih devijacija u genetskom aparatu jezgre:

• Downov sindrom;
• Patau jabukovača;
• Klinefelterov sindrom;
• Shereshevsky-Turnerov sindrom.

Popis se nastavlja, a svaka od bolesti razlikuje se po serijskom broju para kromosoma. Također, takve bolesti često zahvaćaju spolne X i Y kromosome.

Zaključak

Jezgra ima važnu ulogu u reguliranju biokemijskih procesa i skladište je nasljednih informacija. Prijenos tvari iz stanice i sinteza proteina također su povezani s funkcioniranjem ove središnje strukture stanice. To je ono što je jezgra u biologiji.