Kısaca hücre çekirdeği nedir? Çekirdek nedir - biyolojide: özellikleri ve işlevleri

Çekirdek, bir dizi gen tarafından kodlanan kalıtsal bilgiyi taşıyan canlı bir hücrenin ana bileşenidir. Hücrede merkezi bir konuma sahiptir. Boyutlar değişir, şekil genellikle küresel veya ovaldir. Farklı hücrelerdeki çekirdeğin çapı 8 ila 25 mikron arasında olabilir. İstisnalar vardır, örneğin balık yumurtalarının çekirdekleri 1 mm çapındadır.

Çekirdeğin yapısının özellikleri

Çekirdek sıvı ve çeşitli yapısal elementlerle doludur. Bir kabuk, bir dizi kromozom, nükleoplazma ve bir nükleolus içerir. Kabuk çift zarlıdır; zarlar arasında perinükleer bir boşluk vardır.

Dış zar Yapı olarak endoplazmik retikuluma benzer. Nükleer zarftan ayrılıyormuş gibi görünen ER'ye bağlı. Ribozomlar çekirdeğin dışında bulunur.

İç membran Lamina içerdiğinden dayanıklıdır. Destekleyici bir işlevi yerine getirir ve kromatin için bir bağlanma noktası görevi görür.

Membranın sitoplazma ile değişim işlemlerini sağlayan gözenekleri vardır. Nükleer gözenekler Aktif taşıma yoluyla maddeleri karyoplazmaya ileten taşıma proteinlerinden oluşur. Sadece küçük moleküller gözenek açıklıklarından pasif olarak geçebilir. Ayrıca her gözenek, çekirdekteki metabolik süreçleri düzenleyen bir porozoma ile kaplıdır.

Çekirdek sayısı Farklı uzmanlıklara sahip hücrelerde farklılık gösterir. Çoğu durumda hücreler tek çekirdeklidir ancak çok çekirdekli hücrelerden (karaciğer veya beyin dokusu) oluşan dokular da vardır. Çekirdeği olmayan hücreler var - bunlar olgun kırmızı kan hücreleridir.

Tek hücrelilerde iki tür çekirdek vardır: Bazıları bilginin depolanmasından, diğerleri ise protein sentezinden sorumludur.

Çekirdek dinlenme (fazlar arası dönem) veya bölünme durumunda olabilir. Ara faza geçerken, birçok beyaz granül (kromatin) içeren küresel bir oluşuma benzer. İki tür kromatin vardır: heterokromatin ve ökromatin.

Ökromatin, dinlenme çekirdeğinde despiralize bir yapıyı koruyan ve yoğun RNA sentezi yapabilen aktif bir kromatindir.

Heterokromatin, yoğunlaştırılmış durumda olan kromatin alanlarıdır. Gerekirse ökromatik duruma geçebilir.

Çekirdeği boyamanın sitolojik yöntemini kullanırken (Romanovsky-Giemsa'ya göre), heterokromatinin renk değiştirdiği, ancak ökromatinin değişmediği ortaya çıktı. Kromatin, kromozom adı verilen nükleoprotein iplikçiklerinden oluşur. Kromozomlar her bireyin temel genetik bilgisini taşır. Kromatin, hücre döngüsünün fazlar arası döneminde kalıtsal bilginin bir varoluş şeklidir; bölünme sırasında kromozomlara dönüşür.

Kromozom yapısı

Her kromozom, birbirine paralel olan ve yalnızca tek bir yere (sentromer) bağlanan bir çift kromatitten oluşur. Sentromer kromozomu iki kola ayırır. Kolların uzunluğuna bağlı olarak üç tip kromozom ayırt edilir:

• Eşit omuzlar;
• çeşitlilik,
• bir omuz

Bazı kromozomların ana bölüme iplik benzeri bağlantılarla bağlanan ek bir bölümü vardır - bu bir uydudur. Uydular farklı kromozom çiftlerinin tanımlanmasına yardımcı olur.

Metafaz çekirdeği, kromozomların bulunduğu bir plakadır. Mitozun bu aşamasında kromozomların sayısı ve yapısı incelenir. Metafaz sırasında kardeş kromozomlar merkeze doğru hareket eder ve iki kromatide ayrılır.

Nükleolusun yapısı

Çekirdek ayrıca membransız bir oluşum olan nükleolus içerir. Nükleoller, ışığı kırabilen sıkıştırılmış yuvarlak gövdelerdir. Burası ribozomal RNA'nın ve temel proteinlerin ana sentezidir.

Nükleollerin sayısı farklı hücrelerde değişir; büyük bir oluşum halinde birleşebilirler veya küçük parçacıklar şeklinde birbirlerinden ayrı olarak var olabilirler. Sentetik işlemler etkinleştirildiğinde nükleolusun hacmi artar. Bir kabuğu yoktur ve yoğunlaştırılmış kromatin ile çevrilidir. Nükleolus ayrıca çoğunlukla çinko olmak üzere metaller içerir. Dolayısıyla nükleolus, RNA'nın sentezi ve sitoplazmaya taşınması için gerekli olan dinamik, değişen bir oluşumdur.

Nükleoplazma, çekirdeğin tüm iç alanını doldurur. Nükleoplazma DNA, RNA, protein molekülleri ve enzimatik maddeler içerir.

Hücre çekirdeğinin görevleri

1. Protein ve ribozomal RNA sentezinde rol alır.
2. Hücrenin fonksiyonel aktivitesini düzenler.
3. Genetik bilginin korunması, doğru şekilde çoğaltılması ve yavrulara aktarılması.

Çekirdeğin rolü ve önemi

Çekirdek, kalıtsal bilgilerin ana deposudur ve organizmanın fenotipini belirler. Çekirdekte DNA, hasarı ve mutasyonları ortadan kaldırabilen nükleer tamir enzimleri sayesinde değişmeden kalır. Hücre bölünmesi sırasında nükleer mekanizmalar, genetik bilginin yavru hücrelere doğru ve eşit şekilde dağıtılmasını sağlar.

Hücre çekirdeği, kalıtsal bilgileri içeren, büyümeyi ve üremeyi kontrol eden, zarlarla çevrili bir yapıdır. Burası ökaryotik hücrenin komuta merkezidir ve kural olarak en önemlisidir.

Hücre çekirdeğinin yapısı ve önemi

Çekirdek yapı şeması / Wikimedia

Hücre çekirdeği, nükleer zarf adı verilen çift zarla çevrilidir. Bu zar çekirdeğin içeriğini ayırır.

Hücre zarı gibi nükleer zarf da lipit çift katmanını oluşturan fosfolipitlerden oluşur. Çekirdeğin şeklinin korunmasına yardımcı olur ve moleküllerin nükleer gözenekler yoluyla çekirdeğe girip çıkmasını düzenler.

Kromozomlar çekirdeğin içinde bulunur. Hücrelerin kalıtımı, büyümesi, gelişimi ve çoğalması hakkında bilgi içeren DNA'dan oluşurlar. Bir hücre "dinlenme" durumundayken, yani bölünmediğinde, kromozomlar, genellikle düşündüğümüz gibi tek tek kromozomlar yerine, adı verilen uzun, karmaşık yapılar halinde düzenlenir.

Çekirdekçik

Çekirdeğin içinde, ribozomların sentezi için genleri içeren kromozomların parçaları olan nükleolar düzenleyicileri içeren, nükleolus adı verilen RNA ve proteinlerden oluşan yoğun bir yapı vardır. Nükleolus, ribozomal RNA'yı kopyalayıp birleştirerek ribozomların sentezlenmesine yardımcı olur. Ribozom, ribozomal RNA (rRNA) ve proteinlerden oluşur.

Protein sentezi

Çekirdek, protein üretimi için bir şablon görevi gören, kopyalanmış bir DNA segmenti olan haberci RNA'yı (mRNA) kullanarak sitoplazmadaki protein sentezini düzenler. Çekirdekte üretilir ve zardaki nükleer gözenekler yoluyla sitoplazmaya doğru hareket eder.

Sitoplazmaya girdikten sonra ribozomlar ve haberci RNA adı verilen diğer RNA molekülleri, mRNA'yı protein üretmek üzere tercüme etmek için birlikte çalışır.

Ökaryotik hücrelerin yapısı

Hücre çekirdeğinin yanı sıra başka hücresel organel türleri de vardır. Tipik bir ökaryotta aşağıdaki hücre yapıları da bulunabilir:

• - mikrotübüllerin montajının organize edilmesine yardımcı olur.
• - hücresel DNA'nın depolanması.
• - hücresel hareket sağlar.
• - Hücrenin iç bütünlüğünü korur.
• - Karbonhidratları ve lipitleri sentezler.

Çekirdek hücrenin en önemli bileşenidir. Hücre çekirdeği DNA içerir, yani. genler ve bu sayede iki ana işlevi yerine getirir:

1) genetik bilginin depolanması ve çoğaltılması

2) hücrede meydana gelen metabolik süreçlerin düzenlenmesi

Nükleer içermeyen bir hücre uzun süre var olamaz ve çekirdek de bağımsız olarak var olamaz, bu nedenle sitoplazma ve çekirdek birbirine bağımlı bir sistem oluşturur. Çoğu hücrenin tek çekirdeği vardır. Çoğu zaman örneğin karaciğer hücrelerinde 2-3 çekirdeği bir arada gözlemlemek mümkündür. Çok çekirdekli hücreler de bilinmektedir ve çekirdek sayısı birkaç düzineye ulaşabilir. Çekirdeğin şekli büyük ölçüde hücrenin şekline bağlıdır; tamamen düzensiz olabilir. Küresel ve çok loblu çekirdekler vardır. Nükleer membranın istilaları ve çıkıntıları, çekirdeğin yüzeyini önemli ölçüde arttırır ve böylece nükleer ve sitoplazmik yapıların ve maddelerin bağlantısını güçlendirir.

Çekirdek yapı

Çekirdek, tipik yapıya sahip iki zardan oluşan bir kabukla çevrilidir. Sitoplazmaya bakan yüzeydeki dış nükleer membran ribozomlarla kaplıdır, iç membran ise pürüzsüzdür.

Nükleer zarf, hücrenin membran sisteminin bir parçasıdır.Dış nükleer membranın çıkıntıları, endoplazmik retikulumun kanallarına bağlanarak tek bir iletişim kanalı sistemi oluşturur.Çekirdek ve sitoplazma arasındaki madde değişimi iki şekilde gerçekleşir. ana yollar.İlk olarak, nükleer zarf, çekirdek ve sitoplazma arasında moleküllerin değiştirildiği çok sayıda gözenek tarafından nüfuz eder.İkincisi, nükleer zarfın istilaları ve çıkıntılarının salınması nedeniyle çekirdekten sitoplazmaya ve geriye doğru maddeler girebilir Çekirdek ve sitoplazma arasındaki aktif madde alışverişine rağmen, nükleer zarf, nükleer içeriği sitoplazmadan sınırlar, böylece nükleer meyve suyu ve sitoplazmanın kimyasal bileşiminde farklılıklar sağlar.Bu, nükleer yapıların normal işleyişi için gereklidir.

Çekirdeğin içeriği nükleer özsu, kromatin ve nükleolusa ayrılır.

Canlı bir hücrede, nükleer özsu, çekirdeğin yapıları arasındaki boşlukları dolduran yapısız bir kütleye benzer. Nükleer özsu, çoğu nükleer enzim, kromatin proteinleri ve ribozomal proteinler dahil olmak üzere çeşitli proteinler içerir. Nükleer özsuyu ayrıca inşaat için gerekli serbest nükleotidleri de içerir. DNA molekülleri ve RNA, amino asitler, her türlü RNA ve ayrıca çekirdekten sitoplazmaya taşınan nükleolus ve kromatin aktivitesinin ürünleri.

Kromatin (Yunanca chroma - renk, renk), bazı boyalarla yoğun şekilde boyanan ve şekli nükleolustan farklı olan çekirdeğin topaklarına, granüllerine ve ağ benzeri yapılarına verilen addır. Kromatin, DNA ve proteinler içerir ve kromozomların spiralleşmiş ve sıkıştırılmış bölümlerini temsil eder.Kromozomların sarmal bölümleri genetik olarak aktif değildir.

Bunların spesifik rolü (genetik bilginin aktarımı) yalnızca, küçük kalınlıkları nedeniyle ışık mikroskobunda görülemeyen, spiralsiz-bükülmemiş kromozom bölümleri tarafından gerçekleştirilebilir.

Bölünen hücrelerde, tüm kromozomlar güçlü bir şekilde spiralleşir, kısaltılır ve kompakt boyutlar ve şekiller kazanır.Bir kromozom, kolları ve bir birincil daralması olan bağımsız bir nükleer yapıdır.Kromozomların şekli, birincil daralma olarak adlandırılan konuma bağlıdır veya sentormer, hücre bölünmesi (mitoz) sırasında iğ filamentlerinin bağlandığı bölge. Sentromer kromozomu iki kola ayırır. Sentromerin konumu üç ana kromozom tipini belirler:

1) eşit omuzlar - eşit veya neredeyse eşit uzunlukta omuzlarla;

2) eşit olmayan omuzlar - eşit olmayan uzunlukta omuzlarla;

3) çubuk şeklinde - biri uzun ve ikincisi çok kısa, bazen tespit edilmesi zor, omuz. Çok kısa kollu nokta kromozomları da vardır.

Kromozomların incelenmesi aşağıdaki gerçekleri ortaya çıkarmayı mümkün kıldı.

1. Herhangi bir bitki veya hayvan organizmasının tüm somatik hücrelerinde kromozom sayısı aynıdır.

2. Cinsiyet hücreleri her zaman belirli bir organizma tipinin somatik hücrelerinden iki tane daha az kromozom içerir.

3. Aynı türe ait tüm organizmaların hücrelerinde aynı sayıda kromozom bulunur.

Kromozom sayısı organizasyon düzeyine bağlı değildir ve her zaman ilişkiyi göstermez: Aynı sayı birbirinden çok uzak sistematik gruplarda bulunabilir ve yakın kökene sahip türlerde çok farklı olabilir.

Dolayısıyla kromozom sayısı tek başına türe özgü bir özellik değildir, ancak bir bütün olarak kromozom setinin özellikleri türe özgüdür, yani. Yalnızca bir tür organizmanın, bitkilerin, bitkilerin veya hayvanların özelliği.

Somatik bir hücrenin kromozom setinin niceliksel (sayı ve boyut) ve niteliksel (şekil) özelliklerinin kümesine karyotip denir.

Çoğu canlı organizma türünün karyotipindeki kromozom sayısı eşittir.Bu, somatik hücrelerde, biri baba organizmasından, ikincisi anne organizmasından olmak üzere aynı şekil ve büyüklükte iki kromozomun bulunmasıyla açıklanmaktadır. Şekil ve büyüklükleri aynı olan ve aynı genleri taşıyan kromozomlara homolog denir.

Her kromozomun bir çifte sahip olduğu somatik bir hücrenin kromozom setine çift veya diploid denir ve 2N olarak adlandırılır. Diploid bir kromozom setine karşılık gelen DNA miktarı 2C olarak adlandırılır.

Her bir homolog kromozom çiftinden yalnızca bir tanesi germ hücrelerine girer ve bu nedenle kromozom gamet setine tek veya haploid denir. Bu tür hücrelerin karyotipi 2n1c olarak belirlenmiştir.

Hayvanlarda ve bitkilerde diploid kromozom sayısı.

Organizma türü	Kromozom sayısı
Sıtma plazmodium	2
Sazan	104
At yuvarlak kurdu	2
İnsan	46
Drosophila meyve sineği	8
Ortak kül	46
Kafa biti	12
Şempanze	48
Ispanak	12
Hamamböceği	48
ev sineği	12
Biber	48
Triton	24
Evcil koyun	54>
Kürk ağacı, çam ağacı	24
Evcil köpek	78
Levrek	28
Güvercin	80

Hücre bölünmesi tamamlandıktan sonra kromozomlar dağılır ve ortaya çıkan yavru hücrelerin çekirdeklerinde yalnızca ince bir ağ ve kromatin kümeleri yeniden görünür hale gelir.

Bir hücrenin üçüncü yapı özelliği olan nükleolus, nükleer sıvıya batırılmış yoğun, yuvarlak bir gövdedir. Farklı hücrelerin çekirdeklerinde olduğu gibi aynı hücrenin çekirdeğinde de fonksiyonel durumuna bağlı olarak nükleol sayısı 1 ila 5-7 arasında veya daha fazla değişebilir. Nükleol sayısı setteki kromozom sayısını aşabilir; bu, rRNA sentezinden sorumlu genlerin seçici olarak çoğaltılması nedeniyle oluşur. Nükleoller yalnızca bölünmeyen çekirdeklerde bulunur; mitoz sırasında kromozomların spiralleşmesi ve önceden oluşturulmuş tüm ribozomların sitoplazmaya salınması nedeniyle kaybolurlar ve bölünmenin tamamlanmasından sonra yeniden ortaya çıkarlar.

Nükleolus, çekirdekten bağımsız bir yapı değildir, kromozomun rRNA yapısının kodlandığı bölge çevresinde oluşur. Kromozomun bu kısmına - gen - nükleolar düzenleyici (NO) denir ve üzerinde r-RNA sentezi meydana gelir.

R-RNA birikimine ek olarak, nükleolusta ribozomal alt birimler oluşur, bunlar daha sonra sitoplazmaya doğru hareket eder ve Ca2+ katyonlarının katılımıyla birleşerek protein biyosentezine katılabilen integral ribozomlar oluşturur.

Bu nedenle, nükleolus, r-RNA'nın yapısı hakkında kalıtsal bilgi içeren nükleolar düzenleyici olan geni taşıyan kromozomun bir bölümüne dayanan, oluşumun farklı aşamalarında bir r-RNA ve ribozom birikimidir.

Hücre çekirdeği, tüm bitki ve hayvan hücrelerinin, değişim, kalıtsal bilgilerin iletimi vb. ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılı ana bileşenlerinden biridir.

Hücre çekirdeğinin şekli hücre tipine göre değişir. Oval, küresel ve düzensiz şekilli - at nalı şeklindeki veya çok loblu hücre çekirdekleri (lökositlerde), boncuk şeklindeki hücre çekirdekleri (bazı siliatlarda), dallanmış hücre çekirdekleri (böceklerin glandüler hücrelerinde) vb. hücre çekirdeği farklıdır, ancak genellikle sitoplazmanın hacmi ile ilişkilidir. Hücre büyümesi sırasında bu oranın ihlali hücre bölünmesine yol açar. Hücre çekirdeklerinin sayısı da değişir - çoğu hücrenin bir çekirdeği vardır, ancak iki çekirdekli ve çok çekirdekli hücreler bulunur (örneğin, bazı karaciğer ve kemik iliği hücreleri). Çekirdeğin hücre içindeki konumu, her hücre tipinin karakteristiğidir. Germ hücrelerinde, çekirdek genellikle hücrenin merkezinde bulunur, ancak hücre geliştikçe ve sitoplazmada özel alanlar oluştukça veya rezerv maddeler burada biriktikçe hareket edebilir.

Hücre çekirdeğinde ana yapılar ayırt edilir: 1) gözenekleri aracılığıyla hücre çekirdeği ile sitoplazma arasında değişimin gerçekleştiği nükleer membran (nükleer membran) [nükleer membranın (iki katmandan oluşan) olduğunu gösteren kanıtlar vardır ) sürekli olarak endoplazmik retikulumun (bkz.) ve Golgi kompleksinin zarlarına geçer]; 2) nükleer meyve suyu veya karyoplazma, tüm hücre çekirdeklerini dolduran ve çekirdeğin geri kalan bileşenlerini içeren yarı sıvı, zayıf lekeli bir plazma kütlesi; 3) (bkz.), bölünmeyen bir çekirdekte yalnızca özel mikroskopi yöntemlerinin yardımıyla görülebilen (bölünmeyen bir hücrenin lekeli bir bölümünde, kromozomlar genellikle toplu olarak adlandırılan düzensiz koyu şeritler ve taneler ağına benzer) ); 4) bir veya daha fazla küresel cisim - hücre çekirdeğinin özel bir parçası olan ve ribonükleik asit ve proteinlerin sentezi ile ilişkili olan nükleoller.

Hücre çekirdeği, proteinlerle bir kombinasyonun ürünü olan nükleoproteinlerin en önemli rolü oynadığı karmaşık bir kimyasal organizasyona sahiptir. Bir hücrenin yaşamında iki ana dönem vardır: fazlar arası veya metabolik ve mitotik veya bölünme dönemi. Her iki dönem de esas olarak hücre çekirdeğinin yapısındaki değişikliklerle karakterize edilir. Ara fazda hücre çekirdeği dinlenme halindedir ve protein sentezine, şekil oluşumunun düzenlenmesine, salgılama süreçlerine ve hücrenin diğer hayati işlevlerine katılır. Bölünme döneminde hücre çekirdeğinde değişiklikler meydana gelir, bu da kromozomların yeniden dağılımına ve yavru hücre çekirdeklerinin oluşumuna yol açar; Böylece kalıtsal bilgi nükleer yapılar aracılığıyla yeni nesil hücrelere aktarılır.

Hücre çekirdeği yalnızca bölünerek çoğalır ve çoğu durumda hücrelerin kendisi de bölünür. Genellikle şunlar arasında bir ayrım yapılır: hücre çekirdeğinin ligasyon yoluyla doğrudan bölünmesi - amitoz ve hücre çekirdeğini bölmenin en yaygın yolu - tipik dolaylı bölünme veya mitoz (bkz.).

İyonlaştırıcı radyasyonun etkisi ve diğer bazı faktörler, hücre çekirdeğinde bulunan genetik bilgiyi değiştirerek nükleer aparatta çeşitli değişikliklere yol açabilir, bu da bazen hücrelerin ölümüne yol açabilir veya yavrularda kalıtsal anormalliklere neden olabilir (bkz. Kalıtım). Bu nedenle, çekirdek hücrelerinin yapısı ve fonksiyonlarının incelenmesi, özellikle sitogenetik tarafından ele alınan kromozomal ilişkiler ve özelliklerin kalıtımı arasındaki bağlantılar, tıp için önemli bir pratik öneme sahiptir (bkz.).

Ayrıca bkz. Hücre.

Hücre çekirdeği, tüm bitki ve hayvan hücrelerinin en önemli bileşenidir.

Çekirdeği olmayan veya çekirdeği hasar görmüş bir hücre, işlevlerini normal şekilde yerine getiremez. Hücre çekirdeği veya daha doğrusu, kromozomlarında (bkz.) Düzenlenen deoksiribonükleik asit (DNA), hücrenin, dokuların ve tüm organizmanın tüm özelliklerini, onun doğuşunu ve vücudun tepki normlarını belirleyen kalıtsal bilginin taşıyıcısıdır. çevresel etkilere. Çekirdeğin içerdiği kalıtsal bilgi, kromozomu oluşturan DNA moleküllerinde dört azotlu bazın sırası ile kodlanır: adenin, timin, guanin ve sitozin. Bu dizi, hücrede sentezlenen proteinlerin yapısını belirleyen matristir.

Hücre çekirdeğinin yapısındaki en küçük bozukluklar bile hücrenin özelliklerinde geri dönüşü olmayan değişikliklere veya hücrenin ölümüne neden olur. İyonlaştırıcı radyasyonun ve birçok kimyasalın kalıtım (bkz.) ve fetüsün normal gelişimi için tehlikesi, yetişkin bir organizmanın germ hücrelerindeki veya gelişmekte olan bir embriyonun somatik hücrelerindeki çekirdeklerin hasar görmesine dayanır. Normal bir hücrenin kötü huylu bir hücreye dönüşmesi de hücre çekirdeğinin yapısındaki bazı bozukluklara dayanmaktadır.

Hücre çekirdeğinin boyutu ve şekli ile hacminin tüm hücrenin hacmine oranı, çeşitli dokuların karakteristiğidir. Beyaz ve kırmızı kanın elementlerini ayıran temel özelliklerden biri, çekirdeklerinin şekli ve büyüklüğüdür. Lökosit çekirdeklerinin şekli düzensiz olabilir: kavisli sosis şeklinde, pençe şeklinde veya boncuk şeklinde; ikinci durumda, çekirdeğin her bölümü komşu bölüme ince bir atlama teli ile bağlanır. Olgun erkek germ hücrelerinde (sperm), hücre çekirdeği toplam hücre hacminin büyük çoğunluğunu oluşturur.

İnsanların ve memelilerin olgun eritrositlerinin (bkz.) Çekirdeği yoktur, çünkü farklılaşma sürecinde onu kaybederler. Sınırlı bir ömürleri vardır ve çoğalamazlar. Bakterilerin ve mavi-yeşil alglerin hücreleri keskin bir şekilde tanımlanmış bir çekirdeğe sahip değildir. Bununla birlikte, daha yüksek çok hücreli organizmaların hücrelerinde olduğu gibi aynı düzenlilikle yavru hücrelere bölünme sırasında dağıtılan hücre çekirdeğinin karakteristik tüm kimyasal maddelerini içerirler. Virüslerde ve fajlarda çekirdek, tek bir DNA molekülü ile temsil edilir.

Dinlenme halindeki (bölünmeyen) bir hücreyi ışık mikroskobu altında incelerken, hücre çekirdeği, bir veya daha fazla nükleol içeren yapısız bir kesecik görünümüne sahip olabilir. Hücre çekirdeği, genellikle laboratuvar uygulamalarında kullanılan özel nükleer boyalarla (hematoksilin, metilen mavisi, safranin vb.) İyi bir şekilde boyanır. Bir faz kontrast cihazı kullanılarak hücre çekirdeği intravital olarak incelenebilir. Son yıllarda, C14 ve H3 atomları etiketli mikrosinematografi (otoradyografi) ve mikrospektrofotometri, hücre çekirdeğinde meydana gelen süreçleri incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. İkinci yöntem özellikle hücre yaşam döngüsü sırasında çekirdekteki DNA'daki niceliksel değişiklikleri incelemek için başarıyla kullanılır. Bir elektron mikroskobu, dinlenme halindeki bir hücrenin çekirdeğinin optik mikroskopta tespit edilemeyen ince yapısının ayrıntılarını açığa çıkarmaya olanak tanır (Şekil 1).

Pirinç. 1. Elektron mikroskobundaki gözlemlere dayanan hücre yapısının modern diyagramı: 1 - sitoplazma; 2 - Golgi aygıtı; 3 - sentrozomlar; 4 - endoplazmik retikulum; 5 - mitokondri; 6 - hücre zarı; 7 - çekirdek kabuğu; 8 - nükleolus; 9 - çekirdek.

Hücre bölünmesi sırasında - karyokinez veya mitoz (bkz.) - hücre çekirdeği, kromozomlarının açıkça görülebildiği bir dizi karmaşık dönüşüme uğrar (Şekil 2). Hücre bölünmesinden önce, çekirdeğin her kromozomu, nükleer özsuda bulunan maddelerden benzer bir tane sentezler, ardından anne ve kız kromozomları, bölünen hücrenin zıt kutuplarına ayrılır. Sonuç olarak, her yavru hücre, ana hücrenin sahip olduğu aynı kromozom setini ve onunla birlikte içerdiği kalıtsal bilgiyi alır. Mitoz, çekirdeğin tüm kromozomlarının ideal olarak doğru şekilde iki eşit parçaya bölünmesini sağlar.

Mitoz ve mayoz (bkz.), kalıtım olaylarının kalıplarını sağlayan en önemli mekanizmalardır. Memeli ve insan hücrelerindeki patolojik vakaların yanı sıra bazı basit organizmalarda hücre çekirdeği, basit daralma veya amitoz yoluyla bölünür. Son yıllarda amitoz sırasında bile hücre çekirdeğinin iki eşit parçaya bölünmesini sağlayan süreçlerin meydana geldiği gösterilmiştir.

Bir bireyin hücresinin çekirdeğindeki kromozom setine karyotip denir (bkz.). Belirli bir bireyin tüm hücrelerindeki karyotip genellikle aynıdır. Birçok konjenital anomali ve deformite (Down sendromu, Klinefelter sendromu, Turner-Shereshevsky sendromu, vb.), embriyogenezin erken aşamalarında veya anormal bireyin ortaya çıktığı germ hücresinin olgunlaşması sırasında ortaya çıkan çeşitli karyotip anormalliklerinden kaynaklanır. Hücre çekirdeğinin kromozomal yapılarında gözle görülür bozukluklarla ilişkili gelişimsel anomalilere kromozomal hastalıklar denir (bkz. Kalıtsal hastalıklar). Fiziksel veya kimyasal mutajenlerin etkisiyle çeşitli kromozom hasarları meydana gelebilir (Şekil 3). Günümüzde kromozomal hastalıkların erken teşhisi ve bazı hastalıkların etiyolojisinin aydınlatılması için kişinin karyotipinin hızlı ve doğru bir şekilde belirlenmesini mümkün kılan yöntemler kullanılmaktadır.

Pirinç. 2. İnsan doku kültürü hücrelerinde mitozun aşamaları (transplante edilebilir HEp-2 suşu): 1 - erken profaz; 2 - geç profaz (nükleer membranın kaybolması); 3 - metafaz (ana yıldız aşaması), üstten görünüm; 4 - metafaz, yandan görünüm; 5 - anafaz, kromozom farklılaşmasının başlangıcı; 6 - anafaz, kromozomlar ayrıldı; 7 - telofaz, yavru bobinlerin aşaması; 8 - telofaz ve hücre gövdesinin bölünmesi.

Pirinç. 3. İyonlaştırıcı radyasyon ve kimyasal mutajenlerin neden olduğu kromozomlarda hasar: 1 - normal telofaz; 2-4 - 10 r dozunda X-ışınları ile ışınlanmış insan embriyonik fibroblastlarında köprüler ve fragmanlar içeren telofazlar; 5 ve 6 - kobayın hematopoietik hücrelerinde aynı; 7 - 25 r'lik bir dozla ışınlanmış bir farenin kornea epitelindeki kromozom köprüsü; 8 - nitroetilüreye maruz kalmanın bir sonucu olarak insan embriyonik fibroblastlarında kromozomların parçalanması.

Hücre çekirdeğinin önemli bir organeli olan nükleolus, kromozomların hayati aktivitesinin bir ürünüdür. Her hücre tarafından üretilen proteinlerin sentezinde önemli bir ara madde olan ribonükleik asit (RNA) üretir.

Hücre çekirdeği, kalınlığı 60-70 Å olan bir zar ile çevredeki sitoplazmadan (bkz.) ayrılır.

Çekirdekte sentezlenen maddeler, zardaki gözenekler aracılığıyla sitoplazmaya girer. Nükleer kabuk ve tüm organelleri arasındaki boşluk, bazik ve asidik proteinler, enzimler, nükleotidler, inorganik tuzlar ve hücre çekirdeğinin bölünmesi sırasında yavru kromozomların sentezi için gerekli olan diğer düşük moleküler bileşiklerden oluşan karyoplazma ile doludur.

Her canlı hücrede birçok biyokimyasal reaksiyon ve süreç gerçekleşir. Bunları kontrol etmek ve birçok hayati faktörü düzenlemek için özel bir yapıya ihtiyaç vardır. Biyolojide çekirdek nedir? Görevini yerine getirmede onu etkili kılan şey nedir?

Biyolojide çekirdek nedir? Tanım

Çekirdek, vücuttaki herhangi bir hücrenin önemli bir yapısıdır. Çekirdek nedir? Biyolojide her organizmanın en önemli bileşenidir. Çekirdek hem tek hücreli protozoada hem de ökaryotik dünyanın oldukça organize temsilcilerinde bulunabilir. Bu yapının temel işlevi, burada da bulunan genetik bilginin depolanması ve iletilmesidir.

Yumurtanın sperm tarafından döllenmesinden sonra iki haploid çekirdeğin füzyonu meydana gelir. Germ hücrelerinin füzyonundan sonra, çekirdeği zaten diploid bir kromozom seti taşıyan bir zigot oluşur. Bu, karyotipin (çekirdeğin genetik bilgisi) zaten hem anneden hem de babadan gelen genlerin kopyalarını içerdiği anlamına gelir.

Çekirdek bileşimi

Çekirdeğin özelliği nedir? Biyoloji nükleer aparatın bileşimini dikkatle inceler, çünkü bu genetik, seçilim ve moleküler biyolojinin gelişimine ivme kazandırabilir.

Çekirdek çift membranlı bir yapıdır. Membranlar, oluşan maddelerin hücreden taşınması için gerekli olanın bir uzantısıdır. Çekirdeğin içeriğine nükleoplazma denir.

Kromatin, nükleoplazmanın ana maddesidir. Kromatinin bileşimi çeşitlidir: öncelikle nükleik asitleri (DNA ve RNA), ayrıca proteinleri ve birçok metal iyonunu içerir. Nükleoplazmadaki DNA, kromozomlar şeklinde düzenli bir şekilde düzenlenmiştir. Bölünme sırasında ikiye katlanan kromozomlardır ve daha sonra her bir seti yavru hücrelere geçer.

Nükleoplazmadaki RNA çoğunlukla iki tipte bulunur: mRNA ve rRNA. Transkripsiyon işlemi sırasında oluşur - DNA'dan bilgi okunur. Böyle bir ribonükleik asit molekülü daha sonra çekirdeği terk eder ve daha sonra yeni proteinlerin oluşumu için bir şablon görevi görür.

Ribozomal RNA, nükleol adı verilen özel yapılarda üretilir. Nükleolus, ikincil daralmalarla oluşturulan kromozomların terminal bölümlerinden oluşur. Bu yapı, ışık mikroskobu altında çekirdeğin üzerinde sıkıştırılmış bir nokta olarak görülebilir. Burada sentezlenen ribozomal RNA'lar da sitoplazmaya girerek proteinlerle birlikte ribozomları oluşturur.

Çekirdeğin bileşiminin işlevler üzerinde doğrudan etkisi vardır. Bir bilim olarak biyoloji, transkripsiyon ve hücre bölünmesi süreçlerini daha iyi anlamak için kromatinin özelliklerini inceler.

Çekirdek fonksiyonları. Çekirdekteki süreçlerin biyolojisi

Çekirdeğin ilk ve en önemli işlevi kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesidir. Çekirdek, hücrenin benzersiz bir yapısıdır çünkü insan genlerinin çoğunu içerir. Karyotip haploid, diploid, triploid vb. olabilir. Zehirin ploidisi hücrenin fonksiyonuna bağlıdır: gametler haploiddir ve somatik hücreler diploiddir. Kapalı tohumluların endosperm hücreleri triploiddir ve son olarak birçok ürün çeşidi poliploid bir kromozom setine sahiptir.

MRNA'nın oluşumu sırasında çekirdekten sitoplazmaya transfer meydana gelir. Transkripsiyon işlemi sırasında karyotipin gerekli genleri okunur ve sonuçta haberci veya haberci RNA molekülleri sentezlenir.

Kalıtım ayrıca mitoz, mayoz veya amitoz yoluyla hücre bölünmesi sırasında da kendini gösterir. Her durumda çekirdek kendi özel işlevini yerine getirir. Örneğin mitozun profazında nükleer membran yıkılır ve oldukça sıkıştırılmış kromozomlar sitoplazmaya girer. Ancak mayoz bölünmede kromozom geçişi, çekirdekteki zar tahrip edilmeden önce meydana gelir. Amitozda ise çekirdek tamamen yok olur ve bölünme sürecine küçük bir katkı sağlar.

Ek olarak, zarın EPS ile doğrudan bağlantısı nedeniyle çekirdek, maddelerin hücreden taşınmasında dolaylı olarak rol oynar. Biyolojide çekirdek budur.

Çekirdeklerin şekli

Çekirdeğin yapısı ve işlevleri zarın şekline bağlı olabilir. Nükleer aparat yuvarlak, uzatılmış, bıçak şeklinde vb. Olabilir. Çoğunlukla çekirdeğin şekli bireysel dokulara ve hücrelere özgüdür. Tek hücreli organizmalar beslenme şekli ve yaşam döngüsü açısından farklılık gösterir ve aynı zamanda nükleer membranların şekilleri de farklılık gösterir.

Lökosit örneğinde çekirdeğin şekil ve boyutunda çeşitlilik görülebilir.

• Nötrofil çekirdeği bölümlenmiş veya bölümlenmemiş olabilir. İlk durumda at nalı şeklindeki bir çekirdekten bahsediyorlar ve bu şekil genç hücrelerin karakteristiğidir. Parçalı çekirdek, zarda birkaç bölümün oluşmasının sonucudur ve bu da birbirine bağlı birkaç parçanın oluşmasıyla sonuçlanır.
• Eozinofillerde çekirdek karakteristik bir dambıl şekline sahiptir. Bu durumda nükleer aparat, bir bölmeyle birbirine bağlanan iki bölümden oluşur.
• Lenfositlerin neredeyse tüm hacmi büyük bir çekirdek tarafından işgal edilmiştir. Hücrenin çevresinde sitoplazmanın yalnızca küçük bir kısmı kalır.
• Böceklerin glandüler hücrelerinde çekirdek dallanmış bir yapıya sahip olabilir.

Bir hücredeki çekirdek sayısı değişebilir

Bir organizma hücresinde her zaman tek bir çekirdek bulunmaz. Bazen birden fazla işlevi aynı anda yerine getirebilmek için iki veya daha fazla nükleer cihazın bulunması gerekebilir. Tersine, bazı hücreler tamamen çekirdeksiz de yaşayabilirler. Birden fazla çekirdeğe sahip olan veya hiç çekirdeği olmayan olağandışı hücrelerin bazı örnekleri.

1. Kırmızı kan hücreleri ve trombositler. Bu kan hücreleri sırasıyla hemoglobin ve fibrinojeni taşır. Bir hücrenin maksimum miktarda madde içerebilmesi için çekirdeğini kaybetmiştir. Bu özellik, hayvan dünyasının tüm temsilcileri için tipik değildir: Kurbağaların kanında belirgin bir çekirdeğe sahip büyük kırmızı kan hücreleri vardır. Bu da bu sınıfın daha gelişmiş taksonlara göre ilkelliğini göstermektedir.

2. Karaciğer hepatositleri. Bu hücreler iki çekirdek içerir. Bunlardan biri kanın toksinlerden arındırılmasını düzenler, diğeri ise daha sonra kandaki hemoglobinin bir parçası haline gelecek olan hem oluşumundan sorumludur.

3. Çizgili iskelet dokusunun miyositleri. Kas hücreleri çok çekirdeklidir. Bunun nedeni, ATP'nin sentezi ve parçalanmasının yanı sıra proteinlerin birleştirilmesine aktif olarak maruz kalmalarıdır.

Protozoadaki nükleer aparatın özellikleri

Örneğin iki tür tek hücreliyi düşünün: siliatlar ve amipler.

1. Terlik siliatları. Tek hücreli organizmaların bu temsilcisinin iki çekirdeği vardır: bitkisel ve üretken. Hem işlev hem de boyut bakımından farklılık gösterdikleri için bu özelliğe nükleer dualizm denir.

Bitkisel çekirdek, hücrenin günlük işleyişinden sorumludur. Metabolik süreçlerini düzenler. Üretken çekirdek, hücre bölünmesinde ve aynı türün bireyleri ile genetik bilginin paylaşıldığı cinsel bir süreç olan konjugasyonda rol oynar.

Hastalıklar

Birçok genetik hastalık, kromozom sayısındaki anormalliklerle ilişkilidir. Çekirdeğin genetik aparatındaki en iyi bilinen sapmaların bir listesi:

• Down Sendromu;
• Patau şarabı;
• Klinefelter sendromu;
• Shereshevsky-Turner sendromu.

Liste uzayıp gidiyor ve hastalıkların her biri, bir çift kromozomun seri numarasına göre farklılık gösteriyor. Ayrıca bu tür hastalıklar sıklıkla cinsiyet X ve Y kromozomlarını etkiler.

Çözüm

Çekirdek önemli bir rol oynar Biyokimyasal süreçleri düzenler ve kalıtsal bilgilerin deposudur. Maddelerin hücreden taşınması ve proteinlerin sentezi de hücrenin bu merkezi yapısının işleyişiyle ilişkilidir. Biyolojide çekirdek budur.