Kärnan i en eukaryot cell är den centrala organellen som vital aktivitet och syntetiska processer beror på. En betydande del av innehållet i kärnan representeras av filamentösa DNA-molekyler med olika grader av kompaktering i kombination med proteiner. Dessa är eukromatin (avkondenserat DNA) och heterokromatin (tätt packade bitar av DNA).
Eukromatin spelar en viktig roll i cellens liv. Den läser "instruktionen" för sammansättning av ribonukleinsyra (RNA), som blir grunden för syntesen av polypeptidmolekyler.
Har alla en kärna?
Alla levande varelser, från den minsta till jätten, förses med genetisk information i form av deoxiribonukleinsyra. Det finns två fundament alt olika former för att representera det i celler:
- Prokaryota organismer (pre-nukleära) har icke-kompartmenterade celler. Förvaret för deras enda icke-proteinbundna cirkulära DNA är bara ett plåstercytoplasma som kallas nukleoid. Nukleinsyrareplikation och proteinsyntes sker i prokaryoter i ett enda cellutrymme. Vi kommer inte att se dem med blotta ögat, eftersom representanterna för denna grupp av organismer är mikroskopiska, upp till 3 mikron i storlek, bakterier.
- Eukaryota organismer kännetecknas av en mer komplex cellstruktur, där ärftlig information skyddas av ett dubbelt membran i kärnan. Linjära DNA-molekyler bildar tillsammans med histonproteiner kromatin, som aktivt producerar RNA med hjälp av polyenzymkomplex. Proteinsyntes sker i cytoplasman på ribosomer.
Den bildade kärnan i eukaryota celler kan ses under interfas. Karyoplasman innehåller en proteinryggrad (matris), nukleoler och nukleoproteinkomplex som består av sektioner av heterokromatin och eukromatin. Detta tillstånd av kärnan kvarstår tills celldelningen börjar, då membranet och nukleolerna försvinner, och kromosomerna får en kompakt stavliknande form.
Main i kärnan
Huvudkomponenten i kärnans innehåll, kromatin, är dess semantiska del. Dess funktioner inkluderar lagring, implementering och överföring av genetisk information om en cell eller organism. Den direkt replikerade delen av kromatin är euchromatin, som bär data om strukturen hos proteiner och olika typer av RNA.
De återstående delarna av kärnan utför hjälpfunktioner, ger de rätta förutsättningarna för implementering av genetisk information:
- nukleoler -komprimerade områden med kärninnehåll som bestämmer platserna för syntesen av ribonukleinsyror för ribosomer;
- proteinmatrisen organiserar arrangemanget av kromosomerna och hela kärnans innehåll, bibehåller sin form;
- Kärnans halvflytande inre miljö, karyoplasman, säkerställer transporten av molekyler och flödet av olika biokemiska processer;
- Kärnans tvålagerskal, karyolemma, skyddar det genetiska materialet, ger selektiv bilateral ledning av molekyler och molekylära komplex på grund av komplexa kärnporer.
Vad betyder kromatin
Chromatin fick sitt namn 1880 tack vare Flemmings experiment med att observera celler. Faktum är att under fixering och färgning är vissa delar av cellen särskilt väl manifesterade ("kromatin" betyder "färgad"). Senare visade det sig att denna komponent representeras av DNA med proteiner, som på grund av sina sura egenskaper aktivt uppfattar alkaliska färgämnen.
Fläckade kromosomer är synliga i den centrala delen av cellen på bilden och bildar en metafasplatta.
Former av DNA-existens
I cellerna i eukaryota organismer kan nukleoproteinkomplexen av kromatin vara i två tillstånd.
- I celldelningsprocessen når DNA sin maximala vridning och representeras av mitotiska kromosomer. Varje sträng bildar en separat kromosom.
- Under interfas, när cell-DNA är som mest dekondenserat, fylls kromatin jämntutrymme i kärnan eller bildar klumpar som är synliga i ett ljusmikroskop. Sådana kromocentra detekteras oftare nära kärnmembranet.
Dessa tillstånd är alternativa till varandra, helt komprimerade kromosomer bevaras inte i mellanfasen.
Euchromatin and heterochromatin
Interfaskromatin är en kromosom som har tappat sin kompakta form. Deras öglor lossas och fyller kärnans volym. Det finns ett direkt samband mellan graden av dekondensering och kromatinets funktionella aktivitet.
Dess delar, helt "upplösta", kallas diffust eller aktivt kromatin. Det är praktiskt taget osynligt under ett ljusmikroskop efter färgning. Detta beror på att DNA-spiralen bara är 2 nm tjock. Dess andra namn är euchromatin.
Detta tillstånd ger enzymatiska komplex tillgång till semantiska DNA-fragment, deras fria vidhäftning och funktion. Strukturen av budbärar-RNA (transkription) läses från diffusa regioner av RNA-polymeraser, eller så kopieras själva DNA:t (replikation). Ju högre syntetisk aktivitet cellen har för tillfället, desto större andel eukromatin i kärnan.
Diffusa sektioner av kromatin alternerar med kompakta, annorlunda vridna zoner av heterokromatin. På grund av den större densiteten är färgat heterokromatin tydligt synligt i interfaskärnor.
Figuren visar kromatin med olika grader av packning:
- 1 - dubbelsträngad DNA-molekyl;
- 2 - histonproteiner;
- 3 - DNA lindat runt histonkomplexet i 1,67 varv bildar en nukleosom;
- 4 - solenoid;
- 5 - interfaskromosom.
Subtiliteter av definition
Euchromatin vid en viss tidpunkt kanske inte är involverat i syntetiska processer. I det här fallet är det tillfälligt i ett mer kompakt tillstånd och kan misstas för heterokromatin.
Riktigt heterokromatin, det kallas också konstitutivt, bär ingen semantisk belastning och dekondenserar endast under replikeringsprocessen. DNA:t på dessa platser innehåller korta, repetitiva sekvenser som inte kodar för aminosyror. I mitotiska kromosomer är de i området för den primära förträngningen och telomera ändarna. De separerar också sektioner av transkriberat DNA och bildar interkalära (interkalära) fragment.
Hur euchromatin "fungerar"
Euchromatin innehåller gener som i slutändan bestämmer strukturen hos proteiner (strukturgener). Avkodningen av nukleotidsekvensen till ett protein sker med hjälp av en mellanhand som, till skillnad från kromosomer, kan lämna kärnan - budbärar-RNA.
Under transkription syntetiseras RNA på en DNA-mall från fria adenyl-, uridyl-, cytidyl- och guanylnukleotider. Transkription utförs av enzymkomplexet RNA-polymeras.
Vissa gener bestämmer sekvensen av andra typer av RNA (transport och ribosom alt) som är nödvändigt för att slutföra processerna för proteinsyntes i cytoplasman frånaminosyror.
Heterokromatin från en enda kromosom sätts ofta samman till ett välmarkerat kromocenter. Runt den finns slingor av despiraliserat eukromatin. Tack vare denna konfiguration av kärn-DNA, enzymkomplex och fria nukleotider, nödvändiga för implementeringen av funktionerna hos eukromatin, passar de semantiska delarna lätt.
