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 de vardır (örneğin çizgili kas lifleri). İki çekirdeklilik ve çok çekirdeklilik, hücrelerin fonksiyonel özellikleri veya patolojik durumu tarafından belirlenir. Çekirdeğin şekli ve boyutu çok değişkendir ve organizmanın türüne, hücrenin yaşına ve fonksiyonel 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. Çekirdeğin minimum boyutu 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 çevresel kısmına kaydırılabilir. Ökaryotik bir hücrenin DNA'sının neredeyse tamamı çekirdekte yoğunlaşmıştır.
Çekirdeğin ana işlevleri şunlardır:
1) Genetik bilginin saklanması ve aktarılması;
2) Hücredeki protein sentezinin, metabolizmanın ve enerjinin düzenlenmesi.
Dolayısıyla çekirdek, yalnızca genetik materyalin deposu değil, aynı zamanda bu materyalin işlev gördüğü ve çoğaldığı yerdir. Dolayısıyla bu işlevlerden herhangi birinin bozulması hücre ölümüne yol açacaktır. Bütün bunlar, nükleik asitlerin ve proteinlerin sentez süreçlerinde nükleer yapıların önde gelen önemini göstermektedir.
lanet
Çekirdek. Kromatin, heterokromatin, ökromatin.
Çekirdek (enlem. çekirdek), ökaryotik bir hücrenin genetik bilgi (DNA molekülleri) içeren, ana işlevleri yerine getiren yapısal bileşenlerinden biridir: kalıtsal bilgilerin depolanması, iletilmesi ve uygulanması, protein sentezinin sağlanması. Çekirdek, kromatin, nükleolus, karyoplazma (veya nükleoplazma) ve nükleer zarftan oluşur. Hücre çekirdeğinde, replikasyon (veya çoğaltma) meydana gelir - DNA moleküllerinin ikiye katlanması ve transkripsiyon - bir DNA molekülü üzerindeki RNA moleküllerinin sentezi. Çekirdekte sentezlenen RNA molekülleri değiştirilir ve daha sonra sitoplazmaya salınır. Her iki ribozomal alt birimin oluşumu, hücre çekirdeğinin - nükleollerin özel oluşumlarında meydana gelir. Dolayısıyla hücre çekirdeği yalnızca genetik bilginin deposu değil, aynı zamanda bu materyalin görev yaptığı ve çoğaldığı yerdir.
Bölünmeyen, fazlar arası hücrede genellikle hücre başına bir çekirdeğe sahiptir (ancak çok çekirdekli hücreler de bulunur). Çekirdek, kromatin, bir nükleolus, karyoplazma (nükleoplazma) ve onu sitoplazmadan ayıran bir nükleer membrandan oluşur (Şekil 17).
Kromatin
Çekirdeğin içindeki canlı veya sabit hücreleri gözlemlerken, çeşitli boyalara, özellikle de bazik boyalara iyi yanıt veren yoğun madde bölgeleri tanımlanır. Bu iyi lekelenme yeteneği sayesinde çekirdeğin bu bileşenine “kromatin” (Yunanca kroma - renk, boyadan) denir. Kromatin, proteinle kompleks halindeki DNA'dan oluşur. Mitotik hücre bölünmesi sırasında açıkça görülebilen kromozomlar da aynı özelliklere sahiptir. Bölünmeyen (fazlar arası) hücrelerde, ışık mikroskobunda tespit edilen kromatin, çekirdeğin hacmini az çok eşit bir şekilde doldurabilir veya ayrı kümeler halinde bulunabilir.
Fazlar arası çekirdeklerin kromatini, kromozomlardan oluşur, ancak bu sırada kompakt şeklini kaybeder, gevşer ve yoğunlaşır. Bu tür kromozom yoğunlaşmasının derecesi değişebilir. Morfologlar, bölümlerinin tamamen yoğunlaşma bölgelerine ökromatin adını verirler. Kromozomlar tamamen gevşemediğinde, interfaz çekirdeğinde bazen heterokromatin olarak adlandırılan yoğunlaştırılmış kromatin alanları görülür. Kromozomal materyalin - interfazdaki kromatinin yoğunlaşma derecesi, bu yapının fonksiyonel yükünü yansıtabilir. Kromatin, fazlar arası çekirdekte ne kadar "yayılırsa" (yani, ökromatin ne kadar fazlaysa), içindeki sentetik işlemler o kadar yoğun olur.
Kromatin, yoğun kromozomlar halinde bulunduğunda mitotik hücre bölünmesi sırasında maksimuma yoğunlaşır. Bu dönemde kromozomlar herhangi bir sentetik işlev gerçekleştirmez; DNA ve RNA öncülleri bunlara dahil değildir.
Bu nedenle, hücre kromozomları iki yapısal ve işlevsel durumda olabilir: aktif, çalışan, kısmen veya tamamen yoğunlaşmış bir durumda, transkripsiyon ve yeniden çoğaltma işlemleri, fazlar arası çekirdeğe katılımlarıyla meydana geldiğinde ve aktif olmayan bir durumda, metabolik bir durumda. Genetik materyali yavru hücrelere dağıtma ve aktarma işlevini yerine getirdiklerinde maksimum yoğunlaşmalarıyla dinlenin.
Kromatin
Ökaryotik DNA moleküllerinin muazzam uzunluğu, genetik materyalin depolanması, kopyalanması ve uygulanması için özel mekanizmaların ortaya çıkmasını önceden belirlemiştir. Kromatin, bu işlemleri gerçekleştirmek için gerekli olan spesifik proteinlerle birlikte kromozomal DNA moleküllerine verilen isimdir. Büyük kısmı histon adı verilen “depolama proteinlerinden” oluşur. Nükleozomlar, üzerine DNA moleküllerinin sarıldığı yapılar olan bu proteinlerden oluşturulur. Nükleozomlar oldukça düzenli bir şekilde düzenlenmiştir, böylece ortaya çıkan yapı boncuklara benzemektedir. Nükleozom dört tip proteinden oluşur: H2A, H2B, H3 ve H4. Bir nükleozom her türden iki protein içerir; toplam sekiz protein. Diğer histonlardan daha büyük olan Histon H1, nükleozoma giriş bölgesinde DNA'ya bağlanır. H1 ile birlikte nükleozoma kromatozom denir.
Nükleozomlara sahip DNA zinciri, 30 nm fibril adı verilen, yaklaşık 30 nanometre kalınlığında düzensiz solenoid benzeri bir yapı oluşturur. Bu fibrilin daha fazla paketlenmesi farklı yoğunluklara sahip olabilir. Kromatin sıkı bir şekilde paketlenmişse buna yoğunlaşmış veya denir. heterokromatin, mikroskop altında açıkça görülebilir. Heterokromatinde bulunan DNA kopyalanmaz; bu durum genellikle önemsiz veya sessiz bölgelerin karakteristiğidir. Ara fazda, heterokromatin genellikle çekirdeğin çevresi boyunca (parietal heterokromatin) bulunur. Kromozomların tamamen yoğunlaşması hücre bölünmesinden önce gerçekleşir. Kromatin gevşek bir şekilde paketlenmişse buna denir. AB- veya interkromatin. Bu tip kromatin, mikroskop altında gözlemlendiğinde çok daha az yoğundur ve genellikle transkripsiyonel aktivitenin varlığıyla karakterize edilir. Kromatin ambalajının yoğunluğu büyük ölçüde histon modifikasyonları (asetilasyon ve fosforilasyon) ile belirlenir.
Çekirdeğin sözde fonksiyonel kromatin alanları olduğuna (bir alanın DNA'sı yaklaşık 30 bin baz çifti içerir), yani kromozomun her bölümünün kendi "bölgesine" sahip olduğuna inanılmaktadır. Ne yazık ki, kromatinin çekirdekteki uzaysal dağılımı konusu henüz yeterince araştırılmamıştır. Kromozomların telomerik (terminal) ve sentromerik (mitozda kardeş kromatidlerin bağlanmasından sorumlu) bölgelerinin nükleer lamina proteinlerine bağlandığı bilinmektedir.
2. Kromatin
Kromatin, kromozomların oluşturulduğu bazik boyalarla boyanmış çok sayıda granüldür. Kromozomlar, nükleik asitler ve proteinler içeren bir nükleoprotein kompleksi tarafından oluşturulur. İnsan hücrelerinin çekirdeklerinde interfazda iki tür kromatin vardır: uzun, ince, iç içe geçmiş liflerden oluşan, dağınık, zayıf renkli kromatin (ökromatin), metabolik olarak çok aktif ve yoğunlaşmış kromatin (heterokromatin), kromozomların ilgili olmayan bölgelerine karşılık gelir. Metabolik aktivitenin kontrol süreçlerinde. Olgun hücreler (örneğin kan), kümeler halinde uzanan, yoğun, yoğunlaştırılmış kromatin açısından zengin çekirdeklerle karakterize edilir. Kadınların somatik hücrelerinin çekirdeklerinde, nükleer membrana yakın bir kromatin kümesiyle temsil edilir: bu, yoğunlaştırılmış bir X kromozomu olan dişi cinsiyet kromatinidir (veya Barr cisimcikleridir). Erkek cinsiyet kromatini, erkek somatik hücrelerin çekirdeklerinde, florokromlarla boyandığında parlayan bir yığın halinde temsil edilir. Cinsiyet kromatininin belirlenmesi, örneğin hamile bir kadının amniyotik sıvısından elde edilen hücrelerden bir çocuğun cinsiyetini belirlemek için kullanılır.
Nükleer kromatin DNA'nın değişen derecelerde yoğunlaşma gösterdiği proteinlerle deoksiribonükleik asitlerin bir kompleksidir.
Işık mikroskobunda kromatin, net sınırları olmayan ve bazik boyalarla lekelenmiş, düzensiz şekilli kümeler halinde görünür. Zayıf ve güçlü bir şekilde yoğunlaşmış kromatin bölgeleri birbirine sorunsuz bir şekilde geçiş yapar. Elektron ve ışık optik yoğunluğuna bağlı olarak elektron yoğun, parlak renkli heterokromatin ve daha az renkli, daha az elektron yoğun ökromatin ayırt edilir.
Heterokromatin, histon proteinleriyle ilişkili, oldukça yoğunlaştırılmış bir DNA bölgesidir. Elektron mikroskobu altında koyu renkli, düzensiz şekilli topaklar görülebilir.
Heterokromatin, yoğun şekilde paketlenmiş bir nükleozom topluluğudur. Heterokromatin, konumuna bağlı olarak parietal, matris ve perinükleer olarak ayrılır.
Paryetal heterokromatin, nükleer zarfın iç yüzeyine bitişiktir, matris heterokromatini, karyoplazma matrisinde dağıtılır ve perinükleer heterokromatin, nükleolusa bitişiktir.
Ökromatin, zayıf şekilde yoğunlaşmış DNA'nın bir bölgesidir. Ökromatin, kromozomların dağınık hale gelen bölgelerine karşılık gelir, ancak yoğunlaştırılmış ve yoğunlaşmamış kromatin arasında net bir sınır yoktur. Çoğunlukla histon olmayan proteinler, ökromatindeki nükleik asitlerle ilişkilidir, ancak aynı zamanda yoğunlaşmamış DNA bölümleri arasında gevşek bir şekilde dağılmış olan nükleozomları oluşturan histonlar da vardır. Histon olmayan proteinler daha az belirgin temel özellikler sergiler, kimyasal bileşimleri daha çeşitlidir ve çözünürlükleri çok daha değişkendir. Transkripsiyona katılırlar ve bu süreci düzenlerler. Transmisyon elektron mikroskobu seviyesinde ökromatin, ince granüler ve ince fibriler yapılardan oluşan düşük elektron yoğunluğuna sahip bir yapıdır.
Nükleozomlar, yaklaşık 10 nm çapında DNA ve proteinler içeren kompleks deoksiribonükleoprotein kompleksleridir. Nükleozomlar, 2 sıra halinde düzenlenmiş H2a, H2b, H3 ve H4 histonları olmak üzere 8 proteinden oluşur.
Protein makromoleküler kompleksinin etrafında, DNA fragmanı 2,5 sarmal dönüş oluşturur ve 140 nükleotid çiftini kapsar. DNA'nın bu bölümüne çekirdek denir ve çekirdek DNA (nDNA) olarak adlandırılır. DNA'nın nükleozomlar arasındaki bölgesine bazen bağlayıcı denir. Bağlayıcı bölgeler yaklaşık 60 baz çiftini işgal eder ve iDNA olarak adlandırılır.
Histonlar, belirgin temel özelliklere sahip, düşük moleküllü, evrimsel olarak korunmuş proteinlerdir. Genetik bilginin okunmasını kontrol ederler. Nükleozom bölgesinde transkripsiyon süreci bloke edilir, ancak gerekirse DNA sarmalı "gevşeyebilir" ve çevresinde nükleer RNA polimerizasyonu etkinleştirilir. Bu nedenle histonlar, genetik programın uygulanmasını ve hücrenin spesifik fonksiyonel aktivitesini kontrol eden proteinler olarak önemlidir.
Hem ökromatin hem de heterokromatin, nükleozomal bir organizasyon seviyesine sahiptir. Bununla birlikte, eğer histon H1 bağlayıcı bölgeye bağlanırsa, nükleozomlar birbirleriyle birleşir ve kaba konglomeraların - heterokromatin oluşumu ile DNA'nın daha fazla yoğunlaşması (sıkışması) meydana gelir. Ökromatinde önemli miktarda DNA yoğunlaşması meydana gelmez.
DNA yoğunlaşması süper boncuk veya solenoid olarak meydana gelebilir. Bu durumda, sekiz nükleozom kompakt bir şekilde birbirine bitişiktir ve bir süper boncuk oluşturur. Hem solenoid modelde hem de süper boncukta, nükleozomlar büyük olasılıkla bir spiral şeklinde uzanır.
DNA daha da kompakt hale gelerek kromomerler oluşturabilir. Kromomerde deoksiribonükleoprotein fibrilleri, histon olmayan proteinler tarafından bir arada tutulan halkalar halinde birleştirilir. Kromomerler az çok kompakt bir şekilde yerleştirilebilir. Kromomerler mitoz sırasında daha da yoğunlaşarak kromonema (iplik benzeri yapı) oluşturur. Kromonemler ışık mikroskobu altında görülebilir, mitozun profazında oluşur ve spiral düzende düzenlenmiş kromozomların oluşumuna katılır.
Kromozomların morfolojisini, metafazda en yoğun oldukları ve anafazın başlangıcında incelemek daha uygundur. Bu durumda, kromozomlar farklı uzunluklarda çubuklar şeklindedir ancak kalınlıkları oldukça sabittir. İçlerinde, kromozomu iki kola bölen birincil daralma bölgesi açıkça görülmektedir.
Bazı kromozomlar ikincil bir daralma içerir. İkincil daralma bir nükleolar düzenleyicidir, çünkü interfaz sırasında nükleoller bu alanlarda oluşur.
Sentromerler veya kinetokorlar birincil daralma alanına bağlanır. Kinetochore diskoidal bir plakadır. Kinetokorlar, merkezcillere bağlanan mikro ağlarla birleştirilir. Mikrotübüller mitoz sırasında kromozomları “ayırır”.
Kromozomların boyutu ve kol oranı önemli ölçüde değişebilir. Omuzlar eşit veya neredeyse eşitse metasentriktirler. Kollardan biri çok kısaysa (neredeyse algılanamayacak kadar), o zaman böyle bir kromozom akrosantriktir. Submetasentrik kromozom bir ara pozisyonda bulunur. İkincil daralmalara sahip kromozomlara bazen uydu kromozomları denir.
Barr cisimcikleri (seks kromatini), dişi hücrelerinde daha sık bulunan özel kromatin yapılarıdır. Nöronlarda bu cisimler nükleolusun yakınında bulunur. Epitelde duvarların yakınında bulunurlar ve oval bir şekle sahiptirler; nötrofillerde sitoplazmaya bir "bağet" şeklinde çıkıntı yaparlar ve nöronlarda yuvarlak bir şekle sahiptirler. Dişi hücrelerin %90'ında, erkek hücrelerinin ise yalnızca %10'unda bulunurlar. Barr gövdesi, yoğunlaşmış durumda olduğuna inanılan X cinsiyet kromozomlarından birine karşılık gelir. Barr cisimciklerinin tanımlanması, bir hayvanın cinsiyetinin belirlenmesi için önemlidir.
Perikromatin ve interkromatin fibrilleri karyoplazmik matriste bulunur ve ya kromatine yakın (perikromatin) ya da dağınık (interkromatin) bulunur. Bu fibrillerin eğik veya uzunlamasına bir kesitte yakalanan zayıf biçimde yoğunlaşmış ribonükleik asitler olduğu varsayılmaktadır.
Perikromatin granülleri 30...50 nm boyutunda, yüksek elektron yoğunluğuna sahip parçacıklardır. Heterokromatinin çevresinde bulunurlar ve DNA ve proteinler içerirler; burası sıkı paketlenmiş nükleozomlara sahip yerel bir bölgedir.
İnterkromatin granülleri yüksek elektron yoğunluğuna, 20...25 nm çapa sahiptir ve ribonükleik asitlerin ve enzimlerin bir koleksiyonudur. Bunlar nükleer zarfa taşınan ribozomal alt birimler olabilir.
Bir hata bulursanız lütfen metnin bir kısmını vurgulayın ve tıklayın. Ctrl+Enter.
Moore ve Barr (1954) ve Winger'e (1962) göre hücre çekirdeğindeki cinsiyet kromatini aşağıdaki üç pozisyonu işgal edebilir.
1. Çoğu durumda cinsiyet kromatini, çekirdeğin çevresinde, nükleer zarfın iç yüzeyinde bulunur. Düz dışbükey, daha az sıklıkla V şeklinde veya üçgen şeklindedir. Bazen dambıl şeklindeki ana hatlar veya nükleolusla ilişkili ince filamentlerin şekli dikkat çekmektedir (Reitalu, 1956, 1957; Klinger, 1958).
2. Seks kromatini sıklıkla nükleoplazmada serbestçe yerleşebilir ve küresel veya oval bir şekil alabilir.
3. Çok nadiren seks kromatini nükleolusta (kedi nöronlarında) bulunur.
Barr ve Bertram (1949), hipoglossal sinir hücresi çekirdeklerinin cinsiyet kromatin gövdelerinin, uyarılmalarından sonra nöronların fonksiyonel durumuna bağlı olarak nükleolusa göre konumlarını değiştirebileceğini bulmuşlardır. Benzer şekilde, Lindsay ve Barr (1955), hipoglossal sinirin uzun süreli tahrişinden sonra nöronal çekirdeklerin tigroid maddesinin restorasyonu sırasında nükleoproteinlerin sentezinin artması sırasında, nükleolus boyutunda bir artış ve cinsiyet kromatin kütlesinin nükleer membran gözlendi. Orijinal konum 400 saat sonra geri getirildi.
Kedi gelişiminin erken embriyonik aşamalarındaki nöronları inceleyen Graham (1954), nükleer membran üzerinde cinsiyet kromatin kümeleri buldu; yavru kedilerin doğumundan sonra nükleolusun yakınına yerleştirildiler. Yazara göre farklılaşmayla ilişkili olan diğer somatik hücrelerde de benzer bir durum gözlendi.
Cinsiyet kromatini nükleollerin yakınında ve nükleoplazmada bulunduğunda, onu aynı boyut ve şekle sahip kromatin cisimlerinden ayırmak bazen zordur. Bu temelde, çoğu yazar, yalnızca insan dokuları ve çoğu hayvan için en tipik olan, çekirdeğin çevresinde yer alan organları cinsiyet kromatini olarak değerlendirme eğilimindedir.
A.V. Kapustin'e (1961 -1964) göre, insan doku hücrelerinde yalnızca nükleer membranın yakınında bulunan kümeler cinsiyet kromatin olarak kabul edilmelidir. 3. P. Zhemkova (1960), insan plasenta dokusundaki cinsiyet kromatinin, konumundan bağımsız olarak “cinsiyete özgü” olduğunu belirtmektedir. Sıçan embriyolarının trofoblastında, cinsiyet kromatini ağırlıklı olarak nükleer membranın yakınında bulunur (E.V. Zybina, 1960) ve tavuk embriyosunun karaciğerinde nükleoplazmada serbesttir (V. Ya. Azarova, 1961) (Şekil 1) ).
Şekil 1. Barr cisimcikleri.
a - kadın vücudunun somatik hücresinde; b - erkek vücudunun somatik hücresinde (“sözde Barr'ın vücudu”); c - kadın vücudunun bir tümör hücresinde. Dokumov boyama, 2200 kez büyütme.
Sonuç olarak Barr cisimciklerinin boyutu, şekli ve lokalizasyonu bir dereceye kadar tür ve doku özellikleriyle ilişkilidir ve hücrelerin fonksiyonel durumuna bağlıdır. Cinsiyet kromatininin yapısını elektron mikroskobunda inceleyen Thoenes'e (1961) göre Barr cisimcikleri net hatlara sahiptir ve genellikle nükleer membranın yakınında bulunur. Barr cisimciklerinin nükleer membrandaki tercihli lokalizasyonu sorunu I. L. Goldman ve ortak yazarlar (1968) tarafından analiz edilmiştir. Heteropiknotik (geç kopyalanan) X kromozomu, birçok yazarın çalışmalarıyla kanıtlandığı gibi, metafaz çekirdeğinin periferik bölgesinde bulunur. Görünüşe göre, interkinetik çekirdeğin uzaysal yapısı, metafaz plakasının düz resmini yeterince yansıtıyor. Elektron mikroskobu verileri, kromozomların heterokromatik bölgeleri ile nükleer membran arasında belirli bir bağlantının varlığını göstermektedir; Belki de büyük heterokromatin bloklarına sahip X kromozomunun çekirdeğindeki sabit konumu belirleyen bu mekanizmadır. Bu durumda kromozom spiralleşmesinin derecesi ve diğer faktörler önemlidir.
ÇEKİRDEK VE HÜCRE BÖLÜNMESİ
Oluşan nükleer olmayan yapılar (eritrositler, trombositler, azgın pullar) nükleer hücre formlarının spesifik farklılaşmasının sonucudur.
Vücutta ayrıca onlarca, yüzlerce çekirdek içeren yapılar da bulunur. Bunlara simplastlar ve sinsitya dahildir.
Simplastlar hücre füzyonunun bir sonucu olarak oluşur ve çok çekirdekli protoplazmik şeritlerdir.
Sinsityum, eksik hücre bölünmesinin bir sonucu olarak oluşur ve sitoplazmik köprülerle birleştirilmiş bir hücre grubu olan bir sürüdür.
Çekirdek farklı bir şekle sahiptir; daha sıklıkla yuvarlak, daha az sıklıkla çubuk şeklinde veya düzensizdir. Çekirdeğin şeklinin hücrenin şeklini kopyalama eğiliminde olduğu ve işlevsel amacına karşılık geldiği unutulmamalıdır. Örneğin, iğ şeklinde olan pürüzsüz miyositlerin çubuk şeklinde bir çekirdeği vardır. Kan lenfositleri yuvarlak şekillidir ve çekirdekleri genellikle yuvarlaktır.
Çekirdek işlevleri:
Kalıtsal bilgilerin yavru hücrelere depolanması ve iletilmesi
Protein sentezinin düzenlenmesi
Genetik bilginin depolanması, kromozomların DNA'sının, nükleer kromozomları hasar gördükten sonra eski haline getiren tamir enzimleri içermesi ile sağlanır. Kalıtsal bilginin aktarımı, ana hücrenin bölünmesi sırasında aynı DNA kopyalarının yavru hücreler arasında eşit şekilde dağıtılmasıyla gerçekleşir.
Protein sentezi, DNA kromozomlarının yüzeyinde her türlü RNA'nın kopyalanması nedeniyle düzenlenir: granüler EPS'nin yüzeyinde protein sentezinde yer alan bilgilendirici, ribozomal ve taşıma.
Çekirdeğin yapısal oluşumları en çok hücre yaşamının belirli bir döneminde - interfazda belirgindir.
Fazlar arası çekirdeğin yapısal elemanları:
1) kromatin
2) çekirdekçik
3) karyolemma
4) karyoplazma
KROMATİN
Bu, boyaları (kromos) iyi kabul eden nükleer bir elementtir, dolayısıyla adı da buradan gelir. Kromatin, çekirdekte gevşek veya kompakt bir şekilde yerleştirilmiş, 20-25 nm kalınlığındaki temel fibriller olan filamentlerden oluşur. Bu, kromatinin 2 türe bölünmesinin temelidir:
1) ökromatin – gevşek (yoğunlaşmamış), bazik boyalarla zayıf bir şekilde lekelenmiş.
2) heterokromatin – kompakt (yoğunlaştırılmış), bazik boyalarla kolayca boyanır.
Ökromatin aktif, heterokromatin ise aktif olmayan olarak adlandırılır. Ökromatinin aktivitesi, DNA fibrillerinin despiralize edilmesiyle açıklanmaktadır; Yüzeyinde RNA transkripsiyonunun gerçekleştiği genler keşfedildi. Bu, RNA transkripsiyonu için koşullar yaratır. Kromozomun DNA'sı boşaltılmazsa buradaki genler kapatılır, bu da yüzeylerinden RNA'nın kopyalanmasını zorlaştırır. Sonuç olarak protein sentezi azalır. Heterokromatinin aktif olmamasının nedeni budur. Çekirdekteki eu- ve heterokromatinin oranı, hücredeki sentetik işlemlerin aktivitesinin bir göstergesidir.
Kromatin, hücrenin fonksiyonel aktivitesine bağlı olarak fiziksel durumunu değiştirir. Bölünme döneminde kromatin yoğunlaşarak kromozomlara dönüşür. Bu nedenle kromatin ve kromozomlar aynı maddenin farklı fiziksel halleridir.
Kromatinin kimyasal bileşimi:
- DNA-%40
- Proteinler – %60
- RNA – %1
Nükleer proteinler iki biçimde gelir:
Temel (histon) proteinler (%80-85)
Asidik (histon olmayan) proteinler (%15-20).
Histon olmayan proteinler, karyoplazmada (nükleer matris) bir protein ağı oluşturarak kromatin düzenine iç düzen sağlar. Histon proteinleri her biri 8 molekülden oluşan bloklar oluşturur. Bu bloklara nükleozom denir. Nükleozomların etrafına bir DNA fibrili sarılır. Histon proteinlerinin fonksiyonları:
DNA kromozomlarının özel düzeni
Protein sentezinin düzenlenmesi.
Genetikteki biyokimyasal araştırmalar, genetikteki temel unsurları (kromozomlar ve genler) incelemenin önemli bir yoludur. Bu yazımızda kromatinin ne olduğuna bakıp hücredeki yapısını ve fonksiyonlarını öğreneceğiz.
Kalıtım canlı maddenin temel özelliğidir
Dünya üzerinde yaşayan organizmaları karakterize eden ana süreçler arasında solunum, beslenme, büyüme, boşaltım ve üreme yer alır. Son işlev, gezegenimizdeki yaşamın korunması için en önemli işlevdir. Allah'ın Adem ile Havva'ya verdiği ilk emrin "Verimli olun, çoğalın" olduğunu nasıl hatırlamazsınız? Hücresel düzeyde üretken işlev, nükleik asitler (kromozomların kurucu maddesi) tarafından gerçekleştirilir. Bu yapıları daha ayrıntılı olarak ele alacağız.
Kalıtsal bilgilerin korunması ve nesillere aktarılmasının, bireyin organizasyon seviyesinden tamamen bağımsız, yani virüs, bakteri ve insanlar için tek bir mekanizmaya göre gerçekleştirildiğini de ekleyelim. , evrenseldir.
Kalıtımın özü nedir
Bu çalışmada yapısı ve işlevleri doğrudan nükleik asit moleküllerinin organizasyonuna bağlı olan kromatin üzerinde çalışıyoruz. 1869 yılında İsviçreli bilim adamı Miescher, bağışıklık sistemi hücrelerinin çekirdeklerinde bulunan ve önce nüklein, sonra nükleik asit adını verdiği, asitlerin özelliklerini gösteren bileşikleri keşfetti. Kimyasal açıdan bakıldığında bunlar yüksek moleküllü bileşikler - polimerlerdir. Monomerleri aşağıdaki yapıya sahip nükleotitlerdir: purin veya pirimidin bazı, pentoz ve geri kalanı Bilim adamları, hücrelerde iki tip ve RNA'nın bulunabileceğini bulmuşlardır. Proteinlerle kompleksleşerek kromozomların maddesini oluştururlar. Proteinler gibi, nükleik asitlerin de çeşitli düzeylerde mekansal organizasyonu vardır.
1953 yılında Nobel Ödülü sahibi Watson ve Crick DNA'nın yapısını çözdüler. Tamamlayıcılık ilkesine göre azotlu bazlar arasında ortaya çıkan hidrojen bağlarıyla birbirine bağlanan iki zincirden oluşan bir moleküldür (adeninin karşısında bir timin bazı, sitozinin karşısında bir guanin bazı vardır). Yapısını ve fonksiyonlarını incelediğimiz kromatin, çeşitli konfigürasyonlarda deoksiribonükleik asit ve ribonükleik asit moleküllerini içerir. Bu konuyu “Kromatin Organizasyonunun Seviyeleri” bölümünde daha detaylı olarak ele alacağız.
Kalıtım maddesinin hücrede lokalizasyonu
DNA, çekirdek gibi sitoyapıların yanı sıra mitokondri ve kloroplast gibi bölünebilen organellerde de bulunur. Bunun nedeni, bu organellerin hücredeki en önemli işlevleri yerine getirmesinin yanı sıra bitki hücrelerinde glikoz sentezi ve oksijen oluşumunu da gerçekleştirmesidir. Yaşam döngüsünün sentez aşamasında anneye ait organeller ikiye katlanır. Böylece, mitoz (somatik hücrelerin bölünmesi) veya mayozun (yumurta ve sperm oluşumu) bir sonucu olarak yavru hücreler, hücrelere besin ve enerji sağlayan hücresel yapıların gerekli cephaneliğini alır.
Ribonükleik asit tek zincirden oluşur ve DNA'dan daha düşük molekül ağırlığına sahiptir. Hem çekirdekte hem de hiyaloplazmada bulunur ve aynı zamanda birçok hücresel organelin bir parçasıdır: ribozomlar, mitokondri, endoplazmik retikulum, plastidler. Bu organellerdeki kromatin, histon proteinleriyle ilişkilidir ve plazmitlerin - dairesel kapalı DNA moleküllerinin bir parçasıdır.
Kromatin ve yapısı
Böylece, nükleik asitlerin kalıtımın yapısal birimleri olan kromozomların maddesinde bulunduğunu tespit ettik. Elektron mikroskobu altında kromatinleri granül veya iplik benzeri oluşumlara benzer. DNA'nın yanı sıra RNA moleküllerini ve temel özellikler sergileyen ve histon adı verilen proteinleri içerir. Yukarıdaki nükleozomların tümü. Çekirdeğin kromozomlarında bulunurlar ve fibriller (solenoid iplikler) olarak adlandırılırlar. Yukarıdakilerin hepsini özetlemek için kromatinin ne olduğunu tanımlayalım. Bu, özel proteinlerin (histonların) karmaşık bir bileşiğidir. Çift sarmallı DNA molekülleri, makaralar gibi üzerlerine sarılarak nükleozomları oluşturur.
Kromatin organizasyonunun seviyeleri
Kalıtımın maddesi birçok faktöre bağlı olarak farklı bir yapıya sahiptir. Örneğin, hücrenin yaşam döngüsünün hangi aşamasını yaşadığına bağlıdır: bölünme dönemi (metoz veya mayoz), presentetik veya sentetik fazlar arası dönem. En basit şekliyle bir solenoid veya fibril formundan kromatinin daha da sıkıştırılması meydana gelir. Heterokromatin, kromozomun transkripsiyonun imkansız olduğu intronik bölgelerinde oluşan daha yoğun bir durumdur. Hücre dinlenmesi döneminde - interfaz, bölünme süreci olmadığında - heterokromatin, çekirdeğin karyoplazmasında, çevresi boyunca, zarının yakınında bulunur. Nükleer içeriklerin sıkıştırılması, hücre yaşam döngüsünün sentez sonrası aşamasında, yani bölünmeden hemen önce meydana gelir.
Kalıtım maddesinin yoğunlaşması neye bağlıdır?
"Kromatin nedir" sorusunu araştırmaya devam eden bilim adamları, onun sıkışmasının DNA ve RNA molekülleriyle birlikte nükleozomlarda bulunan histon proteinlerine bağlı olduğunu tespit ettiler. Çekirdek ve bağlayıcı adı verilen dört tip proteinden oluşurlar. Transkripsiyon sırasında (RNA kullanarak genlerden gelen bilgilerin okunması), kalıtımın maddesi zayıf bir şekilde yoğunlaşır ve ökromatin olarak adlandırılır.
Halen histon proteinleriyle ilişkili DNA moleküllerinin dağılım özellikleri araştırılmaya devam etmektedir. Örneğin bilim adamları, aynı kromozomun farklı lokuslarındaki kromatinlerin yoğunlaşma düzeyinde farklılık gösterdiğini bulmuşlardır. Örneğin, sentromer adı verilen iğ ipliklerinin kromozoma bağlandığı yerlerde, telomer bölgelerinden (terminal lokuslar) daha yoğundur.
Gen düzenleyiciler ve kromatin bileşimi
Fransız genetikçiler Jacob ve Monod tarafından oluşturulan gen aktivitesinin düzenlenmesi kavramı, protein yapıları hakkında hiçbir bilginin bulunmadığı deoksiribonükleik asit bölgelerinin varlığına dair fikir vermektedir. Tamamen bürokratik - yönetimsel işlevleri yerine getirirler. Düzenleyici genler olarak adlandırılan kromozomların bu kısımları, kural olarak, yapılarında histon proteinlerinden yoksundur. Dizilemeyle belirlenen kromatin açık olarak adlandırılır.
Daha ileri araştırmalar sırasında bu lokusların, protein parçacıklarının DNA moleküllerine bağlanmasını engelleyen nükleotid dizileri içerdiği tespit edildi. Bu tür alanlar düzenleyici genler içerir: destekleyiciler, geliştiriciler, aktivatörler. İçlerindeki kromatinin sıkışması yüksektir ve bu bölgelerin uzunluğu ortalama 300 nm civarındadır. İzole edilmiş çekirdeklerde DNAz enziminin kullanıldığı açık kromatin tanımı vardır. Histon proteinleri olmayan kromozomal lokusları çok hızlı bir şekilde keser. Bu bölgelerdeki kromatin aşırı duyarlı olarak adlandırılmıştır.
Kalıtım maddesinin rolü
Kromatin adı verilen DNA, RNA ve protein içeren kompleksler, hücrenin doğuşunda rol oynar ve doku tipine ve ayrıca bir bütün olarak organizmanın gelişim aşamasına bağlı olarak bileşimlerini değiştirir. Örneğin deri epitel hücrelerinde güçlendirici ve promoter gibi genler baskılayıcı proteinler tarafından bloke edilirken, bağırsak epitelinin salgı hücrelerinde bulunan aynı düzenleyici genler aktiftir ve açık kromatin bölgesinde bulunur. Genetik bilim adamları, proteinleri kodlamayan DNA'nın tüm insan genomunun %95'inden fazlasını oluşturduğunu bulmuşlardır. Bu, peptitlerin sentezinden sorumlu olanlardan çok daha fazla kontrol geninin olduğu anlamına gelir. DNA çipleri ve dizileme gibi yöntemlerin ortaya çıkması, kromatinin ne olduğunu bulmayı ve bunun sonucunda insan genomunun haritasını çıkarmayı mümkün kıldı.
İnsan genetiği ve tıbbi genetik gibi bilim dallarında kromatin araştırmaları çok önemlidir. Bunun nedeni, hem genetik hem de kromozomal kalıtsal hastalıkların ortaya çıkma düzeyinin keskin bir şekilde artmasıdır. Bu sendromların erken teşhisi, tedavilerinde olumlu prognoz yüzdesini artırır.
