Ang nucleus sa isang eukaryotic cell ay ang sentral na organelle kung saan nakasalalay ang mahahalagang aktibidad at mga sintetikong proseso. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga nilalaman ng nucleus ay kinakatawan ng mga filamentous na molekula ng DNA ng iba't ibang antas ng compaction kasama ng mga protina. Ito ay euchromatin (decondensed DNA) at heterochromatin (densely packed na piraso ng DNA).
Ang
Euchromatin ay gumaganap ng mahalagang papel sa buhay ng cell. Binabasa nito ang "pagtuturo" para sa pagpupulong ng ribonucleic acid (RNA), na nagiging batayan para sa synthesis ng mga polypeptide molecule.
May core ba ang lahat?
Lahat ng nabubuhay na nilalang, mula sa pinakamaliit hanggang sa higante, ay binibigyan ng genetic na impormasyon sa anyo ng deoxyribonucleic acid. Mayroong dalawang pangunahing magkaibang anyo ng pagkatawan nito sa mga cell:
- Ang mga prokaryotic na organismo (pre-nuclear) ay may mga cell na hindi naka-compartment. Ang imbakan ng kanilang tanging hindi-protein-bound circular DNA ay isang patch lamangcytoplasm na tinatawag na nucleoid. Ang pagtitiklop ng nucleic acid at synthesis ng protina ay nagaganap sa mga prokaryote sa isang espasyo ng cell. Hindi natin sila makikita sa mata, dahil ang mga kinatawan ng grupong ito ng mga organismo ay mikroskopiko, hanggang 3 microns ang laki, bacteria.
- Ang mga eukaryotic na organismo ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mas kumplikadong istraktura ng cell, kung saan ang namamana na impormasyon ay pinoprotektahan ng isang dobleng lamad ng nucleus. Ang mga linear na molekula ng DNA, kasama ang mga histone na protina, ay bumubuo ng chromatin, na aktibong gumagawa ng RNA sa tulong ng mga polyenzyme complex. Ang synthesis ng protina ay nangyayari sa cytoplasm sa mga ribosome.
Ang nabuong nucleus sa eukaryotic cells ay makikita sa interphase. Ang karyoplasm ay naglalaman ng isang protina na backbone (matrix), nucleoli at nucleoprotein complex na binubuo ng mga seksyon ng heterochromatin at euchromatin. Ang estadong ito ng nucleus ay nagpapatuloy hanggang sa pagsisimula ng cell division, kapag ang lamad at nucleoli ay nawala, at ang mga chromosome ay nakakuha ng isang compact rod-like na hugis.
Pangunahin sa core
Ang pangunahing bahagi ng mga nilalaman ng nucleus, chromatin, ay ang semantikong bahagi nito. Kasama sa mga tungkulin nito ang pag-iimbak, pagpapatupad at paghahatid ng genetic na impormasyon tungkol sa isang cell o organismo. Ang direktang kinopya na bahagi ng chromatin ay euchromatin, na nagdadala ng data sa istruktura ng mga protina at iba't ibang uri ng RNA.
Ang natitirang bahagi ng nucleus ay gumaganap ng mga pantulong na paggana, nagbibigay ng tamang mga kondisyon para sa pagpapatupad ng genetic na impormasyon:
- nucleoli -siksik na mga lugar ng nuclear content na tumutukoy sa mga site para sa synthesis ng ribonucleic acid para sa ribosome;
- protein matrix inaayos ang pagkakaayos ng mga chromosome at ang buong nilalaman ng nucleus, pinapanatili ang hugis nito;
- Ang semi-likido na panloob na kapaligiran ng nucleus, ang karyoplasm, ay tumitiyak sa pagdadala ng mga molekula at pagdaloy ng iba't ibang prosesong biochemical;
- Ang dalawang-layer na shell ng nucleus, ang karyolemma, ay nagpoprotekta sa genetic material, nagbibigay ng selective bilateral conduction ng mga molecule at molecular complexes dahil sa mga kumplikadong nuclear pores.
Ano ang ibig sabihin ng chromatin
Ang
Chromatin ay nakuha ang pangalan nito noong 1880 salamat sa mga eksperimento ni Flemming sa pagmamasid sa mga cell. Ang katotohanan ay na sa panahon ng pag-aayos at paglamlam, ang ilang mga bahagi ng cell ay lalong mahusay na ipinakita ("chromatin" ay nangangahulugang "namantsa"). Nang maglaon, lumabas na ang bahaging ito ay kinakatawan ng DNA na may mga protina, na, dahil sa mga acidic na katangian nito, ay aktibong nakikita ang mga alkaline na tina.
Nakikita ang mga stained chromosome sa gitnang bahagi ng cell sa larawan, na bumubuo ng metaphase plate.
Mga anyo ng pagkakaroon ng DNA
Sa mga selula ng mga eukaryotic na organismo, ang mga nucleoprotein complex ng chromatin ay maaaring nasa dalawang estado.
- Sa proseso ng paghahati ng cell, naabot ng DNA ang pinakamataas na twist nito at kinakatawan ng mga mitotic chromosome. Ang bawat strand ay bumubuo ng hiwalay na chromosome.
- Sa panahon ng interphase, kapag ang cell DNA ay pinaka-decondensed, pantay na napupuno ang chromatinespasyo ng nucleus o bumubuo ng mga kumpol na nakikita sa isang light microscope. Ang mga naturang chromocenter ay mas madalas na nakikita malapit sa nuclear membrane.
Ang mga estadong ito ay kahalili sa isa't isa, ang mga ganap na siksik na chromosome ay hindi pinapanatili sa interphase.
Euchromatin at heterochromatin
Ang
Interphase chromatin ay isang chromosome na nawala ang compact na hugis nito. Ang kanilang mga loop ay lumuwag, pinupuno ang dami ng nucleus. May direktang kaugnayan sa pagitan ng antas ng decondensation at functional na aktibidad ng chromatin.
Ang mga bahagi nito, na ganap na "nabuksan", ay tinatawag na diffuse o aktibong chromatin. Ito ay halos hindi nakikita sa ilalim ng isang light microscope pagkatapos ng paglamlam. Ito ay dahil ang DNA helix ay 2 nm lamang ang kapal. Ang iba pang pangalan nito ay euchromatin.
Ang estadong ito ay nagbibigay ng mga enzymatic complex na may access sa mga semantic DNA fragment, ang kanilang libreng attachment at gumagana. Ang istraktura ng messenger RNA (transkripsyon) ay binabasa mula sa mga diffuse na rehiyon ng RNA polymerases, o ang DNA mismo ay kinopya (replikasyon). Kung mas mataas ang synthetic na aktibidad ng cell sa ngayon, mas malaki ang proporsyon ng euchromatin sa nucleus.
Ang mga diffuse na seksyon ng chromatin ay kahalili ng mga compact, differently twisted zone ng heterochromatin. Dahil sa mas malaking densidad, malinaw na nakikita ang stained heterochromatin sa interphase nuclei.
Ang figure ay nagpapakita ng chromatin ng iba't ibang antas ng compaction:
- 1 - double-stranded na molekula ng DNA;
- 2 - histoneprotina;
- 3 - Ang DNA na nakabalot sa histone complex para sa 1.67 na pagliko ay bumubuo ng isang nucleosome;
- 4 - solenoid;
- 5 - interphase chromosome.
Mga subtlety ng kahulugan
Euchromatin sa isang partikular na punto ng oras ay maaaring hindi kasangkot sa mga sintetikong proseso. Sa kasong ito, ito ay pansamantalang nasa mas compact na estado at maaaring mapagkamalang heterochromatin.
Real heterochromatin, ito ay tinatawag ding constitutive, ay hindi nagdadala ng semantic load at nagde-decondense lamang sa proseso ng pagtitiklop. Ang DNA sa mga lokasyong ito ay naglalaman ng maikli, paulit-ulit na pagkakasunud-sunod na hindi nagko-code para sa mga amino acid. Sa mitotic chromosome, sila ay nasa rehiyon ng pangunahing constriction at telomeric endings. Naghihiwalay din sila ng mga seksyon ng na-transcribe na DNA, na bumubuo ng mga intercalary (intercalary) na fragment.
Paano "gumagana" ang euchromatin
Ang
Euchromatin ay naglalaman ng mga gene na sa huli ay tumutukoy sa istruktura ng mga protina (structural genes). Ang pag-decode ng pagkakasunud-sunod ng nucleotide sa isang protina ay nangyayari sa tulong ng isang intermediary na may kakayahan, hindi tulad ng mga chromosome, na umalis sa nucleus - messenger RNA.
Sa panahon ng transkripsyon, ang RNA ay na-synthesize sa isang DNA template mula sa libreng adenyl, uridyl, cytidyl at guanyl nucleotides. Ang transkripsyon ay isinasagawa ng enzyme complex na RNA polymerase.
Tinutukoy ng ilang gene ang pagkakasunud-sunod ng iba pang uri ng RNA (transport at ribosomal) na kinakailangan upang makumpleto ang mga proseso ng synthesis ng protina sa cytoplasm mula saamino acids.
Ang
Heterochromatin ng isang solong chromosome ay madalas na pinagsama sa isang mahusay na markang chromocenter. Sa paligid nito ay mga loop ng despiralized euchromatin. Salamat sa pagsasaayos na ito ng core DNA, mga enzyme complex at libreng nucleotides, na kinakailangan para sa pagpapatupad ng mga function ng euchromatin, madaling magkasya sa mga semantic na bahagi.
