Cellkärnan

Cellkärnan (s. karyon) finns i alla mänskliga celler utom erytrocyter och trombocyter. Kärnans funktioner är att lagra och överföra ärftlig information till nya (dotter)celler. Dessa funktioner är förknippade med närvaron av DNA i kärnan. Syntesen av proteiner - ribonukleinsyra-RNA och ribosomalt material - sker också i kärnan.

De flesta celler har en sfärisk eller äggformad kärna, men det finns även andra former av kärnan (ringformad, stavformad, spindelformad, pärlformad, bönformad, segmenterad, päronformad, polymorf). Storleken på kärnan varierar kraftigt - från 3 till 25 µm. Den största kärnan finns i äggcellen. De flesta mänskliga celler är mononukleära, men det finns binukleära (vissa neuroner, hepatocyter, kardiomyocyter). Vissa strukturer är flernukleära (muskelfibrer). Kärnan har ett kärnmembran, kromatin, nukleol och nukleoplasma.

Kärnmembranet, eller caryotheca, som separerar kärnans innehåll från cytoplasman, består av ett inre och ett yttre kärnmembran, vardera 8 nm tjocka. Membranen är åtskilda av ett perinukleärt utrymme (caryotheca cistern), 20–50 nm brett, innehållande finkornigt material med måttlig elektrontäthet. Det yttre kärnmembranet går över i det granulära endoplasmatiska retikulum. Därför bildar det perinukleära utrymmet en enda kavitet med det endoplasmatiska retikulum. Det inre kärnmembranet är inifrån anslutet till ett grenat nätverk av proteinfibriller bestående av individuella subenheter.

Kärnmembranet innehåller ett flertal runda kärnporer, var och en med en diameter på 50-70 nm. Kärnporer upptar upp till 25 % av kärnans yta totalt. Antalet porer i en kärna når 3000-4000. Vid porernas kanter är de yttre och inre membranen sammankopplade och bildar den så kallade porringen. Varje por är sluten av ett diafragma, som också kallas ett porkomplex. Pormembranen har en komplex struktur; de bildas av proteingranuler sammankopplade. Selektiv transport av stora partiklar och utbyte av ämnen mellan kärnan och cellens cytoplasma utförs genom kärnporerna.

Under kärnmembranet finns nukleoplasman (karyoplasma) (nukleoplasma, s. karyoplasma), som har en homogen struktur, och nukleolen. I nukleoplasman i en icke-delande cellkärna, i dess kärnproteinmatris, finns osmiofila granuler (klumpar) av det så kallade heterokromatinet. Områden med mer löst kromatin, belägna mellan granulerna, kallas eukromatin. Löst kromatin kallas också dekondenserat kromatin, där syntetiska processer sker mest intensivt. Under celldelning komprimeras, kondenseras kromatinet och bildar kromosomer.

Kromatin (kromatinum) i en icke-delande kärna och kromosomer i en delande kärna bildas av molekyler av deoxiribonukleinsyra (DNA) associerade med ribonukleinsyra (RNA) och proteiner - histoner och icke-histoner. Det bör betonas att kromatin och kromosomer är kemiskt identiska.

Varje DNA-molekyl består av två långa, högerhängande polynukleotidkedjor (dubbla helixar), och varje nukleotid består av en kvävebas, glukos och en fosforsyrarest. Basen är belägen inuti dubbelhelixen, och socker-fosfat-ryggraden är på utsidan.

Ärftlig information i DNA-molekyler registreras i den linjära sekvensen av dess nukleotider. Elementarpartikeln för ärftlighet är genen. En gen är en del av DNA som har en specifik sekvens av nukleotider som ansvarar för syntesen av ett specifikt protein.

DNA-molekylen i kärnan är kompakt packad. Således skulle en DNA-molekyl innehållande 1 miljon nukleotider, med deras linjära arrangemang, uppta ett segment av endast 0,34 mm längd. Längden på en mänsklig kromosom i utsträckt form är cirka 5 cm, men i ett kompakterat tillstånd har kromosomen en volym på cirka ^10-15 cm³ ^.

DNA-molekyler bundna till histonproteiner bildar nukleosomer, vilka är kromatins strukturella enheter. En nukleosom har utseendet av en pärla med en diameter på 10 nm. Varje nukleosom består av histoner runt vilka en DNA-sektion är tvinnad, inklusive 146 par nukleotider. Mellan nukleosomerna finns linjära DNA-sektioner bestående av 60 par nukleotider.

Kromatin representeras av fibriller som bildar öglor som är cirka 0,4 µm långa och innehåller från 20 000 till 30 000 nukleotidpar.

Som ett resultat av kompaktering (kondensation) och vridning (superspecialisering) av deoxiribonukleoproteiner (DNP) i den delande kärnan blir kromosomer synliga. Dessa strukturer - kromosomer (chromasomae, från grekiskans chroma - färg, soma - kropp) - är avlånga stavformade formationer med två armar separerade av den så kallade sammandragningen - centromeren. Beroende på centromerens placering och armarnas (benens) relativa position och längd urskiljs tre typer av kromosomer: metacentriska, med ungefär samma armar; submetacentriska, där armarnas längd varierar; akrocentriska, där den ena armen är lång och den andra är mycket kort, knappt märkbar. Kromosomen har eu- och heterokromatiska regioner. De senare förblir kompakta i den icke-delande kärnan och i mitosens tidiga profas. Växlingen mellan eu- och heterokromatiska regioner används för att identifiera kromosomer.

Kromosomernas yta är täckt med olika molekyler, främst ribonukleoproteiner (RNP). Somatiska celler har 2 kopior av varje kromosom, de kallas homologa. De är identiska i längd, form, struktur, och bär samma gener, vilka är placerade på samma sätt. Kromosomernas strukturella egenskaper, antal och storlek kallas karyotyp. En normal mänsklig karyotyp inkluderar 22 par autosomer och ett par könskromosomer (XX eller XY). Mänskliga somatiska celler (diploida) har dubbelt så många kromosomer - 46. Könsceller innehåller en haploid (enda) uppsättning - 23 kromosomer. Därför innehåller könsceller 2 gånger mindre DNA än diploida somatiska celler.

En eller flera nukleoler finns i alla icke-delande celler. Den har utseendet av en intensivt färgad rund kropp, vars storlek är proportionell mot proteinsyntesens intensitet. Nukleolen består av ett elektrontätt nukleolonema (från grekiskans peta - tråd), i vilket en filamentös (fibrillär) del urskiljs, bestående av många sammanflätade RNA-trådar cirka 5 nm tjocka, och en granulär del. Den granulära (granulära) delen bildas av korn cirka 15 nm i diameter, vilka är RNP-partiklar - prekursorer till ribosomala subenheter. Perinukleolärt kromatin är inbäddat i nukleolonemets fördjupningar. Ribosomer bildas i nukleolen.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]