Jedro v evkariontski celici je osrednji organel, od katerega je odvisna vitalna aktivnost in sintetični procesi. Pomemben del vsebine jedra predstavljajo nitaste molekule DNK različnih stopenj zbijanja v kombinaciji z beljakovinami. To sta evhromatin (dekondenzirana DNK) in heterokromatin (gosto zapakirani kosi DNK).
Euchromatin igra pomembno vlogo v življenju celice. Bere "navodilo" za sestavljanje ribonukleinske kisline (RNA), ki postane osnova za sintezo polipeptidnih molekul.
Ali imajo vsi jedro?
Vsa živa bitja, od najmanjših do velikanov, imajo genetske informacije v obliki deoksiribonukleinske kisline. Obstajata dve bistveno različni obliki zastopanja v celicah:
- Prokariontski organizmi (predjedrski) imajo celice brez predelkov. Skladišče njihove edine krožne DNK, ki ni vezana na beljakovine, je le obližcitoplazma, imenovana nukleoid. Replikacija nukleinske kisline in sinteza beljakovin potekata pri prokariotih v enem samem celičnem prostoru. S prostim očesom jih ne bomo videli, saj so predstavniki te skupine organizmov mikroskopske, do 3 mikrone velike bakterije.
- Za evkariontske organizme je značilna kompleksnejša celična struktura, kjer je dedna informacija zaščitena z dvojno membrano jedra. Linearne molekule DNK skupaj s histonskimi proteini tvorijo kromatin, ki s pomočjo poliencimskih kompleksov aktivno proizvaja RNA. Sinteza beljakovin poteka v citoplazmi na ribosomih.
Nastalo jedro v evkariontskih celicah je mogoče videti med interfazo. Karioplazma vsebuje beljakovinsko hrbtenico (matriks), nukleole in nukleoproteinske komplekse, sestavljene iz odsekov heterokromatina in evkromatina. To stanje jedra traja do začetka delitve celice, ko membrana in jedrca izginejo, kromosomi pa dobijo kompaktno paličasto obliko.
glavni v jedru
Glavna sestavina vsebine jedra, kromatin, je njegov pomenski del. Njegove funkcije vključujejo shranjevanje, izvajanje in prenos genetskih informacij o celici ali organizmu. Neposredno podvojeni del kromatina je evhromatin, ki nosi podatke o strukturi beljakovin in različnih vrstah RNA.
Preostali deli jedra opravljajo pomožne funkcije, zagotavljajo ustrezne pogoje za izvajanje genetskih informacij:
- nukleoli -stisnjena področja jedrske vsebine, ki določajo mesta za sintezo ribonukleinskih kislin za ribosome;
- proteinski matriks organizira razporeditev kromosomov in celotne vsebine jedra, ohranja svojo obliko;
- Poltekoče notranje okolje jedra, karioplazma, zagotavlja transport molekul in pretok različnih biokemičnih procesov;
- Dvoslojna lupina jedra, kariolema, ščiti genetski material, zagotavlja selektivno dvostransko prevodnost molekul in molekularnih kompleksov zaradi kompleksnih jedrskih por.
Kaj pomeni kromatin
Chromatin je dobil svoje ime leta 1880 zahvaljujoč Flemmingovim poskusom opazovanja celic. Dejstvo je, da se med fiksacijo in obarvanjem nekateri deli celice še posebej dobro pokažejo ("kromatin" pomeni "obarvan"). Kasneje se je izkazalo, da to komponento predstavlja DNK z beljakovinami, ki zaradi svojih kislinskih lastnosti aktivno zaznava alkalna barvila.
Obarvani kromosomi so vidni v osrednjem delu celice na fotografiji in tvorijo metafazno ploščo.
Oblike obstoja DNK
V celicah evkariontskih organizmov so lahko nukleoproteinski kompleksi kromatina v dveh stanjih.
- V procesu celične delitve DNK doseže svoj največji zasuk in je predstavljena z mitotičnimi kromosomi. Vsaka veriga tvori ločen kromosom.
- Med interfazo, ko je celična DNK najbolj dekondenzirana, se kromatin enakomerno napolniprostor jedra ali tvori kepe, vidne v svetlobnem mikroskopu. Take kromocentre pogosteje zaznamo v bližini jedrske membrane.
Ta stanja so druga drugemu, popolnoma zgoščeni kromosomi niso ohranjeni v interfazi.
evkromatin in heterokromatin
Interfazni kromatin je kromosom, ki je izgubil svojo kompaktno obliko. Njihove zanke se sprostijo in zapolnijo prostornino jedra. Obstaja neposredna povezava med stopnjo dekondenzacije in funkcionalno aktivnostjo kromatina.
Njegovi deli, popolnoma "razpleteni", se imenujejo difuzni ali aktivni kromatin. Po barvanju je praktično neviden pod svetlobnim mikroskopom. To je zato, ker je vijačnica DNK debela le 2 nm. Njegovo drugo ime je evhromatin.
To stanje zagotavlja encimskim kompleksom dostop do semantičnih fragmentov DNK, njihovo prosto vezavo in delovanje. Strukturo sporočilne RNA (transkripcija) berejo iz razpršenih regij z RNA polimerazami ali pa se kopira sama DNK (replikacija). Večja kot je sintetična aktivnost celice v tem trenutku, večji je delež evhromatina v jedru.
Difuzni deli kromatina se izmenjujejo s kompaktnimi, različno zasukanimi conami heterokromatina. Zaradi večje gostote je obarvan heterokromatin jasno viden v interfaznih jedrih.
Slika prikazuje kromatin različnih stopenj zbijanja:
- 1 - dvoverižna molekula DNK;
- 2 - histonbeljakovine;
- 3 - DNK, ovita okoli histonskega kompleksa za 1,67 obratov, tvori nukleosom;
- 4 - solenoid;
- 5 - interfazni kromosom.
Potankosti definicije
Euchromatin v določenem trenutku morda ni vključen v sintetične procese. V tem primeru je začasno v bolj kompaktnem stanju in ga je mogoče zamenjati za heterokromatin.
Pravi heterokromatin, imenujemo ga tudi konstitutiven, ne nosi pomenske obremenitve in se dekondenzira le v procesu replikacije. DNK na teh mestih vsebuje kratke, ponavljajoče se sekvence, ki ne kodirajo aminokislin. V mitotičnih kromosomih so v območju primarne zožitve in telomernih končičev. Prav tako ločijo dele prepisane DNK in tvorijo interkalarne (interkalarne) fragmente.
Kako evhromatin "deluje"
Euchromatin vsebuje gene, ki na koncu določajo strukturo beljakovin (strukturni geni). Dekodiranje nukleotidnega zaporedja v protein poteka s pomočjo posrednika, ki je sposoben, za razliko od kromosomov, zapustiti jedro - sporočilne RNA.
Med transkripcijo se RNA sintetizira na DNK predlogi iz prostih adenil, uridil, citidil in gvanil nukleotidov. Transkripcijo izvaja encimski kompleks RNA polimeraza.
Nekateri geni določajo zaporedje drugih vrst RNA (transportne in ribosomske), ki so potrebne za dokončanje procesov sinteze beljakovin v citoplazmi izaminokisline.
Heterokromatin enega samega kromosoma je pogosto sestavljen v dobro označen kromocenter. Okoli njega so zanke despiraliziranega evhromatina. Zahvaljujoč tej konfiguraciji jedra DNK se encimski kompleksi in prosti nukleotidi, potrebni za izvajanje funkcij evkromatina, zlahka prilegajo semantičnim delom.
