Zgradba in funkcije celice so med evolucijo doživele številne spremembe. Pred pojavom novih organelov so se pojavile spremembe v atmosferi in litosferi mladega planeta. Ena od pomembnih pridobitev je bilo celično jedro. Evkariontski organizmi so zaradi prisotnosti ločenih organelov dobili pomembne prednosti pred prokarioti in hitro začeli prevladovati.
Celično jedro, katerega struktura in funkcije se v različnih tkivih in organih nekoliko razlikujejo, je izboljšalo kakovost biosinteze RNA in prenosa dednih informacij.
Izvor
Do danes obstajata dve glavni hipotezi o nastanku evkariontske celice. V skladu s simbiotično teorijo so bili organeli (kot so flagele ali mitohondriji) nekoč ločeni prokariontski organizmi. Požrli so jih predniki sodobnih evkariontov. Rezultat je bil simbiotični organizem.
Jedro je nastalo kot posledica štrlenja navznoterdel citoplazemske membrane. To je bila nujna pridobitev na poti do obvladovanja novega načina prehranjevanja, fagocitoze, s strani celice. Zajem hrane je spremljalo povečanje stopnje citoplazemske mobilnosti. Genofori, ki so bili genetski material prokariontske celice in pritrjeni na stene, so padli v območje močnega "toka" in so potrebovali zaščito. Posledično je nastala globoka invaginacija dela membrane, ki vsebuje pritrjene genofore. To hipotezo podpira dejstvo, da je lupina jedra neločljivo povezana s citoplazemsko membrano celice.
Obstaja še ena različica razvoja dogodkov. Po virusni hipotezi o izvoru jedra je nastalo kot posledica okužbe starodavne arhejske celice. Vanjo se je infiltriral virus DNK in postopoma dobil popoln nadzor nad življenjskimi procesi. Znanstveniki, ki menijo, da je ta teorija bolj pravilna, dajejo veliko argumentov v njeno prid. Vendar do danes ni prepričljivih dokazov za nobeno od obstoječih hipotez.
Ena ali več
Večina celic sodobnih evkariontov ima jedro. Velika večina jih vsebuje samo eno takšno organelo. Obstajajo pa celice, ki so zaradi nekaterih funkcionalnih značilnosti izgubile jedro. Sem spadajo na primer eritrociti. Obstajajo tudi celice z dvema (ciliati) in celo več jedri.
Struktura celičnega jedra
Ne glede na značilnosti organizma je za strukturo jedra značilen niz tipičnihorganele. Od notranjega prostora celice je ločena z dvojno membrano. Ponekod se njegova notranja in zunanja plast združita in tvorita pore. Njihova funkcija je izmenjava snovi med citoplazmo in jedrom.
Prostor organelov je napolnjen s karioplazmo, imenovano tudi jedrski sok ali nukleoplazma. Vsebuje kromatin in nukleolus. Včasih zadnja od poimenovanih organelov celičnega jedra ni prisotna v eni sami kopiji. V nekaterih organizmih so jedrca, nasprotno, odsotna.
membrana
Jedrna membrana je sestavljena iz lipidov in je sestavljena iz dveh plasti: zunanje in notranje. Pravzaprav je to ista celična membrana. Jedro komunicira s kanali endoplazmatskega retikuluma skozi perinuklearni prostor, votlino, ki jo tvorita dve plasti membrane.
Zunanja in notranja membrana imata lastne strukturne značilnosti, vendar sta si na splošno precej podobni.
Bližje citoplazmi
Zunanja plast prehaja v membrano endoplazmatskega retikuluma. Njegova glavna razlika od slednjega je bistveno višja koncentracija beljakovin v strukturi. Membrana v neposrednem stiku s citoplazmo celice je od zunaj prekrita s plastjo ribosomov. Z notranjo membrano ga povezujejo številne pore, ki so precej veliki proteinski kompleksi.
Notranji sloj
Membrana, obrnjena proti celičnemu jedru, je za razliko od zunanjega gladka, ni prekrita z ribosomi. Omejuje karioplazmo. Značilna lastnost notranje membrane je plast jedrne lamele, ki jo obloži s strani,v stiku z nukleoplazmo. Ta specifična beljakovinska struktura ohranja obliko ovojnice, sodeluje pri regulaciji genske ekspresije in tudi spodbuja pritrditev kromatina na jedrsko membrano.
presnova
Interakcija jedra in citoplazme poteka skozi jedrske pore. So precej zapletene strukture, ki jih tvori 30 beljakovin. Število por na enem jedru je lahko različno. Odvisno je od vrste celice, organa in organizma. Torej, pri ljudeh ima celično jedro lahko od 3 do 5 tisoč por, pri nekaterih žabah doseže 50.000.
Glavna funkcija por je izmenjava snovi med jedrom in preostalim celičnim prostorom. Nekatere molekule prehajajo skozi pore pasivno, brez dodatne porabe energije. So majhne velikosti. Prenos velikih molekul in supramolekularnih kompleksov zahteva porabo določene količine energije.
Molekule RNA, sintetizirane v jedru, pridejo v celico iz karioplazme. Beljakovine, potrebne za intranuklearne procese, se transportirajo v nasprotni smeri.
nukleoplazma
Nuclear juice je koloidna raztopina beljakovin. Omejen je z jedrno ovojnico in obdaja kromatin in nukleolus. Nukleoplazma je viskozna tekočina, v kateri so raztopljene različne snovi. Sem spadajo nukleotidi in encimi. Prvi so bistveni za sintezo DNK. Encimi sodelujejo pri prepisovanju ter popravljanju in replikaciji DNK.
Struktura jedrskega soka se spreminja glede na stanje celice. Obstajata dve - stacionarni inki se pojavijo med delitvijo. Prvi je značilen za interfazo (čas med delitvami). Hkrati jedrski sok odlikuje enakomerna porazdelitev nukleinskih kislin in nestrukturiranih molekul DNK. V tem obdobju obstaja dedni material v obliki kromatina. Delitev celičnega jedra spremlja preoblikovanje kromatina v kromosome. V tem času se struktura karioplazme spremeni: genetski material pridobi določeno strukturo, jedrska ovojnica se uniči in karioplazma se pomeša s citoplazmo.
kromosomi
Glavne funkcije nukleoproteinskih struktur kromatina, transformiranega v času delitve, so shranjevanje, izvajanje in prenos dednih informacij, ki jih vsebuje celično jedro. Za kromosome je značilna določena oblika: razdeljeni so na dele ali krake s primarno zožitvijo, imenovano tudi kolomera. Glede na lokacijo ločimo tri vrste kromosomov:
- paličasto ali akrocentrično: zanje je značilna postavitev coelomera skoraj na koncu, ena roka je zelo majhna;
- diverzificirani ali submetacentrični imajo krake neenake dolžine;
- enakostranični ali metacentrični.
Nabor kromosomov v celici se imenuje kariotip. Vsaka vrsta je fiksna. V tem primeru lahko različne celice istega organizma vsebujejo diploidni (dvojni) ali haploidni (enojni) sklop. Prva možnost je značilna za somatske celice, ki večinoma sestavljajo telo. Haploidni niz je privilegij zarodnih celic. človeške somatske celicevsebuje 46 kromosomov, spol - 23.
Kromosomi diploidnega niza tvorijo pare. Identične nukleoproteinske strukture, vključene v par, se imenujejo alelne. Imajo enako strukturo in opravljajo enake funkcije.
Strukturna enota kromosomov je gen. To je del molekule DNK, ki kodira določen protein.
nucleolus
Jedro celice ima še eno organelo - nukleolus. Od karioplazme ni ločena z membrano, je pa zlahka opaziti pri pregledu celice z mikroskopom. Nekatera jedra imajo lahko več jeder. Obstajajo tudi takšni, pri katerih so takšni organeli popolnoma odsotni.
Oblika jedrca je podobna krogli, ima dokaj majhno velikost. Vsebuje različne beljakovine. Glavna funkcija nukleola je sinteza ribosomske RNA in samih ribosomov. Potrebni so za tvorbo polipeptidnih verig. Nukleoli se oblikujejo okoli posebnih predelov genoma. Imenujejo se nukleolarni organizatorji. Vsebuje gene ribosomske RNA. Jedro je med drugim mesto z najvišjo koncentracijo beljakovin v celici. Del beljakovin je nujen za izvajanje funkcij organoida.
Nukleolus je sestavljen iz dveh komponent: zrnate in fibrilarne. Prva je zorenje ribosomskih podenot. V fibrilarnem centru se izvaja sinteza ribosomske RNA. Zrnata komponenta obdaja fibrilarno komponento, ki se nahaja v središču nukleola.
Celično jedro in njegove funkcije
Vloga, kiigra jedro, je neločljivo povezana s svojo strukturo. Notranje strukture organoida skupaj izvajajo najpomembnejše procese v celici. V njem so genetske informacije, ki določajo strukturo in delovanje celice. Jedro je odgovorno za shranjevanje in prenos dednih informacij med mitozo in mejozo. V prvem primeru hčerinska celica prejme nabor genov, ki je enak starševskemu. Kot posledica mejoze nastanejo zarodne celice s haploidnim nizom kromosomov.
Druga nič manj pomembna funkcija jedra je uravnavanje znotrajceličnih procesov. Izvaja se kot posledica nadzora sinteze beljakovin, ki so odgovorne za strukturo in delovanje celičnih elementov.
Vpliv na sintezo beljakovin ima še en izraz. Jedro, ki nadzoruje procese znotraj celice, združuje vse njene organele v en sam sistem z dobro delujočim mehanizmom dela. Neuspehi pri tem praviloma vodijo v celično smrt.
Nazadnje je jedro mesto sinteze ribosomskih podenot, ki so odgovorne za tvorbo istega proteina iz aminokislin. Ribosomi so nepogrešljivi v procesu transkripcije.
Evkariontska celica je popolnejša struktura kot prokariontska. Pojav organelov z lastno membrano je omogočil povečanje učinkovitosti znotrajceličnih procesov. Oblikovanje jedra, obdanega z dvojno lipidno membrano, je imelo zelo pomembno vlogo pri tej evoluciji. Zaščita dednih informacij z membrano je omogočila obvladovanje starodavnih enoceličnih organizmovorganizmov na nov način življenja. Med njimi je bila fagocitoza, ki je po eni različici povzročila nastanek simbiotskega organizma, ki je kasneje postal prednik sodobne evkariontske celice z vsemi njenimi značilnimi organeli. Celično jedro, zgradba in funkcije nekaterih novih struktur so omogočile uporabo kisika v presnovi. Posledica tega je bila kardinalna sprememba zemeljske biosfere, postavljeni so bili temelji za nastanek in razvoj večceličnih organizmov. Danes evkariontski organizmi, ki vključujejo ljudi, prevladujejo na planetu in nič ne napoveduje sprememb v zvezi s tem.
