L'estructura i les funcions de la cèl·lula han sofert una sèrie de canvis en el curs de l'evolució. L'aparició de nous orgànuls va ser precedida per transformacions en l'atmosfera i la litosfera del jove planeta. Una de les adquisicions significatives va ser el nucli cel·lular. Els organismes eucariotes van rebre, a causa de la presència d'orgànuls separats, avantatges importants sobre els procariotes i ràpidament van començar a dominar.
El nucli cel·lular, l'estructura i les funcions del qual són una mica diferents en diferents teixits i òrgans, ha millorat la qualitat de la biosíntesi de l'ARN i la transmissió d'informació hereditària.
Origen
A dia d'avui, hi ha dues hipòtesis principals sobre la formació d'una cèl·lula eucariota. Segons la teoria simbiòtica, els orgànuls (com els flagels o els mitocondris) van ser una vegada organismes procariotes separats. Els avantpassats dels eucariotes moderns els van devorar. El resultat va ser un organisme simbiòtic.
El nucli es va formar com a resultat de la protrusió cap a dinssecció de la membrana citoplasmàtica. Aquesta va ser una adquisició necessària en el camí per dominar una nova forma de nutrició, la fagocitosi, per part de la cèl·lula. La captura d'aliments va anar acompanyada d'un augment del grau de mobilitat citoplasmàtica. Els genòfors, que eren el material genètic d'una cèl·lula procariota i units a les parets, van caure en una zona de "flux" fort i necessitaven protecció. Com a resultat, es va formar una invaginació profunda d'una secció de la membrana que contenia genòfors units. Aquesta hipòtesi es recolza en el fet que la closca del nucli està inextricablement lligada a la membrana citoplasmàtica de la cèl·lula.
Hi ha una altra versió del desenvolupament dels esdeveniments. Segons la hipòtesi viral de l'origen del nucli, es va formar com a conseqüència de la infecció d'una antiga cèl·lula arquea. Un virus d'ADN s'hi va infiltrar i a poc a poc va aconseguir el control total dels processos vitals. Els científics que consideren aquesta teoria més correcta, donen molts arguments a favor seu. Tanmateix, fins ara, no hi ha proves concloents per a cap de les hipòtesis existents.
Un o més
La majoria de les cèl·lules dels eucariotes moderns tenen un nucli. La gran majoria d'ells només contenen un d'aquests orgànuls. Hi ha, però, cèl·lules que han perdut el nucli per algunes característiques funcionals. Aquests inclouen, per exemple, els eritròcits. També hi ha cèl·lules amb dos (ciliats) i fins i tot diversos nuclis.
Estructura del nucli cel·lular
Independentment de les característiques de l'organisme, l'estructura del nucli es caracteritza per un conjunt deorgànuls. Està separat de l'espai interior de la cèl·lula per una membrana doble. En alguns llocs, les seves capes interiors i exteriors es fusionen, formant porus. La seva funció és intercanviar substàncies entre el citoplasma i el nucli.
L'espai dels orgànuls està ple de carioplasma, també anomenat saba nuclear o nucleoplasma. Conté cromatina i nuclèol. De vegades, l'últim dels orgànuls anomenats del nucli cel·lular no està present en una sola còpia. En alguns organismes, els nuclèols, per contra, estan absents.
Membrana
La membrana nuclear està formada per lípids i consta de dues capes: exterior i interna. De fet, aquesta és la mateixa membrana cel·lular. El nucli es comunica amb els canals del reticle endoplasmàtic a través de l'espai perinuclear, una cavitat formada per dues capes de la membrana.
Les membranes exterior i interior tenen les seves pròpies característiques estructurals, però generalment són força similars.
El més proper al citoplasma
La capa externa passa a la membrana del reticle endoplasmàtic. La seva principal diferència amb aquest últim és una concentració significativament més alta de proteïnes a l'estructura. La membrana en contacte directe amb el citoplasma de la cèl·lula està coberta amb una capa de ribosomes des de l'exterior. Està connectat a la membrana interna per nombrosos porus, que són complexos proteics força grans.
Capa interior
La membrana que mira al nucli cel·lular, a diferència de l'exterior, és llisa, no està coberta de ribosomes. Limita el carioplasma. Un tret característic de la membrana interna és una capa de làmina nuclear que la recobreix des del costat,en contacte amb el nucleoplasma. Aquesta estructura proteica específica manté la forma de l'embolcall, està implicada en la regulació de l'expressió gènica i també afavoreix la unió de la cromatina a la membrana nuclear.
Metabolisme
La interacció del nucli i el citoplasma es duu a terme a través dels porus nuclears. Són estructures força complexes formades per 30 proteïnes. El nombre de porus d'un nucli pot ser diferent. Depèn del tipus de cèl·lula, òrgan i organisme. Així, en humans, el nucli cel·lular pot tenir de 3 a 5 mil porus, en algunes granotes arriba als 50.000.
La funció principal dels porus és l'intercanvi de substàncies entre el nucli i la resta de l'espai cel·lular. Algunes molècules travessen els porus de manera passiva, sense despesa addicional d'energia. Són de mida petita. El transport de grans molècules i complexos supramoleculars requereix el consum d'una certa quantitat d'energia.
Les molècules d'ARN sintetitzades al nucli entren a la cèl·lula des del carioplasma. Les proteïnes necessàries per als processos intranuclears es transporten en sentit contrari.
Nucleoplasma
El suc nuclear és una solució col·loïdal de proteïnes. Està limitat per l'embolcall nuclear i envolta la cromatina i el nuclèol. El nucleoplasma és un líquid viscós en el qual es dissolen diverses substàncies. Aquests inclouen nucleòtids i enzims. Els primers són essencials per a la síntesi d'ADN. Els enzims participen en la transcripció, així com en la reparació i la replicació de l'ADN.
L'estructura del suc nuclear canvia en funció de l'estat de la cèl·lula. N'hi ha dos: estacionaris ique es produeix durant la divisió. El primer és característic de la interfase (el temps entre divisions). Al mateix temps, el suc nuclear es distingeix per una distribució uniforme d'àcids nucleics i molècules d'ADN no estructurades. Durant aquest període, el material hereditari existeix en forma de cromatina. La divisió del nucli cel·lular va acompanyada de la transformació de la cromatina en cromosomes. En aquest moment, l'estructura del carioplasma canvia: el material genètic adquireix una estructura determinada, l'embolcall nuclear es destrueix i el carioplasma es barreja amb el citoplasma.
cromosomes
Les principals funcions de les estructures nucleoproteïnes de la cromatina transformada en el moment de la divisió són l'emmagatzematge, implementació i transmissió de la informació hereditària continguda al nucli cel·lular. Els cromosomes es caracteritzen per una forma determinada: estan dividits en parts o braços per una constricció primària, també anomenada celòmer. Segons la seva ubicació, es distingeixen tres tipus de cromosomes:
- en forma de vara o acrocèntrica: es caracteritzen per la col·locació del celòmer gairebé al final, un braç és molt petit;
- diversificats o submetacèntrics tenen braços de longitud desigual;
- equilàter o metacèntric.
El conjunt de cromosomes d'una cèl·lula s'anomena cariotip. Cada tipus és fix. En aquest cas, diferents cèl·lules del mateix organisme poden contenir un conjunt diploide (doble) o haploide (únic). La primera opció és típica de les cèl·lules somàtiques, que principalment formen el cos. El conjunt haploide és un privilegi de les cèl·lules germinals. cèl·lules somàtiques humanesconté 46 cromosomes, sexe - 23.
Els cromosomes del conjunt diploide formen parelles. Les estructures de nucleoproteïnes idèntiques incloses en un parell s'anomenen al·lèliques. Tenen la mateixa estructura i fan les mateixes funcions.
La unitat estructural dels cromosomes és el gen. És una secció de la molècula d'ADN que codifica una proteïna específica.
Nucleol
El nucli cel·lular té un orgànul més: el nuclèol. No està separat del carioplasma per una membrana, però és fàcil de notar en examinar la cèl·lula amb un microscopi. Alguns nuclis poden tenir múltiples nuclèols. També n'hi ha en què aquests orgànuls estan completament absents.
La forma del nuclèol s'assembla a una esfera, té una mida força petita. Conté diverses proteïnes. La funció principal del nuclèol és la síntesi d'ARN ribosòmic i dels propis ribosomes. Són necessaris per a la creació de cadenes polipeptídiques. Els nuclèols es formen al voltant de regions especials del genoma. S'anomenen organitzadors nucleolars. Conté els gens de l'ARN ribosòmic. El nuclèol, entre altres coses, és el lloc amb més concentració de proteïnes de la cèl·lula. Una part de les proteïnes és necessària per dur a terme les funcions de l'organoide.
El nuclèol consta de dos components: granular i fibril·lar. La primera és la maduració de les subunitats del ribosoma. Al centre fibril·lar es realitza la síntesi d'ARN ribosòmic. El component granular envolta el component fibril·lar situat al centre del nuclèol.
Nucli cel·lular i les seves funcions
El paper quejuga el nucli, està indisolublement lligat a la seva estructura. Les estructures internes de l'organoide implementen conjuntament els processos més importants de la cèl·lula. Conté la informació genètica que determina l'estructura i la funció de la cèl·lula. El nucli és el responsable de l'emmagatzematge i la transmissió de la informació hereditària durant la mitosi i la meiosi. En el primer cas, la cèl·lula filla rep un conjunt de gens idèntics al progenitor. Com a resultat de la meiosi, les cèl·lules germinals es formen amb un conjunt haploide de cromosomes.
Una altra funció no menys important del nucli és la regulació dels processos intracel·lulars. Es duu a terme com a resultat del control de la síntesi de proteïnes responsables de l'estructura i el funcionament dels elements cel·lulars.
La influència en la síntesi de proteïnes té una altra expressió. El nucli, controlant els processos dins de la cèl·lula, uneix tots els seus orgànuls en un únic sistema amb un mecanisme de treball que funciona bé. Els fracassos condueixen, per regla general, a la mort cel·lular.
Finalment, el nucli és el lloc de síntesi de les subunitats del ribosoma, que són responsables de la formació de la mateixa proteïna a partir dels aminoàcids. Els ribosomes són indispensables en el procés de transcripció.
La cèl·lula eucariota és una estructura més perfecta que la procariota. L'aparició d'orgànuls amb membrana pròpia va permetre augmentar l'eficiència dels processos intracel·lulars. La formació d'un nucli envoltat per una membrana doble lipídica va tenir un paper molt important en aquesta evolució. La protecció de la informació hereditària per part de la membrana va permetre que els antics organismes unicel·lulars el dominissinorganismes en noves formes de vida. Entre ells hi havia la fagocitosi, que, segons una versió, va provocar l'aparició d'un organisme simbiòtic, que més tard es va convertir en el progenitor de la cèl·lula eucariota moderna amb tots els seus orgànuls característics. El nucli cel·lular, l'estructura i les funcions d'algunes noves estructures van permetre utilitzar l'oxigen en el metabolisme. La conseqüència d'això va ser un canvi cardinal en la biosfera de la Terra, es van establir les bases per a la formació i desenvolupament d'organismes pluricel·lulars. Avui en dia, els organismes eucariotes, que inclouen els humans, dominen el planeta, i res no presagia canvis en aquest sentit.
