El nucli cel·lular és el seu orgànul més important, el lloc d'emmagatzematge i reproducció de la informació hereditària. Es tracta d'una estructura de membrana que ocupa el 10-40% de la cèl·lula, les funcions de la qual són molt importants per a la vida dels eucariotes. Tanmateix, fins i tot sense la presència d'un nucli, la realització d'informació hereditària és possible. Un exemple d'aquest procés és l'activitat vital de les cèl·lules bacterianes. No obstant això, les característiques estructurals del nucli i la seva finalitat són molt importants per a un organisme pluricel·lular.
Ubicació del nucli a la cèl·lula i la seva estructura
El nucli es troba al gruix del citoplasma i està en contacte directe amb el reticle endoplasmàtic rugós i llis. Està envoltat per dues membranes, entre les quals hi ha l'espai perinuclear. Dins del nucli hi ha una matriu, cromatina i alguns nuclèols.
Algunes cèl·lules humanes madures no tenen nucli, mentre que altres funcionen en condicions d'inhibició severa de la seva activitat. En general, l'estructura del nucli (esquema) es presenta com una cavitat nuclear, limitada per un cariolema de la cèl·lula, que conté cromatina i nuclèols fixats al nucleoplasma.matriu nuclear.
Estructura del caryolemma
Per la comoditat d'estudiar la cèl·lula del nucli, aquesta s'ha de percebre com a bombolles, limitades per closques d' altres bombolles. El nucli és una bombolla amb informació hereditària situada al gruix de la cèl·lula. Està protegit del seu citoplasma per una membrana lipídica de bicapa. L'estructura de la closca del nucli és semblant a la membrana cel·lular. De fet, només es distingeixen pel nom i el nombre de capes. Sense tot això, són idèntics en estructura i funció.
L'estructura del caryolemma (membrana nuclear) és de dues capes: consta de dues capes lipídiques. La capa bilipídica externa del caryolemma està en contacte directe amb el reticle rugós de l'endoplasma cel·lular. Caryolemma intern - amb el contingut del nucli. Hi ha un espai perinuclear entre la cariomembrana externa i interna. Aparentment, es va formar a causa de fenòmens electrostàtics: repulsió de zones de residus de glicerol.
La funció de la membrana nuclear és crear una barrera mecànica que separa el nucli del citoplasma. La membrana interna del nucli serveix com a lloc de fixació de la matriu nuclear, una cadena de molècules de proteïnes que suporten l'estructura massiva. Hi ha porus especials en dues membranes nuclears: l'ARN missatger entra al citoplasma a través d'elles fins als ribosomes. En el mateix gruix del nucli hi ha diversos nuclèols i cromatina.
Estructura interna del nucleoplasma
Les característiques de l'estructura del nucli ens permeten comparar-lo amb la pròpia cèl·lula. Dins del nucli també hi ha un entorn especial (nucleoplasma),representat per un gel-sol, una solució col·loïdal de proteïnes. A l'interior hi ha un nucleoesquelet (matriu), representat per proteïnes fibril·lars. La principal diferència rau només en el fet que les proteïnes predominantment àcides estan presents al nucli. Aparentment, aquesta reacció del medi ambient és necessària per preservar les propietats químiques dels àcids nucleics i l'aparició de reaccions bioquímiques.
Nucleol
L'estructura del nucli cel·lular no es pot completar sense el nucléol. És un ARN ribosòmic espiralitzat, que es troba en fase de maduració. Més tard, se n'obtindrà un ribosoma, un orgànul necessari per a la síntesi de proteïnes. En l'estructura del nuclèol es distingeixen dos components: fibril·lar i globular. Només es diferencien per la microscòpia electrònica i no tenen les seves pròpies membranes.
El component fibril·lar es troba al centre del nuclèol. És una cadena d'ARN de tipus ribosòmic a partir de la qual s'assemblaran subunitats ribosòmiques. Si considerem el nucli (estructura i funcions), és obvi que posteriorment es formarà un component granular a partir d'ells. Aquestes són les mateixes subunitats ribosòmiques en maduració que es troben en les etapes posteriors del seu desenvolupament. Aviat formen ribosomes. S'eliminen del nucleoplasma a través dels porus nuclears del cariolema i entren a la membrana del reticle endoplasmàtic rugós.
Cromatina i cromosomes
L'estructura i les funcions del nucli cel·lular estan lligades orgànicament: només hi ha aquelles estructures que es necessiten per emmagatzemar i reproduir informació hereditària. També hi ha un carioesquelet(matriu nucli), la funció de la qual és mantenir la forma de l'orgànul. Tanmateix, el component més important del nucli és la cromatina. Aquests són cromosomes que fan el paper d'arxius de diversos grups de gens.
La cromatina és una proteïna complexa que consta d'un polipèptid d'estructura quaternària connectat a un àcid nucleic (ARN o ADN). La cromatina també està present en els plasmidis bacterians. Gairebé una quarta part del pes total de la cromatina està format per histones, proteïnes responsables de l'"empaquetament" de la informació hereditària. Aquesta característica de l'estructura és estudiada per la bioquímica i la biologia. L'estructura del nucli és complexa precisament per la cromatina i la presència de processos que alternen la seva espiralització i desspiralització.
La presència d'histones fa possible condensar i completar la cadena d'ADN en un lloc petit, al nucli cel·lular. Això passa de la següent manera: les histones formen nucleosomes, que són una estructura com les perles. H2B, H3, H2A i H4 són les principals proteïnes histones. El nucleosoma està format per quatre parells de cadascuna de les histones presentades. Al mateix temps, la histona H1 és un enllaç: s'associa amb l'ADN al lloc d'entrada al nucleosoma. L'empaquetament de l'ADN es produeix com a resultat de l'"enrotllament" d'una molècula lineal al voltant de 8 proteïnes d'estructura d'histona.
L'estructura del nucli, l'esquema del qual es presenta més amunt, suggereix la presència d'una estructura d'ADN semblant a un solenoide completada a les histones. El gruix d'aquest conglomerat és d'uns 30 nm. Al mateix temps, l'estructura es pot compactar encara més per ocupar menys espai i estar menys exposadadanys mecànics que es produeixen inevitablement durant la vida de la cèl·lula.
Fraccions de cromatina
L'estructura, estructura i funcions del nucli cel·lular es fixen en mantenir els processos dinàmics d'espiralització i despiralització de la cromatina. Per tant, n'hi ha dues fraccions principals: fortament espiralitzada (heterocromatina) i lleugerament espiralitzada (eucromatina). Estan separats tant estructuralment com funcionalment. En l'heterocromatina, l'ADN està ben protegit de qualsevol influència i no es pot transcriure. L'eucromatina està menys protegida, però els gens es poden duplicar per a la síntesi de proteïnes. Molt sovint, seccions d'heterocromatina i eucromatina s' alternen al llarg de tot el cromosoma.
cromosomes
El nucli cel·lular, l'estructura i les funcions del qual es descriuen en aquesta publicació, conté cromosomes. És una cromatina complexa i compacta que es pot veure amb microscòpia de llum. Tanmateix, això només és possible si una cèl·lula es troba al portaobjectes de vidre en l'etapa de divisió mitòtica o meiòtica. Una de les etapes és l'espiralització de la cromatina amb la formació dels cromosomes. La seva estructura és extremadament simple: el cromosoma té un telòmer i dos braços. Cada organisme pluricel·lular de la mateixa espècie té la mateixa estructura del nucli. La seva taula de cromosomes també és similar.
Implementació de les funcions del nucli
Les principals característiques de l'estructura del nucli estan relacionades amb la realització de determinades funcions i la necessitat de controlar-les. El nucli fa el paper de dipòsit d'informació hereditària, és a dir, és una mena d'arxiu ambseqüències escrites d'aminoàcids de totes les proteïnes que es poden sintetitzar a la cèl·lula. Això vol dir que per dur a terme qualsevol funció, una cèl·lula ha de sintetitzar una proteïna, l'estructura de la qual està codificada en el gen.
Per tal que el nucli "entengui" quina proteïna particular s'ha de sintetitzar en el moment adequat, hi ha un sistema de receptors externs (de membrana) i interns. La informació d'ells arriba al nucli mitjançant transmissors moleculars. Molt sovint això es realitza mitjançant el mecanisme de l'adenilat ciclasa. Així actuen sobre la cèl·lula les hormones (adrenalina, norepinefrina) i alguns fàrmacs amb estructura hidròfila.
El segon mecanisme de transferència d'informació és intern. És característic de les molècules lipòfiles: corticoides. Aquesta substància penetra a la membrana bilipídica de la cèl·lula i va al nucli, on interacciona amb el seu receptor. Com a conseqüència de l'activació de complexos receptors situats a la membrana cel·lular (mecanisme de l'adenilat ciclasa) o al caryolemma, es desencadena la reacció d'activació d'un determinat gen. Es replica, sobre la seva base es construeix l'ARN missatger. Més tard, segons l'estructura d'aquest últim, es sintetitza una proteïna que realitza una determinada funció.
El nucli dels organismes pluricel·lulars
En un organisme pluricel·lular, les característiques estructurals del nucli són les mateixes que en un unicel·lular. Encara que hi ha alguns matisos. En primer lloc, la pluricel·lularitat implica que diverses cèl·lules tindran la seva pròpia funció específica (o diverses). Això vol dir que alguns gens sempre ho serandesspiralitzat mentre que altres estan inactius.
Per exemple, a les cèl·lules del teixit adipós, la síntesi de proteïnes estarà inactiva i, per tant, la major part de la cromatina està espiralitzada. I a les cèl·lules, per exemple, la part exocrina del pàncrees, els processos de biosíntesi de proteïnes estan en curs. Per tant, la seva cromatina està despiralitzada. En aquelles zones els gens de les quals es reprodueixen més sovint. Al mateix temps, una característica clau és important: el conjunt de cromosomes de totes les cèl·lules d'un organisme és el mateix. Només a causa de la diferenciació de funcions en els teixits, algunes d'elles es desactiven del treball, mentre que d' altres es desspiren més sovint que d' altres.
Cèl·lules nuclears del cos
Hi ha cèl·lules, les característiques estructurals del nucli de les quals potser no es tenen en compte, perquè com a conseqüència de la seva activitat vital o bé n'inhibeixen la funció o se n'eliminen completament. L'exemple més senzill són els glòbuls vermells. Es tracta de cèl·lules sanguínies, el nucli de les quals només està present en les primeres etapes del desenvolupament, quan es sintetitza l'hemoglobina. Tan bon punt n'hi ha prou per transportar oxigen, el nucli s'elimina de la cèl·lula per tal de facilitar-lo sense interferir amb el transport d'oxigen.
En termes generals, un eritròcit és un sac citoplasmàtic ple d'hemoglobina. Una estructura similar és característica de les cèl·lules grasses. L'estructura del nucli cel·lular dels adipòcits és extremadament simplificada, disminueix i es desplaça a la membrana, i els processos de síntesi de proteïnes s'inhibeixen al màxim. Aquestes cèl·lules també s'assemblen a "bosses" plenes de greix, encara que, per descomptat, la varietathi ha una mica més de reaccions bioquímiques en ells que en els eritròcits. Les plaquetes tampoc tenen nucli, però no s'han de considerar cèl·lules de ple dret. Són fragments de cèl·lules necessaris per a la implementació dels processos d'hemostàsia.
