Nucleul celular

Nucleul (denumit și karyon) este prezent în toate celulele umane, cu excepția eritrocitelor și trombocitelor. Funcțiile nucleului sunt de a stoca și transmite informații ereditare către celule noi (fiice). Aceste funcții sunt asociate cu prezența ADN-ului în nucleu. Sinteza proteinelor - ARN-ul acidului ribonucleic și materialele ribozomale - are loc, de asemenea, în nucleu.

Majoritatea celulelor au un nucleu sferic sau ovoid, dar există și alte forme de nucleu (inel, baston, fusiform, mărgele, fasole, segmentat, pară, polimorf). Dimensiunea nucleului variază foarte mult - de la 3 la 25 µm. Cel mai mare nucleu se găsește în ovul. Majoritatea celulelor umane sunt mononucleare, dar există și binucleare (unii neuroni, hepatocite, cardiomiocite). Unele structuri sunt multinucleare (fibrele musculare). Nucleul are o membrană nucleară, cromatină, nucleol și nucleoplasmă.

Membrana nucleară, sau cariotheca, care separă conținutul nucleului de citoplasmă, este formată dintr-o membrană nucleară internă și una externă, fiecare cu grosimea de 8 nm. Membranele sunt separate de un spațiu perinuclear (cisterna cariotheca), cu lățimea de 20-50 nm, care conține material cu granulație fină și densitate electronică moderată. Membrana nucleară externă trece în reticulul endoplasmatic granular. Prin urmare, spațiul perinuclear formează o singură cavitate cu reticulul endoplasmatic. Membrana nucleară internă este conectată din interior la o rețea ramificată de fibrile proteice formate din subunități individuale.

Membrana nucleară conține numeroși pori nucleari rotunzi, fiecare cu diametrul de 50-70 nm. Porii nucleari ocupă până la 25% din suprafața nucleară în total. Numărul de pori dintr-un nucleu ajunge la 3000-4000. La marginile porilor, membrana externă și internă sunt conectate între ele și formează așa-numitul inel de pori. Fiecare por este închis de o diafragmă, care este numită și complex de pori. Diafragmele porilor au o structură complexă; sunt formate din granule proteice conectate între ele. Transportul selectiv al particulelor mari și schimbul de substanțe între nucleu și citosodemul celulei se realizează prin porii nucleari.

Sub membrana nucleară se află nucleoplasma (carioplasma) (nucleoplasmă, s. karyoplasma), care are o structură omogenă, și nucleolul. În nucleoplasma unui nucleu care nu se divide, în matricea sa proteică nucleară, se află granule osmiofile (aglomerări) ale așa-numitei heterocromatine. Zonele de cromatină mai laxă, situate între granule, se numesc eucromatină. Cromatina laxă este numită și cromatină decondensată, în care procesele sintetice au loc cel mai intens. În timpul diviziunii celulare, cromatina este compactată, condensată și formează cromozomi.

Cromatina (cromatinumul) unui nucleu care nu se divide și cromozomii unui nucleu care se divide sunt formați din molecule de acid dezoxiribonucleic (ADN) asociate cu acid ribonucleic (ARN) și proteine - histone și non-histonă. Trebuie subliniat faptul că cromatina și cromozomii sunt identici din punct de vedere chimic.

Fiecare moleculă de ADN este formată din două lanțuri polinucleotidice lungi, dextrogirate (duble helixuri), iar fiecare nucleotid este format dintr-o bază azotată, glucoză și un reziduu de acid fosforic. Baza este situată în interiorul dublei helixuri, iar catena principală zahăr-fosfat este la exterior.

Informația ereditară din moleculele de ADN este înregistrată în secvența liniară a nucleotidelor sale. Particula elementară a eredității este gena. O genă este o secțiune de ADN care are o secvență specifică de nucleotide responsabile de sinteza unei proteine specifice.

Molecula de ADN din nucleu este aranjată compact. Astfel, o moleculă de ADN care conține 1 milion de nucleotide, cu aranjamentul lor liniar, ar ocupa un segment de doar 0,34 mm lungime. Lungimea unui cromozom uman într-o formă extinsă este de aproximativ 5 cm, dar într-o stare compactată cromozomul are un volum de aproximativ ^10-15 cm³ ^.

Moleculele de ADN legate de proteinele histonice formează nucleozomi, care sunt unitățile structurale ale cromatinei. Un nucleozom are aspectul unei perle cu diametrul de 10 nm. Fiecare nucleozom este format din histone în jurul cărora este răsucită o secțiune de ADN, inclusiv 146 de perechi de nucleotide. Între nucleozomi se află secțiuni liniare de ADN formate din 60 de perechi de nucleotide.

Cromatina este reprezentată de fibrile care formează bucle de aproximativ 0,4 µm lungime, conținând între 20.000 și 30.000 de perechi de nucleotide.

Ca urmare a compactării (condensării) și răsucirii (superspecializării) dezoxiribonucleoproteinelor (DNP) în nucleul aflat în diviziune, cromozomii devin vizibili. Aceste structuri - cromozomii (chromasomae, din grecescul chroma - vopsea, soma - corp) - sunt formațiuni alungite în formă de tijă, cu două brațe separate de așa-numita constricție - centromerul. În funcție de amplasarea centromerului și de poziția relativă și lungimea brațelor (picioarelor), se disting trei tipuri de cromozomi: metacentrici, cu brațe aproximativ aceleași; submetacentrici, în care lungimea brațelor variază; acrocentrici, în care un braț este lung, iar celălalt este foarte scurt, abia sesizabil. Cromozomul are regiuni eu- și heterocromatice. Acestea din urmă rămân compacte în nucleul care nu se divide și în profaza timpurie a mitozei. Alternarea regiunilor eu- și heterocromatice este utilizată pentru identificarea cromozomilor.

Suprafața cromozomilor este acoperită cu diverse molecule, în principal ribonucleoproteine (RNP). Celulele somatice au 2 copii ale fiecărui cromozom, acestea fiind numite omoloage. Sunt identice ca lungime, formă, structură, poartă aceleași gene, care sunt situate în același mod. Caracteristicile structurale, numărul și dimensiunea cromozomilor se numesc cariotip. Un cariotip uman normal include 22 de perechi de autozomi și o pereche de cromozomi sexuali (XX sau XY). Celulele somatice umane (diploide) au un număr dublu de cromozomi - 46. Celulele sexuale conțin un set haploid (singur) - 23 de cromozomi. Prin urmare, celulele sexuale conțin de 2 ori mai puțin ADN decât celulele somatice diploide.

Nucleolul, unul sau mai mulți, se găsește în toate celulele care nu se divid. Are aspectul unui corp rotund intens colorat, a cărui dimensiune este proporțională cu intensitatea sintezei proteinelor. Nucleolul este format dintr-un nucleolonem electron-dens (din grecescul peta - fir), în care se distinge o parte filamentoasă (fibrilară), constând din multe fire de ARN împletite de aproximativ 5 nm grosime, și o parte granulară. Partea granulară (granulară) este formată din granule cu diametrul de aproximativ 15 nm, care sunt particule RNP - precursori ai subunităților ribozomale. Cromatina perinucleolară este încorporată în depresiunile nucleolonemului. Ribozomii se formează în nucleol.

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