نواة الخلية: الخصائص والوظائف والبنية والتكوين

نواة الخلية هي جزء أساسي من خلايا حقيقية النواة. إنه التركيب الأكثر وضوحًا لهذا النوع من الخلايا وله المادة الوراثية. يوجه جميع العمليات الخلوية: يحتوي على جميع التعليمات المشفرة في الحمض النووي لتنفيذ ردود الفعل اللازمة. وتشارك في عمليات انقسام الخلايا.

جميع الخلايا حقيقية النواة لها نواة ، باستثناء بعض الأمثلة المحددة مثل خلايا الدم الحمراء الناضجة (الكريات الحمراء) في الثدييات وخلايا اللحاء في النباتات. وبالمثل ، هناك خلايا بها أكثر من نواة واحدة ، مثل بعض خلايا العضلات وخلايا الكبد والخلايا العصبية.

تم اكتشاف النواة في عام 1802 من قبل فرانز باور. ومع ذلك ، في عام 1830 لاحظ العالم روبرت براون أيضًا هذا الهيكل وأصبح شائعًا باعتباره مكتشفه الرئيسي. بسبب حجمها الكبير ، يمكن ملاحظتها بوضوح تحت المجهر. بالإضافة إلى ذلك ، إنها بنية تلطيخ سهل.

ليست النواة كيانًا كرويًا متجانسًا وثابتًا له دنا مشتت. إنه هيكل معقد ومعقد مع مكونات وأجزاء مختلفة في الداخل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي ديناميكية وتتغير باستمرار طوال دورة الخلية.

ملامح

النواة هي الهيكل الرئيسي الذي يسمح بالتمايز بين الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة. إنها أكبر حجيرة خلية. عمومًا ، تكون النواة قريبة من مركز الخلية ، ولكن هناك استثناءات ، مثل خلايا البلازما والخلايا الظهارية.

وهو عبارة عن عضوي على شكل كرة حوالي 5 ميكرون في المتوسط ، ولكن يمكن أن يصل إلى 12 ميكرون ، وهذا يتوقف على نوع الخلية. يمكنني شغل ما يقرب من 10 ٪ من إجمالي حجم الخلية.

له مظروف نووي يتكون من غشاءين يفصلهما عن السيتوبلازم. يتم تنظيم المادة الوراثية مع البروتينات بداخلها.

على الرغم من حقيقة أنه داخل النواة لا توجد أجزاء فرعية غشائية أخرى ، إذا كان يمكن للمرء أن يميز سلسلة من المكونات أو المناطق داخل الهيكل الذي له وظائف محددة.

وظائف

تُعزى النواة إلى عدد غير عادي من الوظائف ، لأنها تحتوي على مجموعة من جميع المعلومات الوراثية للخلية (باستثناء الحمض النووي للميتوكوندريا وحمض البلاستيدات الخضراء) وتوجه عمليات انقسام الخلايا. باختصار ، المهام الرئيسية للالجوهر هي ما يلي:

تنظيم الجينات

يساعد وجود حاجز شحمي بين المادة الوراثية وبقية المكونات السيتوبلازمية على تقليل تداخل المكونات الأخرى في عمل الحمض النووي. هذا يمثل ابتكار تطوري له أهمية كبيرة لمجموعات حقيقية النواة.

القطع والربط

تحدث عملية الربط RNA messenger في النواة ، قبل أن ينتقل الجزيء إلى السيتوبلازم.

الهدف من هذه العملية هو إزالة الإنترونات ("القطع" من المادة الوراثية التي لا ترميز والتي تقاطع الإكسونات ، المناطق التي يتم ترميز) من الحمض النووي الريبي. بعد ذلك يترك الحمض النووي الريبي النواة ، حيث يتم ترجمتها إلى بروتينات.

هناك وظائف أخرى أكثر تحديدًا لكل هيكل أساسي سيتم مناقشتها لاحقًا.

هيكل وتكوين

تتكون النواة من ثلاثة أجزاء محددة: المظروف النووي والكروماتين والنواة. بعد ذلك سوف نصف بالتفصيل كل هيكل:

المغلف النووي

يتكون الغلاف النووي من أغشية ذات طبيعة دهنية ويفصل النواة عن بقية المكونات الخلوية. هذا الغشاء مزدوج ، وبين هذه مساحة صغيرة تسمى الفضاء حول النواة.

نظام الغشاء الداخلي والخارجي يشكل بنية مستمرة مع الشبكة الإندوبلازمية

تمت مقاطعة نظام الغشاء هذا عن طريق سلسلة من المسام. تسمح هذه القنوات النووية بتبادل المواد مع السيتوبلازم لأن النواة ليست معزولة تمامًا عن بقية المكونات.

مجمع المسام النووي

من خلال هذه المسام ، يحدث تبادل المواد بطريقتين: السلبي ، دون الحاجة إلى إنفاق الطاقة ؛ أو نشطة ، مع نفقات الطاقة. يمكن للمجهول الدخول والخروج من الجزيئات الصغيرة مثل الماء أو الأملاح ، أقل من 9 نانومتر أو 30-40 كيلو دالتون.

يحدث هذا على عكس الجزيئات ذات الوزن الجزيئي العالي ، والتي تتطلب ATP (ثلاثي فوسفات الطاقة - الأدينوسين) للتنقل عبر هذه الأجزاء. تشتمل الجزيئات الكبيرة على أجزاء من الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) أو جزيئات حيوية أخرى ذات طبيعة بروتينية.

المسام ليست مجرد ثقوب تمر عبرها الجزيئات. البروتينات ذات الحجم المهم هي الهياكل ، التي يمكن أن تحتوي على 100 أو 200 من البروتينات وتسمى "مجمع المسام النووية". من الناحية الهيكلية ، يشبه إلى حد كبير سلة كرة السلة. وتسمى هذه البروتينات النيوكليوبين.

تم العثور على هذا المجمع في عدد كبير من الكائنات الحية: من الخمائر إلى البشر. بالإضافة إلى وظيفة النقل الخلوي ، تشارك أيضًا في تنظيم التعبير الجيني. إنها بنية لا غنى عنها لنواة حقيقيات النوى.

من حيث الحجم والعدد ، يمكن للمجمع تحمل حجم 125 MDA في الفقاريات ، ويمكن أن تحتوي النواة في هذه المجموعة الحيوانية على حوالي 2000 مسام. هذه الخصائص تختلف وفقا للتصنيف الأصغر.

الكروماتين

يوجد الكروماتين في النواة ، لكن لا يمكننا اعتباره مقصوراً للنواة. يتلقى هذا الاسم لقدرة ممتازة على اللون ويمكن ملاحظته تحت المجهر.

الحمض النووي جزيء خطي طويل للغاية في حقيقيات النوى. ضغطه هو عملية رئيسية. ترتبط المادة الوراثية بسلسلة من البروتينات تسمى هيستون ، والتي لها صلة عالية بالحمض النووي. هناك أيضًا أنواع أخرى من البروتينات يمكنها التفاعل مع الحمض النووي وليست هيستونات.

في histones ، لفائف الحمض النووي وتشكيل الصبغيات. هذه هياكل ديناميكية ولا يتم العثور عليها باستمرار في شكلها المعتاد (Xs و Ys التي اعتدنا على مراعاتها في الرسوم التوضيحية للكتب). يظهر هذا الترتيب فقط خلال عمليات تقسيم الخلية.

في بقية المراحل (عندما لا تكون الخلية في طور الانقسام) ، لا يمكن تمييز الكروموسومات الفردية. هذه الحقيقة لا تشير إلى أن الكروموسومات موزعة بشكل متجانس أو غير منظم من قبل النواة.

في الواجهة ، يتم تنظيم الكروموسومات في مجالات محددة. في خلايا الثدييات ، يحتل كل كروموسوم "منطقة" معينة.

أنواع الكروماتين

يمكن تمييز نوعين من الكروماتين: heterochromatin و euchromatin. يتم تكثيف الأول بشكل كبير ويقع في محيط النواة ، وبالتالي فإن آلية النسخ لا يمكنها الوصول إلى هذه الجينات. يتم تنظيم Eucromatin أكثر فضفاضة.

ينقسم الهيتروكروماتين إلى نوعين: الهيتروكروماتين التأسيسي ، الذي لا يتم التعبير عنه أبدًا ؛ و heterochromatin الاختيارية ، والتي لا يتم نسخها في بعض الخلايا وغيرها في نعم.

من أشهر الأمثلة على heterochromatin كمنظم للتعبير الجيني هو تكثيف الكروموسوم X وتثبيط نشاطه ، أما في الثدييات ، فإن للإناث الكروموسومات الجنسية XX ، بينما الذكور هي XY.

لأسباب تتعلق بالجرعة الجينية ، لا يمكن للإناث أن تحصل على ضعف عدد الجينات الموجودة في X مقارنة بالذكور. لتجنب هذا التعارض ، يتم تعطيل كروموسوم X (يصبح heterochromatin) بشكل عشوائي في كل خلية.

نوية

النواة هي بنية أساسية داخلية وثيقة الصلة. إنها ليست مقصورة محددة بالبنية الغشائية ، إنها منطقة أغمق من النواة ذات وظائف محددة.

في هذا المجال ، يتم تجميع ترميز الجينات الخاصة بالـ RNA الريبوسومي ، المكتوب بواسطة بوليميريز RNA ، وفي الدنا البشري ، توجد هذه الجينات في أقمار الكروموسومات التالية: 13 ، 14 ، 15 ، 21 و 22. المنظمون النووي.

في المقابل ، يتم فصل النواة إلى ثلاث مناطق منفصلة: مراكز ليفية ، مكونات ليفية ومكونات حبيبية.

تراكمت الدراسات الحديثة أدلة أكثر فأكثر على وظائف إضافية محتملة للنواة ، لا يقتصر فقط على تخليق وتجميع الحمض النووي الريبي الريباسي.

حاليا يعتقد أن النواة قد تشارك في تجميع وتخليق البروتينات المختلفة. التعديلات بعد النص قد تم إثباتها أيضًا في هذه المنطقة النووية.

وتشارك النواة أيضًا في الوظائف التنظيمية. أظهرت إحدى الدراسات مدى ارتباطها ببروتينات كبت الورم.

فيلق كاجال

تحمل جثث Cajal (وتسمى أيضًا الأجسام الملفوفة ) هذا الاسم تكريما لمستكشفها ، Santiago Ramón y Cajal. لاحظ هذا الباحث هذه الكريات في الخلايا العصبية في عام 1903.

إنها هياكل صغيرة على شكل كرات وهناك 1 إلى 5 نسخ لكل نواة. هذه الهيئات معقدة للغاية مع وجود عدد كبير إلى حد ما من المكونات ، من بين عوامل النسخ والآلات المتعلقة بالربط .

تم العثور على هذه الهياكل الكروية في أجزاء مختلفة من النواة ، لأنها هياكل متحركة. عادة ما توجد في النواة ، على الرغم من وجود خلايا سرطانية في النواة.

هناك نوعان من أجسام الصناديق في القلب ، مصنفة حسب حجمها: كبيرها وصغيرها.