النواة في الخلية حقيقية النواة هي العضية المركزية التي يعتمد عليها النشاط الحيوي والعمليات التركيبية. يتم تمثيل جزء كبير من محتويات النواة بجزيئات DNA الخيطية بدرجات متفاوتة من الانضغاط في تركيبة مع البروتينات. هذه هي كروماتين حقيقي (DNA غير مكثف) وكروماتين مغاير (قطع مكدسة من الحمض النووي).
يلعب الكروماتين الحقيقي دورًا مهمًا في حياة الخلية. يقرأ "التعليمات" لتجميع الحمض النووي الريبي (RNA) ، والذي يصبح أساس تخليق جزيئات البولي ببتيد.
هل لكل شخص نواة؟
يتم تزويد جميع الكائنات الحية ، من الأصغر إلى العملاق ، بمعلومات وراثية على شكل حمض الديوكسي ريبونوكليك. هناك نوعان أساسيان مختلفان من أشكال تمثيلها في الخلايا:
- الكائنات بدائية النواة (ما قبل النواة) لها خلايا غير مجزأة. مستودع الحمض النووي الدائري الوحيد غير المرتبط بالبروتين هو مجرد رقعةيسمى السيتوبلازم النووي. يحدث تكاثر الحمض النووي وتخليق البروتين في بدائيات النوى في مساحة خلية واحدة. لن نراهم بالعين المجردة ، لأن ممثلي هذه المجموعة من الكائنات الحية الدقيقة ، يصل حجمها إلى 3 ميكرون ، البكتيريا.
- تتميز الكائنات حقيقية النواة ببنية خلوية أكثر تعقيدًا ، حيث يتم حماية المعلومات الوراثية بواسطة غشاء مزدوج للنواة. تشكل جزيئات الحمض النووي الخطية ، جنبًا إلى جنب مع بروتينات الهيستون ، الكروماتين ، الذي ينتج بنشاط الحمض النووي الريبي بمساعدة مركبات الإنزيم المتعددة. يحدث تخليق البروتين في السيتوبلازم على الريبوسومات.
يمكن رؤية النواة المشكلة في الخلايا حقيقية النواة أثناء الطور البيني. يحتوي karyoplasm على العمود الفقري للبروتين (مصفوفة) ، ومجمعات النوى والبروتينات النووية التي تتكون من أقسام من الهيتروكروماتين والكروماتين الحقيقي. تستمر حالة النواة هذه حتى بداية الانقسام الخلوي ، عندما يختفي الغشاء والنواة ، وتكتسب الكروموسومات شكلًا مضغوطًا يشبه القضيب.
الرئيسي في الصميم
المكون الرئيسي لمحتويات النواة ، الكروماتين ، هو الجزء الدلالي. تشمل وظائفها تخزين وتنفيذ ونقل المعلومات الجينية حول خلية أو كائن حي. الجزء المكرر مباشرة من الكروماتين هو كروماتين حقيقي ، والذي يحمل بيانات عن بنية البروتينات وأنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي.
الأجزاء المتبقية من النواة تؤدي وظائف مساعدة ، وتوفر الظروف المناسبة لتنفيذ المعلومات الجينية:
- نواة -المساحات المضغوطة للمحتوى النووي التي تحدد مواقع تخليق الأحماض الريبية للريبوسومات ؛
- مصفوفة البروتين تنظم ترتيب الكروموسومات ومحتويات النواة بالكامل ، وتحافظ على شكلها ؛
- البيئة الداخلية شبه السائلة للنواة ، karyoplasm ، تضمن نقل الجزيئات وتدفق العمليات الكيميائية الحيوية المختلفة ؛
- الغلاف المكون من طبقتين للنواة ، karyolemma ، يحمي المادة الوراثية ، ويوفر التوصيل الثنائي الانتقائي للجزيئات والمجمعات الجزيئية بسبب المسام النووية المعقدة.
ماذا يعني الكروماتين
حصل الكروماتين على اسمه في عام 1880 بفضل تجارب Flemming على مراقبة الخلايا. الحقيقة هي أنه أثناء التثبيت والتلطيخ ، تظهر بعض أجزاء الخلية بشكل جيد بشكل خاص ("الكروماتين" يعني "ملطخ"). اتضح لاحقًا أن هذا المكون يمثله الحمض النووي مع البروتينات ، والتي ، نظرًا لخصائصها الحمضية ، تدرك بنشاط الأصباغ القلوية.
تظهر الكروموسومات الملطخة في الجزء المركزي من الخلية في الصورة ، وتشكل لوحة الطور
أشكال وجود الحمض النووي
في خلايا الكائنات حقيقية النواة ، يمكن أن تكون مجمعات البروتين النووي للكروماتين في حالتين.
- في عملية الانقسام الخلوي ، يصل الحمض النووي إلى أقصى درجة له ويمثله الكروموسومات الانقسامية. كل خصلة تشكل كروموسوم منفصل.
- أثناء الطور البيني ، عندما يكون الحمض النووي للخلية أكثر كثافة ، يمتلئ الكروماتين بالتساويفضاء النواة أو تشكل كتل مرئية في مجهر ضوئي. غالبًا ما يتم اكتشاف مثل هذه الكروموسومات بالقرب من الغشاء النووي.
هذه الحالات بديلة لبعضها البعض ، ولا يتم الاحتفاظ بالكروموسومات المضغوطة بالكامل في الطور البيني.
كروماتين حقيقي و كروماتين متغاير
كروماتين الطور البيني
هو كروموسوم فقد شكله المضغوط. يتم فك حلقاتها ، لملء حجم النواة. هناك علاقة طردية بين درجة التكثيف والنشاط الوظيفي للكروماتين
تسمى أجزائه ، "المفككة" تمامًا ، بالكروماتين المنتشر أو النشط. إنه غير مرئي عمليا تحت المجهر الضوئي بعد تلطيخه. وذلك لأن سمك حلزون الحمض النووي لا يتجاوز 2 نانومتر. اسمها الآخر هو كروماتين حقيقي.
توفر هذه الحالة للمجمعات الأنزيمية إمكانية الوصول إلى شظايا الحمض النووي الدلالي ، وربطها وعملها الحر. تتم قراءة بنية الرنا المرسال (النسخ) من المناطق المنتشرة بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي ، أو يتم نسخ الحمض النووي نفسه (النسخ المتماثل). كلما زاد النشاط التركيبي للخلية في الوقت الحالي ، زادت نسبة الكروماتين الحقيقي في النواة.
تتناوب أقسام منتشرة من الكروماتين مع مناطق مضغوطة وملفوفة بشكل مختلف من الكروماتين المتغاير. نظرًا للكثافة الأكبر ، يمكن رؤية الكروماتين المتغاير الملطخ بوضوح في نوى الطور البيني.
يوضح الشكل لونين بدرجات متفاوتة من الضغط:
- 1 - جزيء DNA مزدوج الشريطة ؛
- 2 - هيستونالبروتينات ؛
- 3 - ال DNA ملفوف حول مجمع هيستون لـ 1.67 لفة يشكل جسيم نووي ؛
- 4 - الملف اللولبي ؛
- 5 - كروموسوم الطور البيني.
التفاصيل الدقيقة للتعريف
قد لا تشارك Euchromatin في وقت معين في العمليات التركيبية. في هذه الحالة ، يكون مؤقتًا في حالة أكثر إحكاما ويمكن الخلط بينه وبين الكروماتين المتغاير.
كروماتين متغاير حقيقي ، يُطلق عليه أيضًا اسم تأسيسي ، ولا يحمل عبئًا دلاليًا ولا يتكثف إلا في عملية النسخ المتماثل. يحتوي الحمض النووي في هذه المواقع على تسلسلات قصيرة ومتكررة لا ترمز للأحماض الأمينية. في الكروموسومات الانقسامية ، تكون في منطقة التضيق الأولي والنهايات التيلوميرية. هم أيضًا يفصلون أقسامًا من الحمض النووي المنسوخ ، ويشكلون شظايا مقسمة (مقسمة).
كيف تعمل كروماتين حقيقي
يحتوي كروماتين حقيقي على الجينات التي تحدد في النهاية بنية البروتينات (الجينات الهيكلية). يحدث فك تشفير تسلسل النوكليوتيدات إلى بروتين بمساعدة وسيط قادر ، على عكس الكروموسومات ، على ترك النواة - الرنا المرسال.
أثناء النسخ ، يتم تصنيع الحمض النووي الريبي على قالب DNA من نوكليوتيدات الأدينيل ، واليوريديل ، والسيتيديل ، والجوانيل. يتم النسخ بواسطة إنزيم بوليميريز RNA المركب.
تحدد بعض الجينات تسلسل الأنواع الأخرى من الحمض النووي الريبي (النقل والريبوزوم) اللازمة لإكمال عمليات تخليق البروتين في السيتوبلازم منالأحماض الأمينية.
غالبًا ما يتم تجميع الهيتروكروماتين لكروموسوم واحد في مركز كروموسوم محدد جيدًا. حولها حلقات من كروماتين حقيقي مفصول. بفضل هذا التكوين للحمض النووي الأساسي ، ومجمعات الإنزيمات والنيوكليوتيدات الحرة ، اللازمة لتنفيذ وظائف euchromatin ، تتناسب بسهولة مع الأجزاء الدلالية.
