خضع هيكل الخلية ووظائفها لعدد من التغييرات في مسار التطور. وسبق ظهور العضيات الجديدة تحولات في الغلاف الجوي والغلاف الصخري للكوكب الشاب. كانت نواة الخلية واحدة من عمليات الاستحواذ الهامة. تلقت الكائنات حقيقية النواة ، نظرًا لوجود عضيات منفصلة ، مزايا كبيرة على بدائيات النوى وسرعان ما بدأت في الهيمنة.
نواة الخلية ، التي يختلف هيكلها ووظائفها إلى حد ما في الأنسجة والأعضاء المختلفة ، قد حسنت جودة التخليق الحيوي للحمض النووي الريبي ونقل المعلومات الوراثية.
الأصل
حتى الآن ، هناك فرضيتان رئيسيتان حول تكوين خلية حقيقية النواة. وفقًا للنظرية التكافلية ، كانت العضيات (مثل الأسواط أو الميتوكوندريا) ذات يوم كائنات بدائية النواة منفصلة. التهمهم أسلاف حقيقيات النوى الحديثة. كانت النتيجة كائنًا تكافليًا.
تم تشكيل اللب نتيجة نتوء داخليقسم من الغشاء السيتوبلازمي. كان هذا اكتسابًا ضروريًا في الطريق لإتقان طريقة جديدة للتغذية ، البلعمة ، بواسطة الخلية. كان التقاط الطعام مصحوبًا بزيادة في درجة التنقل السيتوبلازمي. الجينوفورات ، التي كانت المادة الوراثية لخلية بدائية النواة ومثبتة على الجدران ، سقطت في منطقة "تدفق" قوي وتحتاج إلى حماية. نتيجة لذلك ، تم تشكيل انغماس عميق في جزء من الغشاء يحتوي على حوامل جينية مرتبطة. تدعم هذه الفرضية حقيقة أن قشرة النواة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالغشاء السيتوبلازمي للخلية.
هناك نسخة أخرى من تطور الأحداث. وفقًا للفرضية الفيروسية لأصل النواة ، فقد تشكلت نتيجة إصابة خلية قديمة. تسلل إليه فيروس DNA واكتسب تدريجياً سيطرة كاملة على عمليات الحياة. العلماء الذين يعتبرون هذه النظرية أكثر صحة ، يقدمون الكثير من الحجج لصالحها. ومع ذلك ، حتى الآن ، لا يوجد دليل قاطع على أي من الفرضيات الموجودة.
واحد أو أكثر
تحتوي معظم خلايا حقيقيات النوى الحديثة على نواة. الغالبية العظمى منهم تحتوي على عضية واحدة فقط. ومع ذلك ، هناك خلايا فقدت النواة بسبب بعض الميزات الوظيفية. وتشمل ، على سبيل المثال ، كريات الدم الحمراء. هناك أيضًا خلايا بها (ciliates) وحتى عدة نوى.
هيكل نواة الخلية
بغض النظر عن خصائص الكائن الحي ، تتميز بنية النواة بمجموعة من الخصائص النموذجيةالعضيات. يتم فصله عن الفضاء الداخلي للخلية بواسطة غشاء مزدوج. في بعض الأماكن ، تندمج الطبقات الداخلية والخارجية لتشكل المسام. وظيفتها هي تبادل المواد بين السيتوبلازم والنواة.
تمتلئ مساحة العضية مع karyoplasm ، وتسمى أيضًا النسغ النووي أو nucleoplasm. يحتوي على الكروماتين والنواة. في بعض الأحيان ، لا توجد آخر العضيات المسماة لنواة الخلية في نسخة واحدة. في بعض الكائنات الحية ، النوى ، على العكس من ذلك ، غائبة.
غشاء
يتكون الغشاء النووي من دهون ويتكون من طبقتين: خارجية وداخلية. في الواقع ، هذا هو نفس غشاء الخلية. تتواصل النواة مع قنوات الشبكة الإندوبلازمية عبر الفضاء المحيط بالنواة ، وهو تجويف يتكون من طبقتين من الغشاء.
الأغشية الخارجية والداخلية لها سمات هيكلية خاصة بها ، لكنها بشكل عام متشابهة تمامًا.
الأقرب إلى السيتوبلازم
الطبقة الخارجية تمر في غشاء الشبكة الإندوبلازمية. الفرق الرئيسي بينه وبين الأخير هو تركيز أعلى بكثير من البروتينات في الهيكل. الغشاء الذي يتلامس مباشرة مع سيتوبلازم الخلية مغطى بطبقة من الريبوسومات من الخارج. وهو متصل بالغشاء الداخلي من خلال العديد من المسام ، وهي عبارة عن مجمعات بروتينية كبيرة إلى حد ما.
الطبقة الداخلية
الغشاء الذي يواجه نواة الخلية ، على عكس الخارجي ، أملس وغير مغطى بالريبوسومات. يحد من karyoplasm. السمة المميزة للغشاء الداخلي هي طبقة من الصفيحة النووية تبطنه من الجانب ،على اتصال مع النيوكليوبلازم. تحافظ بنية البروتين المحددة هذه على شكل الغلاف ، وتشارك في تنظيم التعبير الجيني ، كما تعزز ارتباط الكروماتين بالغشاء النووي.
التمثيل الغذائي
يتم تفاعل النواة والسيتوبلازم من خلال المسام النووية. إنها هياكل معقدة نوعًا ما تتكون من 30 بروتينًا. يمكن أن يختلف عدد المسام الموجودة في نواة واحدة. يعتمد ذلك على نوع الخلية والعضو والكائن الحي. لذلك ، في البشر ، يمكن أن تحتوي نواة الخلية من 3 إلى 5 آلاف مسام ، في بعض الضفادع تصل إلى 50000.
الوظيفة الرئيسية للمسام هي تبادل المواد بين النواة وبقية مساحة الخلية. تمر بعض الجزيئات عبر المسام بشكل سلبي ، دون إنفاق إضافي للطاقة. إنها صغيرة الحجم. يتطلب نقل الجزيئات الكبيرة والمجمعات فوق الجزيئية استهلاك كمية معينة من الطاقة.
تدخل جزيئات الحمض النووي الريبي المركبة في النواة إلى الخلية من البلازما. يتم نقل البروتينات اللازمة للعمليات النووية في الاتجاه المعاكس.
النيوكليوبلازما
العصير النووي هو محلول غرواني للبروتينات. يحده الغلاف النووي ويحيط بالكروماتين والنواة. النيوكليوبلازم سائل لزج يتم فيه إذابة مواد مختلفة. وتشمل هذه النيوكليوتيدات والإنزيمات. السابق ضروري لتخليق الحمض النووي. تشارك الإنزيمات في النسخ وكذلك إصلاح الحمض النووي وتكراره.
تتغير بنية العصير النووي تبعًا لحالة الخلية. هناك اثنان منهم - ثابتة وتحدث أثناء الانقسام. الأول هو سمة الطور البيني (الوقت بين الأقسام). في الوقت نفسه ، يتميز العصير النووي بالتوزيع المنتظم للأحماض النووية وجزيئات الحمض النووي غير المنظمة. خلال هذه الفترة ، توجد المادة الوراثية في شكل كروماتين. يصاحب انقسام نواة الخلية تحول الكروماتين إلى كروموسومات. في هذا الوقت ، تتغير بنية karyoplasm: تكتسب المادة الوراثية بنية معينة ، ويتم تدمير الغلاف النووي ، ويتم خلط karyoplasm مع السيتوبلازم.
الكروموسومات
تتمثل الوظائف الرئيسية لهياكل البروتين النووي للكروماتين المحولة في وقت الانقسام في تخزين وتنفيذ ونقل المعلومات الوراثية الموجودة في نواة الخلية. تتميز الكروموسومات بشكل معين: تنقسم إلى أجزاء أو أذرع بواسطة انقباض أولي ، يسمى أيضًا الكيلومير. حسب موقعها ، تتميز ثلاثة أنواع من الكروموسومات:
- على شكل قضيب أو غير مركزي: تتميز بوضع الكويلومير تقريبًا في النهاية ، ذراع واحدة صغيرة جدًا ؛
- متنوع أو ما تحت المركز له أذرع غير متساوية الطول ؛
- متساوي الأضلاع أو متري.
تسمى مجموعة الكروموسومات في الخلية النمط النووي. كل نوع ثابت. في هذه الحالة ، قد تحتوي الخلايا المختلفة لنفس الكائن الحي على مجموعة ثنائية الصبغيات (مزدوجة) أو أحادية الصيغة الصبغية (مفردة). يعتبر الخيار الأول نموذجيًا للخلايا الجسدية ، التي يتكون منها الجسم بشكل أساسي. المجموعة الفردية هي امتياز للخلايا الجرثومية. الخلايا الجسدية البشريةتحتوي على 46 كروموسوم ، جنس - 23.
تصنع كروموسومات المجموعة ثنائية الصبغيات أزواجًا. تسمى هياكل البروتين النووي المتطابقة المتضمنة في الزوج الأليلات. لديهم نفس الهيكل ويؤدون نفس الوظائف.
الوحدة الهيكلية للكروموسومات هي الجين. إنه جزء من جزيء الحمض النووي يرمز إلى بروتين معين.
النواة
تحتوي نواة الخلية على عضية أخرى - النواة. لا يتم فصله عن الغشاء بواسطة غشاء ، ولكن من السهل ملاحظته عند فحص الخلية بالمجهر. قد تحتوي بعض النوى على نوى متعددة. هناك أيضًا تلك التي تكون فيها هذه العضيات غائبة تمامًا.
شكل النواة يشبه الكرة ، وله حجم صغير إلى حد ما. يحتوي على بروتينات مختلفة. تتمثل الوظيفة الرئيسية للنواة في تخليق الحمض النووي الريبي الريبوسومي والريبوسومات نفسها. إنها ضرورية لإنشاء سلاسل متعددة الببتيد. تتكون النوى حول مناطق خاصة من الجينوم. يطلق عليهم المنظمون النوويون. يحتوي على جينات RNA الريبوسوم. النواة ، من بين أشياء أخرى ، هي المكان الذي يحتوي على أعلى تركيز للبروتين في الخلية. جزء من البروتينات ضروري لأداء وظائف العضوي
تتكون النواة من مكونين: حبيبي و ليفي. الأول هو نضوج وحدات الريبوسوم. في المركز الليفي ، يتم تصنيع الحمض النووي الريبي الريبوسومي. المكون الحبيبي يحيط بالمكون الليفي الموجود في وسط النواة.
نواة الخلية ووظائفها
الدور الذييلعب جوهر ، يرتبط ارتباطًا وثيقًا بهيكلها. تنفذ الهياكل الداخلية للعضو العضوي بشكل مشترك أهم العمليات في الخلية. يضم المعلومات الجينية التي تحدد بنية الخلية ووظيفتها. النواة مسؤولة عن تخزين ونقل المعلومات الوراثية أثناء الانقسام والانقسام الاختزالي. في الحالة الأولى ، تتلقى الخلية الابنة مجموعة من الجينات المتطابقة مع الوالد. نتيجة للانقسام الاختزالي ، تتشكل الخلايا الجرثومية بمجموعة أحادية العدد من الكروموسومات.
وظيفة أخرى لا تقل أهمية للنواة هي تنظيم العمليات داخل الخلايا. يتم تنفيذه نتيجة للتحكم في تخليق البروتينات المسؤولة عن بنية وعمل العناصر الخلوية.
التأثير على تخليق البروتين له تعبير آخر. النواة ، التي تتحكم في العمليات داخل الخلية ، توحد كل عضياتها في نظام واحد بآلية عمل تعمل بشكل جيد. يؤدي الفشل فيه ، كقاعدة عامة ، إلى موت الخلية.
أخيرًا ، النواة هي موقع تخليق الوحدات الفرعية للريبوسوم ، المسؤولة عن تكوين نفس البروتين من الأحماض الأمينية. الريبوسومات لا غنى عنها في عملية النسخ.
الخلية حقيقية النواة هي بنية مثالية أكثر من الخلية بدائية النواة. جعل ظهور العضيات بغشاء خاص بها من الممكن زيادة كفاءة العمليات داخل الخلايا. لعب تكوين نواة محاطة بغشاء شحمي مزدوج دورًا مهمًا للغاية في هذا التطور. جعلت حماية المعلومات الوراثية بواسطة الغشاء من الممكن للكائنات القديمة وحيدة الخلية السيطرةالكائنات الحية في طرق جديدة للحياة. كان من بينها البلعمة ، والتي ، وفقًا لإصدار واحد ، أدت إلى ظهور كائن حي تكافلي ، والذي أصبح فيما بعد سلفًا للخلية الحديثة حقيقية النواة بكل عضياتها المميزة. جعلت نواة الخلية وهيكل ووظائف بعض الهياكل الجديدة من الممكن استخدام الأكسجين في عملية التمثيل الغذائي. كانت نتيجة ذلك تغييرًا جذريًا في المحيط الحيوي للأرض ، وتم وضع الأساس لتشكيل وتطوير الكائنات الحية متعددة الخلايا. اليوم ، الكائنات حقيقية النواة ، والتي تشمل البشر ، تهيمن على الكوكب ، ولا شيء ينذر بالتغيير في هذا الصدد.
