უჯრედი არის ცოცხალი ორგანიზმების ელემენტარული ერთეული დედამიწაზე და აქვს სტრუქტურების რთული ქიმიური ორგანიზაცია, რომელსაც ეწოდება ორგანელები. მათ შორისაა ბირთვი, რომლის სტრუქტურასა და ფუნქციებს ამ სტატიაში შევისწავლით.
ევკარიოტული ბირთვების თავისებურებები
ბირთვული უჯრედები შეიცავს არამემბრანულ მომრგვალებულ ორგანელებს, უფრო მკვრივი ვიდრე კარიოპლაზმი და უწოდებენ ნუკლეოლებს ან ნუკლეოლებს. ისინი აღმოაჩინეს მე -19 საუკუნეში. ახლა ბირთვები საკმაოდ სრულად არის შესწავლილი ელექტრონული მიკროსკოპის წყალობით. თითქმის მე-20 საუკუნის 50-იან წლებამდე, ბირთვების ფუნქციები არ იყო განსაზღვრული და მეცნიერები ამ ორგანელას მიტოზის დროს გამოყენებული სარეზერვო ნივთიერებების რეზერვუარად მიიჩნევდნენ.
თანამედროვე კვლევამ დაადგინა, რომ ორგანოიდი შეიცავს ნუკლეოპროტეინების ბუნების გრანულებს. უფრო მეტიც, ბიოქიმიურმა ექსპერიმენტებმა დაადასტურა, რომ ორგანელა შეიცავს დიდი რაოდენობით ცილებს. სწორედ ისინი განსაზღვრავენ მის მაღალ სიმკვრივეს. ცილების გარდა, ბირთვი შეიცავს რნმ-ს და მცირე რაოდენობით დნმ-ს.
უჯრედული ციკლი
საინტერესოა, რომ უჯრედის ცხოვრებაში, რომელიც შედგებადასვენების პერიოდი (ინტერფაზა) და გაყოფა (მეიოზი - სქესში, მიტოზი - სომატურ უჯრედებში), ნუკლეოლები მუდმივად არ არის დაცული. ასე რომ, ინტერფაზაში, ბირთვი ბირთვთან, რომლის ფუნქციებია გენომის შენარჩუნება და ცილის სინთეზირებადი ორგანელების ფორმირება, აუცილებლად არის წარმოდგენილი. უჯრედის გაყოფის დასაწყისში, კერძოდ პროფაზაში, ისინი ქრება და ხელახლა ყალიბდებიან მხოლოდ ტელოფაზის ბოლოს, რჩებიან უჯრედში მომდევნო გაყოფამდე ან აპოპტოზამდე - მის სიკვდილამდე.
ბირთვული ორგანიზატორი
გასული საუკუნის 30-იან წლებში მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ბირთვების წარმოქმნას აკონტროლებს ზოგიერთი ქრომოსომის გარკვეული მონაკვეთები. ისინი შეიცავს გენებს, რომლებიც ინახავს ინფორმაციას უჯრედში არსებული ბირთვის სტრუქტურისა და ფუნქციების შესახებ. არსებობს კორელაცია ბირთვული ორგანიზატორების რაოდენობასა და თავად ორგანოელებს შორის. მაგალითად, კლანჭიანი ბაყაყი თავის კარიოტიპში შეიცავს ორ ბირთვულ ქრომოსომას და, შესაბამისად, მისი სომატური უჯრედების ბირთვებში არის ორი ბირთვი.
ვინაიდან ბირთვის ფუნქციები, ისევე როგორც მისი არსებობა, მჭიდროდ არის დაკავშირებული უჯრედების გაყოფასთან და რიბოზომების წარმოქმნასთან, თავად ორგანელები არ არიან მაღალ სპეციალიზებულ ტვინის ქსოვილებში, სისხლში და ასევე ბლასტომერებში. ზიგოტის დამსხვრევა.
ნუკლეოლის გაძლიერება
ინტერფაზის სინთეზურ ეტაპზე, დნმ-ის თვითგამრავლებასთან ერთად, ხდება rRNA გენების რაოდენობის გადაჭარბებული რეპლიკაცია. ვინაიდან ნუკლეოლის ძირითადი ფუნქციებია რიბოზომების წარმოება, ამ ორგანელების რაოდენობა მკვეთრად იზრდება დნმ ლოკების გადაჭარბებული სინთეზის გამო, რომლებიც ატარებენ ინფორმაციას რნმ-ის შესახებ. ნუკლეოპროტეინებთან არ არის დაკავშირებულიქრომოსომები იწყებენ ავტონომიურ ფუნქციონირებას. შედეგად, ბირთვში წარმოიქმნება მრავალი ნუკლეოლი, რომელიც შორდება ბირთვის შემქმნელ ქრომოსომებს. ამ ფენომენს ეწოდება rRNA გენის გაძლიერება. ვაგრძელებთ უჯრედში ბირთვის ფუნქციების შესწავლას, აღვნიშნავთ, რომ მათი ყველაზე აქტიური სინთეზი ხდება მეიოზის შემცირების გაყოფის პროფაზაში, რის შედეგადაც პირველი რიგის კვერცხუჯრედები შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე ასეულ ბირთვს..
ამ ფენომენის ბიოლოგიური მნიშვნელობა ცხადი ხდება, თუ გავითვალისწინებთ, რომ ემბრიოგენეზის ადრეულ ეტაპებზე: დამსხვრევა და ბლასტულაცია, ძირითადი სამშენებლო მასალის - ცილის სინთეზისთვის საჭიროა რიბოზომების უზარმაზარი რაოდენობა. გაძლიერება საკმაოდ გავრცელებული პროცესია; ის ხდება მცენარეების, მწერების, ამფიბიების, საფუარის ოოგენეზში და ასევე ზოგიერთ პროტისტებში.
ორგანელის ჰისტოქიმიური შემადგენლობა
მოდით გავაგრძელოთ ევკარიოტული უჯრედების და მათი სტრუქტურების შესწავლა და განვიხილოთ ბირთვი, რომლის აგებულება და ფუნქციები ურთიერთდაკავშირებულია. დადგენილია, რომ ის შეიცავს სამ სახის ელემენტს:
- ნუკლეონემა (ფილამენტური წარმონაქმნები). ისინი ჰეტეროგენულია და შეიცავს ფიბრილებს და სიმსივნეებს. როგორც მცენარეული, ასევე ცხოველური უჯრედების ნაწილი, ნუკლეონემები ქმნიან ფიბრილარულ ცენტრებს. ნუკლეოლის ციტოქიმიური სტრუქტურა და ფუნქციები ასევე დამოკიდებულია მასში მატრიცის არსებობაზე - მესამეული სტრუქტურის დამხმარე ცილის მოლეკულების ქსელი.
- ვაკუოლები (მსუბუქი ადგილები).
- გრანულარული გრანულები (ნუკლეოლინები).
ქიმიური ანალიზის თვალსაზრისით, ეს ორგანელა თითქმის მთლიანად შედგება რნმ-ისა და ცილისგან, დადნმ მდებარეობს მხოლოდ მის პერიფერიაზე და ქმნის რგოლისებურ სტრუქტურას - პერინუკლეოლურ ქრომატინს.
მაშ, ჩვენ დავადგინეთ, რომ ბირთვი შედგება ხუთი წარმონაქმნისგან: ბოჭკოვანი და მარცვლოვანი ცენტრები, ქრომატინი, ცილის რეტიკულუმი და მკვრივი ფიბრილარული კომპონენტი.
ნუკლეოლის ტიპები
ამ ორგანელების ბიოქიმიური სტრუქტურა დამოკიდებულია უჯრედების ტიპზე, რომელშიც ისინი იმყოფებიან, აგრეთვე მათი მეტაბოლიზმის მახასიათებლებზე. არსებობს ბირთვების 5 ძირითადი სტრუქტურული ტიპი. პირველი - რეტიკულური, ყველაზე გავრცელებულია და ხასიათდება მკვრივი ბოჭკოვანი მასალის სიმრავლით, ნუკლეოპროტეინების და ნუკლეონის სიმსივნით. ბირთვული ორგანიზატორებიდან ინფორმაციის გადაწერის პროცესი ძალიან აქტიურია, ამიტომ ფიბრილარული ცენტრები ცუდად ჩანს მიკროსკოპის ხედვის ველში.
ვინაიდან უჯრედში ბირთვის ძირითადი ფუნქციებია რიბოსომური ქვედანაყოფების სინთეზი, საიდანაც წარმოიქმნება ცილის სინთეზირებადი ორგანელები, რეტიკულური ტიპის ორგანიზაცია თანდაყოლილია როგორც მცენარეულ, ასევე ცხოველურ უჯრედებში. რგოლის ფორმის ნუკლეოლები გვხვდება შემაერთებელი ქსოვილის უჯრედებში: ლიმფოციტები და ენდოთელიოციტები, რომლებშიც rRNA გენები პრაქტიკულად არ ტრანსკრიბირებულია. ნარჩენი ბირთვები გვხვდება უჯრედებში, რომლებმაც მთლიანად დაკარგეს ტრანსკრიპციის უნარი, როგორიცაა ნორმობლასტები და ენტეროციტები.
სეგრეგირებული სახეობა თანდაყოლილია უჯრედებში, რომლებმაც განიცადეს ინტოქსიკაცია კანცეროგენებით, ანტიბიოტიკებით. და ბოლოს, ნუკლეოლის კომპაქტური ტიპი ხასიათდება მრავალი ფიბრილარული ცენტრით და მცირე რაოდენობით.ნუკლეონემი.
პროტეინის ბირთვული მატრიცა
მოდით გავაგრძელოთ ბირთვის სტრუქტურების შინაგანი სტრუქტურის შესწავლა და განვსაზღვროთ რა ფუნქციები აქვს ბირთვს უჯრედულ მეტაბოლიზმში. ცნობილია, რომ ამ ორგანელის მშრალი მასის დაახლოებით 60% შეადგენს ცილებს, რომლებიც ქმნიან ქრომატინს, რიბოსომურ ნაწილაკებს და ასევე თავად ბირთვულ ცილებს. მოდით ვისაუბროთ მათზე უფრო დეტალურად. ზოგიერთი ცილა მონაწილეობს დამუშავებაში - მწიფე რიბოსომური რნმ-ის ფორმირებაში. მათ შორისაა რნმ პოლიმერაზა 1 და ნუკლეაზა, რომლებიც აშორებენ დამატებით სამეულებს rRNA მოლეკულის ბოლოებიდან. ფიბრილარინის ცილა განლაგებულია მკვრივ ფიბრილარულ კომპონენტში და ნუკლეაზის მსგავსად ახორციელებს დამუშავებას. კიდევ ერთი ცილა არის ნუკლეოლინი. ფიბრილარინთან ერთად ის გვხვდება ნუკლეოლების PFC-სა და FC-ში და მიტოზის პროფაზის ქრომოსომების ბირთვულ ორგანიზატორებში.
პოლიპეპტიდი, როგორიცაა ნუკლეოფოსინი, მდებარეობს მარცვლოვან ზონაში და მკვრივ ფიბრილარულ კომპონენტში, ის მონაწილეობს რიბოზომების ფორმირებაში 40 S და 60 S ქვეერთეულებიდან.
რა ფუნქცია აქვს ბირთვს
რიბოსომური რნმ-ის სინთეზი არის მთავარი ამოცანა, რომელიც უნდა შეასრულოს ნუკლეოლმა. ამ დროს მის ზედაპირზე (კერძოდ, ფიბრილარულ ცენტრებში) ხდება ტრანსკრიფცია რნმ პოლიმერაზას ფერმენტის მონაწილეობით. ამ ბირთვულ ორგანიზატორზე სინთეზირებულია ასობით წინასწარი რიბოსომა, რომელსაც რიბონუკლეოპროტეინის გლობულები ეწოდება. ისინი ქმნიან რიბოსომურ ქვედანაყოფებს, რომლებიც ტოვებენ კარიოპლაზმას ბირთვული ფორებით და მთავრდება უჯრედის ციტოპლაზმაში. 40S მცირე ქვედანაყოფი უკავშირდება მესინჯერ რნმ-ს და მხოლოდ ამის შემდეგ მათმიმაგრებულია 40S დიდი ქვედანაყოფი. იქმნება მომწიფებული რიბოსომა, რომელსაც შეუძლია განახორციელოს ტრანსლაცია - უჯრედული ცილების სინთეზი.
ამ სტატიაში ჩვენ შევისწავლეთ ბირთვის სტრუქტურა და ფუნქციები მცენარეთა და ცხოველთა უჯრედებში.
