De kern in een eukaryote cel is het centrale organel waarvan vitale activiteit en synthetische processen afhankelijk zijn. Een aanzienlijk deel van de inhoud van de kern wordt vertegenwoordigd door filamenteuze DNA-moleculen van verschillende mate van verdichting in combinatie met eiwitten. Dit zijn euchromatine (gedecondenseerd DNA) en heterochromatine (dicht opeengepakte stukjes DNA).
Euchromatine speelt een belangrijke rol in het leven van de cel. Het leest de "instructie" voor de assemblage van ribonucleïnezuur (RNA), dat de basis wordt voor de synthese van polypeptidemoleculen.
Heeft iedereen een kern?
Alle levende wezens, van de kleinste tot de reus, worden voorzien van genetische informatie in de vorm van deoxyribonucleïnezuur. Er zijn twee fundamenteel verschillende vormen om het in cellen weer te geven:
- Prokaryotische organismen (pre-nucleair) hebben niet-gecompartimenteerde cellen. De opslagplaats van hun enige niet-eiwitgebonden circulaire DNA is slechts een patchcytoplasma genaamd nucleoïde. Nucleïnezuurreplicatie en eiwitsynthese vinden plaats in prokaryoten in een enkele celruimte. We zullen ze niet met het blote oog zien, omdat de vertegenwoordigers van deze groep organismen microscopisch klein zijn, tot 3 micron groot, bacteriën.
- Eukaryote organismen worden gekenmerkt door een complexere celstructuur, waar erfelijke informatie wordt beschermd door een dubbel membraan van de kern. Lineaire DNA-moleculen vormen samen met histoneiwitten chromatine, dat actief RNA produceert met behulp van polyenzymcomplexen. Eiwitsynthese vindt plaats in het cytoplasma op ribosomen.
De gevormde kern in eukaryote cellen is te zien tijdens de interfase. Het karyoplasma bevat een eiwitruggengraat (matrix), nucleoli- en nucleoproteïnecomplexen bestaande uit secties van heterochromatine en euchromatine. Deze toestand van de kern houdt aan tot het begin van de celdeling, wanneer het membraan en de nucleoli verdwijnen en de chromosomen een compacte staafachtige vorm krijgen.
Hoofd in de kern
Het hoofdbestanddeel van de inhoud van de kern, chromatine, is het semantische deel ervan. De functies omvatten de opslag, implementatie en overdracht van genetische informatie over een cel of organisme. Het direct gerepliceerde deel van chromatine is euchromatine, dat gegevens bevat over de structuur van eiwitten en verschillende soorten RNA.
De resterende delen van de kern voeren hulpfuncties uit, bieden de juiste voorwaarden voor de implementatie van genetische informatie:
- nucleoli -verdichte gebieden met nucleair geh alte die de plaatsen bepalen voor de synthese van ribonucleïnezuren voor ribosomen;
- eiwitmatrix organiseert de rangschikking van chromosomen en de volledige inhoud van de kern, behoudt zijn vorm;
- De semi-vloeibare interne omgeving van de kern, karyoplasma, zorgt voor het transport van moleculen en de stroom van verschillende biochemische processen;
- De tweelaagse schil van de kern, het karyolemma, beschermt het genetische materiaal, zorgt voor selectieve bilaterale geleiding van moleculen en moleculaire complexen als gevolg van complexe nucleaire poriën.
Wat betekent chromatine
Chromatin kreeg zijn naam in 1880 dankzij Flemmings experimenten met het observeren van cellen. Het feit is dat tijdens fixatie en kleuring sommige delen van de cel bijzonder goed tot uiting komen ("chromatine" betekent "gekleurd"). Later bleek dat deze component wordt vertegenwoordigd door DNA met eiwitten, dat vanwege zijn zure eigenschappen actief alkalische kleurstoffen waarneemt.
Gekleurde chromosomen zijn zichtbaar in het centrale deel van de cel op de foto en vormen een metafaseplaat.
Vormen van DNA-bestaan
In de cellen van eukaryote organismen kunnen de nucleoproteïnecomplexen van chromatine zich in twee toestanden bevinden.
- Tijdens het celdelingsproces bereikt DNA zijn maximale draai en wordt het weergegeven door mitotische chromosomen. Elke streng vormt een afzonderlijk chromosoom.
- Tijdens de interfase, wanneer cel-DNA het meest gedecondenseerd is, wordt chromatine gelijkmatig gevuldruimte van de kern of vormt klonten die zichtbaar zijn in een lichtmicroscoop. Dergelijke chromocentra worden vaker gedetecteerd in de buurt van het kernmembraan.
Deze toestanden zijn alternatief voor elkaar, volledig verdichte chromosomen worden niet bewaard in de interfase.
Euchromatine en heterochromatine
Interphase-chromatine is een chromosoom dat zijn compacte vorm heeft verloren. Hun lussen worden losgemaakt en vullen het volume van de kern. Er is een directe relatie tussen de mate van decondensatie en de functionele activiteit van chromatine.
De delen, volledig "ontrafeld", worden diffuus of actief chromatine genoemd. Het is praktisch onzichtbaar onder een lichtmicroscoop na kleuring. Dit komt omdat de DNA-helix slechts 2 nm dik is. De andere naam is euchromatin.
Deze toestand geeft enzymatische complexen toegang tot semantische DNA-fragmenten, hun vrije aanhechting en werking. De structuur van boodschapper-RNA (transcriptie) wordt afgelezen uit diffuse gebieden door RNA-polymerasen, of het DNA zelf wordt gekopieerd (replicatie). Hoe hoger de synthetische activiteit van de cel op dit moment, hoe groter het aandeel euchromatine in de kern.
Diffuse secties van chromatine worden afgewisseld met compacte, verschillend gedraaide zones van heterochromatine. Vanwege de grotere dichtheid is gekleurd heterochromatine duidelijk zichtbaar in interfase-kernen.
De afbeelding toont chromatine van verschillende mate van verdichting:
- 1 - dubbelstrengs DNA-molecuul;
- 2 - histoneiwitten;
- 3 - DNA gewikkeld rond het histoncomplex gedurende 1,67 windingen vormt een nucleosoom;
- 4 - solenoïde;
- 5 - interfase-chromosoom.
Subtiliteiten van definitie
Euchromatine is op een bepaald moment mogelijk niet betrokken bij synthetische processen. In dit geval bevindt het zich tijdelijk in een compactere staat en kan het worden aangezien voor heterochromatine.
Echt heterochromatine, het wordt ook constitutief genoemd, heeft geen semantische lading en decondenseert alleen tijdens het replicatieproces. Het DNA op deze locaties bevat korte, zich herhalende sequenties die niet coderen voor aminozuren. In mitotische chromosomen bevinden ze zich in het gebied van de primaire vernauwing en telomere uiteinden. Ze scheiden ook secties van getranscribeerd DNA en vormen intercalaire (intercalaire) fragmenten.
Hoe euchromatine "werkt"
Euchromatine bevat genen die uiteindelijk de structuur van eiwitten bepalen (structurele genen). Het decoderen van de nucleotidesequentie in een eiwit vindt plaats met behulp van een tussenpersoon die in staat is, in tegenstelling tot chromosomen, de kern - boodschapper-RNA te verlaten.
Tijdens transcriptie wordt RNA gesynthetiseerd op een DNA-sjabloon van vrije adenyl-, uridyl-, cytidyl- en guanylnucleotiden. Transcriptie wordt uitgevoerd door het enzymcomplex RNA-polymerase.
Sommige genen bepalen de volgorde van andere soorten RNA (transport en ribosomaal) die nodig zijn om de processen van eiwitsynthese in het cytoplasma vanaminozuren.
Heterochromatine van een enkel chromosoom wordt vaak samengevoegd tot een goed gemarkeerd chromocentrum. Daaromheen zijn lussen van gedespiraliseerd euchromatine. Dankzij deze configuratie van het kern-DNA passen enzymcomplexen en vrije nucleotiden, die nodig zijn voor de implementatie van de functies van euchromatine, gemakkelijk in de semantische delen.
