ما هي الخلية البشرية. خلايا بشرية خالية من المواد النووية

نواة الخلية هي البنية الأساسية لكل كائن حقيقي النواة. تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف ، ولكن الغرض الرئيسي منها هو تخزين المواد الوراثية ونقلها.

تقريبا كل خلية في جسم الإنسان لها نواة. الاستثناءات الوحيدة هي الصفائح الدموية وخلايا الدم الحمراء. معظم الخلايا أحادية النواة ، ولكن ، على سبيل المثال ، قد تحتوي ألياف العضلات والخلايا العصبية على العديد من هذه العضيات. يمكن أن يكون للنواة في الخلية أحجام مختلفة - أكبر الهياكل النووية في بويضة الأنثى.

نواة الخلية: الهيكل

تحتوي النواة على بنية معقدة نوعًا ما وتتكون من الغشاء النووي والكروماتين والنواة والنيوكليوبلازم. دعونا نلقي نظرة على كل جزء منه بمزيد من التفصيل.

• الغلاف النووي هو الهيكل الذي يفصل البيئة الداخلية للنواة عن السيتوبلازم. تتكون هذه القشرة من أغشية خارجية وداخلية ، يوجد بينهما ما يسمى بالفضاء المحيط بالنواة. ومن المثير للاهتمام ، أن الغشاء الخارجي للقذيفة يمر مباشرة في غشاء الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية ، وبالتالي فإن تجاويف خزانات EPS والنواة مترابطة. والقشرة لها مسام نووية مغلقة بواسطة الحجاب الحاجز. وهي مصممة للاختراق في الجزيئات الكبيرة ، وكذلك لتبادل المواد بين karyoplasm والسيتوبلازم.
• Karyoplasm مادة متجانسة تملأ التجويف الداخلي للنواة. يحتوي على النواة والكروماتين.
• الكروماتين هو المادة الجينية للخلية. وحدته الهيكلية هي الجسيم النووي ، وهو عبارة عن خيط DNA ملفوف حول بروتين معين ، الهيستون. هناك حالتان من المادة الجينية في الخلية. الهيتروكروماتين عبارة عن حبيبات أسموفيلية صغيرة كثيفة. الكروماتين الحقيقي ، أو الكروماتين المخفف ، هي مناطق تحدث فيها العمليات التركيبية بنشاط. بمرور الوقت ، يتكثف الكروماتين ليشكل الكروموسومات.
• النواة عبارة عن هيكل بيضاوي صغير يتكون من خيوط من الحمض النووي الريبي وجزيئات البروتين. هنا يحدث تكوين الوحدات الفرعية للريبوسوم. قد يكون هناك نواة واحدة أو أكثر في النواة ، ولكن يمكن رؤيتها فقط في الخلايا غير المنقسمة.

نواة الخلية: وظائف

يمكن تحديد الوظائف من خلال التعرف على هيكلها. أولاً ، النواة مسؤولة عن نقل مجموعة المعلومات الوراثية أثناء انقسام الخلية ، كل من الانقسام والانقسام الاختزالي. أثناء الانقسام الفتيلي ، تتلقى الخلايا الوليدة جينومًا مطابقًا للخلية الأم. خلال الانقسام الاختزالي (تكوين الإنسان) ، تتلقى كل خلية نصف مجموعة الكروموسومات فقط - تتشكل مجموعة كاملة من الكروموسومات فقط بعد الاندماج مع الخلية الجرثومية لكائن حي آخر.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن نواة الخلية مسؤولة عن إحدى أهم مراحل التمثيل الغذائي - تخليق البروتين. الحقيقة هي أنه في النواة تتشكل المعلومات ، أو الحمض النووي الريبي للمصفوفة. ثم يدخل في الشبكة الإندوبلازمية ، ويلتصق بالريبوسوم ويعمل كنموذج لتكوين تسلسل الأحماض الأمينية لجزيء الببتيد.

وكما ذكرنا سابقًا ، يتم توليف الوحدات الفرعية للريبوسوم في النواة.

نواة الخلية: الأصل

حتى الآن ، هناك عدة فرضيات مختلفة تمامًا ، بمساعدة العلماء يحاولون شرح كيفية تشكل النواة في الخلية بالضبط. لكن ، للأسف ، لم يتم العثور على أي من هذه البيانات حتى الآن تأكيدًا فعليًا.

هناك نظرية مفادها أن النواة كهيكل خلوي قد تشكلت نتيجة التعايش والعتائق. يعتقد علماء آخرون أن النواة ناتجة عن إصابة الخلية بفيروس معين.

يحتوي التفسير الأكثر اكتمالا على ما يسمى بفرضية الغشاء الخارجي. وفقا لها ، في عملية التطور ، كان للخلية غشاء خلوي خارجي آخر. في الوقت نفسه ، تحول الغشاء الداخلي القديم إلى غلاف للنواة - بمرور الوقت ، نشأ فيه نظام معقد من المسام ، ثم بدأت جزيئات الكروماتين في التركيز في تجويفه.

نعلم جميعًا أن البشر حقيقيات النوى. هذا يعني أن جميع خلاياه تحتوي على عضية تحتوي على جميع المعلومات الجينية - النواة. ومع ذلك ، هناك استثناءات. هل توجد خلايا خالية من الأسلحة النووية في جسم الإنسان وما هي أهميتها في الحياة؟

خلايا بشرية خالية من المواد النووية

لا يمكن مقارنتها بدائيات النوى ، التي لها بنية نموذجية. أي نوع من الخالي من الأسلحة النووية ليس موجودًا في - كريات الدم الحمراء. بدلاً من هذه العضية ، فإنها تحتوي على مركب كيميائي معقد من المواد التي تسمح لها بأداء أهم الوظائف للجسم. الصفائح الدموية - الصفائح الدموية والخلايا الليمفاوية - هي أيضًا خلايا غير نووية. لا توجد نواة في الخلايا تسمى الخلايا الجذعية. توحد كل هذه الهياكل بميزة أخرى. بما أنهم يفتقرون إلى نواة ، فإنهم غير قادرين على التكاثر. وهذا يعني أن الخلايا غير النووية ، التي قُدمت أمثلة لها ، تموت بعد أداء وظيفتها ، وأن خلايا جديدة تتشكل في أعضاء متخصصة.

خلايا الدم الحمراء

إنهم يحددون لون دمائنا. خلايا الدم الخالية من المواد النووية ، كريات الدم الحمراء ، لها شكل غير عادي - قرص ثنائي التجويف ، والذي يزيد بشكل كبير من سطحها بحجم صغير نسبيًا. لكن عددهم مذهل بكل بساطة: في مربع واحد. ملم من دمائهم يصل إلى 5 ملايين! في المتوسط ​​، تعيش كريات الدم الحمراء لمدة تصل إلى أربعة أشهر ، وبعد ذلك تموت ويتم تحييدها في الطحال والكبد. يتم تشكيل خلايا جديدة كل ثانية في نخاع العظم الأحمر.

وظائف خلايا الدم الحمراء

ماذا تحتوي هذه الخلايا غير النووية بدلاً من النواة؟ هذه المواد تسمى الهيم والجلوبين. الأول يحتوي على الحديد. فهو لا يلطخ الدم باللون الأحمر فحسب ، بل إنه يشكل أيضًا مركبات غير مستقرة مع الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. الجلوبين مادة بروتينية. الهيم الذي يحتوي على أيون حديد مشحون مغمور في جزيئه الكبير. وفقًا لآلية العمل ، يمكن مقارنة هذه الخلايا بسيارة أجرة ذات مسار ثابت. في الرئتين يضيفون الأكسجين. مع تدفق الدم ، يتم نقله إلى جميع الخلايا ويتم إطلاقه هناك. بمشاركة الأكسجين ، تحدث عملية أكسدة المواد العضوية مع إطلاق كمية معينة من الطاقة التي يستخدمها الشخص لأداء الحياة. يشغل ثاني أكسيد الكربون المساحة الخالية على الفور ، والتي تتحرك في الاتجاه المعاكس - إلى الرئتين ، حيث يتم الزفير. هذه العملية هي شرط ضروري للحياة. إذا لم يتم توفير الأكسجين للخلايا ، يحدث موتها التدريجي. هذا يمكن أن يهدد حياة الكائن الحي ككل.

تؤدي كريات الدم الحمراء وظيفة مهمة أخرى. يوجد على أغشيتها علامة بروتين تسمى عامل Rh. هذا المؤشر ، مثل فصيلة الدم ، مهم جدًا أثناء نقل الدم وأثناء الحمل والتبرع والعمليات الجراحية. يجب تثبيته ، لأنه في حالة عدم التوافق ، يمكن أن يحدث ما يسمى تعارض Rh. إنه رد فعل وقائي ، ولكن يمكن أن يؤدي إلى رفض الجنين أو الأعضاء.

يمكن أن يتسبب سوء التغذية والعادات السيئة والهواء الملوث في تدمير خلايا الدم الحمراء. ونتيجة لذلك يحدث مرض خطير يسمى فقر الدم أو فقر الدم. في هذه الحالة ، يشعر الشخص بالدوار والضعف وضيق التنفس وطنين الأذن. يؤثر نقص الأكسجين سلبًا على النشاط البدني والعقلي للشخص. إنه خطير بشكل خاص أثناء الحمل. إذا تم تزويد الجنين بالأكسجين بشكل غير كافٍ من خلال الحبل السري ، فقد يؤدي ذلك إلى اضطرابات خطيرة في نموه.

هيكل الصفائح الدموية

تسمى الخلايا غير النووية ، الصفائح الدموية ، أيضًا بالصفائح الدموية. في حالة عدم النشاط ، لديهم حقًا شكل مسطح ، يذكرنا بالعدسة. ولكن عندما تتضرر الأوعية ، فإنها تنتفخ وتدور وتشكل نتوءات غير مستقرة للطبقة الخارجية - الكاذبة. تتشكل الصفائح الدموية ولا تعيش طويلًا - حتى 10 أيام ، ويتم تحييدها في الطحال.

عملية تكوين الجلطة

تحتوي مصفوفة الصفائح الدموية على إنزيم يسمى ثرومبوبلاستين. إذا تم انتهاك سلامة الأوعية ، فإنها تظهر في البلازما. تحت تأثيره ، ينتقل البروثرومبين بروتين الدم إلى شكله النشط ، بدوره ، الذي يعمل على الفيبرينوجين. نتيجة لذلك ، تنتقل هذه المادة إلى حالة غير قابلة للذوبان. يتحول إلى بروتين الفبرين. تتشابك خيوطه بشكل وثيق وتشكل خثرة. رد الفعل الوقائي لتجلط الدم يمنع فقدان الدم. ومع ذلك ، فإن تكوين جلطة دموية داخل الوعاء أمر خطير للغاية. هذا يمكن أن يؤدي إلى تمزقه وحتى موت الجسد. يسمى انتهاك عملية التخثر بالهيموفيليا. يتميز هذا المرض الوراثي بعدم كفاية عدد الصفائح الدموية ويؤدي إلى فقدان الدم بشكل مفرط.

الخلايا الجذعية

تسمى هذه الخلايا الخالية من الأسلحة النووية بالخلايا الجذعية لسبب ما. هم بالفعل أساس كل الآخرين. ويطلق عليهم أيضًا اسم "نقي جينيًا". تم العثور على الخلايا الجذعية في جميع الأنسجة والأعضاء ، ولكن النخاع العظمي يحتوي على أكثر من غيرها. تساهم في استعادة النزاهة عند الضرورة. تتحول الجذعية إلى أي أخرى عندما يتم تدميرها. يبدو أنه في وجود مثل هذه الآلية السحرية ، يجب أن يعيش الشخص إلى الأبد. لماذا لا يحدث هذا؟ الشيء هو أنه مع تقدم العمر ، تقل شدة تمايز الخلايا الجذعية بشكل كبير. لم يعودوا قادرين على استعادة الأنسجة التالفة. لكن هناك خطر آخر أيضًا. هناك احتمال كبير بأن تتحول الخلايا الجذعية إلى خلايا سرطانية ، مما سيؤدي حتمًا إلى موت أي كائن حي.

الخلايا الخالية من الأسلحة النووية: أمثلة واختلافات

في الطبيعة ، الخلايا الخالية من الأسلحة النووية شائعة جدًا. على سبيل المثال ، الطحالب والبكتيريا ذات اللون الأزرق والأخضر هي بدائيات النوى. ولكن على عكس الخلايا البشرية الخالية من الأسلحة النووية ، فإنها لا تموت بعد أداء دورها البيولوجي. الحقيقة هي أن بدائيات النوى لها مادة وراثية. لذلك فهي قادرة على الانقسام ، والذي يحدث عن طريق عمل نسختين وراثيتين من الخلية الأم. يتم تمثيل المعلومات الوراثية من بدائيات النوى بواسطة جزيء دنا دائري يتضاعف قبل الانقسام. يسمى هذا التماثل للنواة أيضًا بالنيوكليويد. في النباتات ، تكون الخلايا الحية خالية من المواد النووية - أنابيب غربال.

لذا ، فإن الخلايا البشرية الخالية من الأسلحة النووية غير قادرة على الانقسام ، لذا فهي موجودة لفترة قصيرة من الوقت قبل أداء وظيفتها. بعد ذلك ، يحدث تدميرها وهضمها داخل الخلايا. وتشمل هذه العناصر المكونة (كريات الدم الحمراء) والصفائح الدموية (الصفائح الدموية) والخلايا الجذعية.

لم يضع براون أي افتراضات حول وظائف النواة. في عام 1838 ، اقترح ماتياس شلايدن أن النواة تشارك في تكوين خلايا جديدة ، لذلك قدم مصطلح "الأرومة الخلوية" (باني الخلية) للإشارة إلى النوى. كان على يقين من أنه كان يراقب تجمع الخلايا الجديدة حول "الخلايا الخلوية". كان فرانز ماين من أشد المعارضين لهذا الرأي ، حيث اكتشف أن الخلايا تتكاثر عن طريق الانقسام ، واعتقد أن العديد من الخلايا قد لا تحتوي على نواة. فكرة تكوين الخلية من جديد ، أي من الصفر ، من خلال الخلايا الخلوية أو غير ذلك ، يتناقض مع عمل روبرت ريماك (1852) ورودولف فيرشو (1855) ، اللذين وافقوا أخيرًا على النموذج الجديد القائل بأن الخلايا لا يمكن تشكيلها إلا من الخلايا ("Omnis cellula e cellula") . ظلت المهام الأساسية غير واضحة.

الهياكل

النواة هي أكبر عضية في الخلايا الحيوانية. في الثدييات ، يبلغ قطر النواة تقريبًا 6 ميكرومتروتشكل النواة نفسها حوالي 10٪ من حجم الخلية. يُطلق على السائل اللزج الذي يملأ النواة اسم nucleoplasm وهو مشابه كيميائيًا للعصارة الخلوية التي تحيط بالنواة.

الغلاف النووي والمسام النووية

يتكون الغلاف النووي من غشاءين (خارجي وداخلي) ، يقعان على التوازي على مسافة 10 إلى 50 نانومتر. يحيط الغلاف النووي بالنواة تمامًا ، ويفصل المادة الوراثية للخلية عن السيتوبلازم ويعمل كحاجز يمنع الانتشار الحر للجزيئات الكبيرة بين البلازما النووية والسيتوبلازم. يستمر الغشاء النووي الخارجي في غشاء الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (ER) ويصطف مع الريبوسومات. المسافة بين الأغشية النووية تسمى الفراغ حول النواة وتستمر في تجويف ER.

تتكون المسام النووية ، وهي قنوات مملوءة بالماء في الغلاف النووي ، من مجموعة متنوعة من البروتينات تسمى النيوكليوبورينات. في البشر ، كتلة المسام حوالي 120.000 كيلو دالتون، وهي 40 ضعف كتلة الريبوسوم ؛ في الوقت نفسه ، يتم تضمين حوالي 50 بروتينًا في المسام النووية في الخميرة ، وعدة مئات في الفقاريات. على الرغم من أن قطر المسام يبلغ 100 نانومتر ، فإن عرض الفجوة التي يمكن للجزيئات أن تمر من خلالها ، بسبب وجود أنظمة تنظيمية داخل المسام ، هو 9 نانومتر فقط. يمكن للجزيئات الصغيرة القابلة للذوبان في الماء أن تمر عبر هذه الفجوة ، ولكن ليس الجزيئات الكبيرة مثل الأحماض النووية والبروتينات الكبيرة ؛ النقل النشط (أي المستهلك للطاقة) مطلوب لنقل هذه الجزيئات إلى النواة. على قشرة نواة خلية ثديية نموذجية ، يوجد ما بين 3000 إلى 4000 مسام ، ولكل منها عند تقاطع غشاءين نوويين بنية حلقية بها 8 محاور تناظر. يتصل بالحلقة هيكل خاص يُعرف بالسلة النووية ، والتي تبرز في البلازما النووية ، وتبرز العديد من خيوطها في السيتوبلازم. كلا الهيكلين مطلوبان للتوسط في ربط البروتينات النووية للنقل.

يتم نقل معظم البروتينات ووحدات الريبوسوم وبعض الحمض النووي عبر المسام النووية بواسطة عائلة من عوامل النقل المعروفة باسم كاريوفيرينز. تسمى أيضًا Karyopherins التي تتوسط النقل في النواة الواردات، ووسيط النقل من النواة - exportins. تتفاعل معظم الكاريوفرينات مباشرة مع حمولتها ، لكن بعضها يستخدم مشترك كهربائيالسناجب. يمكن أن تنتشر هرمونات الستيرويد (مثل الكورتيزول والألدوستيرون) وكذلك الجزيئات الصغيرة الأخرى القابلة للذوبان في الدهون في السيتوبلازم إلى داخل الخلية عبر غشاء الخلية ؛ في السيتوبلازم ، ترتبط بالمستقبلات النووية البروتينية ، والتي تنقلها إلى النواة. هنا المستقبلات النوويةترتبط بروابطها بوظائفها كعوامل نسخ ، وفي غياب الترابط ، تعمل العديد من المستقبلات على شكل هيستون ديستيلاسيس التي تثبط التعبير عن جينات معينة.

الصفيحة النووية

في الخلايا الحيوانية ، يتم توفير الدعم الميكانيكي للنواة من خلال شبكتين من الخيوط الوسيطة: الصفيحة النووية ، وهي شبكة من الخيوط الوسيطة على السطح الداخلي للنواة ، وخيوط أقل تنظيماً على السطح العصاري للنواة. يوفر كلا النظامين الخيطيين دعمًا للنواة ويعملان على تثبيت الكروموسومات والمسام النووية.

تتكون الصفيحة النووية بشكل أساسي من بروتينات تعرف باسم اللامينات. مثل جميع البروتينات ، يتم تصنيع اللامينات في السيتوبلازم ثم يتم نقلها إلى داخل النواة ، حيث يتم إدخالها في الصفيحة النووية. اللامينات الموجودة على الجانب الخارجي من الغلاف النووي (مثل يخرجو نسبرين) ، ترتبط بعناصر الهيكل الخلوي ، والتي توفر الدعم الهيكلي للنواة. تم العثور على اللامينات أيضًا في البلازما النووية ، حيث تشكل بنية منتظمة أخرى تُعرف باسم الحجاب nucleoplasmic. الحجاب النووي) ؛ يمكن تصور الأخير باستخدام المجهر الفلوري. وظيفة الحجاب غير معروفة ، لكن من المعروف أنه غير موجود في النواة وموجود في الطور البيني لدورة الخلية. ترتبط اللامينات التي يتكون منها الحجاب (مثل LEM3) بالكروماتين ، كما أن الاضطرابات في بنيتها تمنع نسخ الجينات المشفرة للبروتين.

مثل بروتينات الخيوط الوسيطة الأخرى ، تحتوي مونومرات اللامين على مجال حلزوني ألفا ، يستخدمه المونومران للالتفاف حول بعضهما البعض لتشكيل ثنائى ، له الهيكل بيسبيرالس. يتم ربط الثنائيين بشكل أكبر من خلال وجوههم الجانبية في اتجاه مضاد موازٍ ، مما يشكل رباعي الأبعاد يُعرف باسم الخيط الأولي. يتم دمج ثمانية رباعيات في خيوط ملتوية تشبه الحبل. يمكن تجميع الشعيرات وتفكيكها ديناميكيًا ، أي أن طول الشعيرة يعتمد على السرعات النسبية لتجميعها وتفكيكها.

الكروموسومات

تحتوي النواة على معظم المواد الجينية للخلية ، والتي تتكون من العديد من جزيئات الحمض النووي الخطية التي يتم تنظيمها في هياكل تعرف باسم الكروموسومات. يبلغ الطول الإجمالي لجزيئات الحمض النووي في الخلية البشرية حوالي 2 متر. خلال معظم دورة الخلية ، تشكل هذه الجزيئات مع البروتينات ما يسمى بالكروماتين ، وأثناء انقسام الخلية ، تظهر الكروموسومات ككروموسومات منفصلة ومتميزة جيدًا تشكل النمط النووي. توجد كمية صغيرة من المادة الوراثية الخلوية في الميتوكوندريا ، وفي حالة الخلية النباتية ، في البلاستيدات الخضراء.

هناك نوعان من الكروماتين. في euchromatin ، يكون الحمض النووي هو الأقل تنظيمًا ؛ يحتوي على الجينات التي يتم نسخها بشكل متكرر. هناك نوع آخر من الكروماتين ، وهو الكروماتين المغاير ، وهو أكثر إحكاما ويحتوي على حمض نووي نادرًا ما يتم نسخه أو لا يتم نسخه أبدًا. ينقسم الهيتروكروماتين إلى اختياري ، وهو موجود فقط في خلايا من نوع معين وفي مرحلة معينة من دورة الخلية ، وتكوين ، ويمثله تراكيب صبغية مثل التيلوميرات والسنتروميرات. أثناء الطور البيني ، يحتل الكروماتين لكل كروموسوم منطقة محددة بدقة من النواة - إقليم الكروموسوم. عادة ما توجد الجينات النشطة ، التي تميل إلى أن تكون موجودة في euchromatin ، على حدود منطقة الكروموسوم.

الهيئات النووية

تحتوي نواة خلايا الثدييات على عدد من الأجزاء الفرعية المنفصلة تسمى الأجسام النووية. يقومون بتجزئة النواة ، مما يخلق بداخلها فراغات منفصلة لها خصائص معينة. تؤدي العديد من الأجسام النووية وظائف محددة ، مثل تخليق ومعالجة الحمض النووي الريبي ما قبل الريبوسوم في النواة ، وتراكم وتجميع مكونات الجسيمات في البقع (انظر أدناه) ، أو تراكم جزيئات الحمض النووي الريبي في النمش. الآليات التي تضمن أداء هذه الوظائف من قبل الأجسام النووية متنوعة للغاية. في بعض الحالات ، يمكن أن يكون الجسم النووي بمثابة موقع لعمليات معينة ، مثل النسخ. في حالات أخرى ، تقوم الأجسام النووية على ما يبدو بتنظيم التركزات المحلية لمكوناتها في النيوكليوبلازم بشكل غير مباشر. مثل العضيات السيتوبلازمية ، تحتوي الأجسام النووية على مجموعة معينة من البروتينات التي تحدد هيكلها على المستوى الجزيئي. ومع ذلك ، على عكس العضيات السيتوبلازمية ، فإن الأجسام النووية ليست محاطة بأغشية دهنية ، ويتم ضمان سلامتها الهيكلية تمامًا عن طريق تفاعلات البروتين والبروتين RNA. يسرد الجدول أدناه الخصائص الرئيسية للهيئات النووية.

جسم نووي	المهام	المكونات المميزة	الحجم النموذجي (بالميكرومتر)	الكمية لكل نواة
نوية	نشأة الريبوسوم	الات بوليميراز الحمض النووي الريبي أناوعوامل معالجة الرنا الريباسي وتجميع الوحدات الفرعية الريبوسومية	3-8	1-4
رقطة	تراكم وتجميع عوامل الربط	عوامل الربط قبل الرنا المرسال	2-3	20-50
إجهاد الأجسام النووية	تنظيم النسخ والربط تحت الضغط	HSF1، HAP	1-2	3-6
جسم موقع هيستون	معالجة هيستون قبل الرنا المرسال	NPAT، فلاش، U7 snRNP	0,2-1,2	2-4
هيئة كاجال	التكوُّن الحيوي ونضج وتداول الحمض النووي الريبي الصغير	ملف SMN	0,2-1,5	1-10
جسم PML	تنظيم استقرار الجينوم ، إصلاح الحمض النووي ، التحكم في النسخ ، الحماية من الفيروسات	PML	0,1-1	10-30
النمش	تنظيم mRNA ، تحرير RNA	RNAs غير مشفر NEAT1 / MENε / ، بروتينات PSP1 ، p54 nrb / NONO	0,2-1	2-20
مقصورة حول النواة	تنظيم ما بعد النسخ لمجموعة من الحمض النووي الريبي المركب بوليميراز الحمض النووي الريبي الثالث	PTB	0,2-1	1-2

نوية

النواة هي بنية كثيفة منفصلة في النواة. إنه غير محاط بغشاء ويتشكل في المنطقة التي يوجد بها rDNA - يكرر جنبًا إلى جنب جينات RNA الريبوسومية (rRNA) تسمى المنظمات النووية. الوظيفة الرئيسية للنواة هي تخليق الرنا الريباسي وتكوين الريبوسومات. تعتمد السلامة الهيكلية للنواة على نشاطها ، ويؤدي تعطيل جينات الرنا الريباسي إلى مزيج من الهياكل النووية.

في المرحلة الأولى من تكوين الريبوسوم ، يقوم إنزيم RNA polymerase I بنسخ rDNA ويشكل ما قبل rRNA ، والذي يتم تقطيعه إلى 5.8S و 18S و 28S rRNA. تحدث عملية النسخ والمعالجة اللاحقة للنسخ من الرنا الريباسي في النواة بمشاركة رنا نووي صغير (snoRNAs) ، وبعضها ينشأ من إنترونات الرنا المرسال المقسمة من الجينات التي تشفر البروتينات المرتبطة بوظيفة الريبوسوم. الوحدات الفرعية الريبوسومية المجمعة هي أكبر الهياكل التي تمر عبر المسام النووية.

عند النظر إليها تحت المجهر الإلكتروني ، يمكن تمييز ثلاثة مكونات في النواة: المراكز الليفية (FC) ، والمكون الليفي الكثيف (CFC) المحيط بها ، والمكون الحبيبي (GC) ، والذي بدوره يحيط بـ CFC. يحدث نسخ الرنا الريباسي في FC وعلى حدود FC و PFC ؛ لذلك ، عندما يتم تنشيط تكوين الريبوسومات ، يصبح FC واضحًا. يحدث قطع وتعديل الرنا الريباسي في PFC ، والخطوات اللاحقة في تكوين الوحدات الفرعية الريبوسومية ، بما في ذلك تحميل بروتينات الريبوسوم ، تحدث في HA.

هيئة كاجال

جسم كاجال (TC) هو الجسم النووي الموجود في جميع حقيقيات النوى. يتم تحديده من خلال وجود بروتين كويلين المميز والحمض النووي الريبي المحدد (scaRNAs). يحتوي TK أيضًا على بروتين SMN. بقاء الخلايا العصبية الحركية). تحتوي MAs على تركيز عالٍ من تضفير البروتينات النووية الصغيرة (snRNPs) وعوامل معالجة الحمض النووي الريبي الأخرى ، لذلك يُعتقد أن MAs تعمل كمواقع للتجميع و / أو تعديل ما بعد النسخ لعوامل الربط. توجد المعارف التقليدية في النواة أثناء الطور البيني ولكنها تختفي أثناء الانقسام الفتيلي. في التولد الحيوي لـ TC ، يتم تتبع خصائص الهيكل التنظيمي ذاتيًا.

عندما تمت دراسة توطين SMN داخل الخلايا لأول مرة عن طريق التألق المناعي ، تم العثور على البروتين في جميع أنحاء السيتوبلازم ، وكذلك في جسم نووي مماثل في الحجم لـ MC وغالبًا ما يكون مجاورًا لـ MC. لهذا السبب ، سميت هذه الهيئة بـ "TK twin" (م. الجوزاء من CB) أو مجرد جوهرة. ومع ذلك ، اتضح أن خط خلية هيلا الذي اكتشف فيه الجسم الجديد كان غير عادي: في سلالات الخلايا البشرية الأخرى ، وكذلك في ذبابة الفاكهة. ذبابة الفاكهة سوداء البطنيتم تنسيق SMN مع coilin في TC. لذلك ، في الحالة العامة ، يمكن اعتبار SMN مكونًا مهمًا من TC ، وليس كعلامة على هيئة نووية فردية.

جسم موقع هيستون

أجسام PML

رقطة

النمش

Paraspeckles هي أجسام نووية غير منتظمة الشكل تقع في الفضاء بين الألوان للنواة. تم وصفها لأول مرة في خلايا هيلا ، التي تحتوي على 10-30 نقشًا نظيرًا لكل نواة ، لكن النمش الموجود الآن موجود في جميع الخلايا البشرية الأولية ، وفي خلايا الخطوط المحولة ، وفي أقسام الأنسجة. لقد حصلوا على اسمهم بسبب موقعهم في القلب - بالقرب من البقع.

النقطان عبارة عن هياكل ديناميكية تتغير استجابة للتغيرات في نشاط التمثيل الغذائي للخلية. تعتمد على النسخ ، وفي غياب النسخ بواسطة RNA polymerase II ، تختفي النمش المظلي وتشكل جميع بروتيناتها (PSP1 و p54nrb و PSP2 و CFI (m) 68 و PSF) غطاء حول النواة على شكل منجل. لوحظت هذه الظاهرة خلال دورة الخلية: توجد نقاشات في الطور البيني وجميع مراحل الانقسام الفتيلي باستثناء الطور النهائي. أثناء الطور النهائي ، تتشكل نوى الابنة ، ولا يقوم RNA polymerase II بنسخ أي شيء ، لذلك تشكل بروتينات نقش البندق الغطاء حول النواة. تشارك Paraspeckles في تنظيم التعبير الجيني عن طريق تجميع تلك RNAs حيث توجد مناطق مزدوجة الشريطة خاضعة للتحرير ، أي تحويل الأدينوزين إلى إينوزين. من خلال هذه الآلية ، تشارك الطيور في التحكم في التعبير الجيني أثناء التمايز والعدوى الفيروسية والضغط.

مقصورة حول النواة

المقصورة حول النواة (OK) هي جسم نووي غير منتظم الشكل ، يتميز بأنه يقع على محيط النواة. على الرغم من كونهما مرتبطين جسديًا ، إلا أن المقصورتين منفصلتان من الناحية الهيكلية. عادة ما توجد الخلايا الجذعية السرطانية في الخلايا السرطانية الخبيثة. حسنًا ، هو هيكل ديناميكي ، ويحتوي على الكثير من البروتينات المرتبطة بـ RNA و RNA polymerase III. يتم ضمان الاستقرار الهيكلي لـ OK عن طريق النسخ الذي يتم إجراؤه بواسطة RNA polymerase III ووجود البروتينات الرئيسية. نظرًا لأن وجود TC يرتبط عادةً بالأورام الخبيثة والقدرة على الانتشار ، فإنها تعتبر علامات محتملة للسرطان والأورام الخبيثة الأخرى. تم عرض ارتباط OK مع مواضع DNA محددة.

إجهاد الأجسام النووية

تتشكل أجسام الإجهاد النووية في النواة أثناء الصدمة الحرارية. تتشكل بالتفاعل المباشر لعامل نسخ الصدمة الحرارية 1 ( HSF1) والترادف اللامركزي في تسلسل القمر الصناعي III ، والذي يتوافق مع مواقع النسخ النشط للنصوص غير المشفرة للساتل III. من المعتقد على نطاق واسع أن مثل هذه الأجسام تتوافق مع أشكال معبأة بكثافة شديدة من مجمعات البروتينوكليوبروتين. في الخلايا المجهدة ، يُعتقد أنها متورطة في تغييرات سريعة وعابرة وعالمية في التعبير الجيني من خلال آليات مختلفة ، مثل إعادة تشكيل الكروماتين وامتصاص عوامل النسخ والربط. نادرًا ما توجد أجسام نووية مجهدة في الخلايا تحت الظروف العادية (غير المجهدة) ، لكن عددها يزداد بشكل حاد تحت تأثير الصدمة الحرارية. تم العثور على الأجسام النووية الإجهاد فقط في الخلايا البشرية وغيرها من الرئيسيات.

الهيئات النووية اليتيمة

جسم نووي	وصف	الحجم النموذجي (بالميكرومتر)	الكمية لكل نواة
كلستوسوم	يركز 20S و 19S المجمعات البروتيازوم والبروتينات المرتبطة يوبيكويتين. يوجد بشكل أساسي عندما يتم تحفيز نشاط البروتوزوم وإزالته عند تثبيط نشاط البروتياز.	0,2-1,2	0-3
هيئة الانقسام هيئة التخليص)	معزز بعوامل الانشطار CstFو CPSFوكذلك البروتين DDX1تحتوي صندوق ميت. يوجد بشكل أساسي في المرحلة S ولا يتأثر بتثبيط النسخ.	0,2-1,0	1-4
مجال OPT	غني بعوامل النسخ أكتوبر 1و PTF. يتم تنسيقه جزئيًا مع مواقع النسخ. وجدت بشكل رئيسي في أواخر المرحلة G1 ، تم تفكيكها عن طريق تثبيط النسخ.	1,0-1,5	1-3
جسم بولي كومب	توجد في خلايا الإنسان وخلايا ذبابة الفاكهة الغنية ببروتين PcG. يراكم بروتينات RING1 في البشر ، مؤشر كتلة الجسم 1، HPC ، قد يترافق مع الهيتروكروماتين المحيط بالتروم.	0,3-1,0	12-16
برج الثور سام 68	يتراكم بروتين Sam68 والبروتينات المماثلة SLM-1 و SLM-2. مفككة عن طريق تثبيط النسخ. ربما غني بالـ RNA.	0,6-1,0	2-5
هيئة سومو	غني ببروتينات سومو وإنزيم سومو المترافق يو بي سي 9. عوامل النسخ المركزة pCREB ، CBP ، ج-يونيو.	1-3	1-3

المهام

يحمي الغلاف النووي الحمض النووي للخلية ويشارك في تنظيم أكثر تعقيدًا للتعبير الجيني مقارنة بالخلية بدائية النواة. في بدائيات النوى ، يعتبر النسخ والترجمة عمليتين متزاوجتين ، وتبدأ ترجمة الرنا المرسال إلى بروتين حتى قبل أن يتم تصنيعه بالكامل. في الخلايا حقيقية النواة ، يتم فصل السيتوبلازم الذي تحدث فيه الترجمة والنسخ الذي يحدث في النواة مكانيًا ، لذلك هناك حاجة لضمان نقل الجزيئات بين النواة والسيتوبلازم.

يمنح الغلاف النووي النواة التحكم في محتوياتها ويفصلها عن باقي السيتوبلازم. هذا مهم لتنظيم العمليات التي تحدث على جانبي الغلاف النووي. عندما تحتاج العملية السيتوبلازمية إلى أن تكون محدودة إلى حد ما ، فعادة ما يتم نقل مشاركها الرئيسي إلى النواة ، حيث يتفاعل مع عوامل النسخ وبالتالي يؤدي إلى قمع تكوين بعض الإنزيمات المشاركة في عملية السيتوبلازم. على سبيل المثال ، تحلل السكر ، وهي العملية التي تستخلص فيها الخلية الطاقة من جزيء الجلوكوز ، لديها مثل هذه الآلية التنظيمية. يتم تنفيذ أول تفاعل لتحلل السكر بواسطة إنزيم هكسوكيناز ، مما يؤدي إلى تحويل جزيء الجلوكوز إلى جلوكوز 6 فوسفات. عندما يزداد تركيز الفركتوز -6-فوسفات (مادة تتكون من الجلوكوز -6-فوسفات أثناء تحلل السكر) ، يرسل البروتين التنظيمي هيكساوكيناز إلى النواة ، حيث يشكل مركبًا نسخيًا قمعيًا يكبح التعبير عن الجينات التي تشفر الإنزيمات المحللة للجلوكوز.

من أجل التحكم في الجينات التي يتم نسخها ، لا تتمتع عوامل النسخ في الخلية بوصول مادي إلى الحمض النووي حتى يتم تنشيطها في مسار تأشير معين. هذا يمنع حتى التعبير المنخفض عن الجينات الخاطئة. على وجه الخصوص ، في حالة الجينات التي يتحكم فيها NF-B والتي تشارك في العملية الالتهابية ، يتم تحفيز النسخ عن طريق مسار تأشير ، على سبيل المثال ، بدءًا من ارتباط جزيء إشارة TNF-α بمستقبله على غشاء الخلية ويؤدي في النهاية إلى تنشيط عامل النسخ NF-B. تسمح إشارة التوطين النووي الموجودة في NF-B بالمرور داخل وخارج النواة عبر المسام النووية ؛ في النواة ، فإنه يحفز نسخ الجينات المستهدفة.

يمنع التقسيم الخلية من نسخ mRNA غير المقسم. تحتوي جزيئات الرنا المرسال حقيقية النواة على إنترونات يجب إزالتها قبل أن تبدأ ترجمة الرنا المرسال. يحدث التضفير ، أي إزالة الإنترونات ، في النواة ، مما يمنع وصول الريبوسومات خارج النواة إلى ما قبل الرنا المرسال. إذا لم تكن هناك نواة ، فإن الريبوسومات ستبدأ في ترجمة mRNA غير الناضج ، مما سيؤدي إلى تكوين منتجات بروتينية غير صحيحة.

نظرًا لأن النسخ يحدث في النواة ، تحتوي النواة على العديد من البروتينات التي تشارك بشكل مباشر في النسخ أو تنظمه. تشتمل هذه البروتينات على الهليكازات ، التي تعمل على فك اللولب المزدوج للحمض النووي ، مما يسهل وصول البروتينات الأخرى إليه ، وبوليميراز الحمض النووي الريبي ، الذي يصنع الحمض النووي الريبي (RNA) ، و (topoisomerases) ، التي تؤثر على طوبولوجيا الحمض النووي ، ومجموعة متنوعة من عوامل النسخ.

النقل النووي

يتم التحكم في الخروج من النواة والدخول إلى نواة الجزيئات الكبيرة بواسطة المسام النووية. على الرغم من أن الجزيئات الصغيرة يمكن أن تدخل النواة دون أي تنظيم ، إلا أن الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والحمض النووي الريبي يجب أن ترتبط بالكاريوفيرينات للانتقال إلى النواة (الاستيراد) وخارج النواة (الصادرات). تحتوي البروتينات التي يجب نقلها من السيتوبلازم إلى النواة على تسلسل معين من الأحماض الأمينية يُعرف باسم إشارة التوطين النووي ، والتي ترتبط بها المستوردين. وبالمثل ، تحتوي البروتينات التي يجب أن تخرج من النواة إشارة تصدير نووي، معترف بها من قبل exportins. يتم تنظيم قدرة الواردات والصادرات على حمل حمولتها بواسطة GTPases ، وهي إنزيمات تعمل على تحلل GTP لإطلاق الطاقة. مفتاح GTPase للنقل النووي جرى، والتي يمكن أن ترتبط بـ GTP أو الناتج المحلي الإجمالي ، اعتمادًا على موقعها (في النواة أو في السيتوبلازم). في الأساس ، يتسبب تفاعل Ran-GTP مع الاستيراد في حدوث تغيير توافقي في الأخير بحيث ينفصل عن البضائع المنقولة. يتم نقل المركب المتشكل من Ran-GTP و importin إلى السيتوبلازم ، حيث يفصل بروتين RanBP Ran-GTP عن الاستيراد. الانفصال عن الاستيراد يسمح للبروتين فجوةاتصل بـ Ran-GTP وحفز التحلل المائي لـ GTP إلى الناتج المحلي الإجمالي. علاوة على ذلك ، يتم التعرف على مجمع Ran-GDP بواسطة البروتين NUTF2التي تعيدها إلى النواة. البروتين في النواة مرفق البيئة العالميةيستبدل الناتج المحلي الإجمالي بـ GTP ، ويشكل Ran-GTP ويغلق الدورة.

التجميع والتفكيك

خلال حياة الخلية ، يمكن تفكيك النواة (أثناء انقسام الخلية أو موت الخلايا المبرمج). خلال هذه العمليات ، يتم تدمير المكونات الهيكلية للنواة - الغلاف النووي والصفيحة النووية. في معظم الخلايا ، يحدث تفكك النواة أثناء طور الانقسام الفتيلي. ومع ذلك ، لا يقتصر تفكيك النواة بشكل صارم على الانقسام الفتيلي ولا يحدث في جميع الخلايا. تخضع بعض حقيقيات النوى أحادية الخلية (مثل الخميرة) لما يُعرف باسم الانقسام المغلق ، حيث يظل الغلاف النووي سليمًا. في الانقسام المغلق ، تنتقل الكروموسومات إلى جوانب مختلفة من النواة ، والتي تنقسم بعد ذلك إلى قسمين. في المقابل ، عادةً ما تخضع خلايا حقيقيات النوى العليا للانقسام المفتوح ، والذي ينهار خلاله الغلاف النووي. تهاجر الكروموسومات إلى أقطاب مختلفة من المغزل ، ويتم إعادة تكوين نواتين حولها. تخضع الصفيحة النووية أيضًا للتفكيك بسبب فسفرة اللامينات بواسطة كينازات مثل بروتين كيناز المعتمد على السيكلين 1. يبدأ تجميع الصفيحة النووية في نوى الابنة بعد نزع الفسفرة من اللامينات.

موت الخلايا المبرمج هو عملية مضبوطة لتدمير المكونات الخلوية مما يؤدي إلى موت الخلايا. تحدث التغييرات المرتبطة بالاستماتة مباشرة في النواة ومحتوياتها. وتشمل هذه تكاثف الكروماتين ، وكذلك تفكك الغلاف النووي والصفيحة النووية. يتم التوسط في انهيار شبكة اللامين عن طريق البروتياز الأبوطوزيكي ، المعروف باسم الكاسبيسات ، والذي يحطم اللامينات وبالتالي يؤثر على السلامة الهيكلية للنواة. يستخدم تدمير الصفيحة أحيانًا كمؤشر على نشاط الكاسباس في دراسات موت الخلايا المبرمج. لا تفقد الخلايا التي تعبر عن اللامينات الطافرة المقاومة لـ caspase السلامة النووية أثناء موت الخلايا المبرمج ، لذلك تلعب اللامينات دورًا رئيسيًا في بدء التغييرات التي تخضع لها النواة أثناء موت الخلايا المبرمج. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تثبيط تجميع اللامينات في شبكة يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج.

ملامح النوى في مختلف حقيقيات النوى

تختلف أحجام وأشكال وتشكل النوى حقيقية النواة على نطاق واسع. لو بيروبلازميدو Leishmania ، يبلغ قطر النواة 1-3 ميكرون ، ثم في بعض الراديولاريين ، يصل قطر النوى إلى 400 ميكرون وحتى 1 مم. كقاعدة عامة ، يكون شكل النواة في معظم حقيقيات النوى قريبًا من كروية ، ولكن في بعض الأحيان يمكن أن تتخذ أشكالًا غريبة إلى حد ما (هذا ، على وجه الخصوص ، ينطبق على النوى الكبيرة الهدبية). على الرغم من أن قشرة النواة في جميع حقيقيات النوى تتكون من غشاءين ، فإن عدد المسام فيها يختلف اختلافًا كبيرًا في الأنواع المختلفة ، وفي بعض الأحيان يمكن أن تجاورها طبقات إضافية (من الخارج والداخل) ؛ على سبيل المثال ، في العديد من الأميبات التي تعيش بحرية ، توجد طبقة ليفية ذات بنية خلوية مجاورة للجانب الداخلي للقشرة ، والتي تتجاوز بشكل كبير القشرة النووية في السماكة ، وفي الأشعة الشعاعية ، توجد طبقات ليفية إضافية على الجانب الخارجي من الغلاف .

يتميز تنظيم النواة في الطلائعيات من نوع Dinoflagellate (Dinoflagellata) بأصالة كبيرة. معظم ممثليهم لديهم نواة فيها الكروموسومات تكثفطوال دورة الخلية بأكملها (بما في ذلك في الطور البيني) وخالية عمليا من الهستونات. يسمى هذا النوع من النواة دينوكاريون. في الوقت نفسه ، فإن كمية الحمض النووي في ثنائي النواة أكبر بعشرات ومئات المرات من كمية الحمض النووي لكل خلية في ممثلي مجموعات أخرى من حقيقيات النوى. ومع ذلك ، فإن بعض الدينوفلاجيلات ( نوكتيلوكا, أودينيوم ) لديها نوى حقيقية النواة طبيعية ؛ في ممثلين آخرين من النوع في الخلايا النباتية ، تكون النوى عادية ، والدينوكاريون موجود في مراحل أخرى من دورة الخلية (على سبيل المثال ، في الأمشاج).

تحتوي الخلايا البروتستية على نواة واحدة على الأقل. في الوقت نفسه ، توجد أيضًا الخلايا غير النووية في كائنات ميتازوا ، والتي ، بدون نواة ، فقدت القدرة على الانقسام مع تكوين خليتين ابنتيتين. أفضل مثال معروف للخلايا غير ذات النواة هي كريات الدم الحمراء في الثدييات ، والتي تفتقر أيضًا إلى العضيات الأخرى ، مثل الميتوكوندريا. تنضج خلايا الدم الحمراء في نخاع العظام من خلال عملية تكون الكريات الحمر ، والتي تفقد خلالها النوى والعضيات الأخرى والريبوزومات. يتم دفع النواة خارج الخلية أثناء عملية تمايز الأرومة الحمراء إلى الخلايا الشبكية ، والتي تعمل بمثابة مقدمة مباشرة لكريات الدم الحمراء. تحت تأثير بعض المطفرات ، يمكن إطلاق كريات الدم الحمراء غير الناضجة التي تحتوي على نوى صغيرة في الدم.

معظم الطلائعيات لها نواة واحدة فقط ؛ في الطلائعيات ، والتي تتميز بدورة حياة معقدة (على سبيل المثال ، ممثلو نوع apicomplexa (Apicomplexa) لديهم مراحل أحادية النواة ومتعددة النواة.

خلايا أولية متعددة النوى

يحتوي تكوين البلاستيدات الخضراء في الخلايا الخفية و chlorarachniophytes نيوكليومورف- نواة مخفضة للتعايش الداخلي الضوئي ، تم دمجها من قبل أسلاف هذه الطحالب أثناء التعايش الداخلي الثانوي (في Cryptophyta ، تم دمج الطحالب الحمراء ، وفي Chlorarachnea ، الطحالب الخضراء)

نواة الخلية

جوهر(nucleus، s. karyon) موجود في جميع الخلايا البشرية ، باستثناء خلايا الدم الحمراء والصفائح الدموية. وظائف النواة هي تخزين المعلومات الوراثية ونقلها إلى خلايا (ابنة) جديدة. ترتبط هذه الوظائف بوجود الحمض النووي في النواة. يحدث تخليق البروتين أيضًا في النواة - الحمض النووي الريبي RNA والمواد الريبوسومية.

في معظم الخلايا ، تكون النواة كروية أو بيضاوية الشكل ، ولكن توجد أشكال أخرى للنواة (حلقية ، على شكل قضيب ، مغزلي ، على شكل حبة ، على شكل حبة ، مجزأة ، على شكل كمثرى ، متعددة الأشكال). يختلف حجم النواة بشكل كبير - من 3 إلى 25 ميكرون. تحتوي البويضة على أكبر نواة. معظم الخلايا البشرية أحادية النواة ، ولكن هناك خلايا ثنائية النواة (بعض الخلايا العصبية وخلايا الكبد وخلايا عضلة القلب). بعض الهياكل متعددة النوى (ألياف عضلية). تحتوي النواة على غلاف نووي وكروماتين ونواة و nucleoplasm (الشكل 4).

يتكون الغشاء النووي ، أو caryotheca (caryothéca) ، الذي يفصل محتويات النواة عن السيتوبلازم ، من غشاء نووي داخلي وخارجي بسمك 8 نانومتر لكل منهما. يتم فصل الأغشية عن طريق فضاء حول النواة (caryotheca cistern) بعرض 20-50 نانومتر ، والذي يحتوي على مادة دقيقة الحبيبات ذات كثافة إلكترون معتدلة. يمر الغشاء النووي الخارجي إلى الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية. بويتو الفضاء حول النواة Mu هو تجويف واحد مع الشبكة الإندوبلازمية. يرتبط الغشاء النووي الداخلي داخليًا بشبكة واسعة من ألياف البروتين ، تتكون من وحدات فرعية فردية.

أرز. 4. نواة الخلية (أ) ومعقد المسام النووي (ب). 1 - الغشاء النووي الداخلي ؛ 2 - الغشاء النووي الخارجي ؛ 3 - الفضاء المحيط بالنووية ؛ 4 - أغشية الشبكة الإندوبلازمية. 5 - نواة. 6 - كروماتين غير مكثف ؛ 7 - الوقت النووي ؛ 8 - حبيبات المسام النووية ؛ 9- غشاء المسام النووي.

يحتوي الغلاف النووي على العديد من المسام النووية المستديرة التي يبلغ قطر كل منها 50-70 نانومتر. تحتل المسام النووية في المجمل ما يصل إلى 25٪ من سطح النواة. يصل عدد المسام في نواة واحدة إلى 3000-4000. على طول حواف المسام ، ترتبط الأغشية الخارجية والداخلية ببعضها البعض وتشكل ما يسمى بحلقة المسام. يتم إغلاق كل مسام بواسطة غشاء ، يسمى أيضًا مجمع المسام. أغشية المسام لها بنية معقدة ؛ تتكون من حبيبات بروتينية مترابطة. من خلال المسام النووية ، يتم إجراء النقل الانتقائي للجزيئات الكبيرة ، وكذلك تبادل المواد بين النواة والعصارة الخلوية للخلية.

تحت الغلاف النووي نيوكليوبلازم (كريوبلازم)(nucleoplasma، s. karyoplasma) ، التي لها بنية متجانسة ، والنواة. في نيوكليوبلازم النواة غير المنقسمة ، في مصفوفة البروتين النووي الخاصة بها ، توجد حبيبات تناضحية (كتل) لما يسمى بالكروماتين المغاير. تسمى مناطق الكروماتين المخففة الواقعة بين الحبيبات كروماتين حقيقي. يسمى الكروماتين السائب أيضًا بالكروماتين منزوع التكثيف ؛ حيث تستمر العمليات التركيبية بشكل مكثف. أثناء انقسام الخلية ، يثخن الكروماتين ويتكثف ويشكل الكروموسومات.

الكروماتينية(الكروم) للنواة غير المنقسمة والكروموسومات للنواة المقسمة تتكون من جزيئات حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) المرتبط بالحمض النووي الريبي (RNA) والبروتينات - الهيستونات وغير الهيستونات. يجب التأكيد على الهوية الكيميائية للكروماتين والكروموسومات.

يتكون كل جزيء DNA من سلسلتين طويلتين من عديد النوكليوتيد الأيمن (حلزون مزدوج) ، ويتكون كل نوكليوتيد من قاعدة نيتروجينية وجلوكوز وبقايا حمض الفوسفوريك. تقع القاعدة داخل اللولب المزدوج ، والهيكل العظمي للفوسفات السكر بالخارج.

تتم كتابة المعلومات الوراثية في جزيئات الحمض النووي في التسلسل الخطي لنيوكليوتيداته. الجسيم الأساسي للوراثة هو الجين. الجين هو جزء من الحمض النووي يحتوي على تسلسل محدد من النيوكليوتيدات المسؤولة عن تخليق بروتين معين معين.

يتم حزم جزيء الحمض النووي في النواة بشكل مضغوط. وهكذا ، فإن جزيء DNA واحد يحتوي على مليون نيوكليوتيد ، بترتيبها الخطي ، سيشغل قطعة بطول 0.34 مم فقط. يبلغ طول كروموسوم بشري واحد في شكل ممتد حوالي 5 سم ، ومع ذلك ، في الحالة المضغوطة ، يبلغ حجم الكروموسوم حوالي 10-15 سم 3.

تشكل جزيئات الحمض النووي المرتبطة ببروتينات الهيستون النيوكليوزومات ، وهي الوحدات الهيكلية للكروماتين. نيوكليوسوملها شكل حبة قطرها 10 نانومتر. يتكون كل نيوكليوسوم من هيستونات ، يلتف حولها خيط DNA يبلغ 146 نقطة أساس. بين النيوكليوسومات توجد أقسام خطية من الحمض النووي ، تتكون من 60 زوجًا من النيوكليوتيدات.

يتم تمثيل الكروماتين بواسطة الألياف ، التي تشكل حلقات طولها حوالي 0.4 ميكرومتر ، تحتوي على 20.000 إلى 30.000 زوج قاعدي.

نتيجة للضغط (التكثيف) والتواء (التخصص الفائق) للبروتينات الريبية غير المؤكسدة (DNP) في النواة المنقسمة ، تصبح الكروموسومات مرئية. هذه الهياكل الكروموسومات(chromasomae ، من اليونانية chruma - دهان ، سوما - جسم) - عبارة عن تكوينات طويلة على شكل قضيب مع ذراعين يفصل بينهما ما يسمى انقباض - centromere. اعتمادًا على موقع السنترومير والموضع النسبي وطول الذراعين (الأرجل) ، يتم تمييز ثلاثة أنواع من الكروموسومات: متري ، لها نفس الذراعين تقريبًا ؛ تحت المركز ، حيث يختلف طول الكتفين ؛ acrocentric ، حيث يكون أحد الكتفين طويلًا والآخر قصير جدًا ، وبالكاد يمكن ملاحظته. يحتوي الكروموسوم على مناطق أوروبية ومغايرة اللون. هذا الأخير في النواة غير المنقسمة وفي الطور المبكر للانقسام يظل مضغوطًا. يتم استخدام التناوب بين المناطق الأوروبية وغير المتجانسة لتحديد الكروموسومات.

سطح الكروموسومات مغطى بجزيئات مختلفة ، خاصة البروتينات النووية الريبية (RNPs). تحتوي الخلايا الجسدية على نسختين من كل كروموسوم ، ويطلق عليها اسم متماثل. إنهم متماثلون في الطول والشكل والبنية ويحملون نفس الجينات الموجودة بنفس الطريقة. تسمى السمات الهيكلية للكروموسومات وعددها وحجمها بالنمط النووي. يشتمل النمط النووي البشري الطبيعي على 22 زوجًا من الجسيمات الذاتية وزوجًا واحدًا من الكروموسومات الجنسية (XX أو XY). تحتوي الخلايا البشرية الجسدية (ثنائية الصبغيات) على عدد مضاعف من الكروموسومات - 46. تحتوي الخلايا الجنسية على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية - 23 كروموسوم. لذلك ، فإن الحمض النووي في الخلايا الجرثومية أقل مرتين من الخلايا الجسدية ثنائية الصبغة.

نوية(النواة) ، واحدة أو أكثر ، توجد في جميع الخلايا غير المنقسمة. له شكل جسم دائري ملطخ بشدة ، يتناسب حجمه مع كثافة تخليق البروتين. تتكون النواة من نواة كثيفة الإلكترون (من خيط بيتا يوناني) ، حيث يتم تمييز جزء خيطي (ليفي) ، يتكون من العديد من خيوط RNA المتشابكة بسمك حوالي 5 نانومتر ، وجزء حبيبي. يتكون الجزء الحبيبي (الحبيبي) من حبيبات يبلغ قطرها حوالي 15 نانومتر ، وهي جزيئات RNP - سلائف للوحدات الفرعية الريبوسومية. يتم تضمين الكروماتين حول النواة في تجاويف nucleolonema. تتشكل الريبوسومات في النواة.

انقسام الخلية. دورة الخلية

ينمو الكائن الحي عن طريق زيادة عدد الخلايا عن طريق الانقسام. الطرق الرئيسية لانقسام الخلايا في جسم الإنسان هي الانقسام والانقسام الاختزالي. تسير العمليات التي تحدث في طرق انقسام الخلايا هذه بنفس الطريقة ، ولكنها تؤدي إلى نتائج مختلفة.

انقسام الخلايا الانقسامية(الانقسام) يؤدي إلى زيادة عدد الخلايا ونمو الجسم. بهذه الطريقة ، يتم ضمان تجديد الخلايا عندما تتآكل وتموت. من المعروف الآن أن خلايا البشرة تعيش من 10 إلى 30 يومًا ، وكريات الدم الحمراء - حتى 4-5 أشهر. تعيش الخلايا العصبية والعضلية (الألياف) طوال حياة الإنسان.

في جميع الخلايا ، أثناء التكاثر (الانقسام) ، لوحظت تغييرات تتناسب مع إطار دورة الخلية. دورة الخليةتسمى العمليات التي تحدث في الخلية من الانقسام إلى الانقسام أو من الانقسام إلى الموت (الموت) للخلية. في دورة الخلية ، يتم تمييز تحضير الخلية للانقسام (الطور البيني) والانقسام (عملية انقسام الخلية).

في الطور البيني ، الذي يستمر حوالي 20-30 ساعة ، يزداد معدل عمليات التخليق الحيوي ، ويزداد عدد العضيات. في هذا الوقت ، تتضاعف كتلة الخلية وجميع مكوناتها الهيكلية ، بما في ذلك المريكزات.

أرز. 5. انقسام الخلايا. مراحل الانقسام. يظهر تكوين الكروموسومات ، وتشكيل مغزل الانقسام والتوزيع المنتظم للكروموسومات والمريكزات في خليتين ابنتيتين.

أ - الطور البيني ب - الطور ب - الطورية ز - طور د - الطور النهائي. هـ - الطور المتأخر. 1 - جوهر 2 - مركز الخلية (centriole) ؛ 3 - مغزل انقسام الخلايا ؛ 4 - الكروموسومات. 5 - الأنابيب الدقيقة المستمرة ؛ 6 - مركز الخلية ؛ 7 - ثلم الانقسام الخلوي ؛ 8- تشكيل اللب.

يحدث تكرار (تكرار ، مضاعفة) لجزيئات الحمض النووي. هذه هي عملية نقل المعلومات الجينية المخزنة في DNA الوالدين عن طريق إعادة إنتاجها بدقة في الخلايا الوليدة. يعمل خيط الحمض النووي الأصل كقالب لتخليق الحمض النووي للابنة. نتيجة للتكرار ، يتكون كل جزيء من جزيئي الحمض النووي البنتين من حبلا قديم وواحد جديد. خلال فترة التحضير للانقسام ، يتم تصنيع البروتينات اللازمة لتقسيم الخلية في الخلية. بنهاية الطور البيني ، يتكثف الكروماتين في النواة.

الانقسام المتساوي(الانقسام ؛ من الميتوس - الخيط اليوناني) هي الفترة التي تنقسم فيها الخلية الأم إلى خليتين ابنتيتين (الشكل 5). يوفر انقسام الخلايا الانقسامية توزيعًا موحدًا لهياكل الخلية ، ومادتها النووية - الكروماتين - بين خليتين ابنتيتين. مدة الانقسام من 30 دقيقة إلى 3 ساعات ، وينقسم الانقسام إلى طور أولي ، طور ، طور ، طور نهاية.

في الطور الأولي ، تتفكك النواة تدريجياً ، وتتباعد المريكزات نحو أقطاب الخلية. يتم توجيه الأنابيب الدقيقة للمريكزات نحو خط الاستواء ، وفي منطقة خط الاستواء تتداخل مع بعضها البعض.

في الطور الاستوائي ، يتم تدمير الغلاف النووي ، ويتم إرسال خيوط الكروموسوم إلى القطبين ، مما يحافظ على الاتصال بخط الاستواء
منطقة الخلية. تتفكك هياكل الشبكة الإندوبلازمية ومركب جولجي إلى حويصلات صغيرة (حويصلات) ، والتي تتوزع مع الميتوكوندريا إلى نصفي الخلية المنقسمة. في نهاية الطور الرئيسي ، يبدأ كل كروموسوم بالانقسام بشق طولي إلى اثنين من الكروموسومات الابنة الجديدة.

في الطور الصاعد ، تنفصل الكروموسومات عن بعضها وتتباعد باتجاه أقطاب الخلية بمعدل يصل إلى 0.5 ميكرومتر / دقيقة. في نهاية الطور الطولي ، يغزو غشاء البلازما على طول خط الاستواء للخلية عموديًا على محورها الطولي ، مكونًا ثلمًا انشطاريًا.

في الطور النهائي ، الكروموسومات التي تباعدت إلى أقطاب الخلية اللا تكثيف ، تمر إلى الكروماتين ، ويبدأ نسخ (إنتاج) الحمض النووي الريبي. يتم تشكيل الغلاف النووي ، والنواة ، وتتشكل بسرعة الهياكل الغشائية للخلايا الوليدة المستقبلية. على سطح الخلية ، على طول خط الاستواء ، يتعمق الانقباض ، وتنقسم الخلية إلى خليتين ابنتيتين.

بسبب الانقسام الانقسامي ، تتلقى الخلايا الوليدة مجموعة من الكروموسومات متطابقة مع الوالد. يوفر الانقسام الخيطي الاستقرار الجيني ، وزيادة عدد الخلايا ، وبالتالي نمو الكائن الحي ، وكذلك عمليات التجديد.

الانقسام الاختزالي(من الانقسام الاختزالي اليوناني - الحد) لوحظ في الخلايا الجرثومية. نتيجة لانقسام هذه الخلايا ، تتشكل الخلايا الجديدة بمجموعة واحدة (أحادية الصيغة الصبغية) من الكروموسومات ، وهو أمر مهم لنقل المعلومات الجينية. عندما تندمج إحدى الخلايا الجنسية مع خلية من الجنس الآخر (أثناء الإخصاب) ، تتضاعف مجموعة الكروموسومات ، وتصبح كاملة ومزدوجة (ثنائية الصبغيات). في اللاقحة ثنائية الصبغة (ثنائية النواة) التي تشكلت بعد اندماج الخلايا الجرثومية ، توجد مجموعتان من الكروموسومات المتطابقة (المتجانسة). يأتي كل زوج من الكروموسومات المتجانسة لكائن ثنائي الصبغيات (الزيجوت) من نواة البويضة ومن نواة الحيوانات المنوية.

نتيجة لانقسام الخلايا الجرثومية في كائن ناضج ، تحتوي كل خلية ابنة على واحد فقط من جميع أزواج الكروموسومات المتجانسة للخلايا الأصلية. يصبح هذا ممكنًا لأنه أثناء الانقسام الاختزالي ، يحدث فقط تكرار الحمض النووي واثنين من الانقسامات النووية المتعاقبة. نتيجة لذلك ، يتم تكوين خليتين أحاديتين الصبغيات من خلية ثنائية الصبغيات. تحتوي كل خلية من هذه الخلايا الوليدة على نصف عدد الكروموسومات (23) الموجود في نواة الخلية الأم (46). نتيجة للانقسام الاختزالي ، لا تحتوي الخلايا الجنسية أحادية الصيغة الصبغية على عدد من الكروموسومات إلى النصف فحسب ، بل تحتوي أيضًا على ترتيب مختلف للجينات على الكروموسومات. لذلك ، لا يحمل الكائن الجديد مجموع خصائص والديه فحسب ، بل يحمل أيضًا ميزاته (الفردية).

أسئلة للتكرار وضبط النفس

1. ما العناصر التي تتكون منها نواة الخلية؟ ما هي الوظائف التي تؤديها؟

2. أخبرنا عن بنية جزيئات الحمض النووي.

3. إعطاء خاصية مورفولوجية للكروموسومات ، مع إعطاء تصنيفها.

4. ما هي دورة الخلية ، ما هي الفترات (المراحل) المميزة في هذه الدورة؟

5. ما هو الانقسام الاختزالي ، وكيف يختلف عن الانقسام؟