तृतीय। कोशिका केंद्रक.

1831 में अंग्रेजी वनस्पतिशास्त्री आर. ब्राउन द्वारा केंद्रक की खोज और वर्णन किया गया था।

यह सभी यूकेरियोटिक कोशिकाओं की विशेषता है, परिपक्व स्तनधारी एरिथ्रोसाइट्स और पौधे चलनी ट्यूबों के अपवाद के साथ। कोशिकाएं मोनोन्यूक्लियर (आमतौर पर) हो सकती हैं; बहुसंस्कृति (मानव और स्तनधारियों, कवक, आदि में यकृत और मांसपेशियों की कोशिकाएं)। कोशिका केंद्रक का आकार और आकार बहुत परिवर्तनशील होता है और यह जीव के प्रकार, साथ ही प्रकार, आयु और पर निर्भर करता है। कार्यात्मक अवस्थाकोशिकाओं। गोल या बहुभुज कोशिकाओं में, यह आमतौर पर गोलाकार होता है, लम्बी कोशिकाओं में यह छड़ के आकार का या अंडाकार होता है, ल्यूकोसाइट्स में यह पंजा के आकार का या बहु-लोब वाला होता है (कुछ कीड़ों और मकड़ियों की अरचनोइड ग्रंथियों की कोशिकाओं में)। न्यूक्लियस व्यास 3 से 10 माइक्रोन, (5 - 20 माइक्रोन)

द्वारा रासायनिक संरचनाकेन्द्रक शेष कोशिका से भिन्न होता है उच्च सामग्रीडीएनए (15 - 30%) और आरएनए (12%)। कोशिका के डीएनए का 99% नाभिक में केंद्रित होता है, जहां यह प्रोटीन (हिस्टोन और गैर-हिस्टोन) के साथ मिलकर कॉम्प्लेक्स बनाता है - डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोप्रोटीन (डीएनपी)।

कर्नेल कार्य करता है:

1) आनुवंशिक जानकारी का भंडारण और पुनरुत्पादन;

2) कोशिका में होने वाली चयापचय प्रक्रियाओं का नियमन।

एक कोशिका (कोशिका चक्र) के जीवन चक्र में दो अवधियाँ शामिल होती हैं:

1) विभाजन, जिसके परिणामस्वरूप दो बेटी कोशिकाएँ बनती हैं;

2) दो खण्डों के बीच की अवधि, जिसे कहते हैं - अंतरावस्था।

इंटरपेज़ के दौरान, कोशिका विभाजन की तैयारी कर रही होती है: कोशिका बढ़ती है, डीएनए प्रतिकृति होती है, और विभिन्न पदार्थविखण्डन के लिए आवश्यक ऊर्जा संचित होती है। बांटने की प्रक्रिया में कोशिका संरचनाएंकोर महत्वपूर्ण परिवर्तन से गुजरते हैं।

इंटरपेज़ न्यूक्लियस में, हैं: परमाणु झिल्ली; परमाणु रस; न्यूक्लियोली, और क्रोमैटिन।

परमाणु लिफाफा(कार्डियोलेम्मा) दो प्राथमिक झिल्लियों द्वारा दर्शाया गया है, जिसके बीच स्थित है पेरिन्यूक्लियर स्पेस . बाहरी झिल्ली परमाणु लिफाफा, हाइलोप्लाज्म की सीमा पर, एक जटिल मुड़ा हुआ ढांचा है, कुछ जगहों पर ईपीएस चैनलों से जुड़ा हुआ है। पेरिन्यूक्लियर स्पेस और ईआर फॉर्म एकल प्रणालीसंचार चैनल। राइबोसोम बाहरी परमाणु झिल्ली पर स्थित होते हैं, आंतरिक झिल्ली चिकनी होती है। परमाणु झिल्ली कई छिद्रों से व्याप्त है, व्यास लगभग 30 - 100 एनएम है। उनकी संख्या नाभिक की कार्यात्मक गतिविधि के आधार पर भिन्न होती है। पुरानी कोशिकाओं की तुलना में युवा कोशिकाओं में हमेशा अधिक छिद्र होते हैं।

परमाणु खोल समारोह:

1. नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच चयापचय का नियमन;

2. सुरक्षात्मक कार्य।

नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान कई तरीकों से किया जाता है:

1. चयनात्मक पारगम्यता प्रदान करने वाले छिद्रों के माध्यम से;

एक उदाहरण: साइटोप्लाज्म में एमआरएनए और राइबोसोमल उप-कणों की रिहाई, या डीएनए गतिविधि को नियंत्रित करने वाले राइबोसोमल प्रोटीन, न्यूक्लियोटाइड्स और अणुओं के नाभिक में प्रवेश।

2. परमाणु लिफाफे के बहिर्वृद्धि और प्रोट्रूशियंस को बाहर निकालने के द्वारा।

3. परमाणु लिफाफे के माध्यम से प्रसार द्वारा।

नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच पदार्थों के सक्रिय आदान-प्रदान के बावजूद, परमाणु झिल्ली साइटोप्लाज्म से परमाणु सामग्री का परिसीमन करती है, जिससे आसपास के साइटोप्लाज्म से अलग एक विशेष इंट्रान्यूक्लियर वातावरण का अस्तित्व संभव हो जाता है।

परमाणु रस(न्यूक्लियोप्लाज्म; कैरियोप्लाज्म) एक सजातीय द्रव्यमान है जो नाभिक (क्रोमैटिन और न्यूक्लियोली) की संरचनाओं के बीच की जगह को भरता है। इसमें प्रोटीन (एंजाइम), न्यूक्लियोटाइड, अमीनो एसिड और होते हैं। विभिन्न प्रकारआरएनए (एमआरएनए, टीआरएनए, आरआरएनए) और डीएनए, साथ ही मध्यवर्ती चयापचय उत्पाद। परमाणु रस परमाणु संरचनाओं के संबंध को पूरा करता है और कोशिका के साइटोप्लाज्म के साथ विनिमय करता है।

क्रोमेटिनका प्रतिनिधित्व करता है डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोप्रोटीन(डीएनपी), छोटे दानों या गुच्छों के पतले तंतुओं (तंतुओं) के रूप में एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे पाया जाता है। क्रोमैटिन का आधार न्यूक्लियोप्रोटीन है - लंबे फिलामेंटस डीएनए अणु (लगभग 40%), विशिष्ट से जुड़े प्रोटीन - हिस्टोन(40%) युक्त एक बड़ी संख्या कीलाइसिन और आर्जिनिन।

परमाणु विखंडन की प्रक्रिया में, न्यूक्लियोप्रोटीन सर्पिलाइज होते हैं, छोटे होते हैं, जिससे कॉम्पैक्ट रॉड के आकार के गुणसूत्रों में कॉम्पैक्ट (100-500 बार) होते हैं।

गुणसूत्रों(ग्रीक क्रोम - पेंट और सोमा - बॉडी) को तीव्र धुंधला करने की क्षमता के संबंध में नाम दिया गया था। क्रोमोसोम में आरएनए, अम्लीय प्रोटीन, लिपिड और भी होते हैं खनिज(सीए और एमजी आयन), साथ ही डीएनए प्रतिकृति के लिए आवश्यक एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़। इंटरपेज़ के दौरान, क्रोमोसोम केवल नीचे दिखाई देते हैं इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शीऔर एक डीएनपी है जिसे क्रोमैटिन (गुणसूत्रों की वांछित स्थिति) कहा जाता है।

मेटाफ़ेज़ गुणसूत्रडीएनपी के दो अनुदैर्ध्य किस्में शामिल हैं - क्रोमैटिड्स, प्राथमिक कसना के क्षेत्र में एक दूसरे से जुड़े हुए हैं - सेंट्रोमीयरों . सेंट्रोमियर के मध्य भाग में हैं गुणसूत्रबिंदुओंमाइटोसिस के दौरान विखंडन धुरी तंतुओं के सूक्ष्मनलिकाएं संलग्न होती हैं। कुछ गुणसूत्र होते हैं द्वितीयक संकुचन, धुरी के धागे के लगाव से जुड़ा नहीं है। गुणसूत्रों का यह क्षेत्र न्यूक्लियोलस (न्यूक्लियर ऑर्गनाइज़र) के संश्लेषण को नियंत्रित करता है और इसे उपग्रह कहा जाता है। सेंट्रोमियर क्रोमोसोम को दो भुजाओं में विभाजित करता है।

सेंट्रोमियर का स्थान 3 मुख्य प्रकार के गुणसूत्रों को निर्धारित करता है:

बराबर कंधे (मेटासेंट्रिक) - समान लंबाई के कंधों के साथ;

सबमेटासेंट्रिकया असमान कंधे - असमान लंबाई के कंधे;

छड़ के आकार का- एक लंबे और दूसरे बहुत छोटे कंधे (एक्रोकेंट्रिक) के साथ।

माइटोसिस के मेटाफ़ेज़ चरण में गुणसूत्रों की संरचना स्पष्ट रूप से दिखाई देती है। गुणसूत्रों के अध्ययन से निम्नलिखित तथ्यों को स्थापित करना संभव हुआ:

ü किसी भी पौधे या पशु जीव की सभी दैहिक कोशिकाओं में, गुणसूत्रों की संख्या समान होती है;

ü किसी दिए गए प्रकार के जीव की दैहिक कोशिकाओं की तुलना में सेक्स कोशिकाओं में हमेशा आधे गुणसूत्र होते हैं;

ü एक ही प्रजाति के सभी जीवों की कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या समान होती है।

उदाहरण: हॉर्स राउंडवॉर्म - 2; ड्रोसोफिला फ्लाई - 8; चिंपैंजी - 48; ऐश - 46; पुरुष - 46; कबूतर - 80; कार्प - 104; रेडिओलारिया (प्रोटिस्ट) - 1000 - 1600।

गुणसूत्रों की संख्या संगठन की ऊंचाई पर निर्भर नहीं करती है और हमेशा वंशावली संबंध का संकेत नहीं देती है: वही संख्या उन प्रजातियों में पाई जा सकती है जो व्यवस्थित रूप से एक दूसरे से बहुत दूर हैं और मूल के करीब जीवों में बहुत भिन्न हैं। इस प्रकार गुणसूत्रों की संख्या एक प्रजाति-विशिष्ट गुण नहीं है। हालाँकि, संपूर्ण रूप से गुणसूत्र सेट की विशेषता प्रजाति-विशिष्ट है, अर्थात। केवल एक प्रकार के पौधे या जानवर की विशेषता।

कुपोषण- एक दैहिक कोशिका के गुणसूत्र सेट की मात्रात्मक (संख्या और आकार) और गुणात्मक (आकार) सुविधाओं का एक सेट। कैरियोटाइप में गुणसूत्रों की संख्या हमेशा सम होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि दैहिक कोशिकाओं में समान आकार और आकार के 2 गुणसूत्र होते हैं। एक पितृ जीव से आता है, दूसरा मातृ जीव से।

वे क्रोमोसोम जो समान आकार और आकार के होते हैं और समान जीन ले जाते हैं, कहलाते हैं समरूप।

परिपक्व जनन कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या कहलाती है अगुणित (एकल) और निरूपित किया जाता है लैटिन पत्र एन।दैहिक कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या दोगुनी होती है - द्विगुणित सेट - निरूपित 2एन।गुणसूत्रों के दो से अधिक सेट वाली कोशिकाओं को कहा जाता है बहुगुणित (4एन, 8एन, 16एन, आदि)

नाभिक -ये गोल, दृढ़ता से संकुचित होते हैं, जो 1-2 माइक्रोन या अधिक के व्यास वाले सेल नाभिक के झिल्ली क्षेत्रों तक सीमित नहीं होते हैं। न्यूक्लियोली का आकार, आकार और संख्या नाभिक की कार्यात्मक अवस्था पर निर्भर करती है: न्यूक्लियोलस जितना बड़ा होता है, उसकी गतिविधि उतनी ही अधिक होती है। नाभिक में 1 से 10 नाभिक हो सकते हैं, और कभी-कभी, उदाहरण के लिए, खमीर नाभिक में, वे पूरी तरह से अनुपस्थित होते हैं। न्यूक्लियोलस में लगभग 80% प्रोटीन, 10-15% आरएनए, कुछ डीएनए और अन्य रासायनिक घटक होते हैं।

केवल गैर-विभाजित नाभिक में न्यूक्लियोली होते हैं, विभाजन के दौरान वे गायब हो जाते हैं, और विभाजन पूरा होने के बाद, वे गुणसूत्रों के कुछ वर्गों के आसपास फिर से बनते हैं - जीन जिन्हें न्यूक्लियर आयोजक कहा जाता है।

न्यूक्लियोलस में, आरएनए प्रोटीन के साथ जुड़ता है, जिसके परिणामस्वरूप राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन का निर्माण होता है - राइबोसोम के अग्रदूत। उत्तरार्द्ध परमाणु झिल्ली के छिद्रों से साइटोप्लाज्म में गुजरते हैं, जहां उनका गठन समाप्त होता है। इस प्रकार, न्यूक्लियोलस आरआरएनए और राइबोसोम का एक संचय है विभिन्न चरणगठन।

केंद्रक की खोज और वर्णन 1833 में अंग्रेज़ आर. ब्राउन ने किया था। नाभिक सभी में मौजूद है यूकेरियोटिक कोशिकाएंपरिपक्व एरिथ्रोसाइट्स और पौधों की छलनी ट्यूबों के अपवाद के साथ। कोशिकाओं में आमतौर पर एक ही केंद्रक होता है, लेकिन कभी-कभी बहुकेन्द्रीय कोशिकाएं पाई जाती हैं।

नाभिक गोलाकार या है अंडाकार आकार. कुछ कोशिकाओं में खंडित नाभिक होते हैं। नाभिक का आकार 3 से 10 माइक्रोन व्यास का होता है।

कोशिका के जीवन के लिए केंद्रक आवश्यक है। यह सेल गतिविधि को नियंत्रित करता है। केंद्रक डीएनए में निहित वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करता है। यह जानकारी, नाभिक के लिए धन्यवाद, कोशिका विभाजन के दौरान बेटी कोशिकाओं को प्रेषित की जाती है। केंद्रक कोशिका में संश्लेषित प्रोटीन की विशिष्टता निर्धारित करता है। नाभिक में इसके कार्यों के लिए आवश्यक कई प्रोटीन होते हैं। RNA का संश्लेषण केन्द्रक में होता है।

नाभिक में एक परमाणु झिल्ली होती है जो इसे साइटोप्लाज्म, कैरियोप्लाज्म (परमाणु रस), एक या अधिक न्यूक्लियोली, क्रोमैटिन से अलग करती है।

परमाणु लिफाफा दो झिल्लियों से बना होता है। इसमें छिद्र होते हैं जो खेलते हैं महत्वपूर्ण भूमिकासाइटोप्लाज्म के अंदर और बाहर पदार्थों के परिवहन में। छिद्र स्थायी रूप नहीं हैं। उनकी संख्या नाभिक की कार्यात्मक गतिविधि के आधार पर भिन्न होती है। सबसे बड़ी परमाणु गतिविधि की अवधि के दौरान छिद्रों की संख्या बढ़ जाती है। परमाणु लिफाफा सीधे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम से जुड़ा होता है।

पर बाहरी झिल्लीपरमाणु लिफाफा, साथ बाहरऐसे राइबोसोम हैं जो विशिष्ट प्रोटीन को संश्लेषित करते हैं जो केवल परमाणु लिफाफे के राइबोसोम पर बनते हैं।

नाभिकीय रस (कार्योप्लाज्म) - नाभिक की आंतरिक सामग्री, प्रोटीन, न्यूक्लियोटाइड्स, आयनों का एक समाधान है, जो हाइलोप्लाज्म से अधिक चिपचिपा होता है। उसमें

फाइब्रिलर प्रोटीन भी मौजूद होते हैं। कैरियोप्लाज्म में न्यूक्लियोली और क्रोमैटिन होते हैं। परमाणु रस प्रदान करता है सामान्य कामकाजआनुवंशिक सामग्री।

न्यूक्लियोली नाभिक का एक अनिवार्य घटक है, वे इंटरपेज़ नाभिक में पाए जाते हैं और छोटे शरीर होते हैं, आकार में गोलाकार होते हैं। नाभिक नाभिक की तुलना में सघन होते हैं। न्यूक्लियोली में, आरआरएनए का संश्लेषण, अन्य प्रकार के आरएनए और राइबोसोम सबयूनिट्स का निर्माण होता है।

न्यूक्लियोली का उद्भव न्यूक्लियर ऑर्गनाइज़र कहे जाने वाले गुणसूत्रों के कुछ क्षेत्रों से जुड़ा होता है। न्यूक्लियोली की संख्या न्यूक्लियर आयोजकों की संख्या से निर्धारित होती है। इनमें आरआरएनए जीन होते हैं।

क्रोमैटिन (रंजित सामग्री) नाभिक का एक घना पदार्थ है, जो मूल रंगों से अच्छी तरह से सना हुआ है। क्रोमैटिन में प्रोटीन (हिस्टोन और गैर-हिस्टोन), आरएनए के साथ जटिल डीएनए अणु होते हैं।

अविभाजित (इंटरफ़ेज़) नाभिक में, क्रोमेटिन समान रूप से नाभिक की मात्रा को भर सकता है, एक विखंडन अवस्था में हो सकता है। यह फैलाना क्रोमैटिन (यूक्रोमैटिन) आनुवंशिक रूप से सक्रिय है। वंशानुगत जानकारी वाले डीएनए अणु प्रतिकृति के दौरान दोगुना करने में सक्षम होते हैं, और डीएनए से एमआरएनए में आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण (प्रतिलेखन) संभव है।

कभी-कभी इंटरफेज न्यूक्लियस में क्रोमैटिन के गुच्छे दिखाई देते हैं, जो संघनित क्रोमैटिन (हेटेरोक्रोमैटिन) के क्षेत्र होते हैं। ये निष्क्रिय क्षेत्र हैं। उदाहरण के लिए, कोशिकाओं में महिला शरीर, जहां दो एक्स क्रोमोसोम मौजूद हैं, एक सक्रिय विसरित अवस्था में है, और दूसरा निष्क्रिय, संघनित अवस्था में है।

परमाणु विभाजन के दौरान, क्रोमैटिन अधिक तीव्रता से दागता है, यह संघनित होता है - अधिक सर्पिलयुक्त (मुड़) धागे का निर्माण होता है, जिसे क्रोमोसोम कहा जाता है।

गुणसूत्र कृत्रिम रूप से निष्क्रिय होते हैं। गुणसूत्रों की संरचना का सबसे अच्छा अध्ययन उनके सबसे बड़े संघनन के क्षण में किया जाता है, अर्थात, मेटाफ़ेज़ में और माइटोसिस के एनाफ़ेज़ की शुरुआत।

माइटोसिस के मेटाफ़ेज़ में प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हैं जो पुनर्वितरण के परिणामस्वरूप बनते हैं और एक सेंट्रोमियर (प्राथमिक कसना) से जुड़े होते हैं। सेंट्रोमियर के मध्य भाग में कीनेटोकोर्स होते हैं, जिनसे माइटोसिस (चित्र। 47) के दौरान स्पिंडल फिलामेंट्स के सूक्ष्मनलिकाएं जुड़ी होती हैं। एनाफ़ेज़ में, क्रोमैटिड एक दूसरे से अलग हो जाते हैं। उन्हीं से समान आनुवंशिक जानकारी वाले संतति गुणसूत्र बनते हैं। सेंट्रोमियर क्रोमोसोम को दो भुजाओं में विभाजित करता है। समान भुजाओं वाले गुणसूत्रों को समान भुजाएँ या मेटाकेंट्रिक कहा जाता है, असमान लंबाई की भुजाओं के साथ - असमान भुजाएँ - सबमेटेसेंट्रिक, एक छोटी और दूसरी लगभग अगोचर - छड़ के आकार की या एक्रोकेंट्रिक।

कुछ गुणसूत्रों में द्वितीयक संकुचन होता है जो उपग्रह को अलग करता है। द्वितीयक अवरोधों को न्यूक्लियर आयोजक कहा जाता है। उनमें, इंटरपेज़ में, न्यूक्लियोलस का निर्माण होता है। न्यूक्लियर आयोजकों में डीएनए होता है

आरआरएनए के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार। गुणसूत्रों की भुजाएँ टेलोमेरेस नामक क्षेत्रों में समाप्त होती हैं जो अन्य गुणसूत्रों से जुड़ नहीं सकते हैं।

काइनेटोकोर क्रोमोसोम के सेंट्रोमियर क्षेत्र में स्थित होते हैं। / - किनेटोकोर, 2 - किनेटोचोर सूक्ष्मनलिकाएं का बंडल; 3 - क्रोमैटिड।

एक सेट में गुणसूत्रों की संख्या, आकार और आकार अलग - अलग प्रकारभिन्न हो सकते हैं। क्रोमोसोम सेट की विशेषताओं के सेट को कैरियोटाइप कहा जाता है।

प्रत्येक प्रजाति के व्यक्तियों के लिए गुणसूत्र सेट विशिष्ट और स्थिर होता है। मनुष्यों में 46 गुणसूत्र होते हैं, चूहों में 40 गुणसूत्र होते हैं, और इसी तरह।

दैहिक कोशिकाओं में जिनमें गुणसूत्रों का द्विगुणित समूह होता है, गुणसूत्र जोड़े जाते हैं। उन्हें समरूप कहा जाता है। एक जोड़े में एक क्रोमोसोम कहा से आता है मातृ जीव, दूसरा - पिता से।

गुणसूत्रों की संरचना में या उनकी संख्या में परिवर्तन उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप होता है।

एक सेट में गुणसूत्रों की प्रत्येक जोड़ी अलग-अलग होती है। अलग-अलग जोड़ियों के क्रोमोसोम को नॉन-होमोलॉगस कहा जाता है।

कैरियोटाइप में, सेक्स क्रोमोसोम प्रतिष्ठित होते हैं (मनुष्यों में, यह एक्स क्रोमोसोम और वाई क्रोमोसोम है) और ऑटोसोम (बाकी सभी)।

सेक्स कोशिकाओं के पास है अगुणित सेटगुणसूत्र।

गुणसूत्र का आधार एक डीएनए अणु है जो प्रोटीन (हिस्टोन, आदि) से एक न्यूक्लियोप्रोटीन में जुड़ा होता है।

एफ। क्रिक द्वारा तैयार आणविक जीव विज्ञान की मुख्य स्थिति बताती है कि आनुवंशिक जानकारी का हस्तांतरण किया जाता है:

1) प्रतिकृति द्वारा डीएनए से डीएनए तक;

2) डीएनए से एमआरएनए (एमआरएनए) के माध्यम से प्रोटीन तक।

न्यूक्लिक एसिड मैक्रोमोलेक्युलस (प्रतिकृति) के स्व-प्रजनन की प्रक्रिया आनुवंशिक जानकारी की सटीक प्रतिलिपि और पीढ़ी से पीढ़ी तक इसके संचरण को सुनिश्चित करती है।

डीएनए अणु की संरचना में अंतर्निहित संपूरकता का सिद्धांत यह समझना संभव बनाता है कि इंटरफेज़ की सिंथेटिक अवधि में नए अणुओं को कैसे संश्लेषित किया जाता है जीवन चक्रकोशिकाओं को विभाजित करने से पहले।