Ћелијско једро

Једро (s. karyon) је присутно у свим људским ћелијама осим еритроцита и тромбоцита. Функције једра су складиштење и преношење наследних информација новим (ћелијама-ћелијама). Ове функције су повезане са присуством ДНК у једру. Синтеза протеина - рибонуклеинске киселине РНК и рибозомалних материјала - такође се одвија у једру.

Већина ћелија има сферно или јајоликo једро, али постоје и други облици једра (прстенасто, штапићасто, вретенасто, перласто, пасуљасто, сегментирано, крушкасто, полиморфно). Величина једра знатно варира - од 3 до 25 µm. Највеће једро се налази у јајној ћелији. Већина људских ћелија је једноједарна, али постоје и бинуклеарне (неки неурони, хепатоцити, кардиомиоцити). Неке структуре су вишеједарне (мишићна влакна). Једро има нуклеарну мембрану, хроматин, нуклеолус и нуклеоплазму.

Нуклеарна мембрана, или кариотека, која одваја садржај једра од цитоплазме, састоји се од унутрашње и спољашње нуклеарне мембране, свака дебљине 8 nm. Мембране су раздвојене перинуклеарним простором (кариотека цистерна), ширине 20–50 nm, који садржи ситнозрнасти материјал умерене густине електрона. Спољашња нуклеарна мембрана прелази у грануларни ендоплазматски ретикулум. Стога, перинуклеарни простор формира јединствену шупљину са ендоплазматским ретикулумом. Унутрашња нуклеарна мембрана је изнутра повезана са разгранатом мрежом протеинских фибрила које се састоје од појединачних подјединица.

Нуклеарна мембрана садржи бројне округле нуклеарне поре, свака пречника 50-70 nm. Нуклеарне поре заузимају до 25% укупне површине једра. Број пора у једном једру достиже 3000-4000. На ивицама пора, спољашња и унутрашња мембрана су међусобно повезане и формирају такозвани прстен пора. Свака пора је затворена дијафрагмом, која се назива и комплекс пора. Дијафрагме пора имају сложену структуру; формиране су од протеинских гранула повезаних једна са другом. Селективни транспорт великих честица и размена супстанци између једра и цитозодема ћелије се обављају кроз нуклеарне поре.

Испод нуклеарне мембране налазе се нуклеоплазма (кариоплазма) (nucleoplasm, s. karyoplasma), која има хомогену структуру, и нуклеолус. У нуклеоплазми једра које се не дели, у његовој нуклеарној протеинској матрици, налазе се осмиофилне грануле (груменчићи) такозваног хетерохроматина. Подручја олабављенијег хроматина, која се налазе између гранула, називају се еухроматин. Раслабави хроматин се назива и декондензовани хроматин, у коме се синтетички процеси најинтензивније одвијају. Током ћелијске деобе, хроматин се збија, кондензује и формира хромозоме.

Хроматин (хроматинум) једра које се не дели и хромозоми једра које се дели формирају молекули дезоксирибонуклеинске киселине (ДНК) повезани са рибонуклеинском киселином (РНК) и протеинима - хистонима и нехистонима. Треба нагласити да су хроматин и хромозоми хемијски идентични.

Сваки молекул ДНК састоји се од два дуга, десно окренута полинуклеотидна ланца (двоструке спирале), а сваки нуклеотид се састоји од азотне базе, глукозе и остатка фосфорне киселине. База се налази унутар двоструке спирале, а шећерно-фосфатни ланац је споља.

Наследна информација у молекулима ДНК је забележена у линеарном низу њених нуклеотида. Елементарна честица наслеђивања је ген. Ген је део ДНК који има специфичан низ нуклеотида одговорних за синтезу једног специфичног протеина.

Молекул ДНК у једру је компактно упакован. Тако би један молекул ДНК који садржи 1 милион нуклеотида, са њиховим линеарним распоредом, заузимао сегмент дужине само 0,34 мм. Дужина једног људског хромозома у издуженом облику је око 5 цм, али у збијеном стању хромозом има запремину од око 10 ^-15 цм³ ^.

Молекули ДНК везани за хистонске протеине формирају нуклеозоме, који су структурне јединице хроматина. Нуклеозом има изглед перле пречника 10 nm. Сваки нуклеозом се састоји од хистона око којих је увијен део ДНК, укључујући 146 парова нуклеотида. Између нуклеозома налазе се линеарни делови ДНК који се састоје од 60 парова нуклеотида.

Хроматин је представљен фибрилима који формирају петље дужине око 0,4 µм, које садрже од 20.000 до 30.000 парова нуклеотида.

Као резултат збијања (кондензације) и увијања (суперспецијализације) дезоксирибонуклеопротеина (ДНП) у језгру које се дели, хромозоми постају видљиви. Ове структуре - хромозоми (chromasomae, од грчког chroma - боја, soma - тело) - су издужене штапићасте формације са два крака раздвојена такозваним сужењем - центромером. У зависности од положаја центромере и релативног положаја и дужине кракова (ноги), разликују се три типа хромозома: метацентрични, са приближно истим краковима; субметацентрични, код којих дужина кракова варира; акроцентрични, код којих је један крак дуг, а други веома кратак, једва приметан. Хромозом има еу- и хетерохроматске регионе. Потоњи остају компактни у језгру које се не дели и у раној профази митозе. Смена еу- и хетерохроматских региона користи се за идентификацију хромозома.

Површина хромозома је прекривена различитим молекулима, углавном рибонуклеопротеинима (РНП). Соматске ћелије имају 2 копије сваког хромозома, називају се хомологне. Идентичне су по дужини, облику, структури, носе исте гене, који су распоређени на исти начин. Структурне карактеристике, број и величина хромозома називају се кариотип. Нормалан људски кариотип обухвата 22 пара аутозома и један пар полних хромозома (XX или XY). Људске соматске ћелије (диплоидне) имају двоструки број хромозома - 46. Полне ћелије садрже хаплоидни (једноструки) сет - 23 хромозома. Стога, полне ћелије садрже 2 пута мање ДНК од диплоидних соматских ћелија.

Нуклеолус, један или више, налази се у свим ћелијама које се не деле. Има изглед интензивно обојеног округлог тела, чија је величина пропорционална интензитету синтезе протеина. Нуклеолус се састоји од електронски густе нуклеолонеме (од грчког пета - нит), у којој се разликује филаментозни (фибриларни) део, који се састоји од многих испреплетаних РНК нити дебљине око 5 nm, и грануларног дела. Грануларни (грануларни) део формирају зрна пречника око 15 nm, која су РНП честице - прекурсори рибозомских подјединица. Перинуклеоларни хроматин је уграђен у удубљења нуклеолонеме. У нуклеолусу се формирају рибозоми.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]