Էուկարիոտ բջջի միջուկը այն կենտրոնական օրգանելն է, որից կախված են կենսական ակտիվությունը և սինթետիկ գործընթացները: Միջուկի պարունակության զգալի մասը ներկայացված է տարբեր աստիճանի խտացման թելիկ ԴՆԹ մոլեկուլներով՝ սպիտակուցների հետ համատեղ։ Սրանք են էխրոմատինը (դեխտացված ԴՆԹ) և հետերոքրոմատինը (ԴՆԹ-ի խիտ փաթեթավորված կտորներ):
Euchromatin-ը կարևոր դեր է խաղում բջջի կյանքում: Այն կարդում է ռիբոնուկլեինաթթվի (ՌՆԹ) հավաքման «հրահանգը», որը հիմք է դառնում պոլիպեպտիդների մոլեկուլների սինթեզի համար։
Բոլորն ունե՞ն միջուկ։
Բոլոր կենդանի էակներին՝ ամենափոքրից մինչև հսկա, ապահովված են գենետիկական տեղեկություններով՝ դեզօքսիրիբոնուկլեինաթթվի տեսքով։ Բջիջներում այն ներկայացնելու երկու սկզբունքորեն տարբեր ձևեր կան՝
- Պրոկարիոտ օրգանիզմները (նախամիջուկային) ունեն ոչ բաժանված բջիջներ։ Նրանց միակ ոչ սպիտակուցներով կապակցված շրջանաձև ԴՆԹ-ի շտեմարանը ընդամենը կարկատան էցիտոպլազմա, որը կոչվում է նուկլեոիդ: Նուկլեինաթթվի վերարտադրությունը և սպիտակուցի սինթեզը տեղի են ունենում պրոկարիոտներում մեկ բջջի տարածության մեջ: Մենք նրանց անզեն աչքով չենք տեսնի, քանի որ օրգանիզմների այս խմբի ներկայացուցիչները մանրադիտակային են՝ մինչև 3 մկմ չափի, բակտերիաներ։
- Էուկարիոտիկ օրգանիզմները բնութագրվում են ավելի բարդ բջջային կառուցվածքով, որտեղ ժառանգական տեղեկատվությունը պաշտպանված է միջուկի կրկնակի թաղանթով: Գծային ԴՆԹ մոլեկուլները հիստոնային սպիտակուցների հետ միասին կազմում են քրոմատին, որն ակտիվորեն արտադրում է ՌՆԹ պոլիֆերմենտային համալիրների օգնությամբ։ Սպիտակուցի սինթեզը տեղի է ունենում ռիբոսոմների ցիտոպլազմայում:
Էուկարիոտ բջիջներում ձևավորված միջուկը կարելի է տեսնել ինտերֆազի ընթացքում: Կարիոպլազմը պարունակում է սպիտակուցային ողնաշար (մատրիքս), նուկլեոլներ և նուկլեոպրոտեինային համալիրներ, որոնք բաղկացած են հետերոքրոմատինի և էխրոմատինի հատվածներից։ Միջուկի այս վիճակը պահպանվում է մինչև բջիջների բաժանման սկիզբը, երբ թաղանթն ու միջուկները անհետանում են, և քրոմոսոմները ձեռք են բերում գավազանման կոմպակտ ձև։
Հիմնական՝ առանցքում
Միջուկի պարունակության հիմնական բաղադրիչը՝ քրոմատինը, նրա իմաստային մասն է։ Նրա գործառույթները ներառում են բջջի կամ օրգանիզմի մասին գենետիկական տեղեկատվության պահպանումը, ներդրումը և փոխանցումը: Քրոմատինի ուղղակիորեն վերարտադրվող մասը էուխրոմատինն է, որը պարունակում է տվյալներ սպիտակուցների կառուցվածքի և ՌՆԹ-ի տարբեր տեսակների մասին:
Միջուկի մնացած մասերը կատարում են օժանդակ գործառույթներ, ապահովում են համապատասխան պայմաններ գենետիկական տեղեկատվության ներդրման համար.
- միջուկներ -միջուկային պարունակության սեղմված տարածքներ, որոնք որոշում են ռիբոնուկլեինաթթուների սինթեզի վայրերը ռիբոսոմների համար;
- սպիտակուցային մատրիցը կազմակերպում է քրոմոսոմների դասավորությունը և միջուկի ամբողջ պարունակությունը, պահպանում է իր ձևը;
- Միջուկի կիսահեղուկ ներքին միջավայրը՝ կարիոպլազմը, ապահովում է մոլեկուլների տեղափոխումը և տարբեր կենսաքիմիական պրոցեսների հոսքը;
- Միջուկի երկշերտ թաղանթը՝ կարիոլեմման, պաշտպանում է գենետիկական նյութը, ապահովում է մոլեկուլների և մոլեկուլային բարդույթների ընտրովի երկկողմանի փոխանցում՝ միջուկային բարդ ծակոտիների պատճառով:
Ինչ է նշանակում քրոմատինը
Քրոմատինը ստացել է իր անվանումը 1880 թվականին՝ շնորհիվ բջիջների դիտարկման Ֆլեմինգի փորձերի: Բանն այն է, որ ֆիքսման և ներկման ժամանակ բջջի որոշ հատվածներ հատկապես լավ են դրսևորվում («քրոմատին» նշանակում է «կեղտոտված»)։ Հետագայում պարզվեց, որ այս բաղադրիչը ներկայացված է ԴՆԹ-ով՝ սպիտակուցներով, որն իր թթվային հատկությունների շնորհիվ ակտիվորեն ընկալում է ալկալային ներկերը։
Նկարված քրոմոսոմները տեսանելի են բջջի կենտրոնական մասում նկարում, որոնք կազմում են մետաֆազային թիթեղ:
ԴՆԹ գոյության ձևեր
Էուկարիոտ օրգանիզմների բջիջներում քրոմատինի նուկլեոպրոտեինային համալիրները կարող են լինել երկու վիճակով:
- Բջջի բաժանման գործընթացում ԴՆԹ-ն հասնում է իր առավելագույն շրջադարձին և ներկայացված է միտոտիկ քրոմոսոմներով: Յուրաքանչյուր շարանը կազմում է առանձին քրոմոսոմ:
- Ինտերֆազի ընթացքում, երբ բջջի ԴՆԹ-ն առավել խտացված է, քրոմատինը հավասարապես լցվում էմիջուկի տարածությունը կամ ձևավորում է լույսի մանրադիտակով տեսանելի կուտակումներ: Նման քրոմոկենտրերն ավելի հաճախ հայտնաբերվում են միջուկային թաղանթի մոտ։
Այս վիճակները այլընտրանքային են միմյանց, լիովին խտացված քրոմոսոմները չեն պահպանվում միջֆազում:
Էուխրոմատին և հետերոքրոմատին
Միջֆազային քրոմատինը քրոմոսոմ է, որը կորցրել է իր կոմպակտ ձևը: Նրանց օղակները թուլանում են՝ լրացնելով միջուկի ծավալը։ Անմիջական կապ կա խտացման աստիճանի և քրոմատինի ֆունկցիոնալ ակտիվության միջև։
Նրա մասերը, ամբողջովին «քանդված», կոչվում են ցրված կամ ակտիվ քրոմատին։ Այն գործնականում անտեսանելի է լուսային մանրադիտակի տակ ներկելուց հետո: Դա պայմանավորված է նրանով, որ ԴՆԹ-ի պարույրն ունի ընդամենը 2 նմ հաստություն: Նրա մյուս անունը էուխրոմատին է։
Այս վիճակն ապահովում է ֆերմենտային համալիրների մուտք դեպի իմաստային ԴՆԹ բեկորներ, դրանց ազատ կցում և գործարկում: Մեսսենջեր ՌՆԹ-ի կառուցվածքը (տրանսկրիպցիա) ընթերցվում է ցրված շրջաններից ՌՆԹ պոլիմերազներով, կամ ինքնին ԴՆԹ-ն պատճենվում է (կրկնօրինակում): Որքան բարձր է բջջի սինթետիկ ակտիվությունը տվյալ պահին, այնքան մեծ է էխրոմատինի մասնաբաժինը միջուկում:
Քրոմատինի ցրված հատվածները փոխարինվում են հետերոքրոմատինի կոմպակտ, տարբեր ոլորված գոտիներով: Ավելի մեծ խտության շնորհիվ ներկված հետերոքրոմատինը հստակ տեսանելի է միջֆազային միջուկներում։
Նկարը ցույց է տալիս խտության տարբեր աստիճանի քրոմատինը.
- 1 - երկշղթա ԴՆԹ մոլեկուլ;
- 2 - հիստոնսպիտակուցներ;
- 3 - 1,67 պտույտով հիստոնային համալիրի շուրջ փաթաթված ԴՆԹ-ն ձևավորում է նուկլեոսոմ;
- 4 - solenoid;
- 5 - միջֆազային քրոմոսոմ:
Սահմանման նրբությունները
Euchromatin-ը ժամանակի որոշակի կետում չի կարող ներգրավված լինել սինթետիկ գործընթացներում: Այս դեպքում այն ժամանակավորապես ավելի կոմպակտ վիճակում է և կարող է սխալմամբ շփոթվել հետերոքրոմատինի հետ:
Իրական հետերոքրոմատին, այն կոչվում է նաև կոնստիտուցիոնալ, իմաստային բեռ չի կրում և խտանում է միայն վերարտադրության գործընթացում։ Այս վայրերի ԴՆԹ-ն պարունակում է կարճ, կրկնվող հաջորդականություններ, որոնք չեն ծածկագրում ամինաթթուները: Միտոտիկ քրոմոսոմներում դրանք գտնվում են առաջնային կծկման և տելոմերային վերջավորությունների շրջանում։ Նրանք նաև առանձնացնում են տառադարձված ԴՆԹ-ի հատվածները՝ ձևավորելով միջկալային (միջկալային) բեկորներ։
Ինչպես է «աշխատում» էուխրոմատինը
Euchromatin-ը պարունակում է գեներ, որոնք, ի վերջո, որոշում են սպիտակուցների կառուցվածքը (կառուցվածքային գեներ): Նուկլեոտիդային հաջորդականության վերծանումը սպիտակուցի մեջ տեղի է ունենում միջուկից հեռանալու ունակ միջանկյալ միջանկյալի՝ ի տարբերություն քրոմոսոմների՝ սուրհանդակային ՌՆԹ-ի օգնությամբ:
Տրանսկրիպցիայի ընթացքում ՌՆԹ-ն սինթեզվում է ազատ ադենիլ, ուրիդիլ, ցիտիդիլ և գուանիլ նուկլեոտիդներից ԴՆԹ ձևանմուշի վրա: Տրանսկրիպցիան իրականացվում է ֆերմենտային համալիր ՌՆԹ պոլիմերազի միջոցով:
Որոշ գեներ որոշում են ՌՆԹ-ի այլ տեսակների (փոխադրական և ռիբոսոմային) հաջորդականությունը, որոնք անհրաժեշտ են ցիտոպլազմայում սպիտակուցի սինթեզի գործընթացները ավարտելու համար։ամինաթթուներ.
Մեկ քրոմոսոմի հետերոքրոմատինը հաճախ հավաքվում է լավ ընդգծված քրոմոցենտի մեջ: Նրա շուրջը հուսահատված էխրոմատինի օղակներ են: Միջուկի ԴՆԹ-ի այս կոնֆիգուրացիայի շնորհիվ, ֆերմենտային կոմպլեքսները և ազատ նուկլեոտիդները, որոնք անհրաժեշտ են էխրոմատինի գործառույթների իրականացման համար, հեշտությամբ տեղավորվում են իմաստային մասերին:
