Բջջի միջուկը նրա ամենակարևոր օրգանելն է՝ ժառանգական տեղեկատվության պահպանման և վերարտադրման վայրը։ Սա թաղանթային կառուցվածք է, որը զբաղեցնում է բջջի 10-40%-ը, որի գործառույթները շատ կարևոր են էուկարիոտների կյանքի համար։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ առանց միջուկի առկայության, ժառանգական տեղեկատվության իրացումը հնարավոր է։ Այս գործընթացի օրինակ է բակտերիալ բջիջների կենսագործունեությունը: Այնուամենայնիվ, միջուկի կառուցվածքային առանձնահատկությունները և դրա նպատակը շատ կարևոր են բազմաբջիջ օրգանիզմի համար։
Բջջում միջուկի գտնվելու վայրը և դրա կառուցվածքը
Կորիզը գտնվում է ցիտոպլազմայի հաստության մեջ և անմիջական շփման մեջ է կոպիտ և հարթ էնդոպլազմիկ ցանցի հետ։ Այն շրջապատված է երկու թաղանթով, որոնց միջև գտնվում է պերինուկլեար տարածությունը։ Միջուկի ներսում կա մատրիցա, քրոմատին և որոշ միջուկներ:
Մարդու որոշ հասուն բջիջներ չունեն միջուկ, իսկ մյուսները գործում են դրա գործունեության խիստ արգելակման պայմաններում: Ընդհանուր առմամբ, միջուկի կառուցվածքը (սխեման) ներկայացված է որպես միջուկային խոռոչ՝ սահմանափակված բջջի կարիոլեմայով, որը պարունակում է քրոմատին և նուկլեոպլազմում ամրացված միջուկներ։միջուկային մատրիցա.
Կարիոլեմայի կառուցվածքը
Միջուկի բջիջն ուսումնասիրելու հարմարության համար վերջինս պետք է ընկալվի որպես փուչիկներ՝ սահմանափակված այլ պղպջակների պատյաններով։ Միջուկը ժառանգական տեղեկություններով պղպջակ է, որը գտնվում է բջջի հաստության մեջ։ Այն պաշտպանված է իր ցիտոպլազմայից երկշերտ լիպիդային թաղանթով։ Միջուկի թաղանթի կառուցվածքը նման է բջջային թաղանթին։ Իրականում դրանք տարբերվում են միայն անուններով ու շերտերի քանակով։ Առանց այս ամենի, նրանք կառուցվածքով և գործառույթներով նույնական են։
Կարիոլեմմայի (միջուկային թաղանթ) կառուցվածքը երկշերտ է՝ բաղկացած է երկու լիպիդային շերտից։ Կարիոլեմմայի արտաքին բիլիպիդային շերտը անմիջական շփման մեջ է բջջային էնդոպլազմայի կոպիտ ցանցի հետ։ Ներքին կարիոլեմա - միջուկի պարունակությամբ: Արտաքին և ներքին կարիոմեմբրանի միջև կա պերինուկլեար տարածություն։ Ըստ երևույթին, այն ձևավորվել է էլեկտրաստատիկ երևույթների պատճառով՝ գլիցերինի մնացորդների տարածքների վանում։
Միջուկային թաղանթի գործառույթն է ստեղծել մեխանիկական պատնեշ, որը բաժանում է միջուկը ցիտոպլազմայից: Միջուկի ներքին թաղանթը ծառայում է որպես միջուկային մատրիցայի ֆիքսման վայր՝ սպիտակուցային մոլեկուլների շղթա, որն ապահովում է հիմնական կառուցվածքը: Երկու միջուկային թաղանթներում կան հատուկ ծակոտիներ՝ սուրհանդակային ՌՆԹ-ն ներթափանցում է ցիտոպլազմա դրանց միջոցով դեպի ռիբոսոմներ: Միջուկի հենց հաստության մեջ կան մի քանի միջուկներ և քրոմատին:
Նուկլեոպլազմայի ներքին կառուցվածքը
Միջուկի կառուցվածքի առանձնահատկությունները թույլ են տալիս համեմատել այն բուն բջջի հետ: Միջուկի ներսում կա նաև հատուկ միջավայր (նուկլեոպլազմա),ներկայացված է գել-սոլով, սպիտակուցների կոլոիդային լուծույթով: Նրա ներսում կա միջուկային կմախք (մատրիքս), որը ներկայացված է մանրաթելային սպիտակուցներով։ Հիմնական տարբերությունը կայանում է միայն նրանում, որ միջուկում առկա են հիմնականում թթվային սպիտակուցներ: Ըստ երևույթին, շրջակա միջավայրի նման ռեակցիան անհրաժեշտ է նուկլեինաթթուների քիմիական հատկությունները պահպանելու և կենսաքիմիական ռեակցիաների առաջացման համար։
Nucleolus
Բջջի միջուկի կառուցվածքը չի կարող ավարտվել առանց միջուկի: Այն պարուրաձև ռիբոսոմային ՌՆԹ է, որը գտնվում է հասունացման փուլում։ Ավելի ուշ դրանից կստացվի ռիբոսոմ՝ սպիտակուցի սինթեզի համար անհրաժեշտ օրգանել։ Նուկլեոլուսի կառուցվածքում առանձնանում են երկու բաղադրիչ՝ ֆիբրիլային և գնդաձև։ Նրանք տարբերվում են միայն էլեկտրոնային մանրադիտակով և չունեն իրենց սեփական թաղանթները։
Ֆիբրիլային բաղադրիչը գտնվում է միջուկի կենտրոնում: Այն ռիբոսոմային տիպի ՌՆԹ-ի մի շղթա է, որից կհավաքվեն ռիբոսոմային ենթամիավորները։ Եթե հաշվի առնենք միջուկը (կառուցվածքը և գործառույթները), ապա ակնհայտ է, որ դրանցից հետագայում կձևավորվի հատիկավոր բաղադրիչ։ Սրանք նույն հասունացող ռիբոսոմային ստորաբաժանումներն են, որոնք գտնվում են իրենց զարգացման վերջին փուլերում: Նրանք շուտով ձևավորում են ռիբոսոմներ։ Նրանք հեռացվում են նուկլեոպլազմայից կարիոլեմայի միջուկային ծակոտիներով և մտնում են կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանցի թաղանթ։
Քրոմատին և քրոմոսոմներ
Բջջի միջուկի կառուցվածքն ու գործառույթները օրգանապես կապված են. կան միայն այն կառուցվածքները, որոնք անհրաժեշտ են ժառանգական տեղեկատվության պահպանման և վերարտադրման համար: Կա նաև կարիոսկմախք(միջուկի մատրիցա), որի գործառույթն է պահպանել օրգանելի ձևը։ Այնուամենայնիվ, միջուկի ամենակարեւոր բաղադրիչը քրոմատինն է: Սրանք քրոմոսոմներ են, որոնք խաղում են գեների տարբեր խմբերի ֆայլերի կաբինետների դերը։
Քրոմատինը բարդ սպիտակուց է, որը բաղկացած է չորրորդական կառուցվածքի պոլիպեպտիդից՝ կապված նուկլեինաթթվի հետ (ՌՆԹ կամ ԴՆԹ): Քրոմատինը առկա է նաև բակտերիալ պլազմիդներում։ Քրոմատինի ընդհանուր քաշի գրեթե մեկ քառորդը բաղկացած է հիստոններից՝ սպիտակուցներից, որոնք պատասխանատու են ժառանգական տեղեկատվության «փաթեթավորման» համար: Կառուցվածքի այս առանձնահատկությունն ուսումնասիրվում է կենսաքիմիայի և կենսաբանության կողմից: Միջուկի կառուցվածքը բարդ է հենց քրոմատինի և դրա պարույրացման և դեսպիրալացման գործընթացների առկայության պատճառով:
Հիստոնների առկայությունը հնարավորություն է տալիս խտացնել և լրացնել ԴՆԹ-ի շարանը մի փոքրիկ տեղում՝ բջջի միջուկում։ Դա տեղի է ունենում հետևյալ կերպ՝ հիստոնները ձևավորում են նուկլեոսոմներ, որոնք ուլունքների նման կառուցվածք են։ H2B, H3, H2A և H4 հիմնական հիստոնային սպիտակուցներն են: Նուկլեոսոմը ձևավորվում է ներկայացված հիստոններից յուրաքանչյուրի չորս զույգով։ Միևնույն ժամանակ, հիստոն H1-ը կապող նյութ է. այն կապված է ԴՆԹ-ի հետ նուկլեոսոմի մուտքի վայրում: ԴՆԹ-ի փաթեթավորումն առաջանում է գծային մոլեկուլի «ոլորման» արդյունքում 8 հիստոնային կառուցվածքի սպիտակուցների շուրջ:
Միջուկի կառուցվածքը, որի սխեման ներկայացված է վերևում, հուշում է հիստոնների վրա ավարտված ԴՆԹ-ի սոլենոիդային կառուցվածքի առկայության մասին: Այս կոնգլոմերատի հաստությունը մոտ 30 նմ է: Միևնույն ժամանակ, կառուցվածքը կարող է ավելի սեղմվել, որպեսզի ավելի քիչ տարածք զբաղեցնի և ավելի քիչ ենթարկվիմեխանիկական վնաս, որն անխուսափելիորեն տեղի է ունենում բջջի կյանքի ընթացքում:
Քրոմատինի ֆրակցիաներ
Բջջի միջուկի կառուցվածքը, կառուցվածքը և գործառույթները ամրագրված են քրոմատինի պարույրացման և դեսպիրալացման դինամիկ գործընթացների պահպանման վրա: Հետևաբար, կան դրա երկու հիմնական ֆրակցիաներ՝ ուժեղ պարուրաձև (հետերոքրոմատին) և թեթևակի պարուրաձև (էուխրոմատին): Նրանք առանձնացված են ինչպես կառուցվածքային, այնպես էլ գործառական առումով: Հետերոքրոմատինում ԴՆԹ-ն լավ պաշտպանված է ցանկացած ազդեցությունից և չի կարող արտագրվել: Euchromatin-ը ավելի քիչ պաշտպանված է, բայց գեները կարող են կրկնօրինակվել սպիտակուցի սինթեզի համար: Ամենից հաճախ, հետերոքրոմատինի և էխրոմատինի հատվածները փոխարինվում են ամբողջ քրոմոսոմի երկարությամբ:
քրոմոսոմներ
Բջջի միջուկը, որի կառուցվածքն ու գործառույթները նկարագրված են այս հրապարակման մեջ, պարունակում է քրոմոսոմներ։ Դա բարդ և կոմպակտ փաթեթավորված քրոմատին է, որը կարելի է տեսնել լուսային մանրադիտակի տակ: Այնուամենայնիվ, դա հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե բջիջը գտնվում է ապակու սլայդի վրա միտոտիկ կամ մեյոտիկ բաժանման փուլում: Փուլերից մեկը քրոմատինի պարույրացումն է՝ քրոմոսոմների առաջացմամբ։ Նրանց կառուցվածքը չափազանց պարզ է՝ քրոմոսոմն ունի տելոմեր և երկու թեւ։ Նույն տեսակի յուրաքանչյուր բազմաբջիջ օրգանիզմ ունի միջուկի նույն կառուցվածքը։ Նրա քրոմոսոմային աղյուսակը նույնպես նման է։
միջուկի գործառույթների իրականացում
Միջուկի կառուցվածքի հիմնական առանձնահատկությունները կապված են որոշակի գործառույթների կատարման և դրանք կառավարելու անհրաժեշտության հետ։ Միջուկը կատարում է ժառանգական տեղեկատվության շտեմարանի դերը, այսինքն՝ այն մի տեսակ ֆայլի պահարան է՝բոլոր սպիտակուցների ամինաթթուների գրավոր հաջորդականությունները, որոնք կարող են սինթեզվել բջջում: Սա նշանակում է, որ ցանկացած ֆունկցիա կատարելու համար բջիջը պետք է սինթեզի սպիտակուց, որի կառուցվածքը կոդավորված է գենում։
Որպեսզի միջուկը «հասկանա», թե կոնկրետ որ սպիտակուցն է պետք ճիշտ ժամանակին սինթեզել, գոյություն ունի արտաքին (մեմբրանային) և ներքին ընկալիչների համակարգ։ Նրանցից տեղեկատվությունը միջուկ է հասնում մոլեկուլային հաղորդիչների միջոցով: Ամենից հաճախ դա իրականացվում է ադենիլատ ցիկլազային մեխանիզմի միջոցով: Այսպես են բջջի վրա գործում հորմոնները (ադրենալին, նորէպինեֆրին) և հիդրոֆիլ կառուցվածք ունեցող որոշ դեղամիջոցներ։
Տեղեկատվության փոխանցման երկրորդ մեխանիզմը ներքին է: Բնորոշ է լիպոֆիլ մոլեկուլներին՝ կորտիկոստերոիդներին։ Այս նյութը թափանցում է բջջի բիլիպիդային թաղանթ և գնում դեպի միջուկ, որտեղ փոխազդում է իր ընկալիչի հետ։ Բջջաթաղանթի (ադենիլատ ցիկլազային մեխանիզմ) կամ կարիոլեմայի վրա տեղակայված ընկալիչային համալիրների ակտիվացման արդյունքում առաջանում է որոշակի գենի ակտիվացման ռեակցիա։ Այն կրկնօրինակվում է, դրա հիման վրա ստեղծվում է սուրհանդակ ՌՆԹ: Հետագայում, ըստ վերջինիս կառուցվածքի, սինթեզվում է որոշակի ֆունկցիա կատարող սպիտակուց։
Բազմաբջիջ օրգանիզմների կորիզ
Բազմաբջիջ օրգանիզմում միջուկի կառուցվածքային առանձնահատկությունները նույնն են, ինչ միաբջիջում: Չնայած կան որոշ նրբերանգներ. Նախ, բազմաբջիջությունը ենթադրում է, որ մի շարք բջիջներ կունենան իրենց հատուկ գործառույթը (կամ մի քանիսը): Սա նշանակում է, որ որոշ գեներ միշտ կլինենհուսահատված, մինչդեռ մյուսները ոչ ակտիվ են:
Օրինակ, ճարպային հյուսվածքի բջիջներում սպիտակուցի սինթեզը կլինի ոչ ակտիվ, և, հետևաբար, քրոմատինի մեծ մասը պարուրաձև է: Իսկ բջիջներում, օրինակ, ենթաստամոքսային գեղձի էկզոկրին հատվածում, սպիտակուցի կենսասինթեզի գործընթացները շարունակվում են։ Հետեւաբար, նրանց քրոմատինը հուսահատվում է: Այն տարածքներում, որոնց գեները ամենից հաճախ կրկնօրինակվում են: Միևնույն ժամանակ կարևոր է մի հիմնական հատկանիշ՝ մեկ օրգանիզմի բոլոր բջիջների քրոմոսոմային հավաքածուն նույնն է։ Միայն հյուսվածքների ֆունկցիաների տարբերակման պատճառով դրանցից մի քանիսն անջատվում են աշխատանքից, իսկ մյուսներն ավելի հաճախ են հուսահատվում, քան մյուսները։
մարմնի միջուկային բջիջներ
Կան բջիջներ, որոնց միջուկի կառուցվածքային առանձնահատկությունները կարելի է հաշվի չառնել, քանի որ իրենց կենսագործունեության արդյունքում դրանք կա՛մ արգելակում են նրա գործառույթը, կա՛մ ամբողջությամբ ազատվում դրանից։ Ամենապարզ օրինակը արյան կարմիր բջիջներն են: Սրանք արյան բջիջներ են, որոնց միջուկը առկա է միայն զարգացման վաղ փուլերում, երբ սինթեզվում է հեմոգլոբինը։ Հենց որ այն բավականացնում է թթվածին տեղափոխելու համար, միջուկը հանվում է բջջից, որպեսզի հեշտացվի այն՝ չխանգարելով թթվածնի տեղափոխմանը:
Ընդհանուր առմամբ, էրիթրոցիտը հեմոգլոբինով լցված ցիտոպլազմիկ պարկ է: Նմանատիպ կառուցվածքը բնորոշ է ճարպային բջիջներին։ Ադիպոցիտների բջջային միջուկի կառուցվածքը չափազանց պարզեցված է, այն նվազում է և տեղափոխվում թաղանթ, իսկ սպիտակուցի սինթեզի գործընթացները առավելագույնս արգելակվում են։ Այս բջիջները նույնպես հիշեցնում են ճարպով լցված «տոպրակներ», թեև, իհարկե, բազմազանությունըդրանցում մի փոքր ավելի շատ կենսաքիմիական ռեակցիաներ կան, քան էրիթրոցիտներում։ Թրոմբոցիտները նույնպես չունեն միջուկ, սակայն դրանք չպետք է համարվեն լիարժեք բջիջներ։ Սրանք բջիջների բեկորներ են, որոնք անհրաժեշտ են հեմոստազի պրոցեսների իրականացման համար։
