A estrutura e as funções da célula sofreram várias mudanças ao longo da evolução. O aparecimento de novas organelas foi precedido por transformações na atmosfera e na litosfera do jovem planeta. Uma das aquisições significativas foi o núcleo da célula. Os organismos eucarióticos receberam, devido à presença de organelas separadas, vantagens significativas sobre os procariontes e rapidamente começaram a dominar.
O núcleo da célula, cuja estrutura e funções são um pouco diferentes em diferentes tecidos e órgãos, melhorou a qualidade da biossíntese de RNA e a transmissão de informações hereditárias.
Origem
Até o momento, existem duas hipóteses principais sobre a formação de uma célula eucariótica. De acordo com a teoria simbiótica, organelas (como flagelos ou mitocôndrias) já foram organismos procarióticos separados. Os ancestrais dos eucariotos modernos os devoraram. O resultado foi um organismo simbiótico.
O núcleo foi formado como resultado da saliência para dentrosecção da membrana citoplasmática. Esta foi uma aquisição necessária no caminho para o domínio de uma nova forma de nutrição, a fagocitose, pela célula. A captura de alimentos foi acompanhada por um aumento no grau de mobilidade citoplasmática. Os genóforos, que eram o material genético de uma célula procariótica e presos às paredes, caíram em uma zona de forte "fluxo" e precisavam de proteção. Como resultado, formou-se uma invaginação profunda de uma seção da membrana contendo genóforos ligados. Esta hipótese é apoiada pelo fato de que a casca do núcleo está inextricavelmente ligada à membrana citoplasmática da célula.
Existe outra versão do desenvolvimento de eventos. De acordo com a hipótese viral da origem do núcleo, ele foi formado como resultado da infecção de uma antiga célula arqueana. Um vírus de DNA se infiltrou e gradualmente ganhou controle completo sobre os processos da vida. Os cientistas que consideram esta teoria mais correta, dão muitos argumentos a seu favor. No entanto, até o momento, não há evidências conclusivas para nenhuma das hipóteses existentes.
Um ou mais
A maioria das células dos eucariotos modernos tem um núcleo. A grande maioria deles contém apenas uma dessas organelas. Existem, no entanto, células que perderam o núcleo devido a algumas características funcionais. Estes incluem, por exemplo, eritrócitos. Existem também células com dois (ciliados) e até vários núcleos.
Estrutura do núcleo celular
Independentemente das características do organismo, a estrutura do núcleo é caracterizada por um conjunto de característicasorganelas. É separado do espaço interno da célula por uma membrana dupla. Em alguns lugares, suas camadas internas e externas se fundem, formando poros. Sua função é trocar substâncias entre o citoplasma e o núcleo.
O espaço da organela é preenchido com carioplasma, também chamado de seiva nuclear ou nucleoplasma. Contém cromatina e nucléolo. Às vezes, a última das organelas nomeadas do núcleo da célula não está presente em uma única cópia. Em alguns organismos, os nucléolos, ao contrário, estão ausentes.
Membrana
A membrana nuclear é formada por lipídios e consiste em duas camadas: externa e interna. Na verdade, esta é a mesma membrana celular. O núcleo se comunica com os canais do retículo endoplasmático através do espaço perinuclear, cavidade formada por duas camadas da membrana.
As membranas externa e interna têm suas próprias características estruturais, mas geralmente são bastante semelhantes.
Mais próximo do citoplasma
A camada externa passa para a membrana do retículo endoplasmático. Sua principal diferença em relação ao último é uma concentração significativamente maior de proteínas na estrutura. A membrana em contato direto com o citoplasma da célula é coberta com uma camada de ribossomos do lado de fora. Ele está conectado à membrana interna por numerosos poros, que são complexos de proteínas bastante grandes.
Camada interna
A membrana voltada para o núcleo da célula, ao contrário da externa, é lisa, não coberta por ribossomos. Limita o carioplasma. Uma característica da membrana interna é uma camada de lâmina nuclear que a reveste lateralmente,em contato com o nucleoplasma. Essa estrutura proteica específica mantém a forma do envelope, está envolvida na regulação da expressão gênica e também promove a ligação da cromatina à membrana nuclear.
Metabolismo
A interação do núcleo e do citoplasma é realizada através dos poros nucleares. São estruturas bastante complexas formadas por 30 proteínas. O número de poros em um núcleo pode ser diferente. Depende do tipo de célula, órgão e organismo. Assim, em humanos, o núcleo da célula pode ter de 3 a 5 mil poros, em alguns sapos chega a 50.000.
A principal função dos poros é a troca de substâncias entre o núcleo e o restante do espaço celular. Algumas moléculas passam pelos poros passivamente, sem gasto adicional de energia. Eles são pequenos em tamanho. O transporte de grandes moléculas e complexos supramoleculares requer o consumo de uma certa quantidade de energia.
As moléculas de RNA sintetizadas no núcleo chegam à célula a partir do carioplasma. As proteínas necessárias para os processos intranucleares são transportadas na direção oposta.
Nucleoplasma
Suco nuclear é uma solução coloidal de proteínas. É delimitado pelo envelope nuclear e circunda a cromatina e o nucléolo. O nucleoplasma é um líquido viscoso no qual várias substâncias são dissolvidas. Estes incluem nucleotídeos e enzimas. Os primeiros são essenciais para a síntese de DNA. As enzimas estão envolvidas na transcrição, bem como no reparo e replicação do DNA.
A estrutura do suco nuclear muda dependendo do estado da célula. Existem dois deles - estacionários eocorrendo durante a divisão. A primeira é característica da interfase (o tempo entre as divisões). Ao mesmo tempo, o suco nuclear se distingue por uma distribuição uniforme de ácidos nucleicos e moléculas de DNA não estruturadas. Durante este período, o material hereditário existe na forma de cromatina. A divisão do núcleo celular é acompanhada pela transformação da cromatina em cromossomos. Neste momento, a estrutura do carioplasma muda: o material genético adquire uma certa estrutura, o envelope nuclear é destruído e o carioplasma é misturado com o citoplasma.
Cromossomos
As principais funções das estruturas nucleoproteicas da cromatina transformadas no momento da divisão são o armazenamento, implementação e transmissão de informações hereditárias contidas no núcleo celular. Os cromossomos são caracterizados por uma certa forma: eles são divididos em partes ou braços por uma constrição primária, também chamada de celômero. De acordo com sua localização, distinguem-se três tipos de cromossomos:
- bastonete ou acrocêntrico: caracterizam-se pela colocação do celômero quase no final, um braço é muito pequeno;
- diversificados ou submetacêntricos têm braços de comprimento desigual;
- equilateral ou metacêntrico.
O conjunto de cromossomos em uma célula é chamado de cariótipo. Cada tipo é fixo. Neste caso, células diferentes de um mesmo organismo podem conter um conjunto diplóide (duplo) ou haploide (simples). A primeira opção é típica para células somáticas, que compõem principalmente o corpo. O conjunto haplóide é um privilégio das células germinativas. células somáticas humanascontém 46 cromossomos, sexo - 23.
Os cromossomos do conjunto diplóide formam pares. Estruturas idênticas de nucleoproteínas incluídas em um par são chamadas de alélicas. Eles têm a mesma estrutura e executam as mesmas funções.
A unidade estrutural dos cromossomos é o gene. É uma seção da molécula de DNA que codifica uma proteína específica.
Núcleo
O núcleo da célula tem mais uma organela - o nucléolo. Não é separado do carioplasma por uma membrana, mas é fácil de notar ao examinar a célula com um microscópio. Alguns núcleos podem ter múltiplos nucléolos. Há também aqueles em que tais organelas estão completamente ausentes.
A forma do nucléolo lembra uma esfera, tem um tamanho bastante pequeno. Contém várias proteínas. A principal função do nucléolo é a síntese de RNA ribossômico e dos próprios ribossomos. Eles são necessários para a criação de cadeias polipeptídicas. Os nucléolos se formam em torno de regiões especiais do genoma. Eles são chamados de organizadores nucleolares. Ele contém os genes de RNA ribossômico. O nucléolo, entre outras coisas, é o local com maior concentração de proteína na célula. Parte das proteínas é necessária para desempenhar as funções do organoide.
O nucléolo consiste em dois componentes: granular e fibrilar. A primeira é a maturação das subunidades ribossomais. No centro fibrilar, é realizada a síntese de RNA ribossômico. O componente granular envolve o componente fibrilar localizado no centro do nucléolo.
Núcleo celular e suas funções
O papel quedesempenha o núcleo, está inextricavelmente ligado à sua estrutura. As estruturas internas do organoide implementam conjuntamente os processos mais importantes na célula. Ele abriga a informação genética que determina a estrutura e função da célula. O núcleo é responsável pelo armazenamento e transmissão de informações hereditárias durante a mitose e a meiose. No primeiro caso, a célula filha recebe um conjunto de genes idênticos ao pai. Como resultado da meiose, as células germinativas são formadas com um conjunto haplóide de cromossomos.
Outra função não menos importante do núcleo é a regulação dos processos intracelulares. É realizado como resultado do controle da síntese de proteínas responsáveis pela estrutura e funcionamento dos elementos celulares.
Influência na síntese de proteínas tem outra expressão. O núcleo, controlando os processos dentro da célula, une todas as suas organelas em um único sistema com um mecanismo de trabalho que funciona bem. Falhas nele levam, via de regra, à morte celular.
Finalmente, o núcleo é o local de síntese das subunidades ribossomais, que são responsáveis pela formação da mesma proteína a partir de aminoácidos. Os ribossomos são indispensáveis no processo de transcrição.
A célula eucariótica é uma estrutura mais perfeita que a procariótica. O aparecimento de organelas com membrana própria possibilitou aumentar a eficiência dos processos intracelulares. A formação de um núcleo circundado por uma membrana lipídica dupla desempenhou um papel muito importante nessa evolução. A proteção da informação hereditária pela membrana possibilitou que antigos organismos unicelulares dominassemorganismos em novas formas de vida. Entre eles estava a fagocitose, que, de acordo com uma versão, levou ao surgimento de um organismo simbiótico, que mais tarde se tornou o progenitor da célula eucariótica moderna com todas as suas organelas características. O núcleo da célula, a estrutura e as funções de algumas novas estruturas possibilitaram o uso do oxigênio no metabolismo. A consequência disso foi uma mudança fundamental na biosfera da Terra, as bases foram lançadas para a formação e desenvolvimento de organismos multicelulares. Hoje, os organismos eucarióticos, que incluem os humanos, dominam o planeta, e nada prenuncia mudanças nesse sentido.
