O núcleo da célula é sua organela mais importante, local de armazenamento e reprodução da informação hereditária. Esta é uma estrutura de membrana que ocupa 10-40% da célula, cujas funções são muito importantes para a vida dos eucariotos. No entanto, mesmo sem a presença de um núcleo, é possível a realização das informações hereditárias. Um exemplo desse processo é a atividade vital das células bacterianas. No entanto, as características estruturais do núcleo e sua finalidade são muito importantes para um organismo multicelular.
Localização do núcleo na célula e sua estrutura
O núcleo está localizado na espessura do citoplasma e está em contato direto com o retículo endoplasmático rugoso e liso. É cercado por duas membranas, entre as quais está o espaço perinuclear. Dentro do núcleo há uma matriz, cromatina e alguns nucléolos.
Algumas células humanas maduras não possuem núcleo, enquanto outras funcionam sob condições de severa inibição de sua atividade. Em geral, a estrutura do núcleo (esquema) apresenta-se como uma cavidade nuclear, limitada por um cariolema da célula, contendo cromatina e nucléolos fixados no nucleoplasmamatriz nuclear.
Estrutura do cariolema
Para facilitar o estudo da célula nuclear, esta última deve ser percebida como bolhas, limitadas por conchas de outras bolhas. O núcleo é uma bolha com informações hereditárias localizadas na espessura da célula. É protegido de seu citoplasma por uma membrana lipídica de bicamada. A estrutura da casca do núcleo é semelhante à membrana celular. Na verdade, eles se distinguem apenas pelo nome e número de camadas. Sem tudo isso, eles são idênticos em estrutura e função.
A estrutura do cariolema (membrana nuclear) é de duas camadas: consiste em duas camadas lipídicas. A camada bilipídica externa do cariolema está em contato direto com o retículo rugoso do endoplasma celular. Cariolema interno - com o conteúdo do núcleo. Existe um espaço perinuclear entre a cariomembrana externa e interna. Aparentemente, foi formado devido a fenômenos eletrostáticos - repulsão de áreas de resíduos de glicerol.
A função da membrana nuclear é criar uma barreira mecânica que separa o núcleo do citoplasma. A membrana interna do núcleo serve como um local de fixação para a matriz nuclear - uma cadeia de moléculas de proteína que sustentam a estrutura em massa. Existem poros especiais em duas membranas nucleares: o RNA mensageiro entra no citoplasma através deles para os ribossomos. Na própria espessura do núcleo existem vários nucléolos e cromatina.
Estrutura interna do nucleoplasma
As características da estrutura do núcleo permitem compará-lo com a própria célula. Dentro do núcleo existe também um ambiente especial (nucleoplasma),representado por um gel-sol, uma solução coloidal de proteínas. Dentro dela há um nucleoesqueleto (matriz), representado por proteínas fibrilares. A principal diferença reside apenas no fato de que proteínas predominantemente ácidas estão presentes no núcleo. Aparentemente, tal reação do ambiente é necessária para preservar as propriedades químicas dos ácidos nucléicos e a ocorrência de reações bioquímicas.
Núcleo
A estrutura do núcleo celular não pode ser completada sem o nucléolo. É um RNA ribossômico espiralizado, que está em fase de maturação. Mais tarde, será obtido um ribossomo - uma organela necessária para a síntese de proteínas. Na estrutura do nucléolo, distinguem-se dois componentes: fibrilar e globular. Diferem apenas pela microscopia eletrônica e não possuem membranas próprias.
O componente fibrilar está no centro do nucléolo. É uma fita de RNA do tipo ribossomal a partir da qual as subunidades ribossomais serão montadas. Se considerarmos o núcleo (estrutura e funções), é óbvio que um componente granular será posteriormente formado a partir deles. Estas são as mesmas subunidades ribossômicas em maturação que estão nos estágios posteriores de seu desenvolvimento. Eles logo formam ribossomos. Eles são removidos do nucleoplasma através dos poros nucleares do cariolema e entram na membrana do retículo endoplasmático rugoso.
Cromatina e cromossomos
A estrutura e as funções do núcleo celular estão organicamente ligadas: existem apenas as estruturas necessárias para armazenar e reproduzir a informação hereditária. Há também um carioesqueleto(matriz do núcleo), cuja função é manter a forma da organela. No entanto, o componente mais importante do núcleo é a cromatina. São cromossomos que desempenham o papel de armários de arquivos de vários grupos de genes.
Cromatina é uma proteína complexa que consiste em um polipeptídeo de estrutura quaternária ligado a um ácido nucleico (RNA ou DNA). A cromatina também está presente em plasmídeos bacterianos. Quase um quarto do peso total da cromatina é formado por histonas - proteínas responsáveis pelo "empacotamento" das informações hereditárias. Esta característica da estrutura é estudada pela bioquímica e biologia. A estrutura do núcleo é complexa justamente pela cromatina e pela presença de processos alternando sua espiralização e despiralização.
A presença de histonas permite condensar e completar a fita de DNA em um pequeno local - no núcleo da célula. Isso acontece da seguinte forma: as histonas formam nucleossomos, que são uma estrutura semelhante a contas. H2B, H3, H2A e H4 são as principais proteínas histonas. O nucleossomo é formado por quatro pares de cada uma das histonas apresentadas. Ao mesmo tempo, a histona H1 é um linker: está associada ao DNA no local de entrada no nucleossomo. O empacotamento do DNA ocorre como resultado do "enrolamento" de uma molécula linear em torno de 8 proteínas de estrutura de histonas.
A estrutura do núcleo, cujo esquema é apresentado acima, sugere a presença de uma estrutura tipo solenóide de DNA completada em histonas. A espessura deste conglomerado é de cerca de 30 nm. Ao mesmo tempo, a estrutura pode ser ainda mais compactada para ocupar menos espaço e ficar menos exposta adanos mecânicos que inevitavelmente ocorrem durante a vida útil da célula.
Frações de cromatina
A estrutura, estrutura e funções do núcleo da célula são fixadas em manter os processos dinâmicos de espiralização e despiralização da cromatina. Portanto, existem duas frações principais dela: fortemente espiralizada (heterocromatina) e levemente espiralizada (eucromatina). Eles são separados estruturalmente e funcionalmente. Na heterocromatina, o DNA está bem protegido de quaisquer influências e não pode ser transcrito. A eucromatina é menos protegida, mas os genes podem ser duplicados para a síntese de proteínas. Na maioria das vezes, seções de heterocromatina e eucromatina se alternam ao longo de todo o cromossomo.
Cromossomos
O núcleo da célula, cuja estrutura e funções são descritas nesta publicação, contém cromossomos. É uma cromatina complexa e compacta que pode ser vista à microscopia de luz. No entanto, isso só é possível se uma célula estiver localizada na lâmina de vidro no estágio de divisão mitótica ou meiótica. Uma das etapas é a espiralização da cromatina com a formação de cromossomos. Sua estrutura é extremamente simples: o cromossomo tem um telômero e dois braços. Cada organismo multicelular da mesma espécie tem a mesma estrutura do núcleo. Sua tabela de conjuntos de cromossomos também é semelhante.
Implementação de funções do kernel
As principais características da estrutura do núcleo estão relacionadas ao desempenho de determinadas funções e à necessidade de controlá-las. O núcleo desempenha o papel de um repositório de informações hereditárias, ou seja, é uma espécie de arquivo comsequências escritas de aminoácidos de todas as proteínas que podem ser sintetizadas na célula. Isso significa que, para desempenhar qualquer função, uma célula deve sintetizar uma proteína, cuja estrutura está codificada no gene.
Para que o núcleo "compreenda" qual proteína em particular precisa ser sintetizada no momento certo, existe um sistema de receptores externos (membrana) e internos. As informações deles chegam ao núcleo por meio de transmissores moleculares. Na maioria das vezes, isso é realizado através do mecanismo da adenilato ciclase. É assim que os hormônios (adrenalina, norepinefrina) e alguns medicamentos com estrutura hidrofílica agem na célula.
O segundo mecanismo de transferência de informações é interno. É característico de moléculas lipofílicas - corticosteróides. Essa substância penetra na membrana bilípides da célula e vai até o núcleo, onde interage com seu receptor. Como resultado da ativação de complexos receptores localizados na membrana celular (mecanismo da adenilato ciclase) ou no cariolema, a reação de ativação de um determinado gene é desencadeada. Ele se replica, com base em que o RNA mensageiro é construído. Mais tarde, de acordo com a estrutura deste último, é sintetizada uma proteína que desempenha uma determinada função.
O núcleo dos organismos multicelulares
Em um organismo multicelular, as características estruturais do núcleo são as mesmas de um unicelular. Embora existam algumas nuances. Primeiro, a multicelularidade implica que várias células terão sua própria função específica (ou várias). Isso significa que alguns genes serão sempredespiralized enquanto outros estão inativos.
Por exemplo, nas células do tecido adiposo, a síntese de proteínas será inativa e, portanto, a maior parte da cromatina é espiralizada. E nas células, por exemplo, a parte exócrina do pâncreas, os processos de biossíntese de proteínas estão em andamento. Portanto, sua cromatina é despiralizada. Nas áreas cujos genes são replicados com mais frequência. Ao mesmo tempo, uma característica chave é importante: o conjunto de cromossomos de todas as células de um organismo é o mesmo. Apenas por causa da diferenciação de funções nos tecidos, alguns deles são desligados do trabalho, enquanto outros são desspiralizados com mais frequência do que outros.
Células nucleares do corpo
Existem células cujas características estruturais do núcleo não podem ser consideradas, pois como resultado de sua atividade vital elas inibem sua função ou se livram completamente dela. O exemplo mais simples são os glóbulos vermelhos. São células sanguíneas, cujo núcleo está presente apenas nos estágios iniciais de desenvolvimento, quando a hemoglobina é sintetizada. Assim que houver quantidade suficiente para transportar oxigênio, o núcleo é removido da célula para facilitar o transporte sem interferir no transporte de oxigênio.
Em termos gerais, um eritrócito é um saco citoplasmático cheio de hemoglobina. Uma estrutura semelhante é característica das células de gordura. A estrutura do núcleo celular dos adipócitos é extremamente simplificada, diminui e se desloca para a membrana, e os processos de síntese proteica são inibidos ao máximo. Essas células também se assemelham a "sacos" cheios de gordura, embora, é claro, a variedadehá um pouco mais de reações bioquímicas neles do que nos eritrócitos. As plaquetas também não têm núcleo, mas não devem ser consideradas células completas. São fragmentos de células necessários para a implementação dos processos de hemostasia.
