Solun ydin ja sen toiminnot

Solun rakenteeseen ja toimintoihin tehtiin useita muutoksia evoluution aikana. Uusien organelien esiintymistä edelsi muutokset nuoren planeetan ilmakehässä ja litosfäärissä. Yksi merkittävä yritysosto oli solun ydin. Eukaryoottiset organismit, eristävien organelaalien läsnäolon ansiosta, olivat merkittäviä etuja prokaryooteilla ja alkoivat nopeasti hallita.

Solun ydin, jonka rakenne ja toiminnot ovat jonkin verran erilaiset eri kudoksissa ja elimissä, mahdollisti RNA-biosynteesin laadun ja perinnöllisen tiedon siirron.

alkuperä

Tähän mennessä on olemassa kaksi pääasiallista hypoteesia eukaryoottisolun muodostumisesta. Symbioottisen teorian mukaan organelit (esim. Flagella tai mitokondriot) olivat kerran erillisiä prokaryoottisia organismeja. Nykyaikaisten eukaryoosien esi-isät absorboivat niitä. Tämän seurauksena muodostui symbioottinen organismi.

Ydin muodostettiin johtuen ulokkeesta sytoplasmakalvoon . Tämä oli välttämätön hankinta solun solun uuden keinon kehittämiseksi, fagosytoosi. Ruoan takavarikointiin liittyi sytoplasman liikkuvuuden lisääntyminen. Genoforit, jotka olivat prokaryoottisolun geneettistä materiaalia ja kiinnittyneet seinämiin, putosivat vahvan "virran" alueelle ja tarvitsivat suojaa. Tämän tuloksena muodostui syvä tunkeutuminen membraanin alueen, joka sisälsi liitteenä olevat genoforit. Tätä hypoteesia tukee se, että ytimen kuori on erottamattomasti sidoksissa solun sytoplasmakalvoon.

On olemassa toinen versio tapahtumien kehityksestä. Tumman alkuperän viruspotentiaalin mukaan se muodostui muinaisen arkean solun infektion seurauksena. DNA-virus tuodaan siihen ja vähitellen saavuttaa täyden kontrollin elämäprosesseista. Tutkijat, jotka pitävät tätä teoria oikein, johtavat paljon argumenteita sen hyväksi. Tähän mennessä ei kuitenkaan ole kattavaa näyttöä olemassa olevista hypoteeseista.

Yksi tai useampi

Suurin osa modernin eukaryootin soluista on ydin. Ylivoimaisella määrällä niitä on vain yksi vastaava organelle. Jotkut toiminnalliset ominaisuudet johtuvat kuitenkin soluista, jotka ovat menettäneet ytimen. Näihin kuuluvat esimerkiksi punasolut. Myös soluja on kaksi (infusoria) ja jopa useita ydintä.

Solun ytimen rakenne

Riippumatta kehon ominaisuuksista, ytimen rakenteelle on ominaista joukko tyypillisiä organeleja. Solun sisäpinnasta se on aidattu kaksinkertaisella kalvolla. Sen sisäiset ja ulkoiset kerrokset yhdistyvät joissakin paikoissa ja muodostavat huokosia. Niiden tehtävänä on vaihtaa aineita sytoplasman ja ytimen välille.

Organellin tila on täynnä karyoplasmaa, jota kutsutaan myös ydinmehuksi tai nukleoplasmiksi. Se sisältää kromatiinia ja nukleolusta. Joskus viimeinen solun ytimen nimetyistä organeleista ei ole yksittäisessä näytteessä. Joissakin organismeissa nukleoli puuttuu.

kalvo

Ydinvoimakkuus muodostuu lipideistä ja koostuu kahdesta kerroksesta: ulkoisesta ja sisäisestä. Itse asiassa se on sama solukalvo. Ydin kommunikoi endoplasmisen verkkokalvon kanavien kanssa perinukleaarisen tilan, kuoren kahden kerroksen muodostaman ontelon kanssa.

Ulko- ja sisäkalvolla on omat ominaisuutensa rakenteessa, mutta kokonaisuutena ne ovat melko samankaltaisia.

Lähimpänä sytoplasmaa

Ulkokerros kulkee endoplasmisen verkkokalvon kalvoon. Sen tärkein ero jälkimmäisestä on paljon suurempi proteiinien pitoisuus rakenteessa. Kalvo, joka on suoraan kosketuksissa solun sytoplasmaan, peitetään ribosomin kerroksella ulkopuolelta. Sisemmällä kalvolla siihen liittyy useita huokosia, jotka ovat melko suuria proteiinikomplekseja.

Sisäkerros

Kalvon kääntyvä solun ydin, toisin kuin ulompi, on sileä, ei peitetty ribosomeilla. Se rajoittaa karyoplasmaa. Sisäproteiinin ominaispiirre on nukleaarilevyn kerros, joka vuoraa sen sivulta kontaktiin nukleoplasmin kanssa. Tämä spesifinen proteiinirakenne tukee kirjekuoren muotoa, osallistuu geenin ilmentämisen säätelyyn ja myös edistää kromatiinin sitoutumista ydinmembraaniin.

aineenvaihdunta

Tumman ja sytoplasman vuorovaikutus suoritetaan ydinhuokosien kautta. Ne ovat melko monimutkaisia rakenteita, jotka muodostuvat 30 proteiinista. Yhden ytimen huokosten määrä voi olla erilainen. Se riippuu solujen, elinten ja organismien tyypistä . Joten ihmisillä solutyypillä voi olla 3 - 5 tuhatta huokosia, joissakin sammakoissa se saavuttaa 50 000.

Huokosten tärkein tehtävä on ytimen ja muun solutilan välinen aineenvaihdunta. Jotkut molekyylit tunkeutuvat huokosten läpi passiivisesti ilman ylimääräisiä energiankustannuksia. Ne ovat pienikokoisia. Suurten molekyylien ja supramolekulaaristen kompleksien kuljetus edellyttää tietyn määrän energian kulutusta.

Karyoplasmista, ytimeen syntetisoituja RNA-molekyylejä putoavat soluun. Päinvastaiseen suuntaan siirretään intranukleaarisiin prosesseihin tarvittavat proteiinit.

nucleoplasm

Ydinmehu on proteiinien kolloidinen ratkaisu. Se rajoittaa ytimen kuori ja ympäröi kromatiinia ja nukleolusta. Nucleoplasma on viskoosi neste, jossa eri aineet liuotetaan. Näihin kuuluvat nukleotidit ja entsyymit. Ensimmäiset ovat välttämättömiä DNA: n synteesiä varten. Entsyymit ovat mukana transkriptiossa, samoin kuin DNA: n korjaus ja replikaatio.

Ydinmehun rakenne vaihtelee riippuen solun tilasta. Nämä kaksi ovat paikallaan ja näkyvät fissiojakson aikana. Ensimmäinen on tyypillinen välivaiheelle (jakautumisten välinen aika). Tässä tapauksessa ydinmehuille on ominaista yhtenäinen jakautuminen nukleiinihappojen ja strukturoimattomien DNA-molekyylien suhteen. Tänä aikana perinnöllinen materiaali on kromatiinin muodossa. Solun ytimen jakautumiseen liittyy kromatiinin transformointi kromosomeihin. Tällöin karyoplasman rakenne muuttuu: geneettinen materiaali hankkii määrätyn rakenteen, ydinvaippa putoaa ja karyoplasmi sekoittuu sytoplasmaan.

kromosomi

Kohdan jakautumisaikaa varten transformoidun kromatiinin nukleoproteiinirakenteiden tärkeimmät toiminnot ovat perinnöllisen informaation varastointi, toteutus ja siirto, joka sisältää solusydän. Kromosomeille on tunnusomaista määritelty muoto: ne on jaettu osiin tai hartioihin primaarisella supistuksella, jota kutsutaan myös ehjiksi. Järjestelynsä avulla erotetaan kolmesta kromosomityypistä:

• Rod-like tai akrocentrinen: heille kokonaislukujen sijoittaminen on melkein lopussa, yksi käsi osoittautuu hyvin pieneksi;
• Vaihtelevia tai submetacentrisiä on epätasaisen pituisia harteja;
• Tasapainoiset tai metasentriset.

Kromosomien joukkoa solussa kutsutaan karyotyypiksi. Jokaisessa lajissa se on kiinteä. Tässä tapauksessa saman organismin erilaiset solut voivat sisältää diploidisen (kaksinkertaisen) tai haploidisen (yksittäisen) joukon. Ensimmäinen variantti on ominaista somaattisille soluille, jotka muodostavat pääasiassa kehon. Haploid-setti on seksisolujen etuoikeus. Ihmisen somaattiset solut sisältävät 46 kromosomia, seksuaalinen - 23.

Diploidisarjan kromosomit ovat pareja. Parin identtisiä nukleoproteiinirakenteita kutsutaan alleliksi. Heillä on sama rakenne ja samat toiminnot.

Kromosomien rakenteellinen yksikkö on geeni. Se on DNA-molekyylin osa, joka koodaa spesifistä proteiinia.

endosomista

Solusydämellä on vielä yksi organoidi - nukleolus. Se ei erotu karyoplasmasta kalvolla, mutta se on helppo nähdä solun tutkimuksessa mikroskoopilla. Joillakin ytimillä voi olla useita nukleoliryhmiä. On myös niitä, joissa tällaiset organelit puuttuvat kokonaan.

Muodossa nukleolus muistuttaa palloa, se on melko pienikokoinen. Se sisältää erilaisia proteiineja. Nukleoluksen pääasiallinen tehtävä on ribosomaalisten RNA: iden ja ribosomien synteesi. Ne ovat välttämättömiä polypeptidiketjujen luomiselle. Nucleolit muodostuvat genomin erityisalueiden ympärille. Niitä kutsuttiin nucleolus-järjestäjiksi. Tässä on mukana ribosomaalisen RNA: n geenejä. Nukleolus on muun muassa solu, jolla on korkein proteiinipitoisuus solussa. Jotkut proteiinit ovat tarpeen organoidin toiminnan suorittamiseksi.

Nukleolus koostuu kahdesta komponentista: rakeisesta ja fibrillisesta. Ensimmäinen on ribosomien kypsytyvät alayksiköt. Fibrillisessa keskuksessa syntetisoidaan ribosomaalinen RNA. Rakeinen komponentti ympäröi nukleoluksen keskellä olevaa fibrillistä komponenttia.

Solun ydin ja sen toiminnot

Korin rooli on erottamattomasti sidoksissa sen rakenteeseen. Organisaation sisäiset rakenteet yhdessä toteuttavat solussa tärkeimmät prosessit. Se sisältää geneettistä tietoa, joka määrittää solun rakenteen ja toiminnot. Ydin on vastuussa perinnöllisten tietojen tallentamisesta ja välittämisestä mitoosin ja meioosin aikana. Ensimmäisessä tapauksessa tytärsolu saa samanlaisen geneettisen geenisarjan. Meioosin seurauksena syntyy sukupuoli- soluja, joilla on haploidinen kromosomisarja.

Toinen yhtä tärkeä tehtävä ytimessä on solunsisäisten prosessien säätely. Se toteutetaan proteiinien synteesin kontrolloimiseksi, jotka ovat vastuussa soluelementtien rakenteesta ja toiminnasta.

Vaikutus proteiinisynteesiin on yksi ilmaus. Solu, joka ohjaa prosessia solun sisällä, yhdistää kaikki organoidit yhteen järjestelmään, jolla on hyvin toimiva työmekanismi. Epäonnistumiset johtavat pääsääntöisesti solukuolemaan.

Lopuksi, ydin on ribosomaalisten alayksiköiden synteesin paikka, joka vastaa kaikkien saman proteiinin muodostumisesta aminohapoista. Ribosomit ovat välttämättömiä transkription prosessissa.

Eukaryoottisolu on täydellisempi rakenne kuin prokaryoottisolu. Orgaanisten osien ilmeneminen omalla membraanilla mahdollistaa intrasellulaaristen prosessien tehokkuuden lisäämisen. Kaksinkertaisen lipidikuoren ympäröimän ytimen muodostuminen oli erittäin tärkeä rooli tässä evoluutiossa. Perinnöllisten tietojen suojaaminen kalvolla mahdollisti muinaisista yksisoluisista organismeista uuden elämäntavan oppimisen. Niistä oli fagosytoosi, joka yhden version mukaan johti symbioottisen organismin ilmestymiseen, joka myöhemmin muuttui moderniksi eukaryoottisiksi soluiksi, joilla oli kaikki sen luonteenomaiset organoidit. Solun ydin, joidenkin uusien rakenteiden rakenne ja tehtävät sallivat hapen käytön aineenvaihdunnassa. Tämän seurauksena oli maapallon biosfäärin dramaattinen muutos, joka perustettiin monisoluisten eliöiden muodostumiseen ja kehittämiseen . Nykyään eukaryoottiset eliöt, joihin henkilö kuuluu, hallitsevat planeettaa, eikä mikään ennakoida mitään muutoksia tähän suunnitelmaan.