Šūnas kodols ir tās svarīgākais organelles, iedzimtās informācijas uzglabāšanas un pavairošanas vieta. Šī ir membrānas struktūra, kas aizņem 10-40% no šūnas, kuras funkcijas ir ļoti svarīgas eikariotu dzīvībai. Tomēr arī bez kodola klātbūtnes ir iespējama iedzimtības informācijas realizācija. Šī procesa piemērs ir baktēriju šūnu dzīvībai svarīgā aktivitāte. Neskatoties uz to, daudzšūnu organismam ļoti svarīgas ir kodola struktūras īpatnības un tā mērķis.
Kodola atrašanās vieta šūnā un tā struktūra
Kodols atrodas citoplazmas biezumā un ir tiešā saskarē ar raupjo un gludo endoplazmas tīklu. To ieskauj divas membrānas, starp kurām atrodas perinukleārā telpa. Kodola iekšpusē ir matrica, hromatīns un daži nukleoli.
Dažām nobriedušām cilvēka šūnām nav kodola, bet citas funkcionē tā darbības nopietnas kavēšanas apstākļos. Kopumā kodola struktūra (shēma) tiek attēlota kā kodola dobums, ko ierobežo kariolemma no šūnas, kas satur hromatīnu un nukleoļus, kas fiksēti nukleoplazmā.kodolmatrica.
Kariolemas struktūra
Kodola šūnas izpētes ērtībai pēdējā jāuztver kā burbuļi, ko ierobežo citu burbuļu apvalki. Kodols ir burbulis ar iedzimtu informāciju, kas atrodas šūnas biezumā. To no citoplazmas aizsargā divslāņu lipīdu membrāna. Kodola apvalka struktūra ir līdzīga šūnu membrānai. Faktiski tie atšķiras tikai pēc nosaukuma un slāņu skaita. Bez tā visa tie ir identiski pēc struktūras un funkcijas.
Kariolemas (kodolmembrānas) struktūra ir divslāņu: tā sastāv no diviem lipīdu slāņiem. Kariolemmas ārējais bilipīda slānis ir tiešā saskarē ar šūnas endoplazmas raupjo tīklu. Iekšējā kariolemma - ar kodola saturu. Starp ārējo un iekšējo kariomembrānu ir perinukleāra telpa. Acīmredzot tas veidojies elektrostatisko parādību dēļ - glicerīna atlieku zonu atgrūšanās.
Kodolmembrānas funkcija ir radīt mehānisku barjeru, kas atdala kodolu no citoplazmas. Kodola iekšējā membrāna kalpo kā fiksācijas vieta kodolmatricai - olb altumvielu molekulu ķēdei, kas atbalsta masveida struktūru. Divās kodolmembrānās ir īpašas poras: kurjer-RNS caur tām nonāk citoplazmā uz ribosomām. Pašā kodola biezumā ir vairāki nukleoli un hromatīns.
Nukleoplazmas iekšējā struktūra
Kodola struktūras īpatnības ļauj to salīdzināt ar pašu šūnu. Kodola iekšpusē ir arī īpaša vide (nukleoplazma),ko attēlo želeja-sols, proteīnu koloidāls šķīdums. Tā iekšpusē ir nukleoskelets (matrica), ko attēlo fibrilāri proteīni. Galvenā atšķirība ir tikai tajā, ka kodolā atrodas pārsvarā skābās olb altumvielas. Acīmredzot šāda vides reakcija ir nepieciešama, lai saglabātu nukleīnskābju ķīmiskās īpašības un bioķīmisko reakciju rašanos.
Nucleolus
Šūnas kodola struktūru nevar pabeigt bez kodola. Tā ir spiralizēta ribosomu RNS, kas atrodas nobriešanas stadijā. Vēlāk no tās tiks iegūta ribosoma – proteīna sintēzei nepieciešama organelle. Kodola struktūrā izšķir divus komponentus: fibrilāru un lodveida. Tās atšķiras tikai ar elektronu mikroskopiju, un tām nav savu membrānu.
Fibrilārais komponents atrodas kodola centrā. Tā ir ribosomu tipa RNS virkne, no kuras tiks apkopotas ribosomu apakšvienības. Ja mēs ņemam vērā kodolu (struktūru un funkcijas), tad ir acīmredzams, ka pēc tam no tiem veidosies granulēta sastāvdaļa. Tās ir tās pašas nobriešanas ribosomu apakšvienības, kas atrodas to attīstības vēlākajos posmos. Viņi drīz veido ribosomas. Tie tiek izņemti no nukleoplazmas caur kariolemas kodola porām un iekļūst raupjā endoplazmatiskā tīklojuma membrānā.
Hromatīns un hromosomas
Šūnas kodola struktūra un funkcijas ir organiski saistītas: ir tikai tās struktūras, kas nepieciešamas iedzimtas informācijas glabāšanai un pavairošanai. Ir arī karioskelets(kodola matrica), kuras funkcija ir uzturēt organellu formu. Tomēr vissvarīgākā kodola sastāvdaļa ir hromatīns. Tās ir hromosomas, kas pilda dažādu gēnu grupu failu skapju lomu.
Hromatīns ir sarežģīts proteīns, kas sastāv no kvartāras struktūras polipeptīda, kas saistīts ar nukleīnskābi (RNS vai DNS). Hromatīns atrodas arī baktēriju plazmīdās. Gandrīz ceturto daļu no kopējā hromatīna svara veido histoni – olb altumvielas, kas ir atbildīgas par iedzimtās informācijas "iepakošanu". Šo struktūras iezīmi pēta bioķīmija un bioloģija. Kodola struktūra ir sarežģīta tieši hromatīna un tā spiralizācijas un despiralizācijas procesu klātbūtnes dēļ.
Histonu klātbūtne ļauj kondensēties un pabeigt DNS virkni nelielā vietā - šūnas kodolā. Tas notiek šādi: histoni veido nukleosomas, kas ir struktūra kā krelles. H2B, H3, H2A un H4 ir galvenie histonu proteīni. Nukleosomu veido četri katra uzrādītā histona pāri. Tajā pašā laikā histons H1 ir saistītājs: tas ir saistīts ar DNS iekļūšanas vietā nukleozomā. DNS iesaiņojums rodas lineāras molekulas "aptinšanās" rezultātā ap 8 histona struktūras proteīniem.
Kodola struktūra, kuras shēma ir parādīta iepriekš, liecina par solenoīdam līdzīgas DNS struktūras klātbūtni, kas pabeigta uz histoniem. Šī konglomerāta biezums ir aptuveni 30 nm. Tajā pašā laikā konstrukciju var vēl vairāk sablīvēt, lai tā aizņemtu mazāk vietas un būtu mazāk pakļautamehāniski bojājumi, kas neizbēgami rodas šūnas dzīves laikā.
Hromatīna frakcijas
Šūnas kodola struktūra, struktūra un funkcijas ir vērstas uz hromatīna spiralizācijas un despiralizācijas dinamisko procesu uzturēšanu. Tāpēc ir divas galvenās tā frakcijas: stipri spiralizēts (heterohromatīns) un nedaudz spiralizēts (eihromatīns). Tie ir atdalīti gan strukturāli, gan funkcionāli. Heterohromatīnā DNS ir labi aizsargāta no jebkādas ietekmes, un to nevar pārrakstīt. Eihromatīns ir mazāk aizsargāts, bet gēnus var dublēt proteīnu sintēzei. Visbiežāk heterohromatīna un eihromatīna sekcijas mainās visā hromosomas garumā.
Hromosomas
Šūnas kodols, kura struktūra un funkcijas ir aprakstītas šajā publikācijā, satur hromosomas. Tas ir sarežģīts un kompakti iepakots hromatīns, ko var redzēt gaismas mikroskopijā. Tomēr tas ir iespējams tikai tad, ja šūna atrodas uz stikla priekšmetstikliņa mitotiskās vai meiotiskās dalīšanās stadijā. Viens no posmiem ir hromatīna spiralizācija ar hromosomu veidošanos. To struktūra ir ārkārtīgi vienkārša: hromosomā ir telomērs un divas rokas. Katram vienas sugas daudzšūnu organismam ir tāda pati kodola struktūra. Viņa hromosomu komplektu tabula arī ir līdzīga.
Kodola funkciju ieviešana
Galvenās kodola uzbūves pazīmes ir saistītas ar noteiktu funkciju veikšanu un nepieciešamību tās kontrolēt. Kodols spēlē iedzimtas informācijas krātuves lomu, tas ir, tas ir sava veida failu skapis aruzrakstītas visu šūnā sintezējamo proteīnu aminoskābju secības. Tas nozīmē, ka, lai veiktu jebkuru funkciju, šūnai ir jāsintezē proteīns, kura struktūra ir iekodēta gēnā.
Lai kodols "saprastu", kurš konkrētais proteīns ir jāsintezē īstajā laikā, pastāv ārējo (membrānas) un iekšējo receptoru sistēma. Informācija no tiem nonāk kodolā caur molekulārajiem raidītājiem. Visbiežāk tas tiek realizēts, izmantojot adenilāta ciklāzes mehānismu. Tādā veidā uz šūnu iedarbojas hormoni (adrenalīns, norepinefrīns) un dažas zāles ar hidrofilu struktūru.
Otrs informācijas pārsūtīšanas mehānisms ir iekšējs. Tas ir raksturīgs lipofilām molekulām - kortikosteroīdiem. Šī viela iekļūst šūnas bilipīda membrānā un nonāk kodolā, kur mijiedarbojas ar tās receptoru. Receptoru kompleksu aktivācijas rezultātā, kas atrodas uz šūnas membrānas (adenilāta ciklāzes mehānisms) vai uz kariolemas, tiek iedarbināta noteikta gēna aktivācijas reakcija. Tas atkārtojas, uz tā pamata tiek veidota ziņotāja RNS. Vēlāk saskaņā ar pēdējo struktūru tiek sintezēts proteīns, kas veic noteiktu funkciju.
Daudzšūnu organismu kodols
Daudzšūnu organismā kodola struktūras īpatnības ir tādas pašas kā vienšūnu organismā. Lai gan ir dažas nianses. Pirmkārt, daudzšūnu klātbūtne nozīmē, ka vairākām šūnām būs sava īpaša funkcija (vai vairākas). Tas nozīmē, ka daži gēni vienmēr būsdespiralizēts, kamēr citi ir neaktīvi.
Piemēram, taukaudu šūnās proteīnu sintēze būs neaktīva, un tāpēc lielākā daļa hromatīna tiek spiralizēta. Un šūnās, piemēram, aizkuņģa dziedzera eksokrīnajā daļā, notiek proteīnu biosintēzes procesi. Tāpēc to hromatīns tiek despiralizēts. Tajās jomās, kuru gēni tiek replicēti visbiežāk. Tajā pašā laikā svarīga ir galvenā iezīme: viena organisma visu šūnu hromosomu kopa ir vienāda. Tikai funkciju diferenciācijas dēļ audos daži no tiem tiek izslēgti no darba, bet citi tiek despiralizēti biežāk nekā citi.
Ķermeņa kodolšūnas
Ir šūnas, kuru kodola strukturālās īpatnības var neņemt vērā, jo savas vitālās darbības rezultātā tās vai nu kavē tās darbību, vai pilnībā atbrīvojas no tās. Vienkāršākais piemērs ir sarkanās asins šūnas. Tās ir asins šūnas, kuru kodols ir tikai agrīnās attīstības stadijās, kad tiek sintezēts hemoglobīns. Tiklīdz tā ir pietiekami daudz skābekļa transportēšanai, kodols tiek izņemts no šūnas, lai atvieglotu to, netraucējot skābekļa transportēšanu.
Vispārīgi runājot, eritrocīts ir citoplazmas maisiņš, kas piepildīts ar hemoglobīnu. Līdzīga struktūra ir raksturīga tauku šūnām. Adipocītu šūnu kodola struktūra ir ārkārtīgi vienkāršota, tā samazinās un pāriet uz membrānu, un proteīnu sintēzes procesi tiek maksimāli kavēti. Šīs šūnas arī atgādina "maisiņus", kas pildīti ar taukiem, lai gan, protams, dažādībabioķīmisko reakciju tajos ir nedaudz vairāk nekā eritrocītos. Arī trombocītiem nav kodola, taču tos nevajadzētu uzskatīt par pilnvērtīgām šūnām. Tie ir hemostāzes procesu īstenošanai nepieciešamie šūnu fragmenti.
