Jądro komórkowe

Jądro (s. karion) jest obecne we wszystkich ludzkich komórkach z wyjątkiem erytrocytów i trombocytów. Funkcją jądra jest przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych do nowych (córkowych) komórek. Funkcje te są związane z obecnością DNA w jądrze. Synteza białek - kwasu rybonukleinowego RNA i materiałów rybosomalnych - również zachodzi w jądrze.

Większość komórek ma jądro kuliste lub jajowate, ale istnieją również inne formy jądra (pierścieniowate, prętowate, wrzecionowate, paciorkowate, fasolkowate, segmentowane, gruszkowate, polimorficzne). Wielkość jądra jest bardzo zróżnicowana - od 3 do 25 µm. Największe jądro znajduje się w komórce jajowej. Większość komórek ludzkich jest jednojądrowa, ale istnieją dwujądrowe (niektóre neurony, hepatocyty, kardiomiocyty). Niektóre struktury są wielojądrowe (włókna mięśniowe). Jądro ma błonę jądrową, chromatynę, jąderko i nukleoplazmę.

Błona jądrowa, czyli karioteka, która oddziela zawartość jądra od cytoplazmy, składa się z wewnętrznej i zewnętrznej błony jądrowej, każda o grubości 8 nm. Błony są rozdzielone przestrzenią okołojądrową (cysterna kariotekowa) o szerokości 20–50 nm, zawierającą drobnoziarnisty materiał o umiarkowanej gęstości elektronowej. Zewnętrzna błona jądrowa przechodzi do ziarnistego retikulum endoplazmatycznego. Dlatego przestrzeń okołojądrowa tworzy pojedynczą jamę z retikulum endoplazmatycznym. Wewnętrzna błona jądrowa jest połączona od wewnątrz z rozgałęzioną siecią włókienek białkowych składających się z pojedynczych podjednostek.

Błona jądrowa zawiera liczne okrągłe pory jądrowe, każdy o średnicy 50-70 nm. Pory jądrowe zajmują łącznie do 25% powierzchni jądra. Liczba porów w jednym jądrze sięga 3000-4000. Na krawędziach porów błony zewnętrzna i wewnętrzna są połączone ze sobą i tworzą tzw. pierścień porów. Każdy por jest zamknięty przeponą, która jest również nazywana kompleksem porów. Przepony porów mają złożoną strukturę; są utworzone przez połączone ze sobą granulki białka. Selektywny transport dużych cząstek i wymiana substancji między jądrem a cytosodemą komórki odbywa się przez pory jądrowe.

Pod błoną jądrową znajduje się nukleoplazma (karioplazma) (nucleoplasma, s. karyoplasma), która ma jednorodną strukturę, oraz jąderko. W nukleoplazmie niedzielącego się jądra, w jego jądrowej macierzy białkowej, znajdują się osmiofilowe granulki (grudki) tzw. heterochromatyny. Obszary bardziej rozluźnionej chromatyny, znajdujące się między granulkami, nazywane są euchromatyną. Luźna chromatyna nazywana jest również chromatyną zdekondensowaną, w której procesy syntetyczne zachodzą najintensywniej. Podczas podziału komórki chromatyna ulega zagęszczeniu, kondensacji i tworzy chromosomy.

Chromatyna (chromatinum) jądra niepodzielnego i chromosomy jądra dzielącego są tworzone przez cząsteczki kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) związane z kwasem rybonukleinowym (RNA) i białkami - histonami i niehistonami. Należy podkreślić, że chromatyna i chromosomy są chemicznie identyczne.

Każda cząsteczka DNA składa się z dwóch długich, prawoskrętnych łańcuchów polinukleotydowych (podwójnych helis), a każdy nukleotyd składa się z zasady azotowej, glukozy i reszty kwasu fosforowego. Zasada znajduje się wewnątrz podwójnej helisy, a szkielet cukrowo-fosforanowy znajduje się na zewnątrz.

Informacje dziedziczne w cząsteczkach DNA są zapisywane w liniowej sekwencji nukleotydów. Elementarną cząstką dziedziczności jest gen. Gen to odcinek DNA, który ma określoną sekwencję nukleotydów odpowiedzialną za syntezę jednego określonego białka.

Cząsteczka DNA w jądrze jest zwarta. Tak więc jedna cząsteczka DNA zawierająca 1 milion nukleotydów, przy ich liniowym ułożeniu, zajmowałaby odcinek o długości zaledwie 0,34 mm. Długość jednego ludzkiego chromosomu w formie rozszerzonej wynosi około 5 cm, ale w stanie zwartym chromosom ma objętość około 10 ^-15 cm3 ^.

Cząsteczki DNA związane z białkami histonowymi tworzą nukleosomy, które są strukturalnymi jednostkami chromatyny. Nukleosom ma wygląd koralika o średnicy 10 nm. Każdy nukleosom składa się z histonów, wokół których skręcony jest fragment DNA, w tym 146 par nukleotydów. Pomiędzy nukleosomami znajdują się liniowe fragmenty DNA składające się z 60 par nukleotydów.

Chromatyna jest zbudowana z fibryli tworzących pętle o długości około 0,4 µm, zawierające od 20 000 do 30 000 par nukleotydów.

W wyniku zagęszczania (kondensacji) i skręcania (superspecjalizacji) deoksyrybonukleoprotein (DNP) w dzielącym się jądrze stają się widoczne chromosomy. Struktury te - chromosomy (chromasomae, od greckiego chroma - farba, soma - ciało) - są wydłużonymi tworami w kształcie prętów z dwoma ramionami rozdzielonymi tzw. przewężeniem - centromerem. W zależności od położenia centromeru oraz względnego położenia i długości ramion (nóg) rozróżnia się trzy typy chromosomów: metacentryczne, o mniej więcej takich samych ramionach; submetacentryczne, w których długość ramion jest zmienna; akrocentryczne, w których jedno ramię jest długie, a drugie bardzo krótkie, ledwo zauważalne. Chromosom ma obszary eu- i heterochromatyczne. Te ostatnie pozostają zwarte w jądrze niedzielącym się i we wczesnej profazie mitozy. Naprzemienność obszarów eu- i heterochromatycznych służy do identyfikacji chromosomów.

Powierzchnia chromosomów pokryta jest różnymi cząsteczkami, głównie rybonukleoproteinami (RNP). Komórki somatyczne mają 2 kopie każdego chromosomu, nazywane są homologicznymi. Są identyczne pod względem długości, kształtu, struktury, niosą te same geny, które są zlokalizowane w ten sam sposób. Cechy strukturalne, liczba i wielkość chromosomów nazywane są kariotypem. Normalny ludzki kariotyp obejmuje 22 pary autosomów i jedną parę chromosomów płciowych (XX lub XY). Ludzkie komórki somatyczne (diploidalne) mają podwójną liczbę chromosomów - 46. Komórki płciowe zawierają haploidalny (pojedynczy) zestaw - 23 chromosomy. Dlatego komórki płciowe zawierają 2 razy mniej DNA niż diploidalne komórki somatyczne.

Jąderko, jedno lub więcej, znajduje się we wszystkich komórkach niedzielących się. Ma wygląd intensywnie zabarwionego okrągłego ciała, którego wielkość jest proporcjonalna do intensywności syntezy białka. Jąderko składa się z elektronowo gęstego nukleolonema (od greckiego peta - nić), w którym wyróżnia się część nitkowatą (włóknistą), składającą się z wielu splecionych nici RNA o grubości około 5 nm, oraz część ziarnistą. Część ziarnista (granularna) utworzona jest z ziaren o średnicy około 15 nm, które są cząsteczkami RNP - prekursorami podjednostek rybosomalnych. Chromatyna okołojądrowa jest osadzona w zagłębieniach nukleolonema. Rybosomy powstają w jąderku.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]