Ядро құрылымы, химиялық құрамы

Клетка ядросы – өсімдіктер және жануарлар клеткасының негізгі құрамдас бөлігі, зат алмасу, көбею және тұқымқуалаушылық хабарламаны тасымалдау қызметімен тікелей байланысты.

Ядро аппаратының биологиялық маңызы зор. Оның негізгі компоненті – репликация мен транскрипцияға қабілетті өте үлкен ДНҚ молекуласының болуы.

Әрбір клеткада көбінесе бір ядро болады. Бірақта 2-3 немесе бірнеше ондаған ядролары бар көп ядролы клеткалар да кездеседі. Көп ядролы клеткалар жоғары дәрежеде мамандалған ұлпаларға тән. Бұған жүздеген ядролары бар көлденең салалы бұлшық ет талшықтары мысал бола алады. Көп ядролы құрылымдарды симпластар деп атайды. Полярлы жіктелген клеткалардың ядроларының орналасуы біршама тұрақты болады. Мысалы, цилиндр пішінде эпителиальдық клеткаларда ядро әдетте клеткалардың негізіне жақын орналасады; куб тәрізді эпителийде ядро клетканың ортасында жатады. Бірақ та ядролардың орналасуы клетканың тіршілік әрекетінің өзгеруіне байланысты өзгеруі мүмкін. Бұл жәндіктердің ооциттерінде байқалады: ұсақ ооциттердің ядролары ортасында орналасады, ал ооциттердің өсу кезінде қоректендіруші клеткаларға қарай жылжиды. Ядролардың үлкендігі клеткалардың әрқилы типтерінде түрліше болады, бірақ та клеткалардың бір типінің өзінде бірдей болмауы мүмкін. Клетканың үлкендігі мен ядроның үлкендігінің арасында белгілі байланыс болады. Жас клеткалардың ядросы кәрі клеткаларындікіне қарағанда ірі келеді. Түрлі клеткалар ядроларының негізгі құрылымдық бөліктері ядролық қабықша, хроматин, бір немесе бірнеше ядрошық, кариоплазма немесе нуклеоплазма.

Адам мен жануарлар организмдерінің эритроциттерінде ядроның болмауы олардың жеке дамуындағы белгілі кезеңде жойылып кетуіне байланысты.

Клетка ядросында мынадай негізгі құрылымды ажыратады:

1) ядро қабықшасы (ядро мембранасы), саңылаулары арқылы клетка ядросы мен цитоплазма арасында зат алмасу процесі жүреді / сонымен қатар екі қабаттан тұратын ядро мембранасы энд. тор мен Гольджи аппаратымен мембранасына алмасады деген мәліметтер де бар/; 2) ядро шырыны, немесе кариоплазма кариоплазму,— жартылай сұйық, әлсіз боялған, плазмалық масса, клетка ядросының ішін толық толтырады; 3) хромосомдар бөлінбеген клеткада микроскопияның арнайы әдістері арқылы көрінеді, (боялған клеткада жиынтығы хроматин); 4) бір немесе бірнеше сфера тәріздес денешік — ядрошық, клетка ядросының маманданған бөлігі, РНҚ және белок синтезімен тығыз байланысты

Клетка ядросы күрделі химиялық құрылымы бар, онда маңызды орынды нуклеопротеидтер /нуклеин+белокпен қосылысы/ алады.

Өткен ғасырдың аяқ кезінен бастап ядроның екі күйін ажыратады: интерфазалық және митоздық. Екі кезеңде клетка ядросының құрылысындағы өзгерістерімен сипатталады. Интерфазада клетка ядросы тыныштық күйде болады және клетканың зат алмасу, белок алмасу процестеріне қатысады. Интерфаза кезінде ядрода жалпы клеткадағыдай сияқты алмасу процестері жедел жүреді. Осыған байланысты интерфазалық ядроның, тыныштық күйіндегі ядро деп қарастыратын ескі түсініктің қазіргі кезде тарихи ғана маңызы бар.

Бөліну кезінде клеткада әртүрлі өзгерістер жүреді. Клетка ядросы тек бөліну арқылы көбейеді.

Ядроның химиялық құрамы

Биохимиялық зерттеулер ядроның химиялық құрамының күрделі екенін анықтады. Ең басты компоненті нуклеин қышқылдары мен белоктардың қосылысынан пайда болатын нуклеопротеидтер; кейбір клеткаларда олар ядро құрғақ массасының негізгі бөлігін құрайды. Ядроның белоктік бөлігі бірнеше компоненттен: гистондар мен протоаминдерден тұрады. Бұлардан басқа интерфазалық ядролар бөлігінің көпшілігін құрайтын гистон емес белоктар деп аталатын бірнеше қышқыл белоктар болады. Протоаминдер амин қышқылы аргининге өте бай, негіздік қасиеті бар жай белоктар.

Ядродағы гистондардың саны біршама тұрақты және ДНҚ мөлшеріне пропорционал келеді. ДНҚ мен бірге олар хромосомаларды түзетін дезоксирибонуклеопротеиндерді құрайды. Гистондар цитоплазманың полисомаларында синтезделеді. Бұл синтез ДНҚ-ның редупликациясынан бұрын жүреді. Синтезделген гистондар цитоплазмадан ядроға көшіп, ДНҚ-ның бөлімшелерімен байланысады. Молекулалық массасы жоғары ядродағы қышқыл белоктар түрліше болуы мүмкін. Қышқыл белоктарға ядро ферменттерінің негізгі бөлігі жатады. Нуклеин қышқылдары ДНҚ мен РНҚ ядроларының бәрінде болады. Клеткадағы ДНҚ-ның негізгі массасы ядрода орналасқан.

РНҚ-ның негізгі бөлігі ядрошықта болады, сонымен бірге хроматин мен кариоплазмада да кездеседі. Клеткалардың ядроларында РНҚ-ның үш типінің бәрі де болады: информациялық РНҚ, рибосомалық РНҚ және тасымалдаушы РНҚ.

Ядрода минералдық заттардан фосфор, калий, натрий, темір,цинк, мыс, кобальт, вольфрам, өте аз мөлшерде литий, никель, хром, кейбір металдар және ерекше маңызы бар кальций мен магний байқалған.

Ядро қабықшасы. Ядро қабықшасы екі қабаттан, сыртқы және ішкі мембраналардан тұрады. Әрқайсысының қалыңдығы 7 нм-дің шамасында. Морфологиялық жағынан клетка ішіндегі басқа мембраналардан айырмасы жоқ, белоктар мен липидтерден тұрады және перинуклеарлық кеңістік деп аталатын мембраналардың арасында ені 20 нм-ден 60 нм-ге дейін жететін кеңістік болады. Ядролық қабықша клетканың бөліну кезеңінде болмайды. Ядро қабықшасында поралар болады. Көптеген жануарлар мен өсімдіктер клеткаларының ядро қабықшасының сыртқы мембранасы тегіс емес, цитоплазмаға қараған бетінде дөңестер мен өсінділер байқалады.

Ядро қабықшасының құрамында ДНҚ (0-8%) мен РНҚ-ның (3-9%) аздаған саны болады, негізгі химиялық компоненттері липидтер (13-35%) мен белоктар (50-75%). Ядро қабықшасында холестерин аз болады да, фосфолипидтер код болады. Мембраналық фракциялардың белоктық құрамы өте күрделі. Белоктардың ішінде эндоплазмалық торлар екеуіне ортақ бірнеше ферменттер болады. Ядро қабықшасының фракциясының құрамында РНҚ-полимераза байқалмайды. Көптеген тотықтырғыш ферменттердің және түрлі цитохромдар болатыны байқалған. Ядро мембраналарының фракцияларында тотықтырғыш фосфорлаудың компоненттерінің кездесетіні анықталған. Ядро мембраналарының белоктік фракцияларының ішінде гистондар типтес негізгі белоктар кездеседі.

Ядро қабықшасының өткізгіштігі су, калийдің, натрийдің, цезийдің, рубидийдің, литийдің, кальцийдің, магнийдің, стронцийдің катиондары мен аниондары (хлоридтердің, иодидтердің, сульфаттардың, фосфаттардың) ядроға тез өтіп және оның одан шығатынын анықтаған. Көптеген белоктар да ядроға жеңіл өтеді. Гистондар және гистон емес белоктар цитоплазмада синтезделгеннен кейін ядроға өтеді. Гистондар және гистон емес белоктар цитоплазмада синтезделгеннен кейін ядроға өтеді. Тірі клеткада плазманың альбуминдері мен гистондар сияқты инъекцияланған белоктар цитоплазмадан ядроға қиындықсыз өтеді. Көптеген заттар ядролық қабықша арқылы өте алмайды. Кей жағдайда ядроға ірі молекулалы заттар өтуі мүмкін (мысалы РНҚ), ал ұсақ молекулалар өтпейді.

Ядро сөлі. Ядро сөлі немесе кариоплазма, я болмаса кариолимфа интерфазалық, ядроның ядрошығы мен хромосомалардың орналасатын ортасы. Ядро сөлі-құрғақ заты аз сұйық құрылым.

Ядро сөлінде белоктар мен РНК болады. Сонымен бірге ядро сөлінде ядродағы нуклеин қышқылдарының синтезіне қатысатын ферменттер және рибосомалар мен липидтер болады. Мұнда ядроға тән ферменттердің көпшілігі байқалады. Олардың ішінде АТФ түзуге қатысатын гликолиз ферменттері маңызды роль атқарады. Ядро сөлі ядро ішінде жүретін әр түрлі процестерге энергия жеткізеді.

Ядрошық-интерфазалық ядроның тұрақты бөлігі. Физикалық қасиеттері жағынан ядрошық ядроның ең тығыз бөлігі. Химиялық құрамы бойынша ядрошық РНҚ концентрациясының жоғары болуымен ажырайды. Ядрошық РНҚ саны хроматиннің ДНҚ-сы сияқты тұрақты болмайды, өзгеріп отырады. Ядрошықта РНҚ-ның болуын белокті синтездеу процесімен байланыстырады. Оның негізгі компоненттері РНҚ мен фосфопротеиндер типті қышқыл белоктар. Сонымен бірге кальцийдің, магнийдің, темірдің, мырыштың бос немесе байланысқан фосфаттарында байқалған. Ядрошық диамин қышқылдарына бай және онда SS, SH тобы, сілтілік фосфатаза және ерігіш РНК болады. Түрлі клеткаларда ядрошықтағы белоктардың синтезделу жеделділігі бірдей болмайды. Цитоплазмаға қарағанда ядрошықта белоктің синтезделуі бірнеше есе артық жүреді.