Nhân trong tế bào nhân thực là cơ quan trung tâm mà hoạt động sống và các quá trình tổng hợp phụ thuộc vào đó. Một phần đáng kể nội dung của nhân được biểu thị bằng các phân tử DNA dạng sợi có mức độ nén chặt khác nhau kết hợp với protein. Đây là euchromatin (DNA giảm phân đoạn) và dị nhiễm sắc (các đoạn DNA dày đặc).
Euchromatin đóng vai trò quan trọng trong hoạt động sống của tế bào. Nó đọc "hướng dẫn" để lắp ráp axit ribonucleic (RNA), trở thành cơ sở để tổng hợp các phân tử polypeptit.
Có phải ai cũng có một cốt lõi?
Tất cả các sinh vật, từ nhỏ nhất đến khổng lồ, đều được cung cấp thông tin di truyền dưới dạng axit deoxyribonucleic. Có hai hình thức khác nhau về cơ bản để biểu diễn nó trong các ô:
- Sinh vật nhân sơ (tiền nhân) có tế bào không ngăn. Kho lưu trữ DNA vòng tròn không liên kết với protein duy nhất của chúng chỉ là một miếng vátế bào chất gọi là nucleoid. Quá trình sao chép axit nucleic và tổng hợp protein diễn ra ở sinh vật nhân sơ trong một không gian đơn bào. Chúng ta sẽ không nhìn thấy chúng bằng mắt thường, bởi vì các đại diện của nhóm sinh vật này là vi khuẩn cực nhỏ, có kích thước lên đến 3 micron.
- Sinh vật nhân thực được đặc trưng bởi cấu trúc tế bào phức tạp hơn, nơi thông tin di truyền được bảo vệ bởi một màng kép của nhân. Các phân tử DNA tuyến tính, cùng với các protein histone, tạo thành chất nhiễm sắc, chủ động tạo ra RNA với sự trợ giúp của các phức hợp polyenzyme. Tổng hợp protein xảy ra trong tế bào chất trên ribosome.
Nhân được hình thành trong tế bào nhân thực có thể được nhìn thấy trong khoảng thời gian giữa các pha. Karyoplasm chứa một chất nền (chất nền) protein, phức hợp nucleoli và nucleoprotein bao gồm các phần của dị nhiễm sắc và euchromatin. Trạng thái này của nhân vẫn tồn tại cho đến khi bắt đầu phân chia tế bào, khi màng và nucleoli biến mất, và các nhiễm sắc thể có hình dạng giống hình que nhỏ gọn.
Chính trong cốt lõi
Thành phần chính của nội dung của nhân, chất nhiễm sắc, là phần ngữ nghĩa của nó. Các chức năng của nó bao gồm lưu trữ, thực hiện và truyền thông tin di truyền về tế bào hoặc sinh vật. Phần được sao chép trực tiếp của chất nhiễm sắc là euchromatin, mang dữ liệu về cấu trúc của protein và các loại RNA khác nhau.
Các phần còn lại của nhân thực hiện các chức năng phụ trợ, cung cấp các điều kiện thích hợp để thực hiện thông tin di truyền:
- nucleoli -các khu vực nội dung hạt nhân nén chặt chẽ xác định các vị trí để tổng hợp axit ribonucleic cho ribosome;
- chất nền protein tổ chức sắp xếp các nhiễm sắc thể và toàn bộ nội dung của nhân, duy trì hình dạng của nó;
- Môi trường bên trong bán lỏng của hạt nhân, karyoplasm, đảm bảo sự vận chuyển của các phân tử và dòng chảy của các quá trình sinh hóa khác nhau;
- Vỏ hai lớp của nhân, karyolemma, bảo vệ vật chất di truyền, cung cấp sự dẫn truyền song phương có chọn lọc của các phân tử và phức hợp phân tử do các lỗ nhân phức tạp.
chromatin có nghĩa là gì
Chromatin được đặt tên vào năm 1880 nhờ các thí nghiệm quan sát tế bào của Flemming. Thực tế là trong quá trình cố định và nhuộm, một số phần của tế bào được biểu hiện đặc biệt tốt ("chromatin" có nghĩa là "nhuộm"). Sau đó, hóa ra thành phần này được đại diện bởi DNA với các protein, do đặc tính axit của nó, chủ động cảm nhận thuốc nhuộm có tính kiềm.
Các nhiễm sắc thể đã nhuộm màu có thể nhìn thấy ở phần trung tâm của tế bào trong bức ảnh, tạo thành một mảng siêu âm.
Các dạng tồn tại của DNA
Trong tế bào của sinh vật nhân chuẩn, phức hợp nucleoprotein của chất nhiễm sắc có thể ở hai trạng thái.
- Trong quá trình phân bào, ADN đạt độ xoắn cực đại và được biểu hiện bằng các nhiễm sắc thể nguyên phân. Mỗi sợi tạo thành một nhiễm sắc thể riêng biệt.
- Trong khoảng thời gian giữa các pha, khi DNA của tế bào bị mất bù nhiều nhất, chất nhiễm sắc lấp đầy một cách đồng đềukhông gian của hạt nhân hoặc tạo thành các đám có thể nhìn thấy trong kính hiển vi ánh sáng. Những trung tâm màu như vậy thường được phát hiện gần màng nhân hơn.
Các trạng thái này thay thế cho nhau, các nhiễm sắc thể được nén chặt hoàn toàn không được bảo toàn trong khoảng thời gian.
Euchromatin và dị nhiễm sắc
Chất nhiễm sắc giữa các pha là nhiễm sắc thể bị mất hình dạng nhỏ gọn. Các vòng của chúng được nới lỏng, lấp đầy thể tích của hạt nhân. Có mối quan hệ trực tiếp giữa mức độ mất bù và hoạt động chức năng của chất nhiễm sắc.
Các bộ phận của nó, hoàn toàn "không được làm sáng tỏ", được gọi là chất nhiễm sắc khuếch tán hoặc hoạt động. Thực tế nó không thể nhìn thấy được dưới kính hiển vi ánh sáng sau khi nhuộm. Điều này là do chuỗi xoắn DNA chỉ dày 2 nm. Tên khác của nó là euchromatin.
Trạng thái này cung cấp cho các phức hợp enzym quyền truy cập vào các đoạn DNA ngữ nghĩa, sự gắn kết tự do và hoạt động của chúng. Cấu trúc của RNA thông tin (phiên mã) được đọc từ các vùng khuếch tán bởi RNA polymerase, hoặc chính DNA được sao chép (sao chép). Hoạt động tổng hợp của tế bào lúc này càng cao, tỷ lệ euchromatin trong nhân càng lớn.
Các phần khuếch tán của chất nhiễm sắc xen kẽ với các vùng xoắn khác nhau của dị nhiễm sắc. Do mật độ lớn hơn, chất dị nhiễm sắc được nhuộm màu có thể nhìn thấy rõ ràng trong các nhân giữa các pha.
Hình thể hiện chất nhiễm sắc ở các mức độ nén khác nhau:
- 1 - phân tử DNA sợi kép;
- 2 - lịch sửprotein;
- 3 - DNA quấn quanh phức hợp histone 1,67 vòng tạo thành nucleosome;
- 4 - điện từ;
- 5 - nhiễm sắc thể giữa các pha.
Tinh tế của định nghĩa
Euchromatin tại một thời điểm cụ thể có thể không tham gia vào các quá trình tổng hợp. Trong trường hợp này, nó tạm thời ở trạng thái nhỏ gọn hơn và có thể bị nhầm với chất dị nhiễm sắc.
Dị nhiễm sắc thực, nó còn được gọi là cấu tạo, không mang tải trọng ngữ nghĩa và chỉ suy giảm trong quá trình sao chép. DNA tại các vị trí này chứa các trình tự ngắn, lặp đi lặp lại không mã cho các axit amin. Trong nguyên phân, các nhiễm sắc thể nằm trong vùng co thắt sơ cấp và các đầu tận cùng của telomere. Chúng cũng tách các phần của DNA đã phiên mã, tạo thành các đoạn giữa các lớp (intercalary).
Cách euchromatin "hoạt động"
Euchromatin chứa các gen quyết định cuối cùng cấu trúc của protein (gen cấu trúc). Việc giải mã trình tự nucleotide thành một protein xảy ra với sự trợ giúp của một chất trung gian có khả năng rời khỏi nhân - RNA thông tin.
Trong quá trình phiên mã, RNA được tổng hợp trên khuôn mẫu DNA từ các nucleotide adenyl, uridyl, cytidyl và guanyl tự do. Phiên mã được thực hiện bởi phức hợp enzyme RNA polymerase.
Một số gen xác định trình tự của các loại ARN khác (vận chuyển và ribosom) cần thiết để hoàn thành quá trình tổng hợp protein trong tế bào chất từaxit amin.
Dị nhiễm sắc thể của một nhiễm sắc thể đơn thường được tập hợp thành một tâm nhiễm sắc được đánh dấu rõ ràng. Xung quanh nó là các vòng euchromatin khử hơi nước. Nhờ cấu hình này của DNA lõi, phức hợp enzyme và nucleotide tự do, cần thiết cho việc thực hiện các chức năng của euchromatin, dễ dàng phù hợp với các phần ngữ nghĩa.
