Celično jedro

Jedro (s. karyon) je prisotno v vseh človeških celicah, razen v eritrocitih in trombocitih. Funkciji jedra sta shranjevanje in prenos dednih informacij na nove (hčerinske) celice. Te funkcije so povezane s prisotnostjo DNK v jedru. V jedru poteka tudi sinteza beljakovin - ribonukleinske kisline, RNA in ribosomskih materialov.

Večina celic ima kroglasto ali jajčasto jedro, obstajajo pa tudi druge oblike jedra (obročasto, paličasto, vretenasto, kroglasto, fižolasto, segmentirano, hruškasto, polimorfno). Velikost jedra se zelo razlikuje - od 3 do 25 µm. Največje jedro najdemo v jajčni celici. Večina človeških celic je enojedrnih, obstajajo pa tudi dvojedrne (nekateri nevroni, hepatociti, kardiomiociti). Nekatere strukture so večjedrne (mišična vlakna). Jedro ima jedrno membrano, kromatin, jedrce in nukleoplazmo.

Jedrna membrana ali karioteka, ki ločuje vsebino jedra od citoplazme, je sestavljena iz notranje in zunanje jedrne membrane, vsaka debela 8 nm. Membrani sta ločeni s perinuklearnim prostorom (karioteka cisterna), širokim 20–50 nm, ki vsebuje drobnozrnato snov z zmerno gostoto elektronov. Zunanja jedrna membrana prehaja v granularni endoplazemski retikulum. Zato perinuklearni prostor tvori eno samo votlino z endoplazemskim retikulumom. Notranja jedrna membrana je od znotraj povezana z razvejano mrežo beljakovinskih fibril, ki jih sestavljajo posamezne podenote.

Jedrna membrana vsebuje številne okrogle jedrne pore, vsaka s premerom 50–70 nm. Jedrne pore zavzemajo do 25 % celotne površine jedra. Število por v enem jedru doseže 3000–4000. Na robovih por sta zunanja in notranja membrana med seboj povezani in tvorita tako imenovani obroč por. Vsako poro zapira diafragma, ki ji pravimo tudi kompleks por. Diafragme por imajo kompleksno strukturo; tvorijo jih med seboj povezane beljakovinske granule. Skozi jedrne pore poteka selektivni transport velikih delcev in izmenjava snovi med jedrom in citosodemom celice.

Pod jedrno membrano se nahajata nukleoplazma (karyoplazma) (nucleoplasm, s. karyoplasma), ki ima homogeno strukturo, in nukleolus. V nukleoplazmi nedelečega se jedra, v njegovi jedrni beljakovinski matrici, se nahajajo osmiofilne granule (kepe) tako imenovanega heterokromatina. Območja bolj zrahljanega kromatina, ki se nahajajo med granulami, se imenujejo evkromatin. Rahlo razrahljan kromatin se imenuje tudi dekondenziran kromatin, v katerem sintetični procesi potekajo najintenzivneje. Med delitvijo celic se kromatin stisne, kondenzira in tvori kromosome.

Kromatin (kromatin) nedelečega se jedra in kromosomi delječega se jedra tvorijo molekule deoksiribonukleinske kisline (DNK), povezane z ribonukleinsko kislino (RNA), in beljakovine - histoni in nehistoni. Poudariti je treba, da sta kromatin in kromosomi kemično identična.

Vsaka molekula DNK je sestavljena iz dveh dolgih, desno usmerjenih polinukleotidnih verig (dvojnih vijačnic), vsak nukleotid pa je sestavljen iz dušikove baze, glukoze in ostanka fosforne kisline. Baza se nahaja znotraj dvojne vijačnice, sladkorno-fosfatna hrbtenica pa je na zunanji strani.

Dedne informacije v molekulah DNK so zapisane v linearnem zaporedju njenih nukleotidov. Elementarni delec dednosti je gen. Gen je odsek DNK, ki ima specifično zaporedje nukleotidov, odgovornih za sintezo ene specifične beljakovine.

Molekula DNK v jedru je kompaktno zložena. Tako bi ena molekula DNK, ki vsebuje 1 milijon nukleotidov, z linearno razporeditvijo zasedla segment dolžine le 0,34 mm. Dolžina enega človeškega kromosoma v raztegnjeni obliki je približno 5 cm, v zgoščenem stanju pa ima kromosom prostornino približno ^10-15 cm³ ^.

Molekule DNK, vezane na histonske beljakovine, tvorijo nukleosome, ki so strukturne enote kromatina. Nukleosom ima videz kroglice s premerom 10 nm. Vsak nukleosom je sestavljen iz histonov, okoli katerih je zavit odsek DNK, ki vključuje 146 parov nukleotidov. Med nukleosomi so linearni odseki DNK, ki jih sestavlja 60 parov nukleotidov.

Kromatin predstavljajo fibrile, ki tvorijo zanke, dolge približno 0,4 µm, in vsebujejo od 20.000 do 30.000 nukleotidnih parov.

Zaradi zbijanja (kondenzacije) in zvijanja (superspecializacije) deoksiribonukleoproteinov (DNP) v delilnem jedru postanejo kromosomi vidni. Te strukture - kromosomi (kromasomi, iz grške chroma - barva, soma - telo) - so podolgovate paličaste tvorbe z dvema krakoma, ločenima s tako imenovano zožitvijo - centromerom. Glede na lokacijo centromer in relativni položaj ter dolžino krakov (nog) ločimo tri vrste kromosomov: metacentrični, s približno enakima krakoma; submetacentrični, pri katerih se dolžina krakov spreminja; akrocentrični, pri katerih je en krak dolg, drugi pa zelo kratek, komaj opazen. Kromosom ima eu- in heterokromatska območja. Slednja ostanejo kompaktna v nedelečem se jedru in v zgodnji profazi mitoze. Izmenjava eu- in heterokromatskih regij se uporablja za identifikacijo kromosomov.

Površina kromosomov je prekrita z različnimi molekulami, predvsem ribonukleoproteini (RNP). Somatske celice imajo 2 kopiji vsakega kromosoma, imenujemo jih homologne. So enake po dolžini, obliki, strukturi, nosijo iste gene, ki so nameščeni na enak način. Strukturne značilnosti, število in velikost kromosomov se imenujejo kariotip. Normalni človeški kariotip vključuje 22 parov avtosomov in en par spolnih kromosomov (XX ali XY). Človeške somatske celice (diploidne) imajo dvojno število kromosomov - 46. Spolne celice vsebujejo haploidni (enojni) nabor - 23 kromosomov. Zato spolne celice vsebujejo 2-krat manj DNK kot diploidne somatske celice.

Jedrce, eno ali več, najdemo v vseh nedelečih se celicah. Ima videz intenzivno obarvanega okroglega telesa, katerega velikost je sorazmerna z intenzivnostjo sinteze beljakovin. Jedrce sestavlja elektronsko gosta nukleolonema (iz grške peta - nit), v kateri se loči nitasti (fibrilarni) del, sestavljen iz številnih prepletenih niti RNA, debelih približno 5 nm, in zrnat del. Zrnati (granularni) del tvorijo zrna s premerom približno 15 nm, ki so delci RNP - predhodniki ribosomskih podenot. Perinukleolarni kromatin je vgrajen v vdolbine nukleolonema. V jedrcu nastajajo ribosomi.

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