Hücrenin yapısı ve işlevleri evrim sürecinde bir takım değişikliklere uğramıştır. Yeni organellerin ortaya çıkması, genç gezegenin atmosferindeki ve litosferindeki dönüşümlerden önce geldi. Önemli kazanımlardan biri hücre çekirdeğiydi. Ökaryotik organizmalar, ayrı organellerin varlığı nedeniyle prokaryotlara göre önemli avantajlar elde etti ve hızla hakim olmaya başladı.
Yapısı ve işlevleri farklı doku ve organlarda biraz farklı olan hücre çekirdeği, RNA biyosentezinin kalitesini ve kalıtsal bilgilerin iletimini iyileştirmiştir.
Köken
Bugüne kadar ökaryotik bir hücrenin oluşumu hakkında iki ana hipotez vardır. Simbiyotik teoriye göre, organeller (kamçı veya mitokondri gibi) bir zamanlar ayrı prokaryotik organizmalardı. Modern ökaryotların ataları onları yuttu. Sonuç simbiyotik bir organizmaydı.
Çekirdek içe doğru çıkıntı sonucu oluşmuştur.sitoplazmik membran bölümü. Bu, hücre tarafından yeni bir beslenme yöntemi olan fagositozda ustalaşma yolunda gerekli bir kazanımdı. Yiyeceklerin yakalanmasına sitoplazmik hareketlilik derecesinde bir artış eşlik etti. Prokaryotik bir hücrenin genetik materyali olan ve duvarlara bağlı olan genoforlar, güçlü bir "akış" bölgesine düştüler ve korunmaya ihtiyaçları vardı. Sonuç olarak, bağlı genoforları içeren zarın bir bölümünün derin bir invajinasyonu oluştu. Bu hipotez, çekirdeğin kabuğunun hücrenin sitoplazmik zarı ile ayrılmaz bir şekilde bağlantılı olduğu gerçeğiyle desteklenir.
Olayların gelişiminin başka bir versiyonu daha var. Çekirdeğin kökeninin viral hipotezine göre, eski bir arke hücresinin enfeksiyonu sonucu oluşmuştur. Bir DNA virüsü içine sızdı ve yavaş yavaş yaşam süreçleri üzerinde tam kontrol kazandı. Bu teoriyi daha doğru bulan bilim adamları, lehinde birçok argüman sunarlar. Ancak bugüne kadar mevcut hipotezlerin hiçbiri için kesin bir kanıt yok.
Bir veya daha fazla
Modern ökaryotların hücrelerinin çoğu bir çekirdeğe sahiptir. Büyük çoğunluğu böyle bir organel içerir. Ancak bazı fonksiyonel özelliklerinden dolayı çekirdeğini kaybetmiş hücreler de vardır. Bunlar, örneğin eritrositleri içerir. Ayrıca iki (siliat) ve hatta birkaç çekirdeğe sahip hücreler de vardır.
Hücre çekirdeğinin yapısı
Organizmanın özelliklerinden bağımsız olarak, çekirdeğin yapısı bir dizi tipikorganeller. Hücrenin iç boşluğundan çift zar ile ayrılır. Bazı yerlerde iç ve dış katmanları birleşerek gözenekler oluşturur. Görevleri sitoplazma ve çekirdek arasında madde alışverişi yapmaktır.
Organel boşluğu, nükleer özsu veya nükleoplazma olarak da adlandırılan karyoplazma ile doludur. Kromatin ve çekirdekçik içerir. Bazen hücre çekirdeğinin adlandırılmış organellerinin sonuncusu tek bir kopyada bulunmaz. Bazı organizmalarda ise tam tersine nükleol yoktur.
Membran
Nükleer zar lipidlerden oluşur ve iki katmandan oluşur: dış ve iç. Aslında, bu aynı hücre zarıdır. Çekirdek, iki zarın oluşturduğu bir boşluk olan perinükleer boşluk yoluyla endoplazmik retikulum kanallarıyla iletişim kurar.
Dış ve iç zarların kendi yapısal özellikleri vardır, ancak genellikle oldukça benzerdir.
Sitoplazmaya en yakın
Dış katman, endoplazmik retikulumun zarına geçer. İkincisinden temel farkı, yapıdaki önemli ölçüde daha yüksek protein konsantrasyonudur. Hücrenin sitoplazması ile doğrudan temas halinde olan zar, dışarıdan bir ribozom tabakası ile kaplanmıştır. Oldukça büyük protein kompleksleri olan çok sayıda gözenekle iç zara bağlıdır.
İç katman
Hücre çekirdeğine bakan zar, dış zarın aksine pürüzsüzdür, ribozomlarla kaplı değildir. Karyoplazmayı sınırlar. İç zarın karakteristik bir özelliği, onu yandan kaplayan bir nükleer lamina tabakasıdır.nükleoplazma ile temas halinde. Bu spesifik protein yapısı, zarfın şeklini korur, gen ekspresyonunun düzenlenmesinde rol oynar ve ayrıca kromatinin nükleer membrana bağlanmasını destekler.
Metabolizma
Çekirdek ve sitoplazmanın etkileşimi nükleer gözenekler aracılığıyla gerçekleştirilir. 30 proteinin oluşturduğu oldukça karmaşık yapılardır. Bir çekirdekteki gözeneklerin sayısı farklı olabilir. Hücre, organ ve organizmanın türüne bağlıdır. Yani insanlarda hücre çekirdeği 3 ila 5 bin gözenek içerebilir, bazı kurbağalarda ise 50.000'e ulaşır.
Gözeneklerin ana işlevi, çekirdek ile hücre boşluğunun geri kalanı arasındaki madde alışverişidir. Bazı moleküller, ek enerji harcamadan gözeneklerden pasif olarak geçer. Boyutları küçüktür. Büyük moleküllerin ve supramoleküler komplekslerin taşınması, belirli bir miktarda enerji tüketimini gerektirir.
Çekirdekte sentezlenen RNA molekülleri karyoplazmadan hücreye girer. İntranükleer süreçler için gerekli olan proteinler ters yönde taşınır.
Nükleoplazma
Nükleer özsu, proteinlerin kolloidal bir çözeltisidir. Nükleer zarfla çevrilidir ve kromatin ve nükleolusu çevreler. Nükleoplazma, içinde çeşitli maddelerin çözüldüğü viskoz bir sıvıdır. Bunlara nükleotidler ve enzimler dahildir. Birincisi DNA sentezi için gereklidir. Enzimler, DNA onarımı ve replikasyonunun yanı sıra transkripsiyonda yer alır.
Nükleer öz suyunun yapısı hücrenin durumuna göre değişir. İkisi var - sabit vebölünme sırasında meydana gelir. Birincisi, interfazın (bölümler arasındaki zaman) özelliğidir. Aynı zamanda, nükleer meyve suyu, nükleik asitlerin ve yapılandırılmamış DNA moleküllerinin düzgün dağılımı ile ayırt edilir. Bu dönemde kalıtsal materyal kromatin şeklinde bulunur. Hücre çekirdeğinin bölünmesine, kromatinin kromozomlara dönüşümü eşlik eder. Bu zamanda, karyoplazmanın yapısı değişir: genetik materyal belirli bir yapı kazanır, nükleer zarf yok edilir ve karyoplazma sitoplazma ile karıştırılır.
Kromozomlar
Bölünme sırasında dönüştürülen kromatinin nükleoprotein yapılarının temel işlevleri, hücre çekirdeğinde bulunan kalıtsal bilgilerin depolanması, uygulanması ve iletilmesidir. Kromozomlar belirli bir şekil ile karakterize edilir: bunlar, aynı zamanda coelomer olarak da adlandırılan birincil bir daralma ile parçalara veya kollara ayrılırlar. Konumuna göre üç tip kromozom ayırt edilir:
- çubuk şeklinde veya akrosentrik: bunlar, sölomerin neredeyse sonuna yerleştirilmesiyle karakterize edilirler, bir kol çok küçüktür;
- çeşitlendirilmiş veya submetasentrik eşit olmayan uzunlukta kollara sahip;
- eşkenar veya metasantrik.
Bir hücredeki kromozom kümesine karyotip denir. Her tür sabittir. Bu durumda, aynı organizmanın farklı hücreleri bir diploid (çift) veya haploid (tekli) set içerebilir. İlk seçenek, esas olarak vücudu oluşturan somatik hücreler için tipiktir. Haploid küme, germ hücrelerinin bir ayrıcalığıdır. insan somatik hücreleri46 kromozom içerir, cinsiyet - 23.
Diploid kümesinin kromozomları çiftler oluşturur. Bir çiftte bulunan özdeş nükleoprotein yapılarına alelik denir. Aynı yapıya sahiptirler ve aynı işlevleri yerine getirirler.
Kromozomların yapısal birimi gendir. Belirli bir proteini kodlayan DNA molekülünün bir bölümüdür.
Çekirdek
Hücre çekirdeğinin bir organeli daha vardır - çekirdekçik. Karyoplazmadan bir zar ile ayrılmaz, ancak hücreyi mikroskopla incelerken fark edilmesi kolaydır. Bazı çekirdeklerde birden fazla nükleol bulunabilir. Bu tür organellerin tamamen bulunmadığı organelleri de vardır.
Çekirdek şekli bir küreye benzer, oldukça küçük bir boyuta sahiptir. Çeşitli proteinler içerir. Nükleolün ana işlevi, ribozomal RNA'nın ve ribozomların kendilerinin sentezidir. Polipeptit zincirlerinin oluşturulması için gereklidirler. Nükleoller, genomun özel bölgelerinin etrafında oluşur. Bunlara nükleolar düzenleyiciler denir. Ribozomal RNA genlerini içerir. Nükleol, diğer şeylerin yanı sıra, hücrede en yüksek protein konsantrasyonuna sahip yerdir. Proteinlerin bir kısmı organoidin işlevlerini yerine getirmek için gereklidir.
Nükleolus iki bileşenden oluşur: granüler ve fibriller. Birincisi olgunlaşan ribozom alt birimleridir. Fibriler merkezde ribozomal RNA sentezi gerçekleştirilir. Granüler bileşen, nükleolusun merkezinde yer alan fibriler bileşeni çevreler.
Hücre çekirdeği ve işlevleri
Rolözü oynar, yapısıyla ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Organoidin iç yapıları, hücredeki en önemli süreçleri birlikte uygular. Hücrenin yapısını ve işlevini belirleyen genetik bilgiyi barındırır. Çekirdek, mitoz ve mayoz bölünme sırasında kalıtsal bilgilerin depolanmasından ve iletilmesinden sorumludur. İlk durumda, yavru hücre, ebeveyne özdeş bir dizi gen alır. Mayoz bölünmenin bir sonucu olarak, haploid bir kromozom seti ile germ hücreleri oluşur.
Çekirdeğin daha az önemli olmayan bir başka işlevi de hücre içi süreçlerin düzenlenmesidir. Hücresel elementlerin yapısından ve işleyişinden sorumlu proteinlerin sentezinin kontrol edilmesi sonucu gerçekleştirilir.
Protein sentezi üzerindeki etkinin başka bir ifadesi vardır. Hücre içindeki süreçleri kontrol eden çekirdek, tüm organellerini iyi işleyen bir çalışma mekanizması ile tek bir sistemde birleştirir. İçindeki başarısızlıklar, kural olarak hücre ölümüne yol açar.
Son olarak, çekirdek, amino asitlerden aynı proteinin oluşumundan sorumlu olan ribozom alt birimlerinin sentez yeridir. Ribozomlar, transkripsiyon sürecinde vazgeçilmezdir.
Ökaryot hücre, prokaryot hücreden daha mükemmel bir yapıdır. Organellerin kendi zarlarıyla ortaya çıkması, hücre içi süreçlerin verimliliğini arttırmayı mümkün kılmıştır. Çift lipid zarla çevrili bir çekirdeğin oluşumu bu evrimde çok önemli bir rol oynamıştır. Kalıtsal bilgilerin zar tarafından korunması, eski tek hücreli organizmaların ustalaşmasını mümkün kıldı.organizmaların yeni yaşam biçimlerine Bunların arasında, bir versiyona göre, daha sonra tüm karakteristik organelleriyle modern ökaryotik hücrenin atası olan simbiyotik bir organizmanın ortaya çıkmasına yol açan fagositoz vardı. Hücre çekirdeği, bazı yeni yapıların yapısı ve işlevleri oksijenin metabolizmada kullanılmasını mümkün kılmıştır. Bunun sonucu, Dünya'nın biyosferinde önemli bir değişiklik oldu, çok hücreli organizmaların oluşumu ve gelişimi için temel atıldı. Bugün, aralarında insanların da yer aldığı ökaryotik organizmalar gezegene hakim durumda ve bu konuda hiçbir değişiklik öngörmüyor.
