Cellekernen

Cellekernen (s. karyon) findes i alle menneskelige celler undtagen erytrocytter og trombocytter. Cellekernens funktioner er at lagre og overføre arvelig information til nye (datter-)celler. Disse funktioner er forbundet med tilstedeværelsen af DNA i cellekernen. Syntesen af proteiner - ribonukleinsyre-RNA og ribosomalt materiale - finder også sted i cellekernen.

De fleste celler har en sfærisk eller oval cellekerne, men der findes også andre former for cellekernen (ringformet, stavformet, spindelformet, perleformet, bønneformet, segmenteret, pæreformet, polymorf). Størrelsen på cellekernen varierer meget - fra 3 til 25 µm. Den største cellekerne findes i ægcellen. De fleste menneskelige celler er mononukleære, men der er binukleære (nogle neuroner, hepatocytter, kardiomyocytter). Nogle strukturer er multinukleære (muskelfibre). Cellekernen har en kernemembran, kromatin, nukleol og nukleoplasma.

Kernemembranen, eller caryotheca, som adskiller kernens indhold fra cytoplasmaet, består af en indre og en ydre kernemembran, hver 8 nm tyk. Membranerne er adskilt af et perinukleært rum (caryotheca cisterna), 20-50 nm bredt, der indeholder finkornet materiale med moderat elektrontæthed. Den ydre kernemembran passerer ind i det granulære endoplasmatiske reticulum. Derfor danner det perinukleære rum et enkelt hulrum med det endoplasmatiske reticulum. Den indre kernemembran er indefra forbundet med et forgrenet netværk af proteinfibriller bestående af individuelle underenheder.

Kernemembranen indeholder talrige runde kerneporer, der hver har en diameter på 50-70 nm. Kerneporer optager op til 25% af kernens overflade i alt. Antallet af porer i en kerne når 3000-4000. Ved porernes kanter er den ydre og indre membran forbundet med hinanden og danner den såkaldte porering. Hver pore er lukket af en diafragma, som også kaldes et porekompleks. Poremembranerne har en kompleks struktur; de er dannet af proteingranuler, der er forbundet med hinanden. Selektiv transport af store partikler og udveksling af stoffer mellem kernen og cellens cytoplasma udføres gennem kerneporer.

Under kernemembranen findes nukleoplasmaet (karyoplasma) (nukleoplasma, s. karyoplasma), som har en homogen struktur, og nukleolen. I nukleoplasmaet i en ikke-delende cellekerne, i dens kerneproteinmatrix, er der placeret osmiofile granuler (klumper) af det såkaldte heterokromatin. Områder med mere løsnet kromatin, der er placeret mellem granulerne, kaldes eukromatin. Løst kromatin kaldes også dekondenseret kromatin, hvor syntetiske processer forekommer mest intensivt. Under celledeling komprimeres, kondenseres kromatin og danner kromosomer.

Kromatin (kromatinum) i en ikke-delende cellekerne og kromosomer i en delende cellekerne dannes af molekyler af deoxyribonukleinsyre (DNA) forbundet med ribonukleinsyre (RNA) og proteiner - histoner og ikke-histoner. Det skal understreges, at kromatin og kromosomer er kemisk identiske.

Hvert DNA-molekyle består af to lange, højrehåndede polynukleotidkæder (dobbelthelixer), og hvert nukleotid består af en nitrogenholdig base, glukose og en fosforsyrerest. Basen er placeret inde i dobbelthelixen, og sukker-fosfat-rygraden er på ydersiden.

Arvelig information i DNA-molekyler er registreret i den lineære sekvens af dets nukleotider. Den elementære partikel i arvelighed er genet. Et gen er en del af DNA, der har en specifik sekvens af nukleotider, der er ansvarlig for syntesen af et specifikt protein.

DNA-molekylet i cellekernen er pakket kompakt. Således ville et DNA-molekyle indeholdende 1 million nukleotider, med deres lineære arrangement, optage et segment på kun 0,34 mm i længden. Længden af et menneskeligt kromosom i en udstrakt form er omkring 5 cm, men i en komprimeret tilstand har kromosomet et volumen på omkring ^10-15 cm3 ^.

DNA-molekyler bundet til histonproteiner danner nukleosomer, som er de strukturelle enheder i kromatin. Et nukleosom har udseendet af en perle med en diameter på 10 nm. Hvert nukleosom består af histoner, omkring hvilke en sektion af DNA er snoet, herunder 146 par nukleotider. Mellem nukleosomerne er der lineære sektioner af DNA bestående af 60 par nukleotider.

Kromatin repræsenteres af fibriller, der danner løkker på omkring 0,4 µm og indeholder fra 20.000 til 30.000 nukleotidpar.

Som følge af kompaktering (kondensation) og vridning (superspecialisering) af deoxyribonukleoproteiner (DNP) i den delende cellekerne bliver kromosomer synlige. Disse strukturer - kromosomer (chromasomae, fra græsk chroma - maling, soma - krop) - er aflange stavformede formationer med to arme adskilt af den såkaldte indsnævring - centromeren. Afhængigt af centromerens placering og den relative position og længde af armene (benene) skelnes der mellem tre typer kromosomer: metacentriske, med omtrent de samme arme; submetacentriske, hvor armenes længde varierer; akrocentriske, hvor den ene arm er lang, og den anden er meget kort, næsten umærkelig. Kromosomet har eu- og heterokromatiske regioner. Sidstnævnte forbliver kompakte i den ikke-delende cellekerne og i den tidlige profase af mitose. Vekslen mellem eu- og heterokromatiske regioner bruges til at identificere kromosomer.

Kromosomernes overflade er dækket af forskellige molekyler, primært ribonukleoproteiner (RNP). Somatiske celler har 2 kopier af hvert kromosom, de kaldes homologe. De er identiske i længde, form, struktur og bærer de samme gener, som er placeret på samme måde. Kromosomernes strukturelle træk, antal og størrelse kaldes karyotype. En normal menneskelig karyotype omfatter 22 par autosomer og et par kønskromosomer (XX eller XY). Humane somatiske celler (diploide) har et dobbelt antal kromosomer - 46. Kønsceller indeholder et haploidt (enkelt) sæt - 23 kromosomer. Derfor indeholder kønsceller 2 gange mindre DNA end diploide somatiske celler.

En eller flere nukleoler findes i alle ikke-delende celler. De har udseendet af en intenst farvet rund krop, hvis størrelse er proportional med intensiteten af proteinsyntesen. Nukleolen består af et elektrontæt nukleolonema (fra græsk peta - tråd), hvori der skelnes en filamentøs (fibrillær) del, der består af mange sammenflettede RNA-tråde, der er ca. 5 nm tykke, og en granulær del. Den granulære (granulære) del dannes af korn med en diameter på ca. 15 nm, som er RNP-partikler - forstadier til ribosomale underenheder. Perinukleolært kromatin er indlejret i nukleolonemets fordybninger. Ribosomer dannes i nukleolen.

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