نواة الخلية: الخصائص والوظائف والبنية - مادة الاحياء - 2026

في نواة الخلية هي مقصورة الأساسية للخلايا حقيقية النواة. إنها البنية الأكثر وضوحًا لهذا النوع من الخلايا وتحتوي على المادة الوراثية. يوجه جميع العمليات الخلوية: يحتوي على جميع التعليمات المشفرة في الحمض النووي لإجراء التفاعلات اللازمة. يشارك في عمليات انقسام الخلايا.

تحتوي جميع الخلايا حقيقية النواة على نواة ، باستثناء بعض الأمثلة المحددة مثل خلايا الدم الحمراء الناضجة (خلايا الدم الحمراء) في الثدييات وخلايا اللحاء في النباتات. وبالمثل ، توجد خلايا بها أكثر من نواة ، مثل بعض خلايا العضلات وخلايا الكبد والخلايا العصبية.

تم اكتشاف النواة عام 1802 بواسطة فرانز باور. ومع ذلك ، في عام 1830 لاحظ العالم روبرت براون أيضًا هذا الهيكل وأصبح شائعًا باعتباره مكتشفه الرئيسي. نظرًا لحجمها الكبير ، يمكن ملاحظتها بوضوح تحت المجهر. بالإضافة إلى ذلك ، إنها بنية تلطيخ سهلة.

النواة ليست كيانًا كرويًا متجانسًا وثابتًا مع DNA مشتت. إنه هيكل معقد ومعقد به مكونات وأجزاء مختلفة بالداخل. بالإضافة إلى ذلك ، فهي ديناميكية وتتغير باستمرار طوال دورة الخلية.

مميزات

النواة هي الهيكل الرئيسي الذي يسمح بالتمييز بين الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة. إنها أكبر حجرة خلية. بشكل عام ، تكون النواة قريبة من مركز الخلية ، ولكن هناك استثناءات ، مثل خلايا البلازما والخلايا الظهارية.

وهي عضية كروية الشكل يبلغ قطرها حوالي 5 ميكرون في المتوسط ​​، ولكن يمكن أن تصل إلى 12 ميكرومتر ، اعتمادًا على نوع الخلية. يمكنني أن أشغل حوالي 10٪ من إجمالي حجم الخلية.

له غلاف نووي يتكون من غشاءين يفصلانه عن السيتوبلازم. يتم تنظيم المادة الجينية مع البروتينات الموجودة داخلها.

على الرغم من عدم وجود أجزاء فرعية غشائية أخرى داخل النواة ، يمكن تمييز سلسلة من المكونات أو المناطق داخل البنية التي لها وظائف محددة.

المميزات

تُعزى النواة إلى عدد غير عادي من الوظائف ، لأنها تحتوي على مجموعة من جميع المعلومات الوراثية للخلية (باستثناء الحمض النووي للميتوكوندريا والحمض النووي للبلاستيدات الخضراء) وتوجه عمليات انقسام الخلية. باختصار ، الوظائف الرئيسية للنواة هي كما يلي:

تنظيم الجينات

يساعد وجود حاجز دهني بين المادة الوراثية وبقية المكونات السيتوبلازمية على تقليل تداخل المكونات الأخرى في عمل الحمض النووي. يمثل هذا ابتكارًا تطوريًا ذا أهمية كبيرة لمجموعات حقيقيات النوى.

القطع والربط

تحدث عملية تضفير الحمض النووي الريبي المرسال في النواة ، قبل انتقال الجزيء إلى السيتوبلازم.

الهدف من هذه العملية هو إزالة الإنترونات ("أجزاء" من المادة الجينية التي لا يتم ترميزها والتي تقطع exons ، وهي مناطق يتم ترميزها) من RNA. في وقت لاحق ، يترك الحمض النووي الريبي النواة ، حيث يتم ترجمته إلى بروتينات.

هناك وظائف أخرى أكثر تحديدًا لكل بنية نواة سيتم مناقشتها لاحقًا.

الهيكل والتكوين

تتكون النواة من ثلاثة أجزاء محددة: الغلاف النووي ، والكروماتين ، والنواة. سوف نصف كل هيكل بالتفصيل أدناه:

المغلف النووي

يتكون الغلاف النووي من أغشية ذات طبيعة دهنية ويفصل النواة عن باقي المكونات الخلوية. هذا الغشاء مزدوج وبينهما يوجد مساحة صغيرة تسمى الفراغ المحيط بالنواة.

يشكل نظام الغشاء الداخلي والخارجي بنية مستمرة مع الشبكة الإندوبلازمية

ينقطع نظام الغشاء هذا بسلسلة من المسام. تسمح هذه القنوات النووية بتبادل المواد مع السيتوبلازم لأن النواة ليست معزولة تمامًا عن بقية المكونات.

مجمع المسام النووية

من خلال هذه المسام يتم تبادل المواد بطريقتين: سلبية ، دون الحاجة إلى إنفاق الطاقة ؛ أو نشط ، مع إنفاق الطاقة. بشكل سلبي ، يمكن للجزيئات الصغيرة مثل الماء أو الأملاح ، الأصغر من 9 نانومتر أو 30-40 كيلو دالتون ، الدخول والخروج.

يحدث هذا على عكس الجزيئات ذات الوزن الجزيئي المرتفع ، والتي تتطلب ATP (طاقة - أدينوسين ثلاثي الفوسفات) للتنقل عبر هذه الأجزاء. تشتمل الجزيئات الكبيرة على قطع من الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) أو جزيئات حيوية أخرى ذات طبيعة بروتينية.

المسام ليست مجرد ثقوب تمر عبرها الجزيئات. وهي عبارة عن هياكل بروتينية كبيرة يمكن أن تحتوي على 100 أو 200 بروتين وتسمى "مجمع المسام النووي". من الناحية الهيكلية ، يشبه إلى حد كبير طوق كرة السلة. تسمى هذه البروتينات النوكليوبورينات.

تم العثور على هذا المركب في عدد كبير من الكائنات الحية: من الخمائر إلى البشر. بالإضافة إلى وظيفة النقل الخلوي ، فهي تشارك أيضًا في تنظيم التعبير الجيني. إنها بنية لا غنى عنها لحقيقيات النوى.

من حيث الحجم والعدد ، يمكن أن يصل المركب إلى حجم 125 MDa في الفقاريات ، ويمكن أن تحتوي النواة في هذه المجموعة الحيوانية على حوالي 2000 مسام. تختلف هذه الخصائص حسب التصنيف المدروس.

الكروماتينية

يوجد الكروماتين في النواة ، لكن لا يمكننا اعتباره جزءًا منه. سميت بقدرتها الممتازة على التلوين والملاحظة تحت المجهر.

الحمض النووي جزيء خطي طويل للغاية في حقيقيات النوى. ضغطها هو عملية أساسية. ترتبط المادة الوراثية بسلسلة من البروتينات تسمى الهستونات ، والتي لها صلة عالية بالحمض النووي. هناك أيضًا أنواع أخرى من البروتينات التي يمكن أن تتفاعل مع الحمض النووي وهي ليست هيستونات.

في الهيستونات ، يتدحرج الحمض النووي ويشكل الكروموسومات. هذه هياكل ديناميكية ولا توجد دائمًا في شكلها النموذجي (Xs و Ys التي اعتدنا على رؤيتها في الرسوم التوضيحية في الكتب). يظهر هذا الترتيب فقط أثناء عمليات انقسام الخلية.

في بقية المراحل (عندما لا تكون الخلية في طور الانقسام) ، لا يمكن تمييز الكروموسومات الفردية. هذه الحقيقة لا تشير إلى أن الكروموسومات مشتتة بشكل متجانس أو غير منظم في جميع أنحاء النواة.

في الواجهة ، يتم تنظيم الكروموسومات في مجالات محددة. في خلايا الثدييات ، يحتل كل كروموسوم "منطقة" معينة.

أنواع الكروماتين

يمكن التمييز بين نوعين من الكروماتين: الكروماتين المتغاير والكروماتين الحقيقي. الأول مكثف للغاية ويقع على محيط النواة ، وبالتالي لا تستطيع آلية النسخ الوصول إلى هذه الجينات. يتم تنظيم كروماتين حقيقي بشكل أكثر فضفاضة.

ينقسم الهيتروكروماتين إلى نوعين: الهيتروكروماتين التأسيسي ، والذي لا يتم التعبير عنه أبدًا ؛ والكروماتين المغاير الاختياري ، والذي لا يتم نسخه في بعض الخلايا وفي خلايا أخرى.

أشهر مثال على الكروماتين المغاير كمنظم للتعبير الجيني هو تكثيف وتعطيل الكروموسوم X. في الثدييات ، تمتلك الإناث كروموسومات جنسية XX ، بينما الذكور XY.

لأسباب تتعلق بجرعة الجينات ، لا يمكن أن يكون لدى الإناث ضعف عدد الجينات في X مثل الذكور. لتجنب هذا التعارض ، يتم تعطيل كروموسوم X بشكل عشوائي (يصبح كروماتين متغاير) في كل خلية.

نواة

النواة هي بنية داخلية وثيقة الصلة بالنواة. إنها ليست حجرة تحددها الهياكل الغشائية ، إنها منطقة أغمق من النواة بوظائف محددة.

في هذا المجال ، يتم تجميع الجينات التي ترمز إلى RNA الريبوزومي ، ونسخها بواسطة RNA polymerase I. في الحمض النووي البشري ، توجد هذه الجينات في سواتل الكروموسومات التالية: 13 ، 14 ، 15 ، 21 و 22. هذه هي المنظمون النوويون.

في المقابل ، يتم فصل النواة إلى ثلاث مناطق منفصلة: مراكز ليفية ، ومكونات ليفية ، ومكونات حبيبية.

جمعت الدراسات الحديثة المزيد والمزيد من الأدلة على الوظائف الإضافية المحتملة للنواة ، والتي لا تقتصر فقط على تخليق وتجميع الحمض النووي الريبي الريبوزومي.

يُعتقد حاليًا أن النواة قد تشارك في تجميع وتوليف البروتينات المختلفة. كما تم إثبات تعديلات ما بعد النسخ في هذه المنطقة النووية.

تشارك النواة أيضًا في الوظائف التنظيمية. أظهرت إحدى الدراسات مدى ارتباطها بالبروتينات الكابتة للورم.

أجساد كاخال

تحمل أجسام كاجال (وتسمى أيضًا الأجسام الملفوفة) هذا الاسم تكريما لمكتشفها ، سانتياغو رامون واي كاجال. لاحظ هذا الباحث هذه الكريات في الخلايا العصبية في عام 1903.

إنها هياكل صغيرة على شكل كرات وتتكون من 1 إلى 5 نسخ لكل نواة. هذه الأجسام معقدة للغاية وتحتوي على عدد كبير نسبيًا من المكونات ، بما في ذلك عوامل النسخ هذه والآلات المرتبطة بالربط.

تم العثور على هذه الهياكل الكروية في أجزاء مختلفة من النواة ، لأنها هياكل متحركة. توجد بشكل عام في النيوكليوبلازم ، على الرغم من وجودها في الخلايا السرطانية في النواة.

يوجد نوعان من أجسام Box Box في القلب ، مصنفة وفقًا لحجمها: كبير وصغير

أجسام PML

أجسام PML (ابيضاض الدم النخاعي) هي مناطق صغيرة كروية شبه نووية ذات أهمية إكلينيكية ، حيث ارتبطت بالعدوى الفيروسية وتكوين الأورام.

وهي معروفة من خلال مجموعة متنوعة من الأسماء في الأدبيات ، مثل المجال النووي 10 ، وأجسام كريمر ، والمجالات الورمية PML.

تحتوي النواة على 10 إلى 30 من هذه المجالات ويبلغ قطرها من 0.2 إلى 1.0 ميكرومتر. من بين وظائفها ، يبرز تنظيم الجينات وتوليف الحمض النووي الريبي.

المراجع

1. آدم ، سا (2001). مجمع المسام النووي. بيولوجيا الجينوم ، 2 (9) ، مراجعات 0007.1-reviews0007.6.
2. Audesirk ، T. ، Audesirk ، G. ، & Byers ، BE (2003). علم الأحياء: الحياة على الأرض. تعليم بيرسون.
3. Boisvert ، FM ، Hendzel ، MJ ، & Bazett-Jones ، DP (2000). الأجسام النووية لسرطان الدم البروميلوسيتي (PML) هي هياكل بروتينية لا تتراكم RNA. مجلة بيولوجيا الخلية ، 148 (2) ، 283-292.
4. بوش ، هـ. (2012). نواة الخلية. إلسفير.
5. Cooper، GM، & Hausman، RE (2000). الخلية: نهج جزيئي. سندرلاند ، ماساتشوستس: شركاء سينيور.
6. كورتيس ، هـ ، وشنيك ، أ. (2008). كورتيس. مادة الاحياء. عموم أمريكا الطبية Ed.
7. Dundr، M.، & Misteli، T. (2001). العمارة الوظيفية في نواة الخلية. مجلة الكيمياء الحيوية ، 356 (2) ، 297-310.
8. Eynard ، AR ، Valentich ، MA ، & Rovasio ، RA (2008). علم الأنسجة وعلم الأجنة للإنسان: القواعد الخلوية والجزيئية. عموم أمريكا الطبية Ed.
9. هيتزر ، ميغاواط (2010). الغلاف النووي. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء ، 2 (3) ، a000539.
10. كاباتشينسكي ، جي ، وشوارتز ، تو (2015). مجمع المسام النووي - الهيكل والوظيفة في لمحة. مجلة علوم الخلية، 128 (3) ، 423-429.
11. مونتانر ، AT (2002). جسم ملحق Cajal. القس اسب باتول ، 35 ، (4) ، 529-532.
12. نيوبورت ، جي دبليو ، وفوربس ، دي جي (1987). النواة: الهيكل والوظيفة والديناميكيات. المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية، 56 (1) ، 535-565.