Šūnas kodols

Kodols (s. karyon) atrodas visās cilvēka šūnās, izņemot eritrocītus un trombocītus. Kodola funkcijas ir uzglabāt un pārraidīt iedzimtu informāciju jaunām (meitas) šūnām. Šīs funkcijas ir saistītas ar DNS klātbūtni kodolā. Kodolā notiek arī olbaltumvielu - ribonukleīnskābes, RNS un ribosomu materiālu - sintēze.

Lielākajai daļai šūnu ir sfērisks vai olveida kodols, taču pastāv arī citas kodola formas (gredzenveida, stieņveida, vārpstveida, pērlītes formas, pupiņas formas, segmentēts, bumbierveida, polimorfs). Kodola izmērs ir ļoti dažāds - no 3 līdz 25 µm. Lielākais kodols ir olšūnā. Lielākā daļa cilvēka šūnu ir mononukleāras, bet ir arī divkodolu šūnas (daži neironi, hepatocīti, kardiomiocīti). Dažas struktūras ir daudzkodolu (muskuļu šķiedras). Kodolam ir kodola membrāna, hromatīns, kodols un kodolplazma.

Kodola membrāna jeb karioteka, kas atdala kodola saturu no citoplazmas, sastāv no iekšējās un ārējās kodola membrānas, katra 8 nm bieza. Membrānas atdala perinukleāra telpa (kariotekas cisterna) 20–50 nm platā veidā, kas satur smalkgraudainu materiālu ar vidēju elektronu blīvumu. Ārējā kodola membrāna pāriet granulārajā endoplazmatiskajā retikulumā. Tāpēc perinukleāra telpa veido vienotu dobumu ar endoplazmatisko retikulumu. Iekšējā kodola membrāna no iekšpuses ir savienota ar sazarotu olbaltumvielu fibrilu tīklu, kas sastāv no atsevišķām apakšvienībām.

Kodola membrāna satur daudzas apaļas kodola poras, katra 50–70 nm diametrā. Kodola poras kopumā aizņem līdz 25% no kodola virsmas. Poru skaits vienā kodolā sasniedz 3000–4000. Poru malās ārējā un iekšējā membrānas ir savienotas viena ar otru un veido tā saukto poru gredzenu. Katru poru noslēdz diafragma, ko sauc arī par poru kompleksu. Poru diafragmām ir sarežģīta struktūra; tās veido viena ar otru savienotas olbaltumvielu granulas. Caur kodola porām notiek lielu daļiņu selektīva transportēšana un vielu apmaiņa starp kodolu un šūnas citozodēmu.

Zem kodola membrānas atrodas nukleoplazma (karioplazma) (nukleoplazma, s. karyoplasma), kurai ir homogēna struktūra, un kodols. Nedaloša kodola nukleoplazmā, tā kodola olbaltumvielu matricā, atrodas tā sauktā heterohromatīna osmiofīlās granulas (piņķeri). Atdalītāka hromatīna zonas, kas atrodas starp granulām, sauc par eihromatīnu. Irdeno hromatīnu sauc arī par dekondensēto hromatīnu, kurā sintētiskie procesi notiek visintensīvāk. Šūnu dalīšanās laikā hromatīns tiek sablīvēts, kondensēts un veido hromosomas.

Nedaloša kodola hromatīnu (hromatīnu) un daloša kodola hromosomas veido dezoksiribonukleīnskābes (DNS) molekulas, kas saistītas ar ribonukleīnskābi (RNS), un olbaltumvielas - histonus un nehistonus. Jāuzsver, ka hromatīns un hromosomas ir ķīmiski identiskas.

Katra DNS molekula sastāv no divām garām, labroču polinukleotīdu ķēdēm (dubultspirālēm), un katrs nukleotīds sastāv no slāpekļa bāzes, glikozes un fosforskābes atlikuma. Bāze atrodas dubultspirāles iekšpusē, bet cukura-fosfāta mugurkauls - ārpusē.

Iedzimtības informācija DNS molekulās ir reģistrēta to nukleotīdu lineārajā secībā. Iedzimtības elementārdaļiņa ir gēns. Gēns ir DNS daļa, kurai ir noteikta nukleotīdu secība, kas atbild par viena konkrēta proteīna sintēzi.

DNS molekula kodolā ir kompakti iepakota. Tādējādi viena DNS molekula, kas satur 1 miljonu nukleotīdu ar to lineāro izkārtojumu, aizņemtu tikai 0,34 mm garu segmentu. Vienas cilvēka hromosomas garums pagarinātā formā ir aptuveni 5 cm, bet saspiestā stāvoklī hromosomas tilpums ir aptuveni ^10–15 cm3 ^.

DNS molekulas, kas saistītas ar histonu proteīniem, veido nukleosomas, kas ir hromatīna struktūrvienības. Nukleosoma izskatās kā lodīte ar diametru 10 nm. Katra nukleosoma sastāv no histoniem, ap kuriem ir savīta DNS daļa, ieskaitot 146 nukleotīdu pārus. Starp nukleosomām atrodas lineāras DNS daļas, kas sastāv no 60 nukleotīdu pāriem.

Hromatīnu attēlo fibrillas, kas veido aptuveni 0,4 µm garas cilpas, kas satur no 20 000 līdz 30 000 nukleotīdu pāriem.

Dezoksiribonukleoproteīnu (DNP) sablīvēšanās (kondensācijas) un savērpšanās (superspecializācijas) rezultātā dalošajā kodolā kļūst redzamas hromosomas. Šīs struktūras - hromosomas (hromosomas, no grieķu hroma - krāsa, soma - ķermenis) - ir iegareni stieņa formas veidojumi ar divām atzarām, ko atdala tā sauktā sašaurinājums - centromērs. Atkarībā no centromēra atrašanās vietas un atzaru (kāju) relatīvā novietojuma un garuma izšķir trīs hromosomu veidus: metacentriskas, ar aptuveni vienādām atzarām; submetacentriskas, kurās atzaru garums mainās; akrocentriskas, kurās viena atzara ir gara, bet otra ir ļoti īsa, tik tikko pamanāma. Hromosomai ir eu- un heterohromatiski reģioni. Pēdējie saglabājas kompakti nedalošajā kodolā un mitozes agrīnajā profāzē. Eu- un heterohromatisku reģionu mija tiek izmantota, lai identificētu hromosomas.

Hromosomu virsma ir klāta ar dažādām molekulām, galvenokārt ribonukleoproteīniem (RNP). Somatiskajām šūnām ir 2 katras hromosomas kopijas, tās sauc par homologām. Tās ir identiskas pēc garuma, formas, struktūras, nes vienādus gēnus, kas atrodas vienādi. Hromosomu strukturālās pazīmes, skaitu un lielumu sauc par kariotipu. Normāls cilvēka kariotips ietver 22 autosomu pārus un vienu dzimumhromosomu pāri (XX vai XY). Cilvēka somatiskajām šūnām (diploīdām) ir dubults hromosomu skaits - 46. Dzimumšūnas satur haploīdu (vienu) hromosomu komplektu - 23 hromosomas. Tāpēc dzimumšūnas satur 2 reizes mazāk DNS nekā diploīdās somatiskās šūnas.

Kodoliņš, viens vai vairāki, ir atrodams visās nedalošās šūnās. Tam ir intensīvi iekrāsota apaļa ķermeņa izskats, kura izmērs ir proporcionāls olbaltumvielu sintēzes intensitātei. Kodoliņš sastāv no elektronblīva nukleolonēmas (no grieķu peta - pavediens), kurā izšķir pavedienveida (fibrilāru) daļu, kas sastāv no daudziem savstarpēji saistītiem RNS pavedieniem, kuru biezums ir aptuveni 5 nm, un granulāro daļu. Granulāro (granulāro) daļu veido aptuveni 15 nm diametra graudi, kas ir RNP daļiņas - ribosomu apakšvienību prekursori. Perinukleolārais hromatīns ir iestrādāts nukleolonēmas ieplakās. Kodoliņā veidojas ribosomas.

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