Az eukarióta sejt magja az a központi szerv, amelytől a létfontosságú tevékenység és a szintetikus folyamatok függenek. A sejtmag tartalmának jelentős részét fehérjékkel kombinálva, különböző fokú tömörítésű fonalas DNS-molekulák képviselik. Ezek az euchromatin (dekondenzált DNS) és a heterokromatin (sűrűn csomagolt DNS-darabok).
Az euchromatin fontos szerepet játszik a sejt életében. Ez a ribonukleinsav (RNS) összeállítására vonatkozó „utasítás” olvasható, amely a polipeptid molekulák szintézisének alapja lesz.
Mindenkinek megvan a magja?
Minden élőlény, a legkisebbtől az óriásig, genetikai információval rendelkezik dezoxiribonukleinsav formájában. A cellákban való megjelenítésének két alapvetően eltérő formája van:
- A prokarióta szervezetek (nukleáris előtti) nem kompartmentált sejtekkel rendelkeznek. Az egyetlen, nem fehérjéhez kötött cirkuláris DNS-ük tárháza csak egy foltnukleoidnak nevezett citoplazma. A nukleinsav-replikáció és a fehérjeszintézis a prokariótákban egyetlen sejttérben megy végbe. Szabad szemmel nem fogjuk látni őket, mert ennek a szervezetcsoportnak a képviselői mikroszkopikus, legfeljebb 3 mikron méretű baktériumok.
- Az eukarióta organizmusokat bonyolultabb sejtszerkezet jellemzi, ahol az örökletes információt a mag kettős membránja védi. A lineáris DNS-molekulák a hisztonfehérjékkel együtt kromatint képeznek, amely polienzim-komplexek segítségével aktívan termel RNS-t. A fehérjeszintézis a citoplazmában, a riboszómákon megy végbe.
Az eukarióta sejtekben kialakult sejtmag az interfázis során látható. A karioplazma fehérjevázat (mátrixot), nukleolusokat és nukleoprotein komplexeket tartalmaz, amelyek heterokromatin és euchromatin szakaszokból állnak. A sejtmagnak ez az állapota a sejtosztódás megindulásáig fennmarad, amikor is a membrán és a sejtmagok eltűnnek, és a kromoszómák tömör rúdszerű alakot vesznek fel.
Fő a magban
A mag tartalmának fő összetevője, a kromatin a szemantikai része. Feladatai közé tartozik a sejtre vagy szervezetre vonatkozó genetikai információ tárolása, megvalósítása és továbbítása. A kromatin közvetlenül replikált része az euchromatin, amely a fehérjék szerkezetére és a különböző típusú RNS-ekre vonatkozó adatokat hordoz.
A mag fennmaradó részei segédfunkciókat látnak el, megfelelő feltételeket biztosítanak a genetikai információ megvalósításához:
- nucleoli -nukleáris tartalmú tömörített területek, amelyek meghatározzák a ribonukleinsavak riboszómák szintézisének helyeit;
- fehérjemátrix megszervezi a kromoszómák elrendeződését és a sejtmag teljes tartalmát, megtartja alakját;
- A mag félig folyékony belső környezete, a karioplazma biztosítja a molekulák szállítását és a különböző biokémiai folyamatok áramlását;
- A mag kétrétegű héja, a kariolemma védi a genetikai anyagot, a komplex magpórusoknak köszönhetően szelektív kétoldali vezetést biztosít a molekuláknak és molekuláris komplexeknek.
Mit jelent a kromatin
A kromatin 1880-ban kapta nevét Flemming sejtmegfigyelő kísérleteinek köszönhetően. A helyzet az, hogy a rögzítés és a festés során a sejt egyes részei különösen jól megnyilvánulnak ("kromatin" jelentése "festett"). Később kiderült, hogy ezt a komponenst a fehérjékkel rendelkező DNS képviseli, amely savas tulajdonságai miatt aktívan érzékeli a lúgos festékeket.
Festékes kromoszómák láthatók a képen a sejt középső részében, metafázis lemezt alkotva.
A DNS létezésének formái
Eukarióta szervezetek sejtjeiben a kromatin nukleoprotein komplexei kétféle állapotban lehetnek.
- A sejtosztódás folyamatában a DNS eléri a maximális csavarodást, és mitotikus kromoszómák képviselik. Mindegyik szál külön kromoszómát alkot.
- Az interfázisban, amikor a sejt DNS a leginkább dekondenzált, a kromatin egyenletesen töltődika mag terét vagy fénymikroszkóppal látható csomókat képez. Az ilyen kromocentrumok gyakrabban észlelhetők a magmembrán közelében.
Ezek az állapotok alternatívák egymásnak, a teljesen tömörített kromoszómák nem maradnak meg az interfázisban.
Euchromatin és heterochromatin
Az interfázisú kromatin egy kromoszóma, amely elvesztette tömör formáját. A hurkokat meglazítják, kitöltik a mag térfogatát. Közvetlen kapcsolat van a dekondenzáció mértéke és a kromatin funkcionális aktivitása között.
Teljesen "felbontott" részeit diffúz vagy aktív kromatinnak nevezik. Fénymikroszkóp alatt festés után gyakorlatilag láthatatlan. Ennek az az oka, hogy a DNS-hélix mindössze 2 nm vastag. A másik neve euchromatin.
Ez az állapot biztosítja az enzimatikus komplexek számára, hogy hozzáférjenek a szemantikus DNS-fragmensekhez, szabad kötődéshez és működésükhöz. A hírvivő RNS szerkezetét (transzkripció) RNS polimerázok olvassák ki a diffúz régiókból, vagy magát a DNS-t másolják (replikáció). Minél nagyobb a sejt szintetikus aktivitása pillanatnyilag, annál nagyobb az euchromatin aránya a sejtmagban.
A kromatin diffúz szakaszai váltakoznak a heterokromatin kompakt, eltérően csavart zónáival. A nagyobb sűrűség miatt a festett heterokromatin jól látható az interfázisos magokban.
Az ábra különböző tömörítési fokú kromatint mutat:
- 1 - kétszálú DNS-molekula;
- 2 – hisztonfehérjék;
- 3 - A hisztonkomplexum köré 1,67 fordulatra tekert DNS nukleoszómát képez;
- 4 - mágnesszelep;
- 5 – interfázisú kromoszóma.
A meghatározás finomságai
Euchromatin egy adott időpontban előfordulhat, hogy nem vesz részt a szintetikus folyamatokban. Ebben az esetben átmenetileg tömörebb állapotban van, és összetéveszthető a heterokromatinnal.
Az igazi heterokromatin, más néven konstitutív, nem hordoz szemantikai terhelést, és csak a replikáció során dekondenzálódik. Ezeken a helyeken a DNS rövid, ismétlődő szekvenciákat tartalmaz, amelyek nem kódolnak aminosavakat. A mitotikus kromoszómákban az elsődleges szűkület és a telomer végződések tartományában vannak. Ezenkívül szétválasztják az átírt DNS szakaszait, és interkaláris (interkaláris) fragmentumokat képeznek.
Hogyan "működik az euchromatin"
Az Euchromatin olyan géneket tartalmaz, amelyek végső soron meghatározzák a fehérjék szerkezetét (szerkezeti gének). A nukleotidszekvencia dekódolása fehérjévé egy olyan közvetítő segítségével történik, amely a kromoszómákkal ellentétben képes elhagyni a sejtmagot – hírvivő RNS.
A transzkripció során az RNS egy DNS-templáton szintetizálódik szabad adenil-, uridil-, citidil- és guanil-nukleotidokból. A transzkripciót az RNS-polimeráz enzimkomplex végzi.
Egyes gének más típusú (transzport és riboszómális) RNS-ek szekvenciáját határozzák meg, amelyek szükségesek a citoplazmában a fehérjeszintézis folyamatainak befejezéséhez.aminosavak.
Egyetlen kromoszóma heterokromatinja gyakran egy jól megjelölt kromocentrumban áll össze. Körülötte despiralizált euchromatin hurkok vannak. A mag-DNS ilyen konfigurációjának köszönhetően az euchromatin funkcióinak megvalósításához szükséges enzimkomplexek és szabad nukleotidok könnyen illeszkednek a szemantikai részekhez.
