A sejt szerkezete és funkciói számos változáson mentek keresztül az evolúció során. Az új organellumok megjelenését a fiatal bolygó légkörének és litoszférájának átalakulása előzte meg. Az egyik jelentős beszerzés a sejtmag volt. Az eukarióta szervezetek a különálló organellumok jelenléte miatt jelentős előnyökhöz jutottak a prokariótákhoz képest, és gyorsan elkezdtek dominálni.
A sejtmag, amelynek szerkezete és funkciói némileg eltérőek a különböző szövetekben és szervekben, javította az RNS-bioszintézis minőségét és az örökletes információk továbbítását.
Origin
A mai napig két fő hipotézis létezik az eukarióta sejt kialakulásával kapcsolatban. A szimbiotikus elmélet szerint az organellumok (például flagellák vagy mitokondriumok) egykor különálló prokarióta szervezetek voltak. A modern eukarióták ősei felf alták őket. Az eredmény egy szimbiotikus szervezet lett.
A mag a befelé történő kiemelkedés eredményeként jött létrea citoplazma membrán szakasza. Ez egy szükséges megszerzés volt a táplálkozás új módjának, a fagocitózisnak a sejt általi elsajátításához. A táplálék befogása a citoplazmatikus mobilitás mértékének növekedésével járt. A genoforok, amelyek egy prokarióta sejt genetikai anyagai voltak, és a falakhoz kapcsolódnak, az erős "áramlás" zónájába estek, és védelemre szorultak. Ennek eredményeként a membrán egy szakaszán mély invagináció alakult ki, amelyhez kapcsolódó genoforokat tartalmaztak. Ezt a hipotézist alátámasztja az a tény, hogy a sejtmag héja elválaszthatatlanul kapcsolódik a sejt citoplazmatikus membránjához.
Van egy másik változata az események alakulásának. A sejtmag eredetének vírushipotézise szerint egy ősi archaeus sejt fertőzése következtében jött létre. Egy DNS-vírus beszivárgott belé, és fokozatosan teljes irányítást szerzett az életfolyamatok felett. Azok a tudósok, akik ezt az elméletet helyesebbnek tartják, sok érvet adnak fel mellette. Azonban a mai napig nincs meggyőző bizonyíték a létező hipotézisek egyikére sem.
Egy vagy több
A modern eukarióták legtöbb sejtje rendelkezik maggal. Túlnyomó többségük csak egy ilyen organellumát tartalmaz. Vannak azonban olyan sejtek, amelyek bizonyos funkcionális jellemzők miatt elvesztették a sejtmagot. Ilyenek például az eritrociták. Vannak két (csillós), sőt több maggal rendelkező sejtek is.
A sejtmag szerkezete
A szervezet jellemzőitől függetlenül a sejtmag szerkezetét egy sor tipikussejtszervecskék. A sejt belső terétől kettős membrán választja el. Egyes helyeken belső és külső rétegei összeolvadnak, pórusokat képezve. Feladatuk az anyagok cseréje a citoplazma és a sejtmag között.
Az organellum terét karioplazma tölti ki, amelyet nukleáris nedvnek vagy nukleoplazmának is neveznek. Kromatint és nukleolust tartalmaz. Előfordul, hogy a sejtmag elnevezett organellumok közül az utolsó egyetlen példányban sincs jelen. Egyes organizmusokban a nukleolusok éppen ellenkezőleg, hiányoznak.
Membrán
A magmembránt lipidek alkotják, és két rétegből áll: külső és belső. Valójában ez ugyanaz a sejtmembrán. A sejtmag az endoplazmatikus retikulum csatornáival a perinukleáris téren, a membrán két rétegéből kialakított üregen keresztül kommunikál.
A külső és a belső membránnak megvannak a saját szerkezeti jellemzői, de általában meglehetősen hasonlóak.
A legközelebbi a citoplazmához
A külső réteg az endoplazmatikus retikulum membránjába kerül. Legfőbb különbsége az utóbbihoz képest a szerkezetben lévő fehérjék lényegesen magasabb koncentrációja. A sejt citoplazmájával közvetlenül érintkező membránt kívülről riboszómaréteg borítja. A belső membránhoz számos pórus kapcsolódik, amelyek meglehetősen nagy fehérjekomplexek.
Belső réteg
A sejtmag felé néző membrán a külsővel ellentétben sima, nem borítja riboszómák. Korlátozza a karioplazmát. A belső membrán jellegzetessége az oldalról bélelő nukleáris lamina réteg,érintkezik a nukleoplazmával. Ez a specifikus fehérjeszerkezet megtartja a burok alakját, részt vesz a génexpresszió szabályozásában, és elősegíti a kromatin kötődését a magmembránhoz.
Metabolizmus
A sejtmag és a citoplazma kölcsönhatása a magpórusokon keresztül megy végbe. Ezek meglehetősen összetett struktúrák, amelyeket 30 fehérje alkot. Az egy magon lévő pórusok száma eltérő lehet. Ez a sejt, szerv és szervezet típusától függ. Tehát emberben a sejtmag 3-5 ezer pórust tartalmazhat, egyes békáknál eléri az 50 000-et.
A pórusok fő funkciója az anyagcsere a sejtmag és a sejttér többi része között. Egyes molekulák passzívan, további energiafelhasználás nélkül haladnak át a pórusokon. Kis méretűek. A nagy molekulák és szupramolekuláris komplexek szállítása bizonyos mennyiségű energia felhasználását követeli meg.
A sejtmagban szintetizált RNS-molekulák a karioplazmából kerülnek a sejtbe. Az intranukleáris folyamatokhoz szükséges fehérjék az ellenkező irányban szállítódnak.
Nukleoplazma
A maglé fehérjék kolloid oldata. A magburok határolja, és körülveszi a kromatint és a nukleolust. A nukleoplazma viszkózus folyadék, amelyben különféle anyagok vannak feloldva. Ide tartoznak a nukleotidok és az enzimek. Az előbbiek elengedhetetlenek a DNS-szintézishez. Az enzimek részt vesznek a transzkripcióban, valamint a DNS-javításban és a replikációban.
A maglé szerkezete a sejt állapotától függően változik. Ebből kettő van - álló ésosztódás során jelentkezik. Az első az interfázisra (az osztódások közötti időre) jellemző. Ugyanakkor a nukleáris levet a nukleinsavak és a strukturálatlan DNS-molekulák egyenletes eloszlása különbözteti meg. Ebben az időszakban az örökítőanyag kromatin formájában létezik. A sejtmag osztódását a kromatin kromoszómákká történő átalakulása kíséri. Ekkor a karioplazma szerkezete megváltozik: a genetikai anyag bizonyos szerkezetet vesz fel, a magburok elpusztul, és a karioplazma összekeveredik a citoplazmával.
kromoszómák
Az osztódáskor átalakult kromatin nukleoprotein szerkezetének fő funkciója a sejtmagban található örökletes információ tárolása, megvalósítása és továbbítása. A kromoszómákat egy bizonyos forma jellemzi: egy elsődleges szűkület, más néven coelomer, részekre vagy karokra osztja őket. Elhelyezkedése szerint a kromoszómák három típusát különböztetjük meg:
- rúd alakú vagy akrocentrikus: jellemző rájuk, hogy a coelomer majdnem a végén helyezkedik el, az egyik kar nagyon kicsi;
- a diverzifikált vagy szubmetacentrikus karok nem egyenlő hosszúságúak;
- egyenlő oldalú vagy metacentrikus.
A sejtben lévő kromoszómák halmazát kariotípusnak nevezzük. Mindegyik típus rögzített. Ebben az esetben ugyanannak a szervezetnek a különböző sejtjei tartalmazhatnak diploid (kettős) vagy haploid (egyetlen) halmazt. Az első lehetőség a szomatikus sejtekre jellemző, amelyek főleg a testet alkotják. A haploid halmaz a csírasejtek kiváltsága. emberi szomatikus sejtek46 kromoszómát tartalmaz, neme - 23.
A diploid halmaz kromoszómái párokat alkotnak. A párban lévő azonos nukleoprotein szerkezeteket allélnek nevezzük. Ugyanaz a felépítésük és ugyanazokat a funkciókat látják el.
A kromoszómák szerkezeti egysége a gén. Ez a DNS-molekula egy szakasza, amely egy adott fehérjét kódol.
Nucleolus
A sejtmagnak van még egy organellumja – a sejtmag. A karioplazmától nem választja el membrán, de mikroszkóppal vizsgálva könnyen észrevehető. Egyes magoknak több magvak is lehetnek. Vannak olyanok is, amelyekben az ilyen organellumok teljesen hiányoznak.
A nucleolus alakja gömbre hasonlít, meglehetősen kicsi. Különféle fehérjéket tartalmaz. A nucleolus fő funkciója a riboszómális RNS és maguk a riboszómák szintézise. Ezek szükségesek a polipeptidláncok létrehozásához. Nukleolusok a genom speciális régiói körül alakulnak ki. Nukleoláris szervezőknek nevezik őket. Ez tartalmazza a riboszómális RNS géneket. A sejtmagban többek között az a hely, ahol a legmagasabb a fehérjekoncentráció a sejtben. A fehérjék egy része az organoid funkcióinak ellátásához szükséges.
A nucleolus két komponensből áll: szemcsés és rostos. Az első az érő riboszóma alegységek. A fibrilláris központban a riboszomális RNS szintézise zajlik. A szemcsés komponens körülveszi a sejtmag közepén elhelyezkedő fibrilláris komponenst.
Sejtmag és funkciói
Az a szerep, amitjátssza a magot, elválaszthatatlanul kapcsolódik a szerkezetéhez. Az organoid belső szerkezetei együttesen valósítják meg a sejtben a legfontosabb folyamatokat. Ez tartalmazza azokat a genetikai információkat, amelyek meghatározzák a sejt szerkezetét és működését. A sejtmag felelős az örökletes információk tárolásáért és továbbításáért a mitózis és a meiózis során. Az első esetben a leánysejt a szülővel azonos génkészletet kap. A meiózis eredményeként a csírasejtek haploid kromoszómakészlettel képződnek.
A sejtmag másik nem kevésbé fontos funkciója az intracelluláris folyamatok szabályozása. A sejtelemek szerkezetéért és működéséért felelős fehérjék szintézisének szabályozása eredményeként valósul meg.
A fehérjeszintézisre gyakorolt hatásnak van egy másik kifejezése is. A sejtmag, amely irányítja a sejten belüli folyamatokat, jól működő munkamechanizmussal egyesíti egyetlen rendszerré annak összes organellumát. Ennek kudarcai általában sejthalálhoz vezetnek.
Végül a sejtmag a riboszóma alegységek szintézisének helye, amelyek felelősek ugyanazon fehérje aminosavakból történő képződéséért. A riboszómák nélkülözhetetlenek a transzkripció folyamatában.
Az eukarióta sejt tökéletesebb szerkezet, mint a prokarióta sejt. A saját membránnal rendelkező organellumok megjelenése lehetővé tette az intracelluláris folyamatok hatékonyságának növelését. Ebben az evolúcióban nagyon fontos szerepet játszott a kettős lipidmembránnal körülvett sejtmag kialakulása. Az örökletes információk membrán általi védelme lehetővé tette az ősi egysejtű szervezetek számára, hogy úrrá legyenekélőlények új életformáiban. Köztük volt a fagocitózis, amely az egyik változat szerint egy szimbiotikus organizmus megjelenéséhez vezetett, amely később a modern eukarióta sejt ősatyja lett minden jellegzetes organellumával együtt. A sejtmag, néhány új szerkezet felépítése és funkciói lehetővé tették az oxigén felhasználását az anyagcserében. Ennek következménye a Föld bioszférájának kardinális változása volt, megalapozták a többsejtű szervezetek kialakulását és fejlődését. Manapság az eukarióta szervezetek, köztük az emberek uralják a bolygót, és semmi sem vetít előre változást e tekintetben.
