מהו הגרעין בביולוגיה? מבנה ותפקוד הקרנל

בכל תא חי יש הרבהתגובות ותהליכים ביוכימיים. כדי לשלוט בהם, וכדי להסדיר גורמים חיוניים רבים, מבנה מיוחד נדרש. מהו הגרעין בביולוגיה? למה זה יעיל להתמודד עם המשימה?

מהו הגרעין בביולוגיה. הגדרה

הקרנל הוא המבנה הדרוש של כל תאאורגניזם. מהו הליבה? בביולוגיה, זהו המרכיב החשוב ביותר בכל אורגניזם. הגרעין ניתן למצוא בפרוטוזואה חד-תאית, כמו גם בנציגים מאורגנים של העולם האוקריוטי. התפקוד העיקרי של מבנה זה הוא אחסון והעברת מידע גנטי, הכלול כאן.

לאחר הפריה של הביצית עם הזרעיש שילוב של שני גרעינים הפלואידים. לאחר ההתמזגות של תאי המין, נוצר זיגוטה, וגרעין שכבר נושא קבוצה של כרומוזומים דיפלואידים. פירוש הדבר שהקריאוטיפ (מידע גנטי של הגרעין) מכיל כבר עותקים של הגנים של האם ושל האב.

הגרעין הדיפלואידי נמצא כמעט בכלתאים אוקריוטים. הגרעין הפלואיד הוא לא רק על ידי gametes, אלא גם על ידי נציגים רבים של האורגניזמים הפשוטים ביותר. זה כולל כמה טפילים uneellular, אצות, צורות לחיות בחינם תאיים. ראוי לציין כי רוב הנציגים המפורטים יש הליבה הפלואידית רק בשלב מסוים של מחזור החיים.

הרכב הקרנל

מהו המאפיין של הגרעין? ביולוגיה בוחנת בקפידה את הרכב המנגנון הגרעיני, שכן הוא יכול לתת תנופה להתפתחות של גנטיקה, רבייה וביולוגיה מולקולרית.

הליבה היא מבנה דו-ממדי. הממברנות הן המשכיות של רטיקולום האנדופלסמה, הנחוץ להובלת החומרים הנוצרים מהתא. התוכן של הגרעין נקרא נוקלאופלזמה.

הכרומטין הוא החומר הבסיסי של נוקלאופלזמה. הרכב הכרומטין הוא מגוון: הנה בעיקר חומצות גרעין (DNA ו- RNA), כמו גם חלבונים רבים יונים מתכת. DNA בנוקלאופלסמה מסודר בצורה של כרומוזומים. זה הכרומוזומים בחלוקה כפולה, שאחריה כל אחת מהקבוצות שלהם עוברת לתאי הבת.

RNA ב נוקלאופלסמה מתרחשת לרוב בשנייםסוגים: mRNA ו- rRNA. מטריקס RNA נוצר במהלך תהליך שעתוק - קריאת מידע מ- DNA. מולקולה של חומצה ריבונוקלאית כזו עוזבת את הגרעין וממשיכה לשמש מטריצה ​​להיווצרות חלבונים חדשים.

RNA Ribosomal נוצר מיוחדמבנים הנקראים הגרעינים. הנוקלאולוס בנוי מאזורי מסוף של כרומוזומים שנוצרו על ידי התכווצות משנית. מבנה זה ניתן לראות במיקרוסקופ אור בצורת גרעין מרוכז על הגרעין. RNAs Ribosomal, אשר מסונתזים כאן, גם להזין את הציטופלסמה ולאחר מכן ליצור ריבוזומים יחד עם חלבונים.

ליבה יש השפעה ישירה על הפונקציות. ביולוגיה כמדע בוחנת את תכונות הכרומטין להבנה טובה יותר של תהליכי תעתיק וחלוקה לתאים.

פונקציות של הקרנל. ביולוגיה של תהליכים בגרעין

פונקציית הקרנל הראשונה והחשובה ביותר היאאחסון והעברת מידע תורשתי. הגרעין הוא מבנה ייחודי של התא, שכן הוא מכיל את רוב הגנים האנושיים. הקאריאוטיפ יכול להיות הפלואיד, דיפלואידי, טריפלואיד וכן הלאה. הפלאדי של הרעל תלוי בפונקציה של התא עצמו: הגמטים הם הפלואידים, והתאים הסומטיים הם דיפלואידים. תאי האנדוספרם של צמחים אנגיספרם הם טריפלואידים, ולבסוף, זנים רבים של תרבויות צמחים יש קבוצה polyploid של כרומוזומים.

העברת מידע תורשתי לציטופלסמהמן הגרעין מתרחשת במהלך היווצרות של mRNA. במהלך התעתיק, קריוטיפ הגנים הדרושים נקראים, ובסופו של דבר מולקולות של מטריקס או מידע רנ"א מסונתזים.

כמו כן, התורשה באה לידי ביטוי בחלוקהמיטוזה של תאים, מיוזה או אמיטוזיס. בכל מקרה, הקרנל מבצע את הפונקציה הספציפית שלו. לדוגמה, ב prophase של מיטוזה, את הקליפה של הגרעין מתמוטט ואת הכרומוזומים דחוסים מאוד להזין את הציטופלסמה. עם זאת, ב meiosis, כרומוזום המעבר מתרחשת לפני חורבן של הממברנה בגרעין. ובאמיטוזיס, הגרעין נהרס לחלוטין ותורם מעט לתהליך החלוקה.

בנוסף, הגרעין משתתף בעקיפין בהובלת חומרים מהתא עקב החיבור הישיר של הממברנה עם EPS. זה מה גרעין הוא בביולוגיה.

צורה של גרעינים

הליבה, המבנה שלה ואת הפונקציות יכול לסמוך עלצורה של הממברנה. מנגנון הגרעין יכול להיות מעוגל, מוארך, בצורה של להבים, וכו 'לעתים קרובות את הצורה של הגרעין הוא ספציפי עבור רקמות בודדות תאים. אורגניזמים תאיים שונים זה מזה בסוג התזונה, מחזור החיים, ובאותה עת גם צורת הממברנה של הגרעינים משתנה.

מגוון בצורתו וגודלו של הגרעין ניתן לייחס את הדוגמה של לויקוציטים.

• הגרעין של נויטרופילים יכול להיות מקוטע ולאמפולח. במקרה הראשון אנו מדברים על גרעין בצורת פרסה, וצורה זו אופיינית לתאים צעירים. ליבה מקוטעת היא תוצאה של היווצרות של מספר מחיצות בקרום, וכתוצאה מכך נוצר מספר חלקים, מחוברים זה לזה.
• ב eosinophils הגרעין יש צורה משקולת אופייני. במקרה זה, מנגנון הגרעין מורכב משני קטעים המחוברים על ידי מחיצות.
• כמעט את כל נפח לימפוציטים הוא נכבש על ידי גרעין ענק. רק חלק קטן של הציטופלסמה נשאר סביב הפריפריה של התא.
• בתאי חרקים פרוגרניים, לגרעין יש מבנה מסועף.

מספר הגרעינים בתא אחד יכול להיות שונה

לא תמיד בתא הגוף יש רקליבה אחת. לפעמים יש צורך שני מכשירים גרעיניים או יותר לבצע מספר פונקציות בו זמנית. לעומת זאת, תאים מסוימים יכולים לעשות בלי הקרנל בכלל. הנה כמה דוגמאות של תאים יוצאי דופן שבהם יש יותר מגרעין אחד או שהוא נעדר לחלוטין.

1. אריתרוציטים וטסיות דם. מרכיבי הדם האלה מועברים המוגלובין ופיברינוגן, בהתאמה. עבור תא אחד להחזיק את הסכום המקסימלי של החומר, הוא איבד את הליבה. תכונה זו אינה אופיינית לכל הנציגים של עולם החי: הצפרדעים בדם הן ענקיות בגודל תאי דם אדומים עם גרעין בולט. זה מראה את הפרימיטיביות של המעמד הזה בהשוואה למפות מפותחות יותר.

2. hepatocytes של הכבד. תאים אלה מכילים שני גרעינים. אחד מהם מסדיר את טיהור הדם מרעלים, והשני אחראי על היווצרות של גמא, אשר לאחר מכן להזין את ההמוגלובין של הדם.

3. מיוציטים של רקמת שלד משורשר רוחבי. תאי שריר הם multinucleated. זאת בשל העובדה שהם עוברים באופן פעיל סינתזה ופירוק של ATP, כמו גם הרכבה של חלבונים.

תכונות של מנגנון הגרעין בפרוטוזואה

לדוגמה, לשקול שני סוגים של פרוטוזואה: infusoria ו אמבה.

1. אינפוזוריה-נעליים. נציג זה של אורגניזמים תאיים יש שני גרעינים: צמח ו גנראטיבי. מכיוון שהן נבדלות הן בפונקציות והן בגדלים, תכונה זו נקראת דואליזם גרעיני.

הליבה הווגטיווית אחראית לכל יוםפעילות חיונית של התא. זה מסדיר את התהליכים של חילוף החומרים שלה. הגרעין הגנטי משתתף בחלוקת תאים ובצמידה, בתהליך המיני שבו מוחלפים מידע גנטי עם פרטים מאותו מין.

2. אמבה. נציגים מוארים - אמבה דיזנטרית ומעיים. הראשון מתייחס לטפילים אנושיים תוקפניים, והשני הוא סימביוט שכיח שחי בתוך המעי ואינו מזיק. בגלל אמבה דיזנטרית parasitizes גם במעי, חשוב להבחין בין שני המינים בינם לבין עצמם. כדי לעשות זאת, להשתמש בתכונה של מנגנון הגרעין: אמבה dysenteric יכול להכיל עד 4 ליבות, ואת אמבה במעי, מ 0 עד 8.

מחלות

מחלות גנטיות רבות קשורות בהפרעות בגיוס כרומוזומים. הנה רשימה של הסטיות הידועות ביותר במנגנון הגנטי של הגרעין:

• תסמונת דאון;
• סידרום פאטאו;
• תסמונת אדוארדס;
• תסמונת קלינפלטר;
• תסמונת שרשבסקי-טרנר.

הרשימה יכולה להימשך, וכל אחת מהמחלות נבדלת על ידי המספר הסידורי של זוג כרומוזומים. כמו כן, מחלות כאלה משפיעות לעתים קרובות על הכרומוזומים X ו- Y.

מסקנה

הגרעין ממלא תפקיד חשוב בתהליךפעילות חיונית. זה מסדיר תהליכים ביוכימיים, הוא מחסן של מידע תורשתי. הובלת חומרים מהתא, סינתזה של חלבונים קשורים גם עם תפקוד המבנה התא הזה מרכזי. זה מה גרעין הוא בביולוגיה.