परमाणु लिफाफा। नाभिक की संरचना एवं कार्य

नाभिक की संरचना एवं कार्य

आमतौर पर, यूकेरियोटिक कोशिका में एक होता है मुख्य, लेकिन बाइन्यूक्लिएट (सिलिअट्स) और मल्टीन्यूक्लिएट कोशिकाएं (ओपेलीन) भी हैं। कुछ अत्यधिक विशिष्ट कोशिकाएँ दूसरी बार अपना केंद्रक खो देती हैं (स्तनधारियों की एरिथ्रोसाइट्स, एंजियोस्पर्म की छलनी नलिकाएँ)।

कोर का आकार गोलाकार, दीर्घवृत्ताकार, कम अक्सर लोबदार, बीन के आकार का आदि होता है। कोर का व्यास आमतौर पर 3 से 10 माइक्रोन तक होता है।

मूल संरचना:
1 - बाहरी झिल्ली; 2 - आंतरिक झिल्ली; 3 - छिद्र; 4 - न्यूक्लियोलस; 5 - हेटरोक्रोमैटिन; 6 - यूक्रोमैटिन।

केन्द्रक को साइटोप्लाज्म से दो झिल्लियों द्वारा सीमांकित किया जाता है (उनमें से प्रत्येक की एक विशिष्ट संरचना होती है)। झिल्लियों के बीच - संकरी खाईअर्ध-तरल पदार्थ से भरा हुआ। कुछ स्थानों पर, झिल्ली एक दूसरे के साथ विलीन हो जाती है, जिससे छिद्र (3) बनते हैं, जिसके माध्यम से नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान होता है। साइटोप्लाज्म के सामने की ओर की बाहरी परमाणु (1) झिल्ली राइबोसोम से ढकी होती है, जिससे यह खुरदरा हो जाता है, आंतरिक (2) झिल्ली चिकनी होती है। परमाणु झिल्ली कोशिका की झिल्ली प्रणाली का हिस्सा हैं: बाहरी परमाणु झिल्ली के विस्तार चैनलों से जुड़ते हैं अन्तः प्रदव्ययी जलिका, गठन एकीकृत प्रणालीसंचार चैनल.

कैरियोप्लाज्म (परमाणु रस, न्यूक्लियोप्लाज्म)- नाभिक की आंतरिक सामग्री, जिसमें क्रोमैटिन और एक या अधिक न्यूक्लियोली स्थित होते हैं। परमाणु रस में विभिन्न प्रोटीन (परमाणु एंजाइम सहित) और मुक्त न्यूक्लियोटाइड होते हैं।

न्यूक्लियस(4) परमाणु रस में डूबा हुआ एक गोल सघन पिंड है। न्यूक्लियोली की संख्या नाभिक की कार्यात्मक अवस्था पर निर्भर करती है और 1 से 7 या अधिक तक भिन्न होती है। न्यूक्लियोली केवल गैर-विभाजित नाभिक में पाए जाते हैं; वे माइटोसिस के दौरान गायब हो जाते हैं। न्यूक्लियोलस गुणसूत्रों के कुछ वर्गों पर बनता है जो आरआरएनए की संरचना के बारे में जानकारी रखते हैं। ऐसे क्षेत्रों को न्यूक्लियर ऑर्गेनाइजर कहा जाता है और इनमें आरआरएनए को एन्कोड करने वाले जीन की कई प्रतियां होती हैं। राइबोसोमल सबयूनिट आरआरएनए और साइटोप्लाज्म से आने वाले प्रोटीन से बनते हैं। इस प्रकार, न्यूक्लियोलस आरआरएनए और राइबोसोमल सबयूनिट का एक संचय है विभिन्न चरणउनका गठन.

क्रोमेटिन- नाभिक की आंतरिक न्यूक्लियोप्रोटीन संरचनाएं, कुछ रंगों से रंगी हुई और न्यूक्लियोलस से आकार में भिन्न। क्रोमेटिन गुच्छों, दानों और धागों के रूप में होता है। रासायनिक संरचनाक्रोमैटिन: 1) डीएनए (30-45%), 2) हिस्टोन प्रोटीन (30-50%), 3) गैर-हिस्टोन प्रोटीन (4-33%), इसलिए, क्रोमैटिन एक डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स (डीएनपी) है। क्रोमैटिन की कार्यात्मक अवस्था के आधार पर, निम्न हैं: हेट्रोक्रोमैटिन(5) और यूक्रोमैटिन(6). यूक्रोमैटिन आनुवंशिक रूप से सक्रिय है, हेटरोक्रोमैटिन क्रोमैटिन का आनुवंशिक रूप से निष्क्रिय क्षेत्र है। यूक्रोमैटिन को प्रकाश माइक्रोस्कोपी के तहत अलग नहीं किया जा सकता है, यह कमजोर रूप से दागदार है और क्रोमैटिन के डीकंडेंस्ड (डिस्पिरलाइज्ड, अनट्विस्टेड) वर्गों का प्रतिनिधित्व करता है। एक प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत, हेटरोक्रोमैटिन में गुच्छों या कणिकाओं की उपस्थिति होती है, यह तीव्रता से दागदार होता है और क्रोमैटिन के संघनित (सर्पिलकृत, संकुचित) क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करता है। क्रोमैटिन इंटरफ़ेज़ कोशिकाओं में आनुवंशिक सामग्री के अस्तित्व का रूप है। कोशिका विभाजन (माइटोसिस, अर्धसूत्रीविभाजन) के दौरान, क्रोमैटिन क्रोमोसोम में परिवर्तित हो जाता है।

कर्नेल कार्य: 1) वंशानुगत जानकारी का भंडारण और विभाजन के दौरान बेटी कोशिकाओं तक इसका संचरण, 2) विभिन्न प्रोटीनों के संश्लेषण को विनियमित करके कोशिका गतिविधि का विनियमन, 3) राइबोसोमल सबयूनिट के गठन का स्थान।

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गुणसूत्रों

गुणसूत्रों- ये साइटोलॉजिकल रॉड के आकार की संरचनाएं हैं जो संघनित क्रोमैटिन का प्रतिनिधित्व करती हैं और माइटोसिस या अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान कोशिका में दिखाई देती हैं। क्रोमोसोम और क्रोमैटिन - विभिन्न आकारविभिन्न चरणों के अनुरूप डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स का स्थानिक संगठन जीवन चक्रकोशिकाएं. गुणसूत्रों की रासायनिक संरचना क्रोमैटिन के समान होती है: 1) डीएनए (30-45%), 2) हिस्टोन प्रोटीन (30-50%), 3) गैर-हिस्टोन प्रोटीन (4-33%)।

गुणसूत्र का आधार एक सतत डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु है; एक गुणसूत्र के डीएनए की लंबाई कई सेंटीमीटर तक पहुंच सकती है। यह स्पष्ट है कि इतनी लंबाई का एक अणु किसी कोशिका में विस्तारित रूप में स्थित नहीं हो सकता है, लेकिन एक निश्चित आकार प्राप्त करते हुए, मुड़ता है त्रि-आयामी संरचना, या रचना। डीएनए और डीएनपी के स्थानिक तह के निम्नलिखित स्तरों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: 1) न्यूक्लियोसोमल (प्रोटीन ग्लोब्यूल्स पर डीएनए का घूमना), 2) न्यूक्लियोमेरिक, 3) क्रोमोमेरिक, 4) क्रोमोनेमेरल, 5) क्रोमोसोमल।

क्रोमैटिन को क्रोमोसोम में परिवर्तित करने की प्रक्रिया में, डीएनपी न केवल हेलिकॉप्टर और सुपरहेलिस बनाता है, बल्कि लूप और सुपरलूप भी बनाता है। इसलिए, गुणसूत्र निर्माण की प्रक्रिया, जो माइटोसिस के प्रोफ़ेज़ या अर्धसूत्रीविभाजन के प्रोफ़ेज़ 1 में होती है, को स्पाइरलाइज़ेशन नहीं, बल्कि क्रोमोसोम संघनन कहा जाता है।

गुणसूत्र: 1 - मेटासेन्ट्रिक; 2 - सबमेटासेंट्रिक; 3, 4 - एक्रोसेंट्रिक। गुणसूत्र संरचना: 5 - सेंट्रोमियर; 6 - द्वितीयक संकुचन; 7 - उपग्रह; 8 - क्रोमैटिड्स; 9 - टेलोमेरेस.

मेटाफ़ेज़ गुणसूत्र (माइटोसिस के मेटाफ़ेज़ के दौरान अध्ययन किए गए गुणसूत्र) में दो क्रोमैटिड (8) होते हैं। किसी भी गुणसूत्र में होता है प्राथमिक संकुचन (सेंट्रोमियर)(5), जो गुणसूत्र को भुजाओं में विभाजित करता है। कुछ गुणसूत्र होते हैं द्वितीयक संकुचन(6) और उपग्रह(7). सैटेलाइट - एक छोटी भुजा का एक भाग जो द्वितीयक संकुचन द्वारा अलग किया जाता है। जिन गुणसूत्रों में एक उपग्रह होता है उन्हें उपग्रह (3) कहा जाता है। गुणसूत्रों के सिरे कहलाते हैं टेलोमेयर(9). सेंट्रोमियर की स्थिति के आधार पर, ये हैं: a) मेटासेंट्रिक(बराबर कंधे) (1), बी) सबमेटासेंट्रिक(मध्यम रूप से असमान) (2), सी) अग्रकेंद्रिक(तीव्र असमान) गुणसूत्र (3, 4)।

दैहिक कोशिकाएँ होती हैं द्विगुणित(डबल - 2 एन) गुणसूत्रों का सेट, सेक्स कोशिकाएं - अगुणित(एकल - एन). राउंडवॉर्म का द्विगुणित सेट 2 है, फल मक्खियाँ - 8, चिंपैंजी - 48, क्रेफ़िश - 196. द्विगुणित सेट के गुणसूत्र जोड़े में विभाजित हैं; एक जोड़ी के गुणसूत्रों की संरचना, आकार, जीनों का समूह समान होता है और कहलाते हैं मुताबिक़.

कुपोषण- मेटाफ़ेज़ गुणसूत्रों की संख्या, आकार और संरचना के बारे में जानकारी का एक सेट। इडियोग्राम कैरियोटाइप का ग्राफिक प्रतिनिधित्व है। प्रतिनिधियों अलग - अलग प्रकारकैरियोटाइप अलग-अलग होते हैं, लेकिन एक ही प्रजाति के कैरियोटाइप एक जैसे होते हैं। ऑटोसोम्स- गुणसूत्र जो पुरुष और महिला कैरियोटाइप के लिए समान होते हैं। लिंग गुणसूत्र- गुणसूत्र जिस पर पुरुष कैरियोटाइप महिला से भिन्न होता है।

मानव गुणसूत्र सेट (2एन = 46, एन = 23) में 22 जोड़े ऑटोसोम और 1 जोड़ी सेक्स क्रोमोसोम होते हैं। ऑटोसोम्स को समूहों में विभाजित किया गया है और क्रमांकित किया गया है:

लिंग गुणसूत्र किसी समूह से संबंधित नहीं होते हैं और उनकी कोई संख्या नहीं होती है। स्त्री का लिंग गुणसूत्र XX और पुरुष का XY होता है। एक्स क्रोमोसोम मध्यम सबमेटासेंट्रिक है, वाई क्रोमोसोम छोटा एक्रोसेंट्रिक है।

समूह डी और जी के गुणसूत्रों के द्वितीयक संकुचन के क्षेत्र में जीन की प्रतियां होती हैं जो आरआरएनए की संरचना के बारे में जानकारी रखती हैं, इसलिए समूह डी और जी के गुणसूत्र कहलाते हैं न्यूक्लियोलस-गठन.

गुणसूत्रों के कार्य: 1) वंशानुगत जानकारी का भंडारण, 2) मातृ कोशिका से पुत्री कोशिकाओं में आनुवंशिक सामग्री का स्थानांतरण।

व्याख्यान संख्या 9.
प्रोकैरियोटिक कोशिका की संरचना. वायरस

प्रोकैरियोट्स में आर्कबैक्टीरिया, बैक्टीरिया और नीले-हरे शैवाल शामिल हैं। प्रोकैर्योसाइटों- एकल-कोशिका वाले जीव जिनमें संरचनात्मक रूप से निर्मित नाभिक, झिल्ली अंगक और माइटोसिस का अभाव होता है।

व्याख्यान नं.

घंटों की संख्या: 2

सेलुलरमुख्य

1. इंटरफ़ेज़ नाभिक की सामान्य विशेषताएँ। कर्नेल कार्य करता है

1. इंटरफ़ेज़ नाभिक की सामान्य विशेषताएँ

कोर सबसे महत्वपूर्ण है अवयवकोशिका, जो बहुकोशिकीय जीवों की लगभग सभी कोशिकाओं में पाई जाती है। अधिकांश कोशिकाओं में एक ही केंद्रक होता है, लेकिन द्विकेंद्रकीय और बहुकेंद्रकीय कोशिकाएं होती हैं (उदाहरण के लिए, धारीदार मांसपेशी फाइबर)। डुअल-कोर और मल्टी-कोर के कारण हैं कार्यात्मक विशेषताएंया कोशिकाओं की रोग संबंधी स्थिति। केन्द्रक का आकार और आकार बहुत परिवर्तनशील होता है और यह जीव के प्रकार, प्रकार, आयु और कोशिका की कार्यात्मक अवस्था पर निर्भर करता है। औसतन, केन्द्रक का आयतन कोशिका के कुल आयतन का लगभग 10% होता है। प्रायः केन्द्रक गोल या होता है अंडाकार आकारइनका आकार 3 से 10 माइक्रोन व्यास तक होता है। नाभिक का न्यूनतम आकार 1 माइक्रोन (कुछ प्रोटोजोआ में) है, अधिकतम 1 मिमी (कुछ मछलियों और उभयचरों के अंडे) है। कुछ मामलों में, कोशिका के आकार पर केन्द्रक के आकार की निर्भरता देखी जाती है। केन्द्रक आमतौर पर एक केंद्रीय स्थान रखता है, लेकिन विभेदित कोशिकाओं में इसे कोशिका के परिधीय भाग में स्थानांतरित किया जा सकता है। यूकेरियोटिक कोशिका का लगभग सारा डीएनए केन्द्रक में केंद्रित होता है।

कर्नेल के मुख्य कार्य हैं:

1) आनुवंशिक जानकारी का भंडारण और स्थानांतरण;

2) कोशिका में प्रोटीन संश्लेषण, चयापचय और ऊर्जा का विनियमन।

इस प्रकार, नाभिक न केवल आनुवंशिक सामग्री का भंडार है, बल्कि वह स्थान भी है जहां यह सामग्री कार्य करती है और प्रजनन करती है। इसलिए, इनमें से किसी भी कार्य में व्यवधान से कोशिका मृत्यु हो जाएगी। यह सब संलयन प्रक्रियाओं में परमाणु संरचनाओं के प्रमुख महत्व को इंगित करता है न्यूक्लिक एसिडऔर प्रोटीन.

कोशिका के जीवन में केन्द्रक की भूमिका प्रदर्शित करने वाले पहले वैज्ञानिकों में से एक जर्मन जीवविज्ञानी हैमरलिंग थे। हैमरलिंग ने प्रायोगिक वस्तु के रूप में बड़े एककोशिकीय शैवाल का उपयोग किया एसिटोब्यूलरियाभूमध्यसागरीय और ए.सीरेनुलता. ये निकट संबंधी प्रजातियाँ अपनी "टोपी" के आकार से स्पष्ट रूप से एक-दूसरे से भिन्न होती हैं। डंठल के आधार पर केन्द्रक होता है। कुछ प्रयोगों में टोपी को तने के निचले भाग से अलग कर दिया गया। परिणामस्वरूप, यह पाया गया कि सामान्य विकासकैप्स को एक कोर की जरूरत है। अन्य प्रयोगों में, एक प्रकार के शैवाल के केंद्रक वाले डंठल को दूसरी प्रजाति के केंद्रक रहित डंठल से जोड़ा गया। परिणामी काइमेरों में हमेशा उस प्रजाति की विशिष्ट टोपी विकसित होती है जिसका केंद्रक होता है।

इंटरफ़ेज़ नाभिक की सामान्य संरचना सभी कोशिकाओं में समान होती है। कोर के होते हैं परमाणु आवरण, क्रोमैटिन, न्यूक्लियोली, परमाणु प्रोटीन मैट्रिक्स और कैरियोप्लाज्म (न्यूक्लियोप्लाज्म)।ये घटक यूकेरियोटिक एकल और बहुकोशिकीय जीवों की लगभग सभी गैर-विभाजित कोशिकाओं में पाए जाते हैं।

2. परमाणु आवरण, संरचना और कार्यात्मक महत्व

परमाणु आवरण (कैरियोलेम्मा, कैरियोटेका) बाहरी और आंतरिक से मिलकर बनता है परमाणु झिल्ली 7 एनएम मोटा. उनके बीच स्थित है पेरिन्यूक्लियर स्पेसचौड़ाई 20 से 40 एनएम तक। परमाणु आवरण के मुख्य रासायनिक घटक लिपिड (13-35%) और प्रोटीन (50-75%) हैं। परमाणु झिल्लियों में थोड़ी मात्रा में डीएनए (0-8%) और आरएनए (3-9%) भी पाए जाते हैं। परमाणु झिल्लियों की विशेषता अपेक्षाकृत कम कोलेस्ट्रॉल सामग्री और उच्च फॉस्फोलिपिड सामग्री होती है। परमाणु आवरण सीधे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और नाभिक की सामग्री से जुड़ा होता है। इसके दोनों तरफ नेटवर्क जैसी संरचनाएं सटी हुई हैं। आंतरिक परमाणु झिल्ली को अस्तर करने वाली नेटवर्क जैसी संरचना एक पतली खोल की तरह दिखती है और इसे कहा जाता है परमाणु लामिना।न्यूक्लियर लैमिना झिल्ली को सहारा देता है और क्रोमोसोम और न्यूक्लियर आरएनए से संपर्क करता है। बाहरी परमाणु झिल्ली के आसपास की नेटवर्क जैसी संरचना बहुत कम सघन होती है। बाहरी परमाणु झिल्ली प्रोटीन संश्लेषण में शामिल राइबोसोम से जड़ी होती है। परमाणु आवरण में लगभग 30-100 एनएम व्यास वाले कई छिद्र होते हैं। परमाणु छिद्रों की संख्या कोशिका प्रकार, कोशिका चक्र के चरण और विशिष्ट हार्मोनल स्थिति पर निर्भर करती है। इसलिए कोशिका में सिंथेटिक प्रक्रियाएं जितनी अधिक तीव्र होंगी, परमाणु झिल्ली में उतने ही अधिक छिद्र होंगे। परमाणु छिद्र बल्कि प्रयोगशाला संरचनाएं हैं, अर्थात, बाहरी प्रभावों के आधार पर, वे अपनी त्रिज्या और चालकता को बदलने में सक्षम हैं। रोम छिद्र जटिल रूप से व्यवस्थित गोलाकार और तंतुमय संरचनाओं से भरा होता है। झिल्ली छिद्रों और इन संरचनाओं के संग्रह को परमाणु छिद्र परिसर कहा जाता है। जटिल जटिलछिद्र में अष्टकोणीय समरूपता होती है। परमाणु आवरण में गोल छेद की सीमा के साथ कणिकाओं की तीन पंक्तियाँ होती हैं, प्रत्येक में 8 टुकड़े: एक पंक्ति में परमाणु पक्ष के वैचारिक मॉडल के निर्माण का एक साधन होता है, दूसरे में साइटोप्लाज्म पक्ष के वैचारिक मॉडल के निर्माण का एक साधन होता है , तीसरा छिद्रों के मध्य भाग में स्थित है। कणिकाओं का आकार लगभग 25 एनएम है। तंतुमय प्रक्रियाएं कणिकाओं से विस्तारित होती हैं। ऐसे तंतु, परिधीय कणिकाओं से फैलते हुए, केंद्र में एकत्रित हो सकते हैं और छिद्र के पार एक विभाजन, एक डायाफ्राम बना सकते हैं। छेद के केंद्र में आप अक्सर तथाकथित केंद्रीय दाना देख सकते हैं।

परमाणु-साइटोप्लाज्मिक परिवहन

परमाणु छिद्र के माध्यम से सब्सट्रेट स्थानांतरण की प्रक्रिया (आयात के मामले में) में कई चरण होते हैं। पहले चरण में, ट्रांसपोर्टिंग कॉम्प्लेक्स को साइटोप्लाज्म का सामना करने वाले फाइब्रिल पर लंगर डाला जाता है। फ़ाइब्रिल फिर झुकता है और कॉम्प्लेक्स को परमाणु छिद्र चैनल के प्रवेश द्वार तक ले जाता है। कैरियोप्लाज्म में कॉम्प्लेक्स का वास्तविक स्थानांतरण और विमोचन होता है। ज्ञात और उलटी प्रक्रिया- नाभिक से साइटोप्लाज्म में पदार्थों का स्थानांतरण। यह मुख्य रूप से नाभिक में विशेष रूप से संश्लेषित आरएनए के परिवहन से संबंधित है। नाभिक से कोशिका द्रव्य में पदार्थों को स्थानांतरित करने का एक अन्य तरीका भी है। यह परमाणु झिल्ली के बहिर्गमन के गठन से जुड़ा हुआ है, जिसे रिक्तिका के रूप में नाभिक से अलग किया जा सकता है, और फिर उनकी सामग्री को बाहर निकाल दिया जाता है या साइटोप्लाज्म में छोड़ दिया जाता है।

इस प्रकार, नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान दो मुख्य तरीकों से होता है: छिद्रों के माध्यम से और लेसिंग द्वारा।

परमाणु झिल्ली के कार्य:

1. रुकावट।यह कार्य केन्द्रक की सामग्री को साइटोप्लाज्म से अलग करना है। परिणामस्वरूप, आरएनए/डीएनए संश्लेषण और प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रियाएं स्थानिक रूप से अलग हो जाती हैं।

2. परिवहन।परमाणु आवरण सक्रिय रूप से नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच मैक्रोमोलेक्यूल्स के परिवहन को नियंत्रित करता है।

3. आयोजन.परमाणु आवरण के मुख्य कार्यों में से एक इंट्रान्यूक्लियर ऑर्डर के निर्माण में इसकी भागीदारी है।

3. क्रोमैटिन और क्रोमोसोम की संरचना और कार्य

वंशानुगत सामग्री कोशिका केन्द्रक में दो संरचनात्मक और कार्यात्मक अवस्थाओं में मौजूद हो सकती है:

1. क्रोमेटिन.यह एक डिकॉन्डेंस्ड, मेटाबोलिक रूप से सक्रिय अवस्था है जिसे इंटरफेज़ में ट्रांसक्रिप्शन और रिडुप्लीकेशन प्रक्रियाओं का समर्थन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

2. गुणसूत्र.यह अधिकतम रूप से संघनित, सघन, चयापचय रूप से निष्क्रिय अवस्था है जिसका उद्देश्य बेटी कोशिकाओं में आनुवंशिक सामग्री के वितरण और परिवहन के लिए है।

क्रोमेटिन.कोशिका नाभिक में, घने पदार्थ के क्षेत्रों की पहचान की जाती है जो मूल रंगों से अच्छी तरह से रंगे होते हैं। इन संरचनाओं को "क्रोमैटिन" कहा जाता है (ग्रीक "क्रोमो" से)– रंग, पेंट)। इंटरफ़ेज़ नाभिक का क्रोमैटिन उन गुणसूत्रों का प्रतिनिधित्व करता है जो विघटित अवस्था में होते हैं। गुणसूत्र विघटन की डिग्री भिन्न हो सकती है। पूर्ण विसंघनन के क्षेत्र कहलाते हैं यूक्रोमैटिन.अपूर्ण विसंघनन के साथ, संघनित क्रोमेटिन के क्षेत्रों को बुलाया जाता है हेटरोक्रोमैटिन।इंटरफ़ेज़ में क्रोमैटिन डीकंडेंसेशन की डिग्री इस संरचना के कार्यात्मक भार को दर्शाती है। इंटरफेज़ न्यूक्लियस में क्रोमेटिन जितना अधिक "फैला हुआ" वितरित होता है, उसमें सिंथेटिक प्रक्रियाएं उतनी ही तीव्र होती हैं। घटानाकोशिकाओं में आरएनए संश्लेषण आमतौर पर संघनित क्रोमैटिन के क्षेत्रों में वृद्धि के साथ होता है।माइटोटिक कोशिका विभाजन के दौरान संघनित क्रोमैटिन का अधिकतम संघनन प्राप्त होता है। इस अवधि के दौरान, गुणसूत्र कोई सिंथेटिक कार्य नहीं करते हैं।

रासायनिक रूप से, क्रोमैटिन में डीएनए (30-45%), हिस्टोन (30-50%), गैर-हिस्टोन प्रोटीन (4-33%) और थोड़ी मात्रा में आरएनए होता है।यूकेरियोटिक गुणसूत्रों का डीएनए एक रैखिक अणु है जिसमें अग्रानुक्रम में व्यवस्थित प्रतिकृतियां होती हैं (एक के बाद एक) विभिन्न आकार. औसत प्रतिकृति का आकार लगभग 30 माइक्रोन है। प्रतिकृतियां डीएनए के खंड हैं जिन्हें स्वतंत्र इकाइयों के रूप में संश्लेषित किया जाता है। डीएनए संश्लेषण के लिए प्रतिकृतियों में एक प्रारंभिक बिंदु और एक टर्मिनल बिंदु होता है। आरएनए सभी ज्ञात सेलुलर प्रकार के आरएनए का प्रतिनिधित्व करता है जो संश्लेषण या परिपक्वता की प्रक्रिया में हैं। हिस्टोन को साइटोप्लाज्म में पॉलीसोम पर संश्लेषित किया जाता है, और यह संश्लेषण डीएनए पुनर्विकास से कुछ पहले शुरू होता है। संश्लेषित हिस्टोन साइटोप्लाज्म से नाभिक की ओर स्थानांतरित होते हैं, जहां वे डीएनए के वर्गों से जुड़ते हैं।

संरचनात्मक रूप से, क्रोमैटिन डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोप्रोटीन (डीएनपी) अणुओं का एक फिलामेंटस कॉम्प्लेक्स है जिसमें हिस्टोन से जुड़े डीएनए होते हैं। क्रोमेटिन धागा हिस्टोन कोर के चारों ओर डीएनए का एक डबल हेलिक्स है। इसमें दोहराई जाने वाली इकाइयाँ - न्यूक्लियोसोम शामिल हैं। न्यूक्लियोसोम की संख्या बहुत बड़ी है।

गुणसूत्रों(ग्रीक क्रोमो और सोमा से) कोशिका नाभिक के अंग हैं जो जीन के वाहक होते हैं और कोशिकाओं और जीवों के वंशानुगत गुणों को निर्धारित करते हैं।

गुणसूत्र छड़ के आकार की संरचनाएँ होती हैं अलग-अलग लंबाईकाफी स्थिर मोटाई के साथ. उनमें प्राथमिक संकुचन का एक क्षेत्र होता है, जो गुणसूत्र को दो भुजाओं में विभाजित करता है।समान गुण वाले गुणसूत्र कहलाते हैं मेटासेंट्रिक, असमान लंबाई के कंधों के साथ - सबमेटासेंट्रिकबहुत छोटी, लगभग अगोचर दूसरी भुजा वाले गुणसूत्र कहलाते हैं एक्रोसेंट्रिक.

प्राथमिक संकुचन के क्षेत्र में एक सेंट्रोमियर होता है, जो एक डिस्क के आकार की लैमेलर संरचना होती है। माइटोटिक स्पिंडल के सूक्ष्मनलिकाएं के बंडल सेंट्रोमियर से जुड़े होते हैं, जो सेंट्रीओल्स की ओर बढ़ते हैं। सूक्ष्मनलिकाएं के ये बंडल माइटोसिस के दौरान कोशिका के ध्रुवों तक गुणसूत्रों की गति में भाग लेते हैं। कुछ गुणसूत्रों में द्वितीयक संकुचन होता है। उत्तरार्द्ध आमतौर पर गुणसूत्र के दूरस्थ छोर के पास स्थित होता है और अलग हो जाता है छोटी साजिश, उपग्रह. द्वितीयक अवरोधों को न्यूक्लियर ऑर्गेनाइजर कहा जाता है। आरआरएनए के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार डीएनए यहां स्थानीयकृत है। गुणसूत्र भुजाएँ टेलोमेरेस, टर्मिनल क्षेत्रों में समाप्त होती हैं। गुणसूत्रों के टेलोमेरिक सिरे अन्य गुणसूत्रों या उनके टुकड़ों से जुड़ने में सक्षम नहीं होते हैं। इसके विपरीत, क्रोमोसोम के टूटे हुए सिरे अन्य क्रोमोसोम के टूटे हुए सिरे से जुड़ सकते हैं।

गुणसूत्र आकार विभिन्न जीवबहुत ज़्यादा अलग। इस प्रकार, गुणसूत्रों की लंबाई 0.2 से 50 माइक्रोन तक भिन्न हो सकती है। सबसे छोटे गुणसूत्र कुछ प्रोटोजोआ और कवक में पाए जाते हैं। सबसे लंबे कुछ ऑर्थोप्टेरान कीड़ों, उभयचरों और लिली में पाए जाते हैं। मानव गुणसूत्रों की लंबाई 1.5-10 माइक्रोन की सीमा में होती है।

विभिन्न वस्तुओं में गुणसूत्रों की संख्या भी काफी भिन्न होती है, लेकिन यह जानवरों या पौधों की प्रत्येक प्रजाति के लिए विशिष्ट होती है। कुछ रेडिओलेरियन में गुणसूत्रों की संख्या 1000-1600 तक पहुँच जाती है। गुणसूत्रों (लगभग 500) की संख्या के लिए पौधों के बीच रिकॉर्ड धारक 308 गुणसूत्रों के साथ घास फर्न है। शहतूत का पेड़. गुणसूत्रों की सबसे छोटी संख्या (प्रति द्विगुणित सेट 2) मलेरिया प्लास्मोडियम, एक घोड़ा राउंडवॉर्म में देखी जाती है। मनुष्य में गुणसूत्रों की संख्या 46 होती हैचिंपैंजी, तिलचट्टे और मिर्च में– 48, ड्रोसोफिला फल मक्खी - 8, घरेलू मक्खी - 12, कार्प - 104, स्प्रूस और पाइन - 24, कबूतर - 80।

कैरियोटाइप (ग्रीक कैरियन से - गिरी, अखरोट की गिरी, संचालक - पैटर्न, आकार) एक विशेष प्रजाति की विशेषता वाले गुणसूत्र सेट (संख्या, आकार, गुणसूत्रों का आकार) की विशेषताओं का एक सेट है।

एक ही प्रजाति के विभिन्न लिंगों (विशेषकर जानवरों) के व्यक्तियों में गुणसूत्रों की संख्या भिन्न हो सकती है (अंतर अक्सर एक गुणसूत्र का होता है)। यहां तक कि निकट संबंधी प्रजातियों में भी, गुणसूत्र सेट या तो गुणसूत्रों की संख्या में या कम से कम एक या अधिक गुणसूत्रों के आकार में एक दूसरे से भिन्न होते हैं।इसलिए, कैरियोटाइप की संरचना एक वर्गीकरण विशेषता हो सकती है।

20वीं सदी के उत्तरार्ध में, गुणसूत्र विश्लेषण शुरू किया गया विभेदक गुणसूत्र धुंधलापन के लिए तरीके।ऐसा माना जाता है कि क्षमता व्यक्तिगत क्षेत्रगुणसूत्रों का धुंधला होना उनके रासायनिक अंतर से जुड़ा हुआ है।

4. न्यूक्लियोलस। कैरियोप्लाज्म। परमाणु प्रोटीन मैट्रिक्स

न्यूक्लियोलस (न्यूक्लियोलस) यूकेरियोटिक जीवों के कोशिका केंद्रक का एक आवश्यक घटक है। हालांकि, कुछ अपवाद हैं। इस प्रकार, अत्यधिक विशिष्ट कोशिकाओं में, विशेष रूप से कुछ रक्त कोशिकाओं में, न्यूक्लियोली अनुपस्थित होते हैं। न्यूक्लियोलस 1-5 माइक्रोन आकार का एक घना, गोल शरीर है। साइटोप्लाज्मिक ऑर्गेनेल के विपरीत, न्यूक्लियोलस में इसकी सामग्री को घेरने वाली झिल्ली नहीं होती है। न्यूक्लियोलस का आकार इसकी कार्यात्मक गतिविधि की डिग्री को दर्शाता है, जो विभिन्न कोशिकाओं में व्यापक रूप से भिन्न होता है। न्यूक्लियोलस गुणसूत्र का व्युत्पन्न है। न्यूक्लियोलस में प्रोटीन, आरएनए और डीएनए होते हैं। न्यूक्लियोली में आरएनए की सांद्रता कोशिका के अन्य घटकों में आरएनए की सांद्रता से हमेशा अधिक होती है। इस प्रकार, न्यूक्लियोलस में आरएनए की सांद्रता नाभिक की तुलना में 2-8 गुना अधिक और साइटोप्लाज्म की तुलना में 1-3 गुना अधिक हो सकती है। उच्च आरएनए सामग्री के कारण, न्यूक्लियोली मूल रंगों से अच्छी तरह से रंगे होते हैं। न्यूक्लियोलस में डीएनए बड़े लूप बनाता है जिन्हें "न्यूक्लियर ऑर्गेनाइजर" कहा जाता है। कोशिकाओं में न्यूक्लियोली का निर्माण और संख्या उन पर निर्भर करती है। न्यूक्लियोलस अपनी संरचना में विषम है। यह दो मुख्य घटकों को प्रकट करता है: दानेदार और तंतुमय। कणिकाओं का व्यास लगभग 15-20 एनएम है, तंतुओं की मोटाई– 6-8 एनएम. फाइब्रिलर घटक को न्यूक्लियोलस के मध्य भाग में और दानेदार घटक को परिधि के साथ केंद्रित किया जा सकता है। अक्सर दानेदार घटक फिलामेंटस संरचनाएं बनाते हैं - न्यूक्लियोलोनेमा लगभग 0.2 माइक्रोन की मोटाई के साथ। न्यूक्लियोली का फाइब्रिलर घटक राइबोसोम अग्रदूतों के राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन स्ट्रैंड हैं, और ग्रैन्यूल परिपक्व राइबोसोमल सबयूनिट हैं। न्यूक्लियोलस का कार्य राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) और राइबोसोम का निर्माण है, जिस पर साइटोप्लाज्म में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का संश्लेषण होता है। राइबोसोम गठन का तंत्र इस प्रकार है: न्यूक्लियर ऑर्गेनाइजर के डीएनए पर एक आरआरएनए अग्रदूत बनता है, जो न्यूक्लियर ज़ोन में प्रोटीन से लेपित होता है। न्यूक्लियर ज़ोन में, राइबोसोमल सबयूनिट का संयोजन होता है। सक्रिय रूप से कार्य करने वाले न्यूक्लियोली में प्रति मिनट 1500-3000 राइबोसोम संश्लेषित होते हैं। न्यूक्लियोलस से राइबोसोम परमाणु आवरण में छिद्रों के माध्यम से एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्लियों में प्रवेश करते हैं। न्यूक्लियोली की संख्या और गठन न्यूक्लियर आयोजकों की गतिविधि से जुड़ा हुआ है। न्यूक्लियोली की संख्या में परिवर्तन न्यूक्लियोली के संलयन के कारण या कोशिका के गुणसूत्र संतुलन में बदलाव के कारण हो सकता है। नाभिक में आमतौर पर कई नाभिक होते हैं। कुछ कोशिकाओं के नाभिक (न्यूट ओसाइट्स) में होते हैं एक बड़ी संख्या कीन्यूक्लियोली. इस घटना को कहा जाता है प्रवर्धन.इसमें गुणवत्ता प्रबंधन प्रणालियों का संगठन शामिल है, ताकि न्यूक्लियर आयोजक क्षेत्र की अधिक प्रतिकृति हो, कई प्रतियां गुणसूत्रों से निकल जाती हैं और अतिरिक्त रूप से काम करने वाले न्यूक्लियोली बन जाती हैं। संचय के लिए यह प्रक्रिया आवश्यक है विशाल राशिअंडे में राइबोसोम. यह नए राइबोसोम के संश्लेषण की अनुपस्थिति में भी प्रारंभिक अवस्था में भ्रूण के विकास को सुनिश्चित करता है। अंडा कोशिका के परिपक्व होने के बाद सुपरन्यूमेरस न्यूक्लियोली गायब हो जाते हैं।

कोशिका विभाजन के दौरान न्यूक्लियोलस का भाग्य। जैसे ही प्रोफ़ेज़ में आर-आरएनए संश्लेषण का क्षय होता है, न्यूक्लियोलस ढीला हो जाता है और तैयार राइबोसोम कैरियोप्लाज्म में और फिर साइटोप्लाज्म में छोड़ दिए जाते हैं। गुणसूत्र संघनन के दौरान, न्यूक्लियोलस का फाइब्रिलर घटक और कणिकाओं का हिस्सा उनकी सतह से निकटता से जुड़ा होता है, जो माइटोटिक गुणसूत्रों के मैट्रिक्स का आधार बनता है। यह तंतुमय-दानेदार पदार्थ गुणसूत्रों द्वारा पुत्री कोशिकाओं में स्थानांतरित होता है। प्रारंभिक टेलोफ़ेज़ में, मैट्रिक्स घटकों को क्रोमोसोम डिकॉन्डेंस के रूप में जारी किया जाता है। इसका तंतुमय भाग असंख्य छोटे-छोटे सहयोगियों - प्रीन्यूक्ली में एकत्रित होना शुरू हो जाता है, जो एक-दूसरे से जुड़ सकते हैं। जैसे ही आरएनए संश्लेषण फिर से शुरू होता है, प्रीन्यूक्लियोली सामान्य रूप से कार्य करने वाले न्यूक्लियोली में बदल जाता है।

कैरियोप्लाज्म(ग्रीक से< карион > – अखरोट, अखरोट की गिरी), या परमाणु रस, एक संरचनाहीन अर्ध-तरल द्रव्यमान के रूप में क्रोमैटिन और न्यूक्लियोली को घेर लेता है। परमाणु रस में प्रोटीन और विभिन्न आरएनए होते हैं।

परमाणु प्रोटीन मैट्रिक्स ( परमाणु कंकाल) - एक फ्रेमवर्क इंट्रान्यूक्लियर सिस्टम जो सभी परमाणु घटकों को मिलाकर इंटरफेज़ न्यूक्लियस की सामान्य संरचना को बनाए रखने का कार्य करता है। यह जैव रासायनिक निष्कर्षण के बाद कोर में शेष रहने वाला एक अघुलनशील पदार्थ है। इसकी कोई स्पष्ट रूपात्मक संरचना नहीं है और इसमें 98% प्रोटीन होते हैं।

व्याख्यान नं.

घंटों की संख्या: 2

सेलुलरमुख्य

1. इंटरफ़ेज़ नाभिक की सामान्य विशेषताएँ। कर्नेल कार्य करता है

1. इंटरफ़ेज़ नाभिक की सामान्य विशेषताएँ

केन्द्रक कोशिका का सबसे महत्वपूर्ण घटक है, जो बहुकोशिकीय जीवों की लगभग सभी कोशिकाओं में पाया जाता है। अधिकांश कोशिकाओं में एक ही केंद्रक होता है, लेकिन द्विकेंद्रकीय और बहुकेंद्रकीय कोशिकाएं होती हैं (उदाहरण के लिए, धारीदार मांसपेशी फाइबर)। द्विनाभिकीयता और बहुनाभिकीयता कोशिकाओं की कार्यात्मक विशेषताओं या रोगविज्ञानी अवस्था से निर्धारित होती है। केन्द्रक का आकार और आकार बहुत परिवर्तनशील होता है और यह जीव के प्रकार, प्रकार, आयु और कोशिका की कार्यात्मक अवस्था पर निर्भर करता है। औसतन, केन्द्रक का आयतन कोशिका के कुल आयतन का लगभग 10% होता है। अधिकतर, कोर का आकार गोल या अंडाकार होता है जिसका व्यास 3 से 10 माइक्रोन तक होता है। नाभिक का न्यूनतम आकार 1 माइक्रोन (कुछ प्रोटोजोआ में) है, अधिकतम 1 मिमी (कुछ मछलियों और उभयचरों के अंडे) है। कुछ मामलों में, कोशिका के आकार पर केन्द्रक के आकार की निर्भरता देखी जाती है। केन्द्रक आमतौर पर एक केंद्रीय स्थान रखता है, लेकिन विभेदित कोशिकाओं में इसे कोशिका के परिधीय भाग में स्थानांतरित किया जा सकता है। यूकेरियोटिक कोशिका का लगभग सारा डीएनए केन्द्रक में केंद्रित होता है।

कर्नेल के मुख्य कार्य हैं:

1) आनुवंशिक जानकारी का भंडारण और स्थानांतरण;

2) कोशिका में प्रोटीन संश्लेषण, चयापचय और ऊर्जा का विनियमन।

इस प्रकार, नाभिक न केवल आनुवंशिक सामग्री का भंडार है, बल्कि वह स्थान भी है जहां यह सामग्री कार्य करती है और प्रजनन करती है। इसलिए, इनमें से किसी भी कार्य में व्यवधान से कोशिका मृत्यु हो जाएगी। यह सब न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के संश्लेषण की प्रक्रियाओं में परमाणु संरचनाओं के प्रमुख महत्व को इंगित करता है।

कोशिका के जीवन में केन्द्रक की भूमिका प्रदर्शित करने वाले पहले वैज्ञानिकों में से एक जर्मन जीवविज्ञानी हैमरलिंग थे। हैमरलिंग ने प्रायोगिक वस्तु के रूप में बड़े एककोशिकीय शैवाल का उपयोग किया एसिटोब्यूलरियाभूमध्यसागरीय और ए.सीरेनुलता. ये निकट संबंधी प्रजातियाँ अपनी "टोपी" के आकार से स्पष्ट रूप से एक-दूसरे से भिन्न होती हैं। डंठल के आधार पर केन्द्रक होता है। कुछ प्रयोगों में टोपी को तने के निचले भाग से अलग कर दिया गया। परिणामस्वरूप, यह पाया गया कि टोपी के सामान्य विकास के लिए एक केन्द्रक आवश्यक है। अन्य प्रयोगों में, एक प्रकार के शैवाल के केंद्रक वाले डंठल को दूसरी प्रजाति के केंद्रक रहित डंठल से जोड़ा गया। परिणामी काइमेरों में हमेशा उस प्रजाति की विशिष्ट टोपी विकसित होती है जिसका केंद्रक होता है।

2. परमाणु आवरण, संरचना और कार्यात्मक महत्व

परमाणु आवरण (कैरियोलेम्मा, कैरियोटेका) इसमें बाहरी और आंतरिक परमाणु झिल्ली 7 एनएम मोटी होती है। उनके बीच स्थित है पेरिन्यूक्लियर स्पेसचौड़ाई 20 से 40 एनएम तक। परमाणु आवरण के मुख्य रासायनिक घटक लिपिड (13-35%) और प्रोटीन (50-75%) हैं। परमाणु झिल्लियों में थोड़ी मात्रा में डीएनए (0-8%) और आरएनए (3-9%) भी पाए जाते हैं। परमाणु झिल्लियों की विशेषता अपेक्षाकृत कम कोलेस्ट्रॉल सामग्री और उच्च फॉस्फोलिपिड सामग्री होती है। परमाणु आवरण सीधे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और नाभिक की सामग्री से जुड़ा होता है। इसके दोनों तरफ नेटवर्क जैसी संरचनाएं सटी हुई हैं। आंतरिक परमाणु झिल्ली को अस्तर करने वाली नेटवर्क जैसी संरचना एक पतली खोल की तरह दिखती है और इसे कहा जाता है परमाणु लामिना।न्यूक्लियर लैमिना झिल्ली को सहारा देता है और क्रोमोसोम और न्यूक्लियर आरएनए से संपर्क करता है। बाहरी परमाणु झिल्ली के आसपास की नेटवर्क जैसी संरचना बहुत कम सघन होती है। बाहरी परमाणु झिल्ली प्रोटीन संश्लेषण में शामिल राइबोसोम से जड़ी होती है। परमाणु आवरण में लगभग 30-100 एनएम व्यास वाले कई छिद्र होते हैं। परमाणु छिद्रों की संख्या कोशिका प्रकार, कोशिका चक्र के चरण और विशिष्ट हार्मोनल स्थिति पर निर्भर करती है। इसलिए कोशिका में सिंथेटिक प्रक्रियाएं जितनी अधिक तीव्र होंगी, परमाणु झिल्ली में उतने ही अधिक छिद्र होंगे। परमाणु छिद्र बल्कि प्रयोगशाला संरचनाएं हैं, अर्थात, बाहरी प्रभावों के आधार पर, वे अपनी त्रिज्या और चालकता को बदलने में सक्षम हैं। रोम छिद्र जटिल रूप से व्यवस्थित गोलाकार और तंतुमय संरचनाओं से भरा होता है। झिल्ली छिद्रों और इन संरचनाओं के संग्रह को परमाणु छिद्र परिसर कहा जाता है। छिद्रों के जटिल परिसर में अष्टकोणीय समरूपता होती है। परमाणु आवरण में गोल छेद की सीमा के साथ कणिकाओं की तीन पंक्तियाँ होती हैं, प्रत्येक में 8 टुकड़े: एक पंक्ति में परमाणु पक्ष के वैचारिक मॉडल के निर्माण का एक साधन होता है, दूसरे में साइटोप्लाज्म पक्ष के वैचारिक मॉडल के निर्माण का एक साधन होता है , तीसरा छिद्रों के मध्य भाग में स्थित है। कणिकाओं का आकार लगभग 25 एनएम है। तंतुमय प्रक्रियाएं कणिकाओं से विस्तारित होती हैं। ऐसे तंतु, परिधीय कणिकाओं से फैलते हुए, केंद्र में एकत्रित हो सकते हैं और छिद्र के पार एक विभाजन, एक डायाफ्राम बना सकते हैं। छेद के केंद्र में आप अक्सर तथाकथित केंद्रीय दाना देख सकते हैं।

परमाणु-साइटोप्लाज्मिक परिवहन

परमाणु छिद्र के माध्यम से सब्सट्रेट स्थानांतरण की प्रक्रिया (आयात के मामले में) में कई चरण होते हैं। पहले चरण में, ट्रांसपोर्टिंग कॉम्प्लेक्स को साइटोप्लाज्म का सामना करने वाले फाइब्रिल पर लंगर डाला जाता है। फ़ाइब्रिल फिर झुकता है और कॉम्प्लेक्स को परमाणु छिद्र चैनल के प्रवेश द्वार तक ले जाता है। कैरियोप्लाज्म में कॉम्प्लेक्स का वास्तविक स्थानांतरण और विमोचन होता है। विपरीत प्रक्रिया को भी जाना जाता है - नाभिक से साइटोप्लाज्म में पदार्थों का स्थानांतरण। यह मुख्य रूप से नाभिक में विशेष रूप से संश्लेषित आरएनए के परिवहन से संबंधित है। नाभिक से कोशिका द्रव्य में पदार्थों को स्थानांतरित करने का एक अन्य तरीका भी है। यह परमाणु झिल्ली के बहिर्गमन के गठन से जुड़ा हुआ है, जिसे रिक्तिका के रूप में नाभिक से अलग किया जा सकता है, और फिर उनकी सामग्री को बाहर निकाल दिया जाता है या साइटोप्लाज्म में छोड़ दिया जाता है।

परमाणु झिल्ली के कार्य:

3. क्रोमैटिन और क्रोमोसोम की संरचना और कार्य

रासायनिक रूप से, क्रोमैटिन में डीएनए (30-45%), हिस्टोन (30-50%), गैर-हिस्टोन प्रोटीन (4-33%) और थोड़ी मात्रा में आरएनए होता है।यूकेरियोटिक गुणसूत्रों का डीएनए रैखिक अणु होता है जिसमें अग्रानुक्रम (एक के बाद एक) में व्यवस्थित विभिन्न आकारों की प्रतिकृतियां होती हैं। औसत प्रतिकृति का आकार लगभग 30 माइक्रोन है। प्रतिकृतियां डीएनए के खंड हैं जिन्हें स्वतंत्र इकाइयों के रूप में संश्लेषित किया जाता है। डीएनए संश्लेषण के लिए प्रतिकृतियों में एक प्रारंभिक बिंदु और एक टर्मिनल बिंदु होता है। आरएनए सभी ज्ञात सेलुलर प्रकार के आरएनए का प्रतिनिधित्व करता है जो संश्लेषण या परिपक्वता की प्रक्रिया में हैं। हिस्टोन को साइटोप्लाज्म में पॉलीसोम पर संश्लेषित किया जाता है, और यह संश्लेषण डीएनए पुनर्विकास से कुछ पहले शुरू होता है। संश्लेषित हिस्टोन साइटोप्लाज्म से नाभिक की ओर स्थानांतरित होते हैं, जहां वे डीएनए के वर्गों से जुड़ते हैं।

क्रोमोसोम काफी स्थिर मोटाई के साथ अलग-अलग लंबाई की छड़ के आकार की संरचनाएं हैं। उनमें प्राथमिक संकुचन का एक क्षेत्र होता है, जो गुणसूत्र को दो भुजाओं में विभाजित करता है।समान गुण वाले गुणसूत्र कहलाते हैं मेटासेंट्रिक, असमान लंबाई के कंधों के साथ - सबमेटासेंट्रिकबहुत छोटी, लगभग अगोचर दूसरी भुजा वाले गुणसूत्र कहलाते हैं एक्रोसेंट्रिक.

प्राथमिक संकुचन के क्षेत्र में एक सेंट्रोमियर होता है, जो एक डिस्क के आकार की लैमेलर संरचना होती है। माइटोटिक स्पिंडल के सूक्ष्मनलिकाएं के बंडल सेंट्रोमियर से जुड़े होते हैं, जो सेंट्रीओल्स की ओर बढ़ते हैं। सूक्ष्मनलिकाएं के ये बंडल माइटोसिस के दौरान कोशिका के ध्रुवों तक गुणसूत्रों की गति में भाग लेते हैं। कुछ गुणसूत्रों में द्वितीयक संकुचन होता है। उत्तरार्द्ध आमतौर पर गुणसूत्र के दूरस्थ छोर के पास स्थित होता है और एक छोटे से क्षेत्र, उपग्रह को अलग करता है। द्वितीयक अवरोधों को न्यूक्लियर ऑर्गेनाइजर कहा जाता है। आरआरएनए के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार डीएनए यहां स्थानीयकृत है। गुणसूत्र भुजाएँ टेलोमेरेस, टर्मिनल क्षेत्रों में समाप्त होती हैं। गुणसूत्रों के टेलोमेरिक सिरे अन्य गुणसूत्रों या उनके टुकड़ों से जुड़ने में सक्षम नहीं होते हैं। इसके विपरीत, क्रोमोसोम के टूटे हुए सिरे अन्य क्रोमोसोम के टूटे हुए सिरे से जुड़ सकते हैं।

विभिन्न जीवों में गुणसूत्रों का आकार व्यापक रूप से भिन्न होता है। इस प्रकार, गुणसूत्रों की लंबाई 0.2 से 50 माइक्रोन तक भिन्न हो सकती है। सबसे छोटे गुणसूत्र कुछ प्रोटोजोआ और कवक में पाए जाते हैं। सबसे लंबे कुछ ऑर्थोप्टेरान कीड़ों, उभयचरों और लिली में पाए जाते हैं। मानव गुणसूत्रों की लंबाई 1.5-10 माइक्रोन की सीमा में होती है।

विभिन्न वस्तुओं में गुणसूत्रों की संख्या भी काफी भिन्न होती है, लेकिन यह जानवरों या पौधों की प्रत्येक प्रजाति के लिए विशिष्ट होती है। कुछ रेडिओलेरियन में गुणसूत्रों की संख्या 1000-1600 तक पहुँच जाती है। गुणसूत्रों की संख्या (लगभग 500) के लिए पौधों के बीच रिकॉर्ड धारक घास फर्न है; शहतूत के पेड़ में 308 गुणसूत्र होते हैं। गुणसूत्रों की सबसे छोटी संख्या (प्रति द्विगुणित सेट 2) मलेरिया प्लास्मोडियम, एक घोड़ा राउंडवॉर्म में देखी जाती है। मनुष्य में गुणसूत्रों की संख्या 46 होती हैचिंपैंजी, तिलचट्टे और मिर्च में– 48, ड्रोसोफिला फल मक्खी - 8, घरेलू मक्खी - 12, कार्प - 104, स्प्रूस और पाइन - 24, कबूतर - 80।

20वीं सदी के उत्तरार्ध में, गुणसूत्र विश्लेषण शुरू किया गया विभेदक गुणसूत्र धुंधलापन के लिए तरीके।ऐसा माना जाता है कि व्यक्तिगत गुणसूत्र क्षेत्रों की दाग लगाने की क्षमता उनके रासायनिक अंतर से जुड़ी होती है।

4. न्यूक्लियोलस। कैरियोप्लाज्म। परमाणु प्रोटीन मैट्रिक्स

न्यूक्लियोलस (न्यूक्लियोलस) यूकेरियोटिक जीवों के कोशिका केंद्रक का एक आवश्यक घटक है। हालांकि, कुछ अपवाद हैं। इस प्रकार, अत्यधिक विशिष्ट कोशिकाओं में, विशेष रूप से कुछ रक्त कोशिकाओं में, न्यूक्लियोली अनुपस्थित होते हैं। न्यूक्लियोलस 1-5 माइक्रोन आकार का एक घना, गोल शरीर है। साइटोप्लाज्मिक ऑर्गेनेल के विपरीत, न्यूक्लियोलस में इसकी सामग्री को घेरने वाली झिल्ली नहीं होती है। न्यूक्लियोलस का आकार इसकी कार्यात्मक गतिविधि की डिग्री को दर्शाता है, जो विभिन्न कोशिकाओं में व्यापक रूप से भिन्न होता है। न्यूक्लियोलस गुणसूत्र का व्युत्पन्न है। न्यूक्लियोलस में प्रोटीन, आरएनए और डीएनए होते हैं। न्यूक्लियोली में आरएनए की सांद्रता कोशिका के अन्य घटकों में आरएनए की सांद्रता से हमेशा अधिक होती है। इस प्रकार, न्यूक्लियोलस में आरएनए की सांद्रता नाभिक की तुलना में 2-8 गुना अधिक और साइटोप्लाज्म की तुलना में 1-3 गुना अधिक हो सकती है। उच्च आरएनए सामग्री के कारण, न्यूक्लियोली मूल रंगों से अच्छी तरह से रंगे होते हैं। न्यूक्लियोलस में डीएनए बड़े लूप बनाता है जिन्हें "न्यूक्लियर ऑर्गेनाइजर" कहा जाता है। कोशिकाओं में न्यूक्लियोली का निर्माण और संख्या उन पर निर्भर करती है। न्यूक्लियोलस अपनी संरचना में विषम है। यह दो मुख्य घटकों को प्रकट करता है: दानेदार और तंतुमय। कणिकाओं का व्यास लगभग 15-20 एनएम है, तंतुओं की मोटाई– 6-8 एनएम. फाइब्रिलर घटक को न्यूक्लियोलस के मध्य भाग में और दानेदार घटक को परिधि के साथ केंद्रित किया जा सकता है। अक्सर दानेदार घटक फिलामेंटस संरचनाएं बनाते हैं - न्यूक्लियोलोनेमा लगभग 0.2 माइक्रोन की मोटाई के साथ। न्यूक्लियोली का फाइब्रिलर घटक राइबोसोम अग्रदूतों के राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन स्ट्रैंड हैं, और ग्रैन्यूल परिपक्व राइबोसोमल सबयूनिट हैं। न्यूक्लियोलस का कार्य राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) और राइबोसोम का निर्माण है, जिस पर साइटोप्लाज्म में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का संश्लेषण होता है। राइबोसोम गठन का तंत्र इस प्रकार है: न्यूक्लियर ऑर्गेनाइजर के डीएनए पर एक आरआरएनए अग्रदूत बनता है, जो न्यूक्लियर ज़ोन में प्रोटीन से लेपित होता है। न्यूक्लियर ज़ोन में, राइबोसोमल सबयूनिट का संयोजन होता है। सक्रिय रूप से कार्य करने वाले न्यूक्लियोली में प्रति मिनट 1500-3000 राइबोसोम संश्लेषित होते हैं। न्यूक्लियोलस से राइबोसोम परमाणु आवरण में छिद्रों के माध्यम से एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्लियों में प्रवेश करते हैं। न्यूक्लियोली की संख्या और गठन न्यूक्लियर आयोजकों की गतिविधि से जुड़ा हुआ है। न्यूक्लियोली की संख्या में परिवर्तन न्यूक्लियोली के संलयन के कारण या कोशिका के गुणसूत्र संतुलन में बदलाव के कारण हो सकता है। नाभिक में आमतौर पर कई नाभिक होते हैं। कुछ कोशिकाओं (न्यूट ओसाइट्स) के नाभिक में बड़ी संख्या में न्यूक्लियोली होते हैं। इस घटना को कहा जाता है प्रवर्धन.इसमें गुणवत्ता प्रबंधन प्रणालियों का संगठन शामिल है, ताकि न्यूक्लियर आयोजक क्षेत्र की अधिक प्रतिकृति हो, कई प्रतियां गुणसूत्रों से निकल जाती हैं और अतिरिक्त रूप से काम करने वाले न्यूक्लियोली बन जाती हैं। यह प्रक्रिया प्रति अंडे में बड़ी संख्या में राइबोसोम के संचय के लिए आवश्यक है। यह नए राइबोसोम के संश्लेषण की अनुपस्थिति में भी प्रारंभिक अवस्था में भ्रूण के विकास को सुनिश्चित करता है। अंडा कोशिका के परिपक्व होने के बाद सुपरन्यूमेरस न्यूक्लियोली गायब हो जाते हैं।

परमाणु प्रोटीन मैट्रिक्स (परमाणु कंकाल) - एक फ्रेमवर्क इंट्रान्यूक्लियर सिस्टम जो सभी परमाणु घटकों को मिलाकर इंटरफेज़ न्यूक्लियस की सामान्य संरचना को बनाए रखने का कार्य करता है। यह जैव रासायनिक निष्कर्षण के बाद कोर में शेष रहने वाला एक अघुलनशील पदार्थ है। इसकी कोई स्पष्ट रूपात्मक संरचना नहीं है और इसमें 98% प्रोटीन होते हैं।

जीन के जुड़े वंशानुक्रम के उल्लंघन के परिणामों का विश्लेषण हमें गुणसूत्र में जीन स्थान के अनुक्रम को निर्धारित करने और आनुवंशिक मानचित्र बनाने की अनुमति देता है। "क्रॉसिंग ओवर फ़्रीक्वेंसी" और "जीन के बीच की दूरी" की अवधारणाएँ कैसे संबंधित हैं? विकासवादी अनुसंधान के लिए विभिन्न वस्तुओं के आनुवंशिक मानचित्रों के अध्ययन का क्या महत्व है?

स्पष्टीकरण।

1. एक ही गुणसूत्र पर स्थित दो जीनों के बीच क्रॉसओवर की आवृत्ति (प्रतिशत) उनके बीच की दूरी के समानुपाती होती है। दो जीनों के बीच क्रॉसिंग कम बार होती है क्योंकि वे एक-दूसरे के करीब स्थित होते हैं। जैसे-जैसे जीनों के बीच की दूरी बढ़ती है, इस बात की संभावना बढ़ जाती है कि क्रॉसिंग उन्हें दो अलग-अलग समजात गुणसूत्रों पर अलग कर देगा।

एक गुणसूत्र पर जीन की रैखिक व्यवस्था और जीन के बीच की दूरी के संकेतक के रूप में पार करने की आवृत्ति के आधार पर, गुणसूत्र मानचित्र का निर्माण किया जा सकता है।

2. विकासवादी प्रक्रिया के अध्ययन में जीवित जीवों की विभिन्न प्रजातियों के आनुवंशिक मानचित्रों की तुलना की जाती है।

टिप्पणी.

आणविक आनुवंशिकी के विकास के साथ, यह दिखाया गया कि विकासवादी प्रक्रियाएं उत्परिवर्तन के रूप में जीनोम में निशान छोड़ती हैं। उदाहरण के लिए, चिंपैंजी और मनुष्यों के जीनोम 96% समान हैं, और कुछ क्षेत्र जो भिन्न हैं, हमें उनके सामान्य पूर्वज के अस्तित्व का समय निर्धारित करने की अनुमति देते हैं।

जिस प्रकार डीएनए विश्लेषण हमें दो लोगों के बीच संबंध की डिग्री निर्धारित करने की अनुमति देता है, उसी प्रकार डीएनए विश्लेषण (व्यक्तिगत जीन या संपूर्ण जीनोम की तुलना) हमें प्रजातियों के बीच संबंध की डिग्री निर्धारित करने की अनुमति देता है, और संचित मतभेदों की संख्या को जानकर, शोधकर्ता निर्धारित करते हैं दो प्रजातियों के विचलन का समय, अर्थात वह समय जब उनके अंतिम सामान्य पूर्वज रहते थे। उदाहरण के लिए, जीवाश्म विज्ञान के अनुसार, मनुष्यों और चिंपांज़ी के सामान्य पूर्वज लगभग 6 मिलियन वर्ष पहले रहते थे (उदाहरण के लिए, ऑरोरिन और सहेलंथ्रोपस के जीवाश्म पाए गए - जो रूपात्मक रूप से मनुष्यों और चिंपांज़ी के सामान्य पूर्वज के करीब हैं)। जीनोम के बीच देखे गए अंतरों की संख्या प्राप्त करने के लिए, प्रत्येक अरब न्यूक्लियोटाइड के लिए प्रति पीढ़ी औसतन 20 परिवर्तन होने होंगे।

मानव डीएनए 78% मकाक डीएनए से, 28% गोजातीय से, 17% चूहे से, 8% सैल्मन से, और 2% ई. कोली से समजात है।

एक फ़ाइलोजेनेटिक पेड़ बनाने के लिए, सभी जीवों में मौजूद कई जीनों पर विचार करना पर्याप्त है जिन्हें हम इस पेड़ में शामिल करना चाहते हैं (आमतौर पर जितने अधिक जीन, पेड़ के तत्व उतने ही अधिक सांख्यिकीय रूप से विश्वसनीय होते हैं - शाखा लगाने का क्रम और शाखाओं की लंबाई)

यह संभव है, आनुवंशिक तकनीकों (गुणसूत्रों की संरचना का अध्ययन, आनुवंशिक मानचित्रों की तुलना, जीन की एलीलिसिटी की स्थापना) का उपयोग करके, समय की अवधि के दौरान कई संबंधित प्रजातियों की फाइलोजेनी को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त सटीकता के साथ, जिसके दौरान वे सामान्य से अलग हो गए थे। आदेश देना। लेकिन यह दृष्टिकोण केवल बहुत करीबी रूपों पर लागू होता है, आनुवंशिक रूप से अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है और, अधिमानतः, एक दूसरे के साथ पार किया जाता है, यानी। बहुत कम और बहुत ही संकीर्ण व्यवस्थित समूहों के लिए जो अपेक्षाकृत हाल ही में उभरे हैं।

परमाणु लिफाफा

यह संरचना सभी यूकेरियोटिक कोशिकाओं की विशेषता है। परमाणु आवरण में बाहरी और भीतरी झिल्लियाँ होती हैं जो 20 से 60 एनएम की चौड़ाई वाले पेरिन्यूक्लियर स्पेस से अलग होती हैं। परमाणु आवरण में परमाणु छिद्र शामिल होते हैं।

परमाणु आवरण झिल्ली अन्य इंट्रासेल्युलर झिल्ली से रूपात्मक रूप से भिन्न नहीं होती हैं: वे लगभग 7 एनएम मोटी होती हैं और दो ऑस्मोफिलिक परतों से बनी होती हैं।

में सामान्य रूप से देखेंपरमाणु आवरण को एक खोखली दो-परत थैली के रूप में दर्शाया जा सकता है जो नाभिक की सामग्री को साइटोप्लाज्म से अलग करती है। सभी अंतःकोशिकीय झिल्ली घटकों में से केवल नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड में इस प्रकार की झिल्ली व्यवस्था होती है। हालाँकि, परमाणु झिल्ली है अभिलक्षणिक विशेषता, जो इसे कोशिका की अन्य झिल्ली संरचनाओं से अलग करता है। यह परमाणु झिल्ली में विशेष छिद्रों की उपस्थिति है, जो दो परमाणु झिल्ली के संलयन के कई क्षेत्रों के कारण बनते हैं और पूरे परमाणु झिल्ली के गोलाकार छिद्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

परमाणु आवरण की संरचना

परमाणु आवरण की बाहरी झिल्ली, जो कोशिका के साइटोप्लाज्म के सीधे संपर्क में होती है, में कई संरचनात्मक विशेषताएं होती हैं जो इसे वर्गीकृत करने की अनुमति देती हैं झिल्ली तंत्रअन्तः प्रदव्ययी जलिका। इस प्रकार, बड़ी संख्या में राइबोसोम आमतौर पर बाहरी परमाणु झिल्ली पर स्थित होते हैं। अधिकांश जानवरों और पौधों की कोशिकाओं में, परमाणु आवरण की बाहरी झिल्ली आदर्श नहीं होती है सपाट सतह- यह बन सकता है कई आकारसाइटोप्लाज्म की ओर उभार या वृद्धि।

आंतरिक झिल्ली नाभिक के गुणसूत्र सामग्री के संपर्क में है (नीचे देखें)।

परमाणु आवरण में सबसे विशिष्ट और विशिष्ट संरचना परमाणु छिद्र है। खोल में छिद्र 80-90 एनएम के व्यास के साथ गोल छिद्रों या छिद्रों के रूप में दो परमाणु झिल्लियों के संलयन के कारण बनते हैं। परमाणु आवरण में गोल छेद जटिल गोलाकार और तंतुमय संरचनाओं से भरा होता है। झिल्ली छिद्रों और इन संरचनाओं के संग्रह को परमाणु छिद्र परिसर कहा जाता है। यह इस बात पर जोर देता है कि परमाणु छिद्र परमाणु आवरण में केवल एक छेद नहीं है जिसके माध्यम से नाभिक और साइटोप्लाज्म के पदार्थ सीधे संचार कर सकते हैं।

छिद्रों के जटिल परिसर में अष्टकोणीय समरूपता होती है। परमाणु झिल्ली में गोल छेद की सीमा के साथ कणिकाओं की तीन पंक्तियाँ होती हैं, प्रत्येक में 8 टुकड़े: एक पंक्ति परमाणु पक्ष पर स्थित होती है, दूसरी साइटोप्लाज्मिक पक्ष पर, और तीसरी छिद्रों के मध्य भाग में स्थित होती है . कणिकाओं का आकार लगभग 25 एनएम है। फाइब्रिलर प्रक्रियाएँ इन कणिकाओं से विस्तारित होती हैं। ऐसे तंतु, परिधीय कणिकाओं से फैलते हुए, केंद्र में एकत्रित हो सकते हैं और छिद्र के पार एक विभाजन, एक डायाफ्राम बना सकते हैं। छेद के केंद्र में आप अक्सर तथाकथित केंद्रीय दाना देख सकते हैं।

परमाणु छिद्रों की संख्या कोशिकाओं की चयापचय गतिविधि पर निर्भर करती है: कोशिकाओं में सिंथेटिक प्रक्रियाएं जितनी अधिक होंगी, कोशिका नाभिक की प्रति इकाई सतह पर उतने ही अधिक छिद्र होंगे।

विभिन्न वस्तुओं में परमाणु छिद्रों की संख्या

परमाणु आवरण का रसायन विज्ञान

डीएनए की थोड़ी मात्रा (0-8%), आरएनए (3-9%), लेकिन मुख्य रासायनिक घटक लिपिड (13-35%) और प्रोटीन (50-75%) हैं, जो सभी कोशिका झिल्ली के लिए समान हैं, परमाणु झिल्लियों में पाए जाते हैं।

लिपिड संरचना माइक्रोसोमल झिल्लियों या एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम झिल्लियों के समान होती है। परमाणु झिल्लियों की विशेषता अपेक्षाकृत कम कोलेस्ट्रॉल सामग्री और संतृप्त फैटी एसिड में समृद्ध फॉस्फोलिपिड की उच्च सामग्री होती है।

झिल्ली अंशों की प्रोटीन संरचना बहुत जटिल है। प्रोटीनों में, ईआर के लिए सामान्य कई एंजाइम पाए गए (उदाहरण के लिए, ग्लूकोज-6-फॉस्फेट, एमजी-निर्भर एटीपीस, ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज, आदि का पता नहीं चला); यहां कई ऑक्सीडेटिव एंजाइमों (साइटोक्रोम ऑक्सीडेज, एनएडीएच-साइटोक्रोम सी रिडक्टेस) और विभिन्न साइटोक्रोम की गतिविधियों का पता लगाया गया।

परमाणु झिल्लियों के प्रोटीन अंशों में, हिस्टोन जैसे बुनियादी प्रोटीन होते हैं, जिन्हें परमाणु आवरण के साथ क्रोमैटिन क्षेत्रों के संबंध द्वारा समझाया जाता है।

परमाणु आवरण और परमाणु-साइटोप्लाज्मिक विनिमय

परमाणु आवरण एक ऐसी प्रणाली है जो दो मुख्य सेलुलर डिब्बों का परिसीमन करती है: साइटोप्लाज्म और न्यूक्लियस। परमाणु झिल्ली आयनों और छोटे आणविक भार वाले पदार्थों, जैसे शर्करा, अमीनो एसिड और न्यूक्लियोटाइड के लिए पूरी तरह से पारगम्य हैं। ऐसा माना जाता है कि 70 हजार तक के आणविक भार और 4.5 एनएम से अधिक के आकार वाले प्रोटीन खोल के माध्यम से स्वतंत्र रूप से फैल सकते हैं।

विपरीत प्रक्रिया को भी जाना जाता है - नाभिक से साइटोप्लाज्म में पदार्थों का स्थानांतरण। यह मुख्य रूप से नाभिक में विशेष रूप से संश्लेषित आरएनए के परिवहन से संबंधित है।

नाभिक से साइटोप्लाज्म तक पदार्थों के परिवहन का एक अन्य तरीका परमाणु झिल्ली के बहिर्गमन के गठन से जुड़ा है, जिसे रिक्तिका के रूप में नाभिक से अलग किया जा सकता है, फिर उनकी सामग्री को बाहर निकाल दिया जाता है या साइटोप्लाज्म में फेंक दिया जाता है।

इस प्रकार, परमाणु आवरण के कई गुणों और कार्यात्मक भार से, किसी को नाभिक की सामग्री को साइटोप्लाज्म से अलग करने वाले अवरोध के रूप में इसकी भूमिका पर जोर देना चाहिए, बायोपॉलिमर के बड़े समुच्चय के नाभिक तक मुफ्त पहुंच को सीमित करना, एक बाधा जो सक्रिय रूप से नियंत्रित करती है नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच मैक्रोमोलेक्यूल्स का परिवहन।

परमाणु झिल्ली के मुख्य कार्यों में से एक को क्रोमोसोमल सामग्री के निर्धारण में, इंट्रान्यूक्लियर ऑर्डर के निर्माण में इसकी भागीदारी भी माना जाना चाहिए। त्रि-आयामी स्थानगुठली.