نواة الخلية

توجد النواة (s. karyon) في جميع خلايا الإنسان باستثناء كريات الدم الحمراء والصفائح الدموية. وتتمثل وظائف النواة في تخزين المعلومات الوراثية ونقلها إلى الخلايا الجديدة (الوليدة). وترتبط هذه الوظائف بوجود الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) في النواة. كما يحدث في النواة تخليق البروتينات - الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (RNA) والمواد الريبوسومية.

تحتوي معظم الخلايا على نواة كروية أو بيضاوية، ولكن هناك أيضًا أشكال أخرى للنواة (حلقية، قضيبية، مغزلية، حبة، فاصوليا، مجزأة، كمثرية، ومتعددة الأشكال). يتفاوت حجم النواة بشكل كبير - من 3 إلى 25 ميكرومتر. توجد أكبر نواة في خلية البويضة. معظم الخلايا البشرية أحادية النواة، ولكن هناك خلايا ثنائية النواة (بعض الخلايا العصبية، خلايا الكبد، خلايا عضلة القلب). بعض التراكيب متعددة النوى (ألياف عضلية). تحتوي النواة على غشاء نووي، وكروماتين، ونوية، وبلازما نووية.

يتكون الغشاء النووي، أو الكيروستيكا، الذي يفصل محتويات النواة عن السيتوبلازم، من غشاء نووي داخلي وآخر خارجي، يبلغ سمك كل منهما 8 نانومتر. يفصل بين الغشاءين فراغ حول النواة (خزان الكيروستيكا)، يتراوح عرضه بين 20 و50 نانومترًا، ويحتوي على مادة دقيقة الحبيبات ذات كثافة إلكترونية متوسطة. يمر الغشاء النووي الخارجي عبر الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية. لذلك، يُشكل الفراغ حول النواة تجويفًا واحدًا مع الشبكة الإندوبلازمية. يتصل الغشاء النووي الداخلي من الداخل بشبكة متفرعة من لييفات بروتينية تتكون من وحدات فرعية فردية.

يحتوي الغشاء النووي على العديد من المسامات النووية المستديرة، يتراوح قطر كل منها بين 50 و70 نانومترًا. تشغل المسام النووية ما يصل إلى 25% من سطح النواة. ويتراوح عدد المسام في النواة الواحدة بين 3000 و4000. عند حواف المسام، يتصل الغشاءان الخارجي والداخلي ببعضهما البعض، ويشكلان ما يُسمى بحلقة المسام. يُغلق كل مسام بواسطة حجاب حاجز، يُسمى أيضًا مُركب المسام. تتميز أغشية المسام ببنية مُعقدة؛ فهي تتكون من حبيبات بروتينية مُتصلة ببعضها البعض. ويتم النقل الانتقائي للجسيمات الكبيرة وتبادل المواد بين النواة والسيتوسوديم في الخلية من خلال المسام النووية.

تحت الغشاء النووي، توجد النواة (الكاروبلاسما) (الكاروبلاسما، s. karyoplasma)، ذات التركيب المتجانس، والنوية. في النواة غير المنقسمة، داخل مصفوفة البروتين النووي، توجد حبيبات (تكتلات) محبة للضغط الاسموزي لما يُسمى بالكروماتين غير المتجانس. تُسمى مناطق الكروماتين الأكثر ارتخاءً، الواقعة بين الحبيبات، بالكروماتين الحقيقي. ويُسمى الكروماتين المتحرر أيضًا بالكروماتين غير المكثف، حيث تحدث العمليات التركيبية بكثافة أكبر. أثناء انقسام الخلايا، ينضغط الكروماتين ويتكثف، ويشكل الكروموسومات.

يتكون الكروماتين (الكروماتينوم) في النواة غير المنقسمة وكروموسومات النواة المنقسمة من جزيئات الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) المرتبطة بالحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات - الهستونات وغير الهستونات. تجدر الإشارة إلى أن الكروماتين والكروموسومات متطابقان كيميائيًا.

يتكون كل جزيء من الحمض النووي (DNA) من سلسلتين طويلتين من البولينيوكليوتيدات (حلزون مزدوج)، ويتكون كل نيوكليوتيد من قاعدة نيتروجينية، جلوكوز، وبقايا حمض فوسفوريك. تقع القاعدة داخل الحلزون المزدوج، بينما يقع هيكل السكر والفوسفات في الخارج.

تُسجَّل المعلومات الوراثية في جزيئات الحمض النووي (DNA) بالتسلسل الخطي لنيوكليوتيداتها. الجسيم الأولي للوراثة هو الجين. الجين هو جزء من الحمض النووي (DNA) يحتوي على تسلسل محدد من النيوكليوتيدات، وهو المسؤول عن تخليق بروتين معين.

جزيء الحمض النووي DNA في النواة مُتراص بشكل مُركّز. لذا، فإن جزيء DNA واحد يحتوي على مليون نيوكليوتيد، بترتيبها الخطي، سيشغل جزءًا طوله 0.34 مم فقط. يبلغ طول الكروموسوم البشري الواحد في حالته المُمتدة حوالي 5 سم، أما في حالته المُركّزة، فيبلغ حجمه حوالي ^10-15 سم ³.

تُشكّل جزيئات الحمض النووي (DNA) المرتبطة ببروتينات الهيستون النيوكليوسومات، وهي الوحدات الهيكلية للكروماتين. يبدو النيوكليوسوم كحبة قطرها 10 نانومتر. يتكون كل نيوكليوسوم من هيستونات يلتف حولها جزء من الحمض النووي (DNA)، يتضمن 146 زوجًا من النيوكليوتيدات. بين النيوكليوسومات، توجد أجزاء خطية من الحمض النووي (DNA) تتكون من 60 زوجًا من النيوكليوتيدات.

يمثل الكروماتين أليافًا تشكل حلقات يبلغ طولها حوالي 0.4 ميكرومتر، وتحتوي على ما بين 20000 إلى 30000 زوج من النوكليوتيدات.

نتيجة لضغط (تكثيف) والالتواء (التخصص الفائق) للبروتينات النووية الريبوزي منقوص الأكسجين (DNP) في النواة المنقسمة، تصبح الكروموسومات مرئية. هذه الهياكل - الكروموسومات (chromasomae، من اليونانية chroma - طلاء، soma - جسم) - هي تكوينات مستطيلة على شكل قضيب مع ذراعين مفصولين بما يسمى التضييق - السنترومير. اعتمادًا على موقع السنترومير والموضع النسبي وطول الذراعين (الأرجل)، يتم تمييز ثلاثة أنواع من الكروموسومات: ميتامركزية، مع نفس الأذرع تقريبًا؛ دون ميتامركزية، حيث يختلف طول الأذرع؛ أكرومركزية، حيث يكون أحد الذراعين طويلًا والآخر قصيرًا جدًا، بالكاد يُلاحظ. يحتوي الكروموسوم على مناطق eu- وغير متجانسة اللون. تظل الأخيرة مضغوطة في النواة غير المنقسمة وفي الطور التمهيدي المبكر للانقسام الفتيلي. يتم استخدام التناوب بين المناطق eu- وغير المتجانسة لتحديد الكروموسومات.

يُغطى سطح الكروموسومات بجزيئات مختلفة، أبرزها البروتينات النووية الريبونوكليوبروتينية (RNP). تحتوي الخلايا الجسدية على نسختين من كل كروموسوم، وتُسمى الخلايا المتماثلة. وهي متطابقة في الطول والشكل والبنية، وتحمل نفس الجينات، التي تقع بنفس الطريقة. تُسمى السمات الهيكلية وعدد وحجم الكروموسومات بالنمط النووي. يتضمن النمط النووي البشري الطبيعي 22 زوجًا من الكروموسومات الجسمية وزوجًا واحدًا من الكروموسومات الجنسية (XX أو XY). تحتوي الخلايا الجسدية البشرية (ثنائية الصيغة الصبغية) على عدد مضاعف من الكروموسومات - 46. تحتوي الخلايا الجنسية على مجموعة أحادية الصيغة الصبغية - 23 كروموسومًا. لذلك، تحتوي الخلايا الجنسية على كمية من الحمض النووي أقل بمرتين من الخلايا الجسدية ثنائية الصيغة الصبغية.

توجد النوية، واحدة أو أكثر، في جميع الخلايا غير المنقسمة. تبدو كجسم دائري شديد التلون، يتناسب حجمه طرديًا مع كثافة تخليق البروتين. تتكون النوية من نوكليولونيما كثيفة الإلكترونات (مشتقة من الكلمة اليونانية بيتا - خيط)، يتميز جزء منها بخيوط خيطية (ليفية)، تتكون من العديد من خيوط الحمض النووي الريبي المتشابكة، يبلغ سمكها حوالي 5 نانومتر، وجزء حبيبي. يتكون الجزء الحبيبي من حبيبات يبلغ قطرها حوالي 15 نانومتر، وهي جسيمات RNP - سلائف الوحدات الفرعية الريبوسومية. ينغرس الكروماتين المحيط بالنوية في منخفضات النكليولونيما. وتتكون الريبوسومات داخل النوية.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]