Nucleo cellulare: funzioni e struttura. Struttura nucleare dell'atomo

GIOCHI NUCLEARI È stato documentato che gli Stati Uniti hanno sviluppato due nuovi scenari oltre al piano esistente un secolo fa. Sganciando bombe atomiche sul Giappone e studiando gli effetti degli attacchi atomici sull'ambiente, gli Stati Uniti hanno sviluppato piani per tali attacchi contro

munizioni nucleari

Munizioni nucleari Munizioni nucleari, testate di missili, siluri, cariche aeronautiche (di profondità), proiettili di artiglieria, mine terrestri con cariche nucleari. Progettato per ingaggiare vari bersagli, distruggere fortificazioni, strutture e altri compiti. Azione Ya b. basato

Modelli nucleari

Gusci nucleari

Reazioni nucleari

Il nucleo, sua struttura e ruolo biologico.

Il nucleo è costituito da 1) la superficie dell'apparato del nucleo(in esso ha ritagliato: 2 membrane, spazi perinucleari, complessi di pori, lamina.) 2) carioplasma(nucleoplasma) 3) cromatina(contiene eucromatina ed eterocromatina) 4) nucleolo(componente granulare e fibrillare.)

Il nucleo è una struttura cellulare che svolge la funzione di immagazzinare e trasmettere informazioni, oltre a regolare tutti i processi vitali della cellula. Il nucleo porta l'inf genetica (ereditaria) sotto forma di DNA. I nuclei sono generalmente sferici o ovoidali. Ya circondato da un involucro nucleare. L'involucro nucleare è crivellato di pori nucleari. Attraverso di loro, il nucleo scambia sostanze con il citoplasma (l'ambiente interno della cellula). La membrana esterna passa nel reticolo endoplpsmatico e può essere cosparsa di ribosomi. Il rapporto tra le dimensioni del nucleo e della cellula dipende dall'attività funzionale della cellula. La maggior parte delle cellule è mononucleare. I cardiomiociti possono essere binucleati. I ciliati sono sempre binucleati. Sono caratterizzati dal dualismo nucleare (cioè i nuclei sono diversi per struttura e funzioni). Piccolo nucleo (generativo) - diploide. Fornisce solo il processo sessuale nei ciliati. Il grande nucleo (vegetativo) è polivalente. Regola tutti gli altri processi vitali. Le cellule di alcuni protozoi e le cellule dei muscoli scheletrici sono multinucleate.

Paya. o karyoteka ) ha uno spessore microscopico ed è quindi visibile al microscopio ottico. L'apparato di superficie del nucleo comprende:

a) involucro nucleare, o karyolemma; b) complessi di vapore; c) placca densa periferica (PPP), o lamina .

(1) Involucro nucleare (cariolemma). consiste di 2 membrane: esterna e interna, separate dallo spazio perinucleare. Entrambe le membrane hanno la stessa struttura a mosaico liquido della membrana plasmatica e differiscono nell'insieme delle proteine. Tra queste proteine ​​ci sono enzimi, vettori e recettori. La membrana nucleare esterna è una continuazione delle membrane GRES e può essere costellata di ribosomi sui quali avviene la sintesi proteica. Dal lato del citoplasma, la membrana esterna è circondata da una rete di intermedi (vi-mentin) fipaments. Tra le membrane esterna e interna c'è lo spazio perinucleare - una cavità larga 15-40 nm, il cui contenuto comunica con le cavità dei canali EPS. In composizione, lo spazio perinucleare è vicino all'ialoplasma e può contenere proteine ​​sintetizzate dai ribosomi. casa funzione cariolemma - isolamento dell'ialoplasma dal carioplasma. Speciali proteine ​​delle membrane nucleari situate nell'area dei pori nucleari svolgono una funzione di trasporto. L'involucro nucleare è permeato di pori nucleari, attraverso i quali sono collegati il ​​carioplasma e l'ialoplasma. Per regolare questa connessione, i pori sono (2) complessi porosi. Occupano il 3-35% della superficie dell'involucro nucleare. Il numero di pori nucleari con complessi di pori è variabile e dipende dall'attività del nucleo. Nell'area dei pori nucleari, le membrane nucleari esterne e interne si fondono. L'insieme delle strutture associate al poro nucleare è chiamato complesso del poro nucleare. Un tipico complesso di pori è una struttura proteica complessa: contiene più di 1000 molecole proteiche. Al centro del poro c'è globulo proteico centrale(granulo), da cui sottili fibrille si estendono lungo il raggio fino ai globuli proteici periferici, formando il diaframma dei pori. Lungo la periferia del poro nucleare, sono presenti due strutture ad anello parallele con un diametro di 80-120 nm (una da ciascuna superficie del cariolemma), ciascuna delle quali è formata 8 granuli proteici(globuli).

I globuli proteici del primo complesso sono suddivisi in centrale e periferica ... Usando globuli periferici viene effettuato il trasporto delle macromolecole dal nucleo all'ialoplasma. (fissato nella membrana da una speciale proteina integrale. Da questi granuli al centro convergono fibrille proteiche, formare una partizione - poro diaframma)

Coinvolge proteine ​​speciali dei globuli periferici - nucleoporine. I globuli periferici contengono una proteina speciale che trasporta le molecole di t-RNA.

globulo centraleè specializzato nel trasporto di i-RNA dal nucleo allo ialopdasmo. Contiene enzimi coinvolti nella modificazione chimica dell'mRNA - la sua in lavorazione.

I granuli dei complessi dei pori sono strutturalmente associati alle proteine ​​della lamina nucleare, che è coinvolta nella loro organizzazione.

Funzioni del complesso dei pori nucleari:

1. Garantire la regolamentazione del trasporto elettorale in-in tra il citoplasma e il nucleo.

2. Trasferimento attivo v nucleo proteico

3. Trasferimento di subunità ribosomiali nel citoplasma

(3) RFP o laminato

strato con uno spessore di 80-300 nm. confina dall'interno con la membrana nucleare interna. La membrana nucleare interna è liscia, le sue proteine ​​integrali sono associate alla lamina (piastra densa periferica). La lamina è costituita da speciali proteine ​​della lamina intrecciate che formano un carioscheletro periferico. Le proteine ​​laminate appartengono alla classe dei filamenti intermedi (fibrille scheletriche). Nei mammiferi sono noti 4 tipi di queste proteine: queste sono lomima A, B, B 2 e C. Queste proteine ​​entrano nel nucleo dal citoplasma. Lamine di diverso tipo interagiscono tra glitch e formano una rete proteica sotto la membrana interna dell'involucro nucleare. Con l'aiuto delle lamine "B" il PPP è collegato allo speciale integrale del guscio proteico nucleare. Le proteine ​​dell'"anello interno" dell'holobul priferich del complesso dei pori interagiscono anche con il PPP. Le regioni telomeriche dei cromosomi sono attaccate alla lamina "A".

Funzioni laminato: 1) sostenere la forma del nucleo. (anche se la membrana viene distrutta, il nucleo ha mantenuto la sua forma grazie alla lamina e i compositi dei pori rimangono in posizione.

2) serve come componente del carioscheletro

3) partecipa all'assemblaggio dell'involucro nucleare (formazione di karyolla) durante la divisione cellulare.

4) nel nucleo interfase, cromatina attaccata alla lamina. quindi la lamina svolge la funzione di fissazione della cromatina nel nucleo (assicura l'impacchettamento ordinato della cromatina, partecipa all'organizzazione spaziale della cromatina nel nucleo interfase). La lamina "A" interagisce con le regioni telomeriche dei cromosomi.

5) fornire strutture con l'organizzazione dei complessi dei pori.

importazione ed esportazione di proteine.

Nel nucleo attraverso i pori nucleari entrano: proteine-enzimi sintetizzati dai ribosomi citoplasmatici, che sono coinvolti nei processi di replicazione e riparazione (ripristino del danno al DNA); proteine-enzimi coinvolti nel processo di trascrizione; proteine ​​repressive che regolano il processo di trascrizione; proteine-istoni (che sono associati a una molecola di DNA e formano la cromatina); proteine ​​che compongono le subunità ribosomiali: proteine ​​della matrice nucleare che formano il carioscheletro; nucleotidi; ioni di sali minerali, in particolare ioni Ca e Mg.

Dal nucleo l'i-RNA viene rilasciato nel citoplasma. t-RNA e subunità ribosomiali, che sono particelle ribonucleoproteiche (r-RNA associato a proteine).

5. Composizione chimica e organizzazione strutturale della cromatina. livelli di compattazione. i cromosomi umani sono strutturati e classificati.

Nel nucleo cellulare, piccoli grani e grumi di materiale vengono colorati con coloranti basici.

La cromatina è una desossiribonucleoproteina (DNP) e consiste di DNA combinato con proteine ​​istoniche o proteine ​​non istoniche. Gli istoni e il DNA sono combinati in strutture chiamate nucleosomi. La cromatina corrisponde ai cromosomi, che nel nucleo interfase sono rappresentati da lunghi filamenti ritorti e sono indistinguibili come singole strutture. La gravità della spiralizzazione di ciascuno dei cromosomi non è la stessa lungo la loro lunghezza. L'implementazione delle informazioni genetiche viene effettuata da sezioni despiralizzate di cromosomi.

classificazione della cromatina:

1) eucromatina(attivo despiralizzato. La lettura inf (trascrizione) avviene su di esso. nel nucleo si rivela come aree più chiare più vicine al centro del nucleo) Si presume che il DNA che è geneticamente attivo nell'interfase sia concentrato in esso. L'eucromatina corrisponde a segmenti di cromosomi che despirato e aperto alla trascrizione.

2) eterocromatina(non funzionante spiralato, condensato, più compatto Nel nucleo si manifesta sotto forma di grumi alla periferia.) diviso per:costitutivo (sempre inattivo, mai convertito in eucromatina) e Opzionale (in determinate condizioni o in determinate fasi del ciclo immunitario, può passare in eucromatina). situato più vicino al guscio del gheriglio, più compatto. Un esempio di accumulo di facoltà eterocromatina è il corpo di Barr, un cromosoma X inattivato nelle femmine di mammifero, che è strettamente attorcigliato e inattivo nell'interfase.

Pertanto, dalle caratteristiche morfologiche del nucleo (dal rapporto tra il contenuto di eu- ed eterocromatina), è possibile valutare l'attività dei processi di trascrizione e, di conseguenza, la funzione sintetica della cellula.

La cromatina e i cromosomi sono desossiribonucleoproteine ​​(DNP), ma la cromatina è uno stato non attorcigliato e i cromosomi sono uno stato attorcigliato. Non ci sono cromosomi nel nucleo interfase; i cromosomi compaiono quando l'involucro nucleare viene distrutto (durante la divisione).

Struttura cromosomica:

i cromosomi sono lo stato più ricco di cromatina.

I cromosomi si distinguono costrizione primaria (centromero), dividere il cromosoma in due bracci. La costrizione primaria è la parte meno spiralizzata del cromosoma; durante la divisione cellulare, i fili del fuso di divisione sono attaccati ad essa. Alcuni cromosomi hanno profondità costrizioni secondarie, separando piccole sezioni di cromosomi chiamate satelliti. Nell'area delle costrizioni secondarie, ci sono geni che codificano informazioni sull'r-RNA, quindi le costrizioni secondarie dei cromosomi sono chiamate organizzatori nucleolari.

A seconda della posizione del centromero, si distinguono tre tipi di cromosomi:

1) metacentrico (hanno spalle di dimensioni uguali o quasi uguali);

2) submetacentrico (hanno spalle di dimensioni disuguali);

3) acrocentrico (a forma di bastoncino con una seconda spalla corta, quasi invisibile);

Le estremità dei bracci dei cromosomi sono chiamate telomeri

Livelli di calcolo della cromatina:

1. Nucleosomiale- Due giri e mezzo della doppia elica del DNA (146-200 coppie di nucleotidi) sono avvolti all'esterno del nucleo proteico, formando un nucleosoma. Ogni istone è rappresentato da due molecole. Il DNA è avvolto all'esterno del nucleo, formando due giri e mezzo. La sezione di DNA tra i nucleosomi è chiamata linker e ha una lunghezza di 50-60 paia di basi. Lo spessore del filamento del nucleosoma è di 8-11 nm.

2. Nucleomerico. La struttura nucleosomiale è attorcigliata per formare un superavvolgimento. Un'altra proteina istonica HI, che si trova tra i nucleosomi ed è associata a un linker, è coinvolta nella sua formazione. Una molecola di istone HI è attaccata a ciascun linker. Le molecole HI in un complesso con linker interagiscono tra loro e causano superavvolgimento fibrille nucleosomiali.

Di conseguenza, si forma una fibrilla di cromatina, il cui spessore è di 30 nm (il DNA viene compattato 40 volte). Il superavvolgimento avviene in due modi. 1) la fibrilla nucleosomiale può formare una spirale del secondo ordine, che ha la forma di un solenoide; 2) 8-10 nucleosomi formano una grande struttura compatta - nucleomero. Questo livello impedisce la sintesi dell'RNA dal DNA nucleomerico (non avviene la trascrizione).

3. Cromomerico(struttura ad anello). La fibrilla di cromatina forma anelli che si incastrano l'uno con l'altro utilizzando speciali proteine ​​non istoniche o centri di anello - cromomeri. Spessore 300nm.

4. Cromonemal- si forma a seguito della convergenza dei cromomeri lungo la lunghezza. Chromonema contiene una molecola di DNA gigante in un complesso con proteine, ad es. fibrilla di deossi-ribonucleoproteina - DNP (400 nm).

5. cromatidio- il cromonema si ripiega più volte, formando un corpo cromatide (700 nm). Dopo la replicazione del DNA, il cromosoma contiene 2 cromatidi.

6. Cromosomico(1400nm). Consiste di due cromatidi. I cromatidi sono collegati da un centromero. Durante la divisione cellulare, i cromatidi divergono, cadendo in diverse cellule figlie.

cromosomi umani

Karyotyp - un insieme di caratteristiche (numero, dimensioni, forma, ecc.) Di un set completo di cromosomi inerenti alle cellule di una determinata specie biologica ( specie cariotipo), un dato organismo ( cariotipo individuale) o riga (clone) di celle.

Per la procedura di determinazione del cariotipo si può utilizzare qualsiasi popolazione di cellule in divisione; per la determinazione del cariotipo umano si possono utilizzare o leucociti mononucleati estratti da un campione di sangue, la cui divisione è provocata dall'aggiunta di mitogeni, oppure colture di cellule che sono normalmente si divide intensamente (fibroblasti della pelle, cellule del midollo osseo).

cariotipo - un insieme diploide di cromosomi, caratteristico delle cellule somatiche degli organismi di una data specie, che è una caratteristica specie-specifica ed è caratterizzato da un certo numero e struttura di cromosomi.

L'insieme cromosomico della maggior parte delle cellule è diploide (2n), il che significa che ogni cromosoma ha una coppia, ad es. cromosoma omologo. Di solito, al momento della fecondazione si forma un insieme diploide (2n) di cromosomi (uno di una coppia di cromosomi del padre, l'altro della madre). Alcune cellule sono triploidi (3p), ad esempio le cellule dell'endosperma.

Un cambiamento nel numero di cromosomi nel cariotipo di una persona può portare a varie malattie. Più frequente malattia cromosomica una persona ha Sindrome di Down per trisomia (a una coppia di cromosomi normali se ne aggiunge uno in più, lo stesso in più) sul 21° cromosoma. Questa sindrome si verifica con una frequenza di 1-2 per 1000.

Trisomie note sul 13° cromosoma - Sindrome di Patau, così come sul 18° cromosoma - Sindrome di Edwards, in cui la vitalità dei neonati è drasticamente ridotta. Muoiono nei primi mesi di vita a causa di molteplici difetti di sviluppo.
Abbastanza spesso, una persona ha un cambiamento nel numero di cromosomi sessuali. Tra questi, è nota la monosomia X (di una coppia di cromosomi, solo uno (X0) è presente) è Sindrome di Shereshevsky-Turner... Meno comune è la trisomia X e La sindrome di Klinefelter(XXY, XXXY, XXY, ecc.)

6. Ialoplasma. Organelli, loro classificazione. Membrane biologiche.

ialoplasma - una parte del citoplasma di animali e cellule vegetali che non contiene strutture che possono essere distinte al microscopio ottico.

Ialoplasma(hyaloplasma; dal greco hyalinos - trasparente) costituisce circa il 53-55% del volume totale del citoplasma (citoplasma), formando una massa omogenea di composizione complessa. L'ialoplasma contiene proteine, polisaccaridi, acidi nucleici, enzimi. Con la partecipazione dei ribosomi, le proteine ​​vengono sintetizzate nell'ialoplasma, si verificano varie reazioni metaboliche intermedie. Organelli, inclusioni e il nucleo cellulare si trovano anche nell'ialoplasma.

Il ruolo principale dell'ialoplasma è l'unificazione di tutte le strutture cellulari in relazione alla loro interazione chimica e alla fornitura di processi biochimici di trasporto.

organelli (organelli) sono microstrutture essenziali per tutte le cellule che svolgono determinate funzioni vitali. Distinguere organelli di membrana e non membrana.

A organelli di membrana , separati dallo ialoplasma circostante da membrane, comprendono il reticolo endoplasmatico, il complesso di Golgi, i lisosomi, i perossisomi, i mitocondri.

Reticolo endoplasmaticoè un'unica struttura continua formata da un sistema di serbatoi, tubi e sacche appiattite. Nelle micrografie elettroniche si distingue un reticolo endoplasmatico granuloso (ruvido, granulare) e non granulare (liscio, agranulare). Il lato esterno della rete granulare è ricoperto di ribosomi, quello non granulare è privo di ribosomi. Il reticolo endoplasmatico granulare sintetizza (sui ribosomi) e trasporta le proteine. La rete non granulare sintetizza lipidi e carboidrati e partecipa al loro metabolismo (ad esempio, ormoni steroidei nella corteccia surrenale e cellule di Leydig (sustenociti) dei testicoli; glicogeno nelle cellule del fegato). Una delle funzioni più importanti del reticolo endoplasmatico è la sintesi delle proteine ​​di membrana e dei lipidi per tutti gli organelli cellulari.

Complesso del Golgiè un insieme di sacche, vescicole, cisterne, tubi, placche, limitate da una membrana biologica. Gli elementi del complesso del Golgi sono interconnessi da stretti canali. Nelle strutture del complesso di Golgi avviene la sintesi e l'accumulo di polisaccaridi, complessi proteico-carboidrati, che vengono rimossi dalle cellule. Ecco come si formano i granuli secretori. Il complesso di Golgi si trova in tutte le cellule umane, ad eccezione degli eritrociti e delle scaglie cornee dell'epidermide. Nella maggior parte delle cellule, il complesso di Golgi si trova intorno o vicino al nucleo, nelle cellule esocrine - sopra il nucleo, nella parte apicale della cellula. La superficie interna convessa delle strutture del complesso di Golgi è diretta verso il reticolo endoplasmatico e la superficie esterna, concava, verso il citoplasma.

Le membrane del complesso di Golgi sono formate dal reticolo endoplasmatico granulare e sono trasportate da vescicole di trasporto. Dall'esterno del complesso del Golgi, vescicole secretorie germogliano costantemente e le membrane delle sue cisterne si rinnovano costantemente. Le vescicole secretorie forniscono materiale di membrana per la membrana cellulare e il glicocalice. Pertanto, è assicurato il rinnovamento della membrana plasmatica.

lisosomi sono vescicole con un diametro di 0,2-0,5 micron, contenenti circa 50 tipi di vari enzimi idrolitici (proteasi, lipasi, fosfolipasi, nucleasi, glicosidasi, fosfatasi). Gli enzimi lisosomiali sono sintetizzati sui ribosomi del reticolo endoplasmatico granulare, da dove vengono trasportati dalle vescicole di trasporto al complesso di Golgi. I lisosomi primari germogliano dalle vescicole del complesso di Golgi. Un ambiente acido viene mantenuto nei lisosomi, il suo pH varia da 3,5 a 5,0. Le membrane dei lisosomi sono resistenti agli enzimi in esse contenuti e proteggono il citoplasma dalla loro azione. La violazione della permeabilità della membrana lisosomiale porta all'attivazione di enzimi e gravi danni alla cellula fino alla sua morte.

Nei lisosomi secondari (maturi) (fagolisosomi), i biopolimeri vengono digeriti in monomeri. Questi ultimi vengono trasportati attraverso la membrana lisosomiale nell'ialoplasma della cellula. Le sostanze non digerite rimangono nel lisosoma, a seguito della quale il lisosoma si trasforma nel cosiddetto corpo residuo ad alta densità elettronica.

Mitocondri(mitocondrii), che sono le "stazioni energetiche della cellula", sono coinvolte nei processi di respirazione cellulare e di trasformazione dell'energia in forme utilizzabili dalla cellula. Le loro funzioni principali sono l'ossidazione delle sostanze organiche e la sintesi dell'acido adenosina trifosforico (ATP). Ci sono molti grandi mitocondri nei cardiomiociti, le fibre muscolari del diaframma. Si trovano in gruppi tra miofibrille, circondati da granuli di glicogeno ed elementi del reticolo endoplasmatico non granulare. I mitocondri sono organelli con doppie membrane (ciascuna spessa circa 7 nm). Tra le membrane mitocondriali esterna ed interna, c'è uno spazio intermembrana largo 10-20 nm.

A non membrana gli organelli includono il centro cellulare delle cellule eucariotiche e i ribosomi presenti nel citoplasma delle cellule sia eu che procariotiche.

ribosomaè una particella ribonucleoproteica arrotondata con un diametro di 20-30 nm. È costituito da subunità piccole e grandi, la cui combinazione si verifica in presenza di RNA messaggero (messaggero) (mRNA). Una molecola di mRNA di solito combina diversi ribosomi come una serie di perline. Questa struttura si chiama polisoma. I polisomi si trovano liberamente nella sostanza principale del citoplasma o sono attaccati alle membrane del reticolo citoplasmatico ruvido. In entrambi i casi, servono come siti per la sintesi proteica attiva.

70S - i ribosomi si trovano nei procarioti e nei cloroplasti e nei mitocondri degli eucarioti. ribosomi 8OS leggermente più grandi si trovano nel citoplasma degli eucarioti. Durante la sintesi proteica, i ribosomi si muovono lungo l'mRNA. Il processo è più efficiente se non uno, ma diversi ribosomi si muovono lungo l'mRNA. Tali catene di ribosomi sull'mRNA sono chiamate poliribosomi, o polisomi.

MEMBRANE:

tutte le membrane formano film lipoproteici; hanno un doppio strato di lipidi.

Le membrane contengono fino al 20% di acqua. lipidi.

membrane consiste in lipidi di tre classi: fosfolipidi, glicolipidi e colesterolo. Fosfolipidi e glicolipidi sono composti da due lunghe "code" idrocarburiche idrofobe che sono collegate ad una "testa" idrofila carica. Il colesterolo irrigidisce la membrana occupando lo spazio libero tra le code lipidiche idrofobe e impedendo loro di piegarsi. Pertanto, le membrane a basso contenuto di colesterolo sono più flessibili e ad alto contenuto di colesterolo sono più rigide e fragili.

Le membrane cellulari sono spesso asimmetriche, cioè gli strati differiscono nella composizione dei lipidi, la transizione di una singola molecola da uno strato all'altro (il cosiddetto ciabatte infradito) è difficile. La composizione e l'orientamento delle proteine ​​di membrana differiscono.

Uno dei più importanti funzioni biomembrane - barriera. Ad esempio, la membrana dei perossisomi protegge il citoplasma dai perossidi dannosi per la cellula.

Un'altra proprietà importante di una biomembrana è la permeabilità selettiva.

Il concetto dell'unità delle strutture materiali e di un mezzo ondulatorio ontologico senza massa ci consente di comprendere la natura di tutti i tipi di interazioni e l'organizzazione sistemica della struttura di nucleoni, nuclei e atomi. I neutroni svolgono un ruolo chiave nella formazione e nel mantenimento della stabilità nucleare, che è fornita da due legami di scambio bosonico tra protoni e neutroni. Le particelle alfa sono i principali elementi costitutivi della struttura. Le strutture dei nuclei, che sono di forma quasi sferica, si sono formate secondo i periodi del sistema periodico di D.I. Mendeleev per aggiunta successiva del complesso n-p-n, particelle alfa e neutroni. La ragione del decadimento radioattivo degli atomi non è la struttura ottimale del nucleo: un eccesso del numero di protoni o neutroni, asimmetria. La struttura alfa dei nuclei spiega le cause e il bilancio energetico di tutti i tipi di decadimento radioattivo.

struttura del nucleone

particelle alfa

Forze di "scambio bosonico"

stabilità

radioattività

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La fisica moderna propone modelli a goccia, a guscio, generalizzati e di altro tipo per descrivere la struttura dei nuclei. Il legame dei nucleoni nei nuclei è spiegato dall'energia di legame dovuta a "speciali forze nucleari specifiche". Le proprietà di queste forze (attrazione, azione a corto raggio, indipendenza dalla carica, ecc.) sono accettate come un assioma. La domanda "perché è questo?" si pone per quasi tutte le tesi. “Si accetta (?) che queste forze siano le stesse per i nucleoni... (?). Per i nuclei leggeri, l'energia specifica di legame aumenta vertiginosamente, subendo una serie di salti (?), quindi aumenta più lentamente (?), e poi diminuisce gradualmente. " "I più stabili sono i cosiddetti" nuclei magici ", in cui il numero di protoni o neutroni è uguale a uno dei numeri magici: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 ... (?) I nuclei due volte magici sono particolarmente stabili: 2He2, 8O8, 20Ca20, 20Ca28, 82Pb126 "(gli indici sinistro e destro corrispondono rispettivamente al numero di protoni e neutroni nel nucleo). Perché ci sono nuclei "magici" e l'isotopo magico 28Ni28 con un'energia di legame specifica massima di 8,7 MeV è un
(T1 / 2 = 6,1 giorni)? “I nuclei sono caratterizzati da energia di legame praticamente costante e densità costante, indipendentemente dal numero di nucleoni” (?!). Ciò significa che l'energia di legame non caratterizza nulla, così come i valori tabulari del difetto di massa (20Ca20 è inferiore a 21Sc24, 28Ni30 è inferiore a 27Co32 e 29Cu34, ecc.). La fisica riconosce che "la natura complessa delle forze nucleari e la difficoltà di risolvere equazioni ... non hanno permesso di sviluppare fino ad ora una teoria coerente unificata del nucleo atomico". La scienza del XX secolo, costruita sui postulati della teoria della relatività, ha abolito la logica e il rapporto causa-effetto, e ha dichiarato realtà i fantasmi matematici. Non conoscendo la struttura dei nuclei e degli atomi, gli scienziati hanno creato bombe atomiche e stanno cercando di imitare il Big Bang dell'Universo nei collisori...

"La rivoluzione nelle scienze naturali di A. Einstein" ha sostituito le equazioni del "continuum spazio-temporale" per i lavori di dozzine di eminenti scienziati (Huygens, Hooke, Jung, Navier, Stokes, Hertz, Faraday, Maxwell, Lorentz, Thomson , Tesla, ecc.), che sviluppò la teoria dell'elettromagnetismo e dell'atomismo nell'ambiente "etere". Dovresti tornare indietro di un secolo...

Scopo e metodo di lavoro. Una via d'uscita dall'impasse della scienza è possibile sulla base della comprensione dell'essenza dell'ambiente "etere". IN E. Vernadsky ha scritto: “Tutto lo spazio accessibile, tutto lo spazio concepibile è racchiuso dalla radiazione di un ambiente NON MATERIALE ... Intorno a noi, in noi stessi, ovunque e ovunque, senza interruzione, in eterno cambiamento, coincidenti e collidenti, ci sono radiazioni di diverse lunghezze d'onda - dalle onde, la cui lunghezza è stimata in dieci milionesimi frazioni di millimetro, fino a quelle lunghe, misurate in chilometri... Tutto lo spazio ne è riempito...". Tutto il materiale è formato da questo ambiente ontologico, non materiale, ondulatorio ed esiste in interazione con esso. "Etere" non è gas o caos di vortici, ma "Azione, ordine del caos - SPIRITO". Nell'ambiente di SPIRIT da una singola particella elementare - muratore (elettrone / positrone), le strutture da nucleoni, nuclei e atomi all'Universo sono organizzate regolarmente e sistematicamente.

Il lavoro ha sviluppato un modello della struttura dei nuclei, che spiega le loro proprietà, le ragioni del legame dei nucleoni nei nuclei, la stabilità speciale e la radioattività.

Struttura e proprietà dei nucleoni

Il modello dei nucleoni adottato in fisica è costruito da decine di ipotetiche particelle con il favoloso nome "quark" e favolose differenze, tra cui: colore, fascino, stranezza, fascino. Questo modello è troppo complesso, manca di prove e non può nemmeno spiegare la massa delle particelle. Il modello della struttura dei nucleoni, che spiega tutte le loro proprietà, è stato sviluppato da I.V. Dmitriev (Samara) sulla base del suo principio scoperto sperimentalmente della massima entropia configurazionale (uguaglianza degli elementi strutturali sulla superficie e nel volume delle particelle primarie) e la tesi sull'esistenza delle particelle solo quando ruotano "lungo uno, due o tre assi interni intrinseci." Il nucleone è formato da 6 strutture esagonali di π + (-) - mesoni che circondano il muone più μ +, e la loro struttura è costruita selezionando il numero di sfere: elettroni e positroni di due tipi. Tale struttura è stata convalidata sulla base dell'interazione delle particelle materiali dei muratori e dell'ambiente dell'Energia Spirituale nel lavoro, e quindi raffinata e dimostrata sulla base della costruzione della struttura dei mesoni secondo la costante della struttura fine
1 / α = 2h (ε0 / μ0) 1/2 / e2 = 137.036. I fisici W. Pauli, R. Feynman sono perplessi sul significato fisico di questa costante), e nell'ambiente di SPIRIT è ovvio: solo a una distanza relativa 1 / α dalla carica c'è un'interazione ondulatoria tra materia e ambiente.

Il numero calcolato di muratori (me) nella struttura del muone dovrebbe essere 3/2α = 205,6 e la massa del muone dovrebbe essere 206,768 me. Nella sua struttura di 207 muratori, quello centrale determina la carica ± e e lo spin ± 1/2, e 206 sono reciprocamente compensati. Le peonie, come postulato da I. Dmitriev, sono formate da elettroni e positroni "biassiali" (spin = 0, carica +/-, massa me). In un ambiente SPIRITO, bosoni con una massa di 2/3 me dovrebbero formarsi come primo stadio nella formazione della materia dai quanti della radiazione di fondo dell'Universo nell'atmosfera del Sole. Dovrebbero esserci 3 / α = 411 particelle di tali particelle in una struttura densa e la loro massa dovrebbe essere 3 / α · 2/3 me = 274 me, che corrisponde a pi-mesoni (mπ = 273.210 me). La loro struttura è simile ai muoni: la particella al centro determina la carica ± 2/3e e lo spin 0, e 205 particelle sono bilanciate tra loro.

La struttura del protone dal muone centrale e dai 6 pioni, tenendo conto della perdita di massa dovuta al legame di scambio ("nucleare") di 6 masse (il legame tra il muone e i pioni) e 6 bosoni (il legame tra il pions, 4 me), spiega la sua massa.

р = 6mp + mm - 10me = 6 273.210 me + 206.768 me - 10me = 1836.028 me.

Questo valore, con una precisione dello 0,007%, corrisponde alla massa del protone Mp = 1836,153me. La carica del protone + e e lo spin ± 1/2 sono determinati dal massone centrale + nel muone centrale +. Il modello del protone spiega tutte le sue proprietà, inclusa la stabilità. Nell'ambiente di SPIRIT, l'interazione delle particelle materiali avviene per effetto della risonanza delle "nuvole" ambientali ad esse associate (coincidenza di forma e frequenza). Il protone è stabile, in quanto protetto da particelle di materiale e quanti da un guscio di pioni con un diverso campo d'onda.

La massa del protone è 1836,153 me e la massa del neutrone è 1838.683 me. La compensazione della carica del protone, per analogia con un atomo di idrogeno, sarà fornita da un elettrone in un'orbita d'onda nel suo piano equatoriale ("un asse di rotazione"), e la sua "rotazione biassiale" risulterà essere "propria" in un nuvola di pioni. Aggiungi 2 bosoni in pioni di neutroni opposti; compensano il momento angolare orbitale e la massa dei neutroni sarà di 1838.486 me. Questa struttura spiega la massa del neutrone (la differenza è dello 0,01%), l'assenza di carica e, soprattutto, le forze "nucleari". Il bosone "extra" è debolmente legato nella struttura e fornisce un legame "di scambio", occupando una "vacanza" nel pione vicino del protone con la frequenza nucleare, sposta un altro bosone, che ritorna al neutrone. I bosoni "extra" in un neutrone sono i suoi "due bracci" che tengono insieme i nuclei.

Il neutrone nei nuclei degli elementi garantisce la stabilità dei nuclei e "sfugge" esso stesso nel nucleo dal decadimento (T1 / 2 = 11,7 min.), La ragione per cui sono i suoi "punti deboli": l'orbita dell'elettrone e la presenza nel "peon coat" in due dei sei pioni sopra il bosone "extra".

Gli scienziati del ventesimo secolo hanno escogitato dozzine di teorie e centinaia di particelle "elementari", ma non sono riusciti a spiegare la struttura degli atomi, e la Natura aveva bisogno solo di due di tali particelle per creare due nucleoni, e 92 di loro erano elementi e per costruire il intero MONDO materiale!!!

Struttura alfa dei nuclei atomici

Gli isotopi di tutti gli elementi più diffusi in Natura hanno un numero pari di neutroni (ad eccezione di 4Be5 e 7N7). In totale, su 291 isotopi stabili, il 75% ha un numero pari di neutroni e solo il 3% ha nuclei pari. Ciò testimonia la preferenza per il legame di un protone con due neutroni, l'assenza di legami protone-protone e "l'indipendenza dalla carica delle forze nucleari". La struttura dei nuclei è formata da legami neutrone-protone, in cui ogni neutrone può contenere 2 protoni scambiando due bosoni (ad esempio 2He1). Nei nuclei pesanti, il numero relativo di neutroni aumenta, rafforzando la struttura nucleare.

Gli argomenti esposti e il principio dell'organizzazione sistematica della materia in un ambiente immateriale consentono di proporre un modello di "costruzione a blocchi" della struttura dei nuclei degli elementi, in cui il "blocco" è il nucleo di un elio atomo - una particella alfa. L'elio è l'elemento principale della nucleosintesi cosmologica e, in termini di abbondanza nell'Universo, è il secondo elemento dopo l'idrogeno. Le particelle alfa sono la struttura ottimale di due coppie di nucleoni strettamente legate. Questa è una struttura sferica molto compatta, strettamente connessa, che può essere geometricamente rappresentata come una sfera con un cubo inscritto in essa con nodi in diagonali opposte di 2 protoni e 2 neutroni. Ogni neutrone ha due legami di "scambio nucleare" con due protoni. La connessione elettromagnetica dell'approccio di un neutrone con i protoni è fornita da un elettrone orbitale nella sua struttura (conferma: momenti magnetici: μ (p) = 2.793 μN, μ (n) = -1.913 μN, dove μN è il magnetone nucleare di Bohr) .

La presunta repulsione "coulombiana" dei protoni non contraddice il loro approccio. La spiegazione di ciò, così come nelle strutture dei muoni dei muratori, risiede nella comprensione della "carica" ​​come proprietà inalienabile della massa delle particelle - il movimento dell'ambiente SPIRIT, associato al moto ondoso della massa, espresso come una forza in questo mezzo (l'unità di carica può essere coulomb2 - forza moltiplicata per superficie). I due tipi di carica +/- sono il senso di rotazione sinistro e destro. Quando due protoni si avvicinano l'uno all'altro nel piano equatoriale, il moto del mezzo "catturato" sarà opposto e quando si avvicina "dai poli" avviene in una direzione, contribuendo all'avvicinamento. L'approccio delle particelle è limitato dall'interazione dei loro gusci di "campo" corrispondenti alla lunghezza d'onda "Compton": λK (p) = 1.3214 · 10-15 m, e λK (n) = 1.3196 · 10-15 m. tale distanza, le forze di scambio bosonico ("nucleare") agiscono tra di loro.

Le strutture nucleari delle particelle alfa sono formate con un volume minimo e una forma prossima a quella sferica. La struttura delle particelle alfa consente loro di combinarsi rompendo un legame di scambio bosonico n-p e formando due legami n-p e p-n con una particella alfa vicina. Per qualsiasi numero di protoni nel nucleo, si forma un singolo campo sferico, la cui forza è la stessa come se la carica fosse concentrata al centro (regola di Ostrogradsky-Gauss). La formazione di un singolo campo nucleare è confermata dalla struttura orbitale-onda degli atomi, dove tutte le orbite s, p, d, f formano gusci sferici.

La costruzione di nuclei di elementi da particelle alfa avviene sistematicamente, sequenzialmente in ogni periodo in base al nucleo dell'elemento precedente. Nei nuclei con un numero pari di protoni, i legami sono bilanciati, non è possibile la comparsa di un protone aggiuntivo nella struttura dell'atomo successivo. Nei nuclei atomici, dopo l'ossigeno, l'aggiunta di un protone avviene secondo lo schema (n-p-n). Una chiara sequenza della formazione delle strutture secondo i periodi e le righe nella tabella di D.I. Mendeleev - conferma della validità del modello proposto di nuclei e serve come conferma di V.I. Vernadsky sulla "successione degli atomi": "Il processo della regolare transitorietà degli atomi si verifica inevitabilmente e irresistibilmente ... Prendendo la storia di qualsiasi atomo nel tempo cosmico, vediamo che dopo determinati intervalli di tempo, contemporaneamente, a salti uguali , nella direzione del vettore temporale polare, passa in un altro atomo, un altro elemento chimico." Gli schemi dei nuclei dei primi periodi degli atomi sono presentati in tabella. 1.

Tabella 1

La struttura presunta dei nuclei (proiezione planare) dei principali isotopi di atomi stabili da particelle alfa (α), protoni (p) e neutroni (n): pAn

I successivi 5 e 6 periodi degli elementi possono essere simulati in modo simile, tenendo conto che un aumento del numero di protoni richiederà un aumento del numero di neutroni sia nello scheletro interno dei nuclei che nello strato superficiale, secondo il schema nn.

La proiezione planare illustrativa presentata della struttura dei nuclei può essere integrata da un diagramma orbitale corrispondente ai periodi della tavola periodica
(Tavolo 2).

Tavolo 2

Gusci nucleari di elementi e periodi nella tabella D.I. Mendeleev

I gusci sono costruiti come la struttura di un atomo, dove i gusci sferici delle orbite degli elettroni in ciascun periodo si formano con un raggio maggiore rispetto al periodo precedente.

Gli elementi dopo 82Pb126 (83Bi126 T1 / 2 ≈1018 anni) non sono stabili (in Tabella 2 sono riportati tra parentesi). 41 particelle alfa nella struttura del piombo formano una carica elettrica, che richiede ulteriori 40-44 neutroni per mantenere la stabilità dei nuclei. Il rapporto tra il numero di neutroni e protoni n/p> (1,5 ÷ 1,6) è il limite di stabilità per i nuclei pesanti. Le emivite dei nuclei dopo 103 "elementi" sono secondi. Questi "elementi" non possono preservare la struttura del nucleo e formare il guscio elettronico dell'atomo. Non vale la pena spendere i soldi e il tempo degli scienziati nella loro produzione artificiale. Non ci può essere “isola di stabilità”!

Il modello della struttura alfa dei nuclei spiega le forze di interconnessione, stabilità e tutte le proprietà degli elementi (completezza della struttura dei gas inerti, abbondanza in natura e stabilità speciale degli elementi con una struttura simmetrica: O, C, Si, Mg, Ca, somiglianza con Cu, Ag, Au ...) ...

Cause di decadimento "non spontaneo"

Le strutture degli isotopi radioattivi non sono simmetriche, presenza di una coppia n-p sbilanciata. L'emivita degli isotopi è più breve, più la loro struttura differisce da quella ottimale. La radioattività degli isotopi con un gran numero di protoni è spiegata dal fatto che le forze di "scambio" dei neutroni non sono in grado di mantenere la loro carica totale e il decadimento degli isotopi con un eccesso di neutroni è spiegato dal loro eccesso per un ottimale struttura. La struttura alfa dei nuclei spiega le cause di tutti i tipi di decadimento radioattivo.

Decadimento alfa. In fisica nucleare, "secondo i concetti moderni, le particelle alfa si formano al momento del decadimento radioattivo quando due protoni e due neutroni che si muovono all'interno del nucleo si incontrano ... la fuga di una particella alfa dal nucleo è possibile a causa dell'effetto tunnel attraverso una potenziale barriera alta almeno 8,8 MeV." Tutto accade per caso: movimento, incontro, formazione, guadagno di energia e fuga attraverso una certa barriera. Nei nuclei con struttura alfa, non ci sono barriere per sfuggire. Quando la forza della carica totale di tutti i protoni supera le forze di scambio bosonico di trattenere tutti i neutroni, il nucleo scarta la particella alfa, la meno legata nella struttura, e "ringiovanisce" di 2 cariche. L'aspetto della possibilità di decadimento alfa dipende dalla struttura dei nuclei. Appare a 31 particelle alfa nel nucleo 62Sm84 (n / p = 1,31) e diventa necessario da 84Ро (n / p = 1,48).

+ decadimento. In fisica nucleare “il processo di decadimento β + - procede come se uno dei protoni del nucleo si trasformasse in un neutrone, emettendo un positrone e un neutrino: 11p → 01n + + 10e + 00νe ... Poiché la massa di un protone è minore di quella di un neutrone, allora tali reazioni non possono essere osservate per un protone libero. Tuttavia, per un protone legato in un nucleo, a causa dell'interazione nucleare delle particelle, queste reazioni risultano essere energeticamente possibili". La fisica ha sostituito la spiegazione del processo di reazione, la comparsa di un positrone nel nucleo e un aumento di massa di 2,5 me per la trasformazione di un protone in un neutrone con il postulato: "il processo è possibile". Questa possibilità è dovuta alla struttura alfa. Consideriamo il classico schema di decadimento: 15Р15 → 14Si16 + + 10e + 00νe. In accordo con la Tabella 1, la struttura dell'isotopo stabile 15P16 (7α-npn). struttura isotopica
15P15 - (7α-np), ma il legame (n-p) nella struttura è debole, quindi l'emivita è di 2,5 min. Lo schema di decadimento può essere presentato in più fasi. Un protone debolmente legato viene spinto fuori dalla carica nucleare, ma "afferra" il neutrone della particella alfa e lo distrugge con il rilascio di 4 bosoni-legami. I bosoni "biassiali" non possono esistere nell'ambiente della Gerarchia Spirituale e si trasformano in muratori "triassiali" con momenti diversi (+ e -; elettrone e positrone) con emissione di neutrini e antineutrini secondo gli schemi
β-: (e --- + e +++ → e- - ++ + ν0-) e β +: (e --- + e +++ → e + - + + ν0 +). Il positrone viene spinto fuori dal nucleo e l'elettrone in orbita attorno al precedente protone compensa la sua carica, trasformandolo in un neutrone. Schema di reazione supposto: (7α-np) → (6α- npn-р-np + 2е --- + 2e +++) → ((6 α) + (npnp) + n + (pe-)) + e + + ν0- + ν0 + → (7 α -nn) + e + + ν0- + ν0 +. Il diagramma spiega la causa e il processo di decadimento, la variazione della massa delle particelle e ipotizza l'emissione di 2 impulsi: neutrino e antineutrino.

-decadimento. "Poiché l'elettrone non vola fuori dal nucleo e non sfugge dal guscio dell'atomo, si presumeva che l'elettrone nascesse a seguito di processi che si verificano all'interno del nucleo ...". C'è una spiegazione! Tale processo è caratteristico dei nuclei che hanno nella loro struttura un numero di neutroni maggiore di quello degli isotopi stabili di questo elemento. La struttura del nucleo dell'isotopo successivo dopo il nucleo con la struttura pari-pari formata cresce con un "blocco" n-p-n e l'isotopo successivo in massa dopo che contiene un altro neutrone "non molto superfluo". Un neutrone può "scaricare" rapidamente un elettrone orbitante, diventando un protone, e formare una struttura alfa: npn + (n → p) = npnp = α. L'elettrone e l'antineutrino portano via la massa e l'energia in eccesso e la carica del nucleo aumenta di uno.

-cattura. Con una mancanza di neutroni per una struttura stabile, la carica in eccesso dei protoni attrae e cattura un elettrone da uno dei gusci interni dell'atomo, emettendo neutrini. Il protone nel nucleo si trasforma in un neutrone.

Conclusione

Il modello presentato della struttura alfa dei nuclei degli elementi consente di spiegare i modelli di formazione dei nuclei, la loro stabilità, le cause, gli stadi e il bilancio energetico di tutti i tipi di decadimento radioattivo. Le strutture dei protoni, dei neutroni, dei nuclei e degli atomi degli elementi, confermate dalla corrispondenza alle costanti universali, che sono le caratteristiche fisiche dell'ambiente dell'Essere Spirituale, spiegano tutte le proprietà e tutte le interazioni. La moderna fisica nucleare e atomica non è in grado di farlo. È necessaria una revisione dei concetti di base: dai postulati alla comprensione.

Riferimento bibliografico

Il nucleo è una parte indispensabile della cellula in molti organismi unicellulari e multicellulari.

Riso. 1.

Contiene geni nucleari e, di conseguenza, svolge 2 funzioni principali:

1. Conservazione e riproduzione dell'informazione genetica;

2. Regolazione dei processi metabolici nella cellula.

In base alla presenza o all'assenza di un nucleo formato nelle cellule, tutti gli organismi sono divisi in procarioti ed eucarioti. La principale differenza risiede nel grado di isolamento del materiale genetico (DNA) dal citoplasma e nella formazione di complesse strutture cromosomiche contenenti DNA negli eucarioti. Le cellule eucariotiche contengono nuclei sagomati. Le cellule procariotiche non hanno un nucleo di forma morfologica.

Implementando le informazioni ereditarie contenute nei geni, il nucleo controlla la sintesi proteica, i processi fisiologici e morfologici nella cellula. Le funzioni del nucleo sono svolte in stretta interazione con il citoplasma.

Il nucleo fu osservato per la prima volta da J. Purkine (1825) in un uovo di gallina. I nuclei delle cellule vegetali furono descritti da R. Brown (1831-33), che osservò in essi strutture sferiche. I nuclei delle cellule animali furono descritti da T. Schwann (1838-39).

La dimensione del nucleo varia da 1 micron (in alcuni protozoi) a 1 mm (nelle uova di alcuni pesci e anfibi). La maggior parte delle cellule eucariotiche contiene un nucleo. Tuttavia, esistono anche cellule multinucleate (fibre muscolari striate, ecc.). La composizione delle cellule ciliate, ad esempio, comprende 2 nuclei (macronucleo e micronucleo). Ci sono anche cellule poliploidi in cui c'è stato un aumento dei set di cromosomi.

La forma del nucleo può essere diversa (sferica, ellittica, irregolare, ecc.) e dipende dalla forma della cellula.

Esiste una relazione tra il volume del nucleo e il volume del citoplasma. Le cellule più giovani di solito hanno nuclei più grandi. La posizione del nucleo nella cellula può cambiare con la differenziazione o l'accumulo di nutrienti.

Il nucleo è circondato da una membrana nucleare, che è a due strati e contiene pori nucleari situati a uguale distanza l'uno dall'altro.

La composizione del nucleo interfase comprende carioplasma, cromatina, nucleoli e strutture sintetizzate nel nucleo (fibrille di pericromatina, granuli di pericromatina, granuli di intercromatina). Durante le fasi attive della divisione nucleare, si verificano la spiralizzazione della cromatina e la formazione dei cromosomi.

La struttura del nucleo è eterogenea. Ci sono regioni eterocromatiche più spiralizzate (falsi o nucleoli cromatinici). Il resto dei siti è eucromatinoso. Il peso specifico del nucleo è superiore a quello del resto del citoplasma. Tra le strutture nucleari, il nucleolo ha il peso maggiore. La viscosità del nucleo è maggiore della viscosità del citoplasma. Se l'involucro nucleare si rompe e fuoriesce il carioplasma, il nucleo collassa senza segni di ricostruzione.

Riso. 2.

Riso. 3.

L'involucro nucleare è costituito da due membrane, di cui quella esterna è una continuazione della membrana del reticolo endoplasmatico. Il doppio strato lipidico delle membrane nucleari interna ed esterna è collegato nei pori nucleari. Due reti di fibrille intermedie filamentose (linee colorate) forniscono la resistenza meccanica dell'involucro nucleare.Le fibrille all'interno del nucleo formano la lamina nucleare sottostante (secondo Alberts).

La membrana nucleare è direttamente correlata al reticolo endoplasmatico. Su entrambi i lati, è unito da strutture reticolari costituite da filamenti intermedi. La struttura a rete che riveste la membrana nucleare interna è chiamata lamina nucleare.

Riso. 4.

Guscio nucleare

Questa struttura è caratteristica di tutte le cellule eucariotiche. L'involucro nucleare è costituito da membrane lipoproteiche esterne ed interne, il cui spessore è di 7-8 nm. Le membrane lipoproteiche sono separate da uno spazio perinucleare largo da 20 a 60 nm. La membrana nucleare limita il nucleo dal citoplasma.

L'involucro nucleare è permeato da pori con un diametro di 60-100 nm. Al bordo di ciascun poro è presente una sostanza densa (annulus). Lungo il bordo del foro rotondo nell'involucro nucleare, ci sono tre file di granuli, 8 pezzi ciascuna: una fila si trova sul lato del nucleo, l'altra sul lato del citoplasma, la terza si trova nella parte centrale parte dei pori. La dimensione dei granuli è di circa 25 nm. Da questi granuli si estendono processi fibrillari; nel lume del poro è presente un elemento centrale del diametro di 15-20 nm, collegato all'anulus da fibrille radiali. Insieme, queste strutture formano un complesso di pori che regola il passaggio delle macromolecole attraverso i pori.

La membrana nucleare esterna può passare nelle membrane del reticolo endoplasmatico. La membrana nucleare esterna di solito contiene un gran numero di ribosomi. Nella maggior parte degli animali e delle cellule vegetali, la membrana esterna dell'involucro nucleare non rappresenta una superficie perfettamente piana: può formare sporgenze di varie dimensioni o escrescenze verso il citoplasma.

Il numero di pori nucleari dipende dall'attività metabolica delle cellule: maggiori sono i processi di sintesi nelle cellule, più pori per unità di superficie del nucleo cellulare.

Da un punto di vista chimico, l'involucro nucleare comprende DNA (0-8%), RNA (3-9%), lipidi (13-35%) e proteine ​​(50-75%).

Per quanto riguarda la composizione lipidica della membrana nucleare, è simile alla composizione chimica delle membrane dell'EPS (reticolo endoplasmatico). Le membrane nucleari sono povere di colesterolo e ricche di fosfolipidi.

La composizione proteica delle frazioni di membrana è molto complessa. Tra le proteine, sono stati trovati numerosi enzimi in comune con ER (ad esempio glucosio-6-fosfatasi, ATPasi Mg-dipendente, glutammato deidrogenasi, ecc.), Non è stata trovata l'RNA polimerasi. Qui sono state rivelate le attività di molti enzimi ossidativi (citocromo ossidasi, NADH-citocromo-c-reduttasi) e vari citocromi.

Tra le frazioni proteiche delle membrane nucleari, ci sono proteine ​​di base come gli istoni, il che è spiegato dalla connessione delle regioni della cromatina con l'involucro nucleare.

L'involucro nucleare è permeabile agli ioni, sostanze a basso peso molecolare (zuccheri, amminoacidi, nucleotidi). L'RNA viene trasportato dal nucleo al citoplasma.

L'involucro nucleare è una barriera che limita il contenuto del nucleo dal citoplasma e impedisce il libero accesso al nucleo di grandi biopolimeri.

Riso. 5. La membrana nucleare separa il nucleo dagli organelli citoplasmatici. Questa micrografia elettronica mostra una sezione sottile di un ovocita di riccio di mare, il cui nucleo è colorato in modo insolitamente uniforme e il citoplasma è densamente ricco di organelli. (Secondo Albert)

carioplasma

Il carioplasma o succo nucleare è il contenuto del nucleo cellulare, in cui sono immersi cromatina, nucleoli e granuli intranucleari. Dopo l'estrazione della cromatina con agenti chimici, la cosiddetta matrice nucleare viene trattenuta nel carioplasma. Questo complesso non rappresenta una sorta di frazione pura; include i componenti dell'involucro nucleare, il nucleolo e il carioplasma. Sia l'RNA eterogeneo che parte del DNA erano legati alla matrice nucleare. La matrice nucleare svolge un ruolo importante non solo nel mantenimento della struttura generale del nucleo interfase, ma può anche partecipare alla regolazione della sintesi degli acidi nucleici.

cromatina

Il nucleo cellulare è il deposito di quasi tutte le informazioni genetiche della cellula, quindi il contenuto principale del nucleo cellulare è la cromatina: un complesso di acido desossiribonucleico (DNA) e varie proteine. Nel nucleo e, soprattutto, nei cromosomi mitotici, il DNA della cromatina viene ripetutamente ripiegato, impacchettato in modo speciale per ottenere un alto grado di compattazione.

Dopotutto, tutti i lunghi filamenti di DNA devono essere impacchettati nel nucleo cellulare, il cui diametro è solo di pochi micrometri. Questo compito è risolto dal confezionamento sequenziale del DNA nella cromatina utilizzando proteine ​​speciali. La maggior parte delle proteine ​​della cromatina sono proteine ​​istoniche che fanno parte delle subunità globulari della cromatina chiamate nucleosomi. La cromatina è un filamento nucleoproteico che fa parte dei cromosomi. Il termine "cromatina" è stato introdotto da W. Flemming (1880). La cromatina è uno stato disperso di cromosomi nell'interfase del ciclo cellulare. I principali componenti strutturali della cromatina sono: DNA (30-45%), istoni (30-50%), proteine ​​non istoniche (4-33%). Esistono 5 tipi di proteine ​​istoniche che compongono la cromatina (H1, H2A, H2B, H3 e H4). La proteina H1 è debolmente legata alla cromatina.

Nella sua morfologia, la cromatina ricorda la struttura delle "perline" costituite da nucleosomi (particelle con un diametro di circa 10 nm). Un nucleosoma è un segmento di 200 paia di basi di DNA avvolto su un nucleo proteico, che consiste di 8 molecole di proteine ​​istoniche (H2A, H2B, H3 e H4). Ogni nucleosoma maschera 146 paia di basi. Il nucleosoma è una particella cilindrica, costituita da 8 molecole di istoni, di circa 10 nm di diametro, su cui vengono “ferite” poco meno di due spire di un filamento di molecola di DNA. Tutte le proteine ​​istoniche, ad eccezione di H1, fanno parte del nucleo del nucleosoma. La proteina H1, insieme al DNA, lega tra loro i singoli nucleosomi (questo sito è chiamato DNA linker). In un microscopio elettronico, tale cromatina decondensata artificialmente sembra "perline su un filo". Nel nucleo vivente della cellula, i nucleosomi sono strettamente interconnessi con l'aiuto di un'altra proteina istone di collegamento, formando la cosiddetta fibrilla cromatina elementare, di 30 nm di diametro. Altre proteine ​​di natura non istonica che compongono la cromatina forniscono ulteriore compattazione, cioè ripiegamento, delle fibrille di cromatina, che raggiunge i suoi valori massimi durante la divisione cellulare nei cromosomi mitotici o meiotici. Nel nucleo cellulare, la cromatina è presente sia sotto forma di cromatina densamente condensata, in cui le fibrille elementari di 30 nm sono strettamente impaccate, sia sotto forma di cromatina diffusa omogenea. Il rapporto quantitativo di questi due tipi di cromatina dipende dalla natura dell'attività metabolica della cellula, dal grado della sua differenziazione. Quindi, ad esempio, i nuclei degli eritrociti aviari, in cui non ci sono processi attivi di replicazione e trascrizione, contengono praticamente solo cromatina condensata densa. Parte della cromatina mantiene il suo stato compatto e condensato durante l'intero ciclo cellulare - questa cromatina è chiamata eterocromatina e differisce dall'eucromatina in una serie di proprietà.

Le sezioni spiralizzate dei cromosomi sono geneticamente inerti. Il trasferimento delle informazioni genetiche viene effettuato da sezioni despiralizzate di cromosomi, che, a causa del loro piccolo spessore, non sono visibili al microscopio ottico. Nelle cellule in divisione, tutti i cromosomi sono fortemente spiralizzati, accorciati e diventano compatti nelle dimensioni e nella forma.

La cromatina dei nuclei in interfase è corpi portatori di DNA (cromosomi), che in questo momento perdono la loro forma compatta, si allentano, si decondensano. Il grado di tale decondensazione dei cromosomi può essere diverso nei nuclei di cellule diverse. Quando un cromosoma o parte di esso è completamente decondensato, queste zone sono chiamate cromatina diffusa. Con l'allentamento incompleto dei cromosomi, nel nucleo interfase sono visibili aree di cromatina condensata (a volte chiamata eterocromatina). È stato dimostrato che il grado di decondensazione del materiale cromosomico nell'interfase può riflettere il carico funzionale di questa struttura. Più diffusa è la cromatina del nucleo interfase, maggiori sono i processi sintetici in esso. Un calo della sintesi dell'RNA nelle cellule è solitamente accompagnato da un aumento delle zone di cromatina condensata.

La cromatina viene condensata al massimo durante la divisione cellulare mitotica, quando si trova sotto forma di corpi densi - cromosomi. Durante questo periodo, i cromosomi non portano alcun carico sintetico, non includono i precursori del DNA e dell'RNA.

Riso. 6.

Le particelle nucleosomiali sono costituite da due giri completi di DNA (83 coppie di nucleotidi per giro), attorcigliati attorno al nucleo, che è un ottamero istonico, e sono collegati da DNA linker. Una particella nucleosoma viene isolata dalla cromatina mediante idrolisi limitata delle regioni di collegamento del DNA da parte della nucleasi micrococcica. In ogni particella nucleosomiale, un frammento della doppia elica del DNA, lungo 146 paia di basi, è attorcigliato attorno al nucleo dell'istone. Questo nucleo proteico contiene due molecole di ciascuno degli istoni H2A, H2B, H3 e H4. Le catene polipeptidiche istoniche sono da 102 a 135 residui di amminoacidi e il peso totale dell'ottamero è di circa 100.000 Da. Nella forma decondensata della cromatina, ogni "perla" è collegata a una particella adiacente da una regione filamentosa di DNA linker (secondo Alberts).

Riso. 7.

Riso. otto.

Sono mostrati tre filamenti di cromatina, su uno dei quali due molecole di RNA polimerasi trascrivono il DNA. La maggior parte della cromatina nel nucleo degli eucarioti superiori non contiene geni attivi e, quindi, è priva di trascritti di RNA. Va notato che i nucleosomi sono presenti sia nelle regioni trascritte che non trascritte e che sono associati al DNA immediatamente prima e immediatamente dopo le molecole in movimento delle RNA polimerasi. (secondo Albert).

Riso. nove.

A. Vista dall'alto. B. Vista laterale.

Con questo tipo di impaccamento, c'è una molecola di istone H1 per nucleosoma (non indicato). Sebbene sia stato determinato il luogo di attacco dell'istone H1 al nucleosoma, la posizione delle molecole H1 su questa fibrilla è sconosciuta (secondo Alberts).

proteine ​​della cromatina

Gli istoni sono proteine ​​altamente basiche. La loro alcalinità è correlata al loro arricchimento in aminoacidi basici (principalmente lisina e arginina). Queste proteine ​​non contengono triptofano. La preparazione totale dell'istone può essere suddivisa in 5 frazioni:

H 1 (dall'istone inglese) - istone ricco di lisina, dicono. Peso 2100;

Н 2а - istone moderatamente ricco di lisina, peso 13.700;

H 2b - moderatamente ricco di istone lisina, peso 14.500;

H 4 - istone ricco di arginina, peso 11 300;

H 3 - istone ricco di arginina, peso 15 300.

Nelle preparazioni di cromatina, queste frazioni di istoni si trovano in quantità approssimativamente uguali, eccetto per H 1, che è circa 2 volte inferiore a qualsiasi altra frazione.

Per le molecole di istoni, è caratteristica una distribuzione irregolare degli amminoacidi basici nella catena: arricchito con gruppi amminici carichi positivamente si osserva alle estremità delle catene proteiche. Queste regioni degli istoni si legano ai gruppi fosfato sul DNA, mentre le regioni centrali relativamente meno cariche delle molecole assicurano la loro interazione tra loro. Pertanto, l'interazione tra istoni e DNA, che porta alla formazione di un complesso desossiribonucleoproteico, è ionica.

Gli istoni sono sintetizzati su polisomi nel citoplasma; questa sintesi inizia un po' prima della reduplicazione del DNA. Gli istoni sintetizzati migrano dal citoplasma al nucleo, dove si legano alle regioni del DNA.

Il ruolo funzionale degli istoni non è del tutto chiaro. Un tempo si credeva che gli istoni fossero regolatori specifici dell'attività della cromatina del DNA, ma la somiglianza della struttura della maggior parte degli istoni indica una bassa probabilità di ciò. Più evidente è il ruolo strutturale degli istoni, che fornisce non solo l'impaccamento specifico del DNA cromosomico, ma svolge anche un ruolo nella regolazione della trascrizione.

Riso. dieci.

Le particelle nucleosomiali sono costituite da due giri completi di DNA (83 coppie di nucleotidi per giro), attorcigliati attorno al nucleo, che è un ottamero istonico, e sono collegati da DNA linker. Una particella nucleosoma viene isolata dalla cromatina mediante idrolisi limitata delle regioni di collegamento del DNA da parte della nucleasi micrococcica. In ogni particella nucleosomiale, un frammento della doppia elica del DNA, lungo 146 paia di basi, è attorcigliato attorno al nucleo dell'istone. Questo nucleo proteico contiene due molecole di ciascuno degli istoni H2A, H2B, H3 e H4. Le catene polipeptidiche istoniche sono da 102 a 135 residui di amminoacidi e il peso totale dell'ottamero è di circa 100.000 Da. Nella forma decondensata della cromatina, ogni "perla" è collegata a una particella adiacente da una regione filamentosa di DNA linker.

Le proteine ​​non istoniche sono la frazione della cromatina meno caratterizzata. Oltre agli enzimi direttamente associati alla cromatina (enzimi responsabili della riparazione, reduplicazione, trascrizione e modificazione del DNA, enzimi per la modificazione degli istoni e altre proteine), questa frazione comprende molte altre proteine. È molto probabile che alcune delle proteine ​​non istoniche siano proteine ​​specifiche, regolatori che riconoscono determinate sequenze nucleotidiche nel DNA.

L'RNA della cromatina è compreso tra lo 0,2 e lo 0,5% del contenuto di DNA. Questo RNA è costituito da tutti i tipi di RNA cellulari conosciuti che vengono sintetizzati o maturati in associazione con il DNA della cromatina.

I lipidi fino all'1% del contenuto in peso del DNA si trovano nella cromatina; il loro ruolo nella struttura e nel funzionamento dei cromosomi rimane poco chiaro.

Chimicamente, i preparati di cromatina sono complessi complessi di desossiribonucleoproteine, che includono DNA e speciali proteine ​​cromosomiche - istoni. L'RNA è stato trovato anche nella cromatina. In termini quantitativi, DNA, proteine ​​e RNA si trovano come 1: 1.3: 0.2. Non ci sono ancora dati sufficientemente univoci sul valore dell'RNA nella cromatina. È possibile che questo RNA sia una funzione concomitante dell'RNA sintetizzato e quindi parzialmente associato al DNA, oppure sia un tipo speciale di RNA caratteristico della struttura della cromatina.

DNA della cromatina

In una preparazione della cromatina, il DNA di solito rappresenta il 30-40%. Questo DNA è una molecola elicoidale a doppio filamento. La cromatina del DNA ha un peso molecolare di 7-9 * 10 6. Una quantità così piccola di DNA dai preparati può essere spiegata dal danno meccanico al DNA nel processo di isolamento della cromatina.

La quantità totale di DNA inclusa nelle strutture nucleari delle cellule, nel genoma degli organismi, varia da specie a specie. Confrontando la quantità di DNA per cellula negli organismi eucarioti, è difficile cogliere eventuali correlazioni tra il grado di complessità dell'organismo e la quantità di DNA per nucleo. Organismi diversi hanno approssimativamente la stessa quantità di DNA, come il lino, il riccio di mare, il pesce persico (1,4-1,9 pg) o il salmerino e il toro (6,4 e 7 pg).

In alcuni anfibi, la quantità di DNA nei loro nuclei è 10-30 volte maggiore rispetto ai nuclei umani, sebbene la costituzione genetica di una persona sia incomparabilmente più complessa di quella delle rane. Pertanto, si può presumere che la quantità in eccesso di DNA negli organismi organizzati inferiori o non sia associata all'adempimento di un ruolo genetico, o che il numero di geni sia ripetuto una o l'altra volta.

Il DNA satellite, o una frazione di DNA con sequenze ripetute frequentemente, può essere coinvolto nel riconoscimento di regioni omologhe dei cromosomi durante la meiosi. Secondo altre ipotesi, queste regioni svolgono il ruolo di spaziatori (distanziatori) tra diverse unità funzionali del DNA cromosomico.

Come si è scoperto, la frazione di sequenze moderatamente ripetute (da 10 2 a 10 5 volte) appartiene a una classe variegata di regioni del DNA che svolgono un ruolo importante nei processi metabolici. Questa frazione include geni del DNA ribosomiale, più siti ripetuti per la sintesi di tutto il tRNA. Inoltre, alcuni geni strutturali responsabili della sintesi di determinate proteine ​​possono essere ripetuti anche molte volte, rappresentati da molte copie (geni per proteine ​​della cromatina - istoni).

Nucleolo

Il nucleolo (nucleola) è un corpo denso all'interno del nucleo della maggior parte delle cellule eucariotiche. È costituito da ribonucleoproteine, i precursori dei ribosomi. Di solito c'è un nucleolo in una cellula, meno spesso ce ne sono molti. Nel nucleolo si distinguono una zona di cromatina intranucleolare, una zona di fibrille e una zona di granuli. Il nucleolo non è una struttura permanente nelle cellule eucariotiche. Con la mitosi attiva, i nucleoli si disintegrano e poi vengono nuovamente sintetizzati. La funzione principale dei nucleoli è la sintesi di RNA e subunità ribosomiali.

Nel nucleolo si distinguono una zona di cromatina intranucleolare, una zona di fibrille e una zona di granuli. Il nucleolo non è un organoide indipendente della cellula, è privo di membrana e si forma attorno alla regione del cromosoma in cui è codificata la struttura dell'rRNA (organizzatore nucleare), su di esso viene sintetizzato l'rRNA; oltre all'accumulo di rRNA nel nucleolo, si formano ribosomi, che poi si spostano nel citoplasma. Quella. il nucleolo è un accumulo di rRNA e ribosomi a diversi stadi di formazione.

La funzione principale del nucleolo è la sintesi dei ribosomi (la RNA polimerasi I è coinvolta in questo processo)

Lezione n.

Numero di ore: 2

CellulareNUCLEO

1. Caratteristiche generali del nucleo in interfase. Funzioni del kernel

2.

3.

4.

1. Caratteristiche generali del nucleo interfase

Il nucleo è il componente più importante della cellula, che si trova in quasi tutte le cellule degli organismi multicellulari. La maggior parte delle cellule ha un nucleo, ma ci sono cellule binucleate e multinucleate (ad esempio, fibre muscolari striate). La dualità e la multinucleazione sono dovute a caratteristiche funzionali o allo stato patologico delle cellule. La forma e le dimensioni del nucleo sono molto variabili e dipendono dal tipo di organismo, dal tipo, dall'età e dallo stato funzionale della cellula. In media, il volume del nucleo è circa il 10% del volume totale delle cellule. Molto spesso, il nucleo ha una forma rotonda o ovale, di dimensioni variabili da 3 a 10 micron di diametro. La dimensione minima del nucleo è di 1 micron (in alcuni protozoi), la massima è di 1 mm (le uova di alcuni pesci e anfibi). In alcuni casi, c'è una dipendenza della forma del nucleo dalla forma della cellula. Il nucleo occupa solitamente una posizione centrale, ma nelle cellule differenziate può essere spostato nella parte periferica della cellula. Quasi tutto il DNA di una cellula eucariotica è concentrato nel nucleo.

Le principali funzioni del kernel sono:

1) Archiviazione e trasmissione di informazioni genetiche;

2) Regolazione della sintesi proteica, del metabolismo e dell'energia nella cellula.

Pertanto, il nucleo non è solo un ricettacolo per il materiale genetico, ma anche un luogo in cui questo materiale funziona e si riproduce. Pertanto, l'interruzione di una qualsiasi di queste funzioni porterà alla morte cellulare. Tutto ciò indica il ruolo guida delle strutture nucleari nella sintesi di acidi nucleici e proteine.

Uno dei primi scienziati a dimostrare il ruolo del nucleo nella vita di una cellula è stato il biologo tedesco Hammerling. Hammerling ha usato grandi alghe unicellulari come oggetto sperimentale. Acetobulariamediterranea e A.Crenulato. Queste specie strettamente correlate differiscono bene l'una dall'altra nella forma del "cappello". Alla base del fusto c'è il nucleo. In alcuni esperimenti, il cappuccio è stato rimosso dalla parte inferiore dello stelo. Di conseguenza, è stato riscontrato che un nucleo è necessario per il normale sviluppo del cappuccio. In altri esperimenti, un gambo con un nucleo di una specie di alga è stato combinato con un gambo senza nucleo di un'altra specie. Le chimere risultanti sviluppavano sempre un cappello tipico della specie a cui apparteneva il nucleo.

Il piano generale della struttura del nucleo interfase è lo stesso in tutte le cellule. Il nucleo è costituito da involucro nucleare, cromatina, nucleoli, matrice proteica nucleare e carioplasma (nucleoplasma). Questi componenti si trovano in quasi tutte le cellule non in divisione degli organismi eucarioti mono e pluricellulari.

2. Inviluppo nucleare, struttura e significato funzionale

Membrana nucleare (cariolemma, carioteca) è costituito da membrane nucleari esterne ed interne spesse 7 nm. Tra di loro è spazio perinucleare larghezza da 20 a 40 nm. I principali componenti chimici dell'involucro nucleare sono i lipidi (13-35%) e le proteine ​​(50-75%). Piccole quantità di DNA (0-8%) e RNA (3-9%) si trovano anche negli involucri nucleari. Le membrane nucleari sono caratterizzate da colesterolo relativamente basso e fosfolipidi alti. La membrana nucleare è direttamente connessa con il reticolo endoplasmatico e il contenuto del nucleo. Su entrambi i lati ci sono strutture a rete adiacenti ad esso. La struttura a rete che riveste la membrana nucleare interna sembra un guscio sottile e si chiama lamina nucleare. La lamina nucleare sostiene la membrana e contatta i cromosomi e gli RNA nucleari. La struttura a rete che circonda la membrana nucleare esterna è molto meno compatta. La membrana nucleare esterna è costellata di ribosomi coinvolti nella sintesi proteica. L'involucro nucleare contiene numerosi pori con un diametro di circa 30-100 nm. Il numero di pori nucleari dipende dal tipo di cellula, dallo stadio del ciclo cellulare e dalla specifica situazione ormonale. Quindi più intensi sono i processi sintetici nella cellula, più pori ci sono nell'involucro nucleare. I pori nucleari sono strutture piuttosto labili, cioè, a seconda delle influenze esterne, sono in grado di cambiare il loro raggio e la loro conduttività. L'apertura dei pori è piena di complesse strutture globulari e fibrillari. L'insieme delle perforazioni della membrana e di queste strutture è chiamato complesso di pori nucleari. Il complesso complesso dei pori ha simmetria ottagonale. Lungo il bordo del foro circolare nell'involucro nucleare, ci sono tre file di granuli, 8 pezzi ciascuna: una fila è un mezzo per costruire modelli concettuali del lato del nucleo, l'altra è un mezzo per costruire modelli concettuali di il lato del citoplasma, il terzo si trova nella parte centrale dei pori. La dimensione dei granuli è di circa 25 nm. I processi fibrillari si estendono dai granuli. Tali fibrille, che si estendono dai granuli periferici, possono convergere al centro e creare, per così dire, un setto, un diaframma, attraverso il poro. Al centro del foro è spesso visibile un cosiddetto granulo centrale.

Trasporto nucleare citoplasmatico

Il processo di traslocazione di un substrato attraverso il poro nucleare (nel caso di importazione) si compone di più fasi. Nella prima fase, il complesso trasportato è ancorato alla fibrilla rivolta verso il citoplasma. Quindi la fibrilla si piega e sposta il complesso all'ingresso del canale dei pori nucleari. Si verifica l'effettiva traslocazione e rilascio del complesso nel carioplasma. È anche noto il processo inverso: il trasferimento di sostanze dal nucleo al citoplasma. Ciò riguarda principalmente il trasporto dell'RNA sintetizzato esclusivamente nel nucleo. Esiste anche un altro modo per trasferire le sostanze dal nucleo al citoplasma. È associato alla formazione di escrescenze dell'involucro nucleare, che può essere separato dal nucleo sotto forma di vacuoli, e quindi il loro contenuto viene versato o gettato nel citoplasma.

Pertanto, lo scambio di sostanze tra il nucleo e il citoplasma avviene in due modi principali: attraverso i pori e per allacciatura.

Funzioni del guscio nucleare:

1. Barriera.Questa funzione è quella di separare il contenuto del nucleo dal citoplasma. Di conseguenza, i processi di sintesi di RNA / DNA dalla sintesi proteica sono separati spazialmente.

2. Trasporto.L'involucro nucleare regola attivamente il trasporto delle macromolecole tra il nucleo e il citoplasma.

3. Organizzatore.Una delle funzioni principali del guscio nucleare è la sua partecipazione alla creazione di un ordine intranucleare.

3. Struttura e funzione della cromatina e dei cromosomi

Il materiale ereditario può trovarsi nel nucleo cellulare in due stati strutturali e funzionali:

1. cromatina.È uno stato decondensato, metabolicamente attivo, progettato per supportare i processi di trascrizione e reduplicazione nell'interfase.

2. Cromosomi.Questo è lo stato più condensato, compatto, metabolicamente inattivo, progettato per la distribuzione e il trasporto di materiale genetico alle cellule figlie.

cromatina.Nel nucleo delle cellule vengono identificate zone di materia densa, che sono ben colorate con coloranti basici. Queste strutture sono chiamate "cromatina" (dal greco. "Chromo"– colore, vernice). La cromatina dei nuclei in interfase è un cromosoma decondensato. Il grado di decondensazione cromosomica può variare. Le zone di decondensazione complete sono chiamate eucromatina. Con una decondensazione incompleta nel nucleo interfase, sono visibili aree di cromatina condensata, chiamate eterocromatina. Il grado di decondensazione della cromatina nell'interfase riflette il carico funzionale di questa struttura. Più la cromatina "diffusa" è distribuita nel nucleo interfase, più intensi sono i processi sintetici in esso. DiminuireLa sintesi dell'RNA nelle cellule è solitamente accompagnata da un aumento delle zone di cromatina condensata.La massima condensazione della cromatina condensata si ottiene durante la divisione cellulare mitotica. Durante questo periodo, i cromosomi non svolgono alcuna funzione sintetica.

Chimicamente, la cromatina è costituita da DNA (30-45%), istoni (30-50%), proteine ​​non istoniche (4-33%) e una piccola quantità di RNA.Il DNA dei cromosomi eucariotici è una molecola lineare costituita da repliconi in tandem (uno dopo l'altro) di diverse dimensioni. La dimensione media di un replicone è di circa 30 µm. I repliconi sono sezioni di DNA sintetizzate come unità indipendenti. I repliconi hanno un punto di partenza e un punto terminale per la sintesi del DNA. L'RNA è tutti i tipi cellulari noti di RNA che sono in fase di sintesi o maturazione. Gli istoni sono sintetizzati sui polisomi nel citoplasma e questa sintesi inizia un po' prima della reduplicazione del DNA. Gli istoni sintetizzati migrano dal citoplasma al nucleo, dove si legano alle regioni del DNA.

Strutturalmente, la cromatina è una molecola complessa filamentosa di desossiribonucleoproteina (DNP), costituita da DNA associato agli istoni. Il filamento della cromatina è una doppia elica di DNA che circonda l'asta dell'istone. Consiste di unità ripetitive chiamate nucleosomi. Il numero di nucleosomi è enorme.

cromosomi(dal greco chromo e soma) sono organelli del nucleo cellulare, che sono portatori di geni e determinano le proprietà ereditarie di cellule e organismi.

I cromosomi sono strutture a forma di bastoncino di lunghezza variabile con spessore abbastanza costante. Hanno una zona di costrizione primaria che divide il cromosoma in due braccia.I cromosomi con uguali sono chiamati metacentrico, con spalle di lunghezza disuguale - submetacentrico. I cromosomi con una seconda spalla molto corta e quasi invisibile sono chiamati acrocentrico.

Nell'area della costrizione primaria, c'è un centromero, che è una struttura lamellare a forma di disco. I fasci di microtubuli del fuso mitotico sono attaccati al centromero, andando in direzione dei centrioli. Questi fasci di microtubuli sono coinvolti nel movimento dei cromosomi ai poli della cellula durante la mitosi. Alcuni cromosomi hanno una costrizione secondaria. Quest'ultimo si trova solitamente vicino all'estremità distale del cromosoma e separa una piccola regione, il satellite. Le costrizioni secondarie sono chiamate organizzatori nucleolari. È qui che si trova il DNA responsabile della sintesi dell'r-RNA. Le spalle dei cromosomi terminano in telomeri, siti terminali. Le estremità telomeriche dei cromosomi non sono in grado di connettersi con altri cromosomi o con i loro frammenti. Al contrario, le estremità strappate dei cromosomi possono attaccarsi alle stesse estremità strappate di altri cromosomi.

Le dimensioni dei cromosomi nei diversi organismi variano ampiamente. Quindi, la lunghezza dei cromosomi può variare da 0,2 a 50 micron. I cromosomi più piccoli si trovano in alcuni protozoi, funghi. I più lunghi si trovano in alcuni Ortotteri, negli anfibi e nelle Liliaceae. La lunghezza dei cromosomi umani è compresa tra 1,5 e 10 micron.

Anche il numero di cromosomi nei diversi oggetti varia considerevolmente, ma è caratteristico per ogni tipo di animale o pianta. In alcuni radiolari, il numero di cromosomi raggiunge 1000-1600. Il detentore del record tra le piante per il numero di cromosomi (circa 500) è la felce serpente, 308 cromosomi nel gelso. Il minor numero di cromosomi (2 per set diploide) si osserva nel plasmodio della malaria, ascaridi del cavallo. Nell'uomo, il numero di cromosomi è 46,scimpanzé, scarafaggio e pepe– 48, mosca della frutta mosca della frutta - 8, mosca domestica - 12, carpa - 104, abete rosso e pino - 24, piccione - 80.

Cariotipo (dal greco Karion - kernel, nocciolo del dado, operatori - campione, forma) - un insieme di caratteristiche del set cromosomico (numero, dimensione, forma dei cromosomi), caratteristico di una particolare specie.

Gli individui di sesso diverso (specialmente negli animali) della stessa specie possono differire nel numero di cromosomi (la differenza è più spesso di un cromosoma). Anche in specie strettamente correlate, i set cromosomici differiscono l'uno dall'altro per il numero di cromosomi o per le dimensioni di almeno uno o più cromosomi.Di conseguenza, la struttura del cariotipo può essere un tratto tassonomico.

Nella seconda metà del XX secolo, iniziò ad essere introdotta la pratica dell'analisi cromosomica metodi di colorazione differenziale dei cromosomi. Si ritiene che la capacità di colorazione delle singole sezioni dei cromosomi sia associata alle loro differenze chimiche.

4. Il nucleolo. Carioplasma. matrice proteica nucleare

Il nucleolo (nucleola) è un componente essenziale del nucleo cellulare degli organismi eucarioti. Tuttavia, ci sono alcune eccezioni. Quindi i nucleoli sono assenti nelle cellule altamente specializzate, in particolare in alcune cellule del sangue. Il nucleolo è un corpo denso e arrotondato, di dimensioni 1-5 micron. A differenza degli organelli citoplasmatici, il nucleolo non ha una membrana che circonderebbe il suo contenuto. La dimensione del nucleolo riflette il grado della sua attività funzionale, che varia ampiamente nelle diverse cellule. Il nucleolo è un derivato cromosomico. Il nucleolo contiene proteine, RNA e DNA. La concentrazione di RNA nei nucleoli è sempre superiore alla concentrazione di RNA in altri componenti della cellula. Quindi la concentrazione di RNA nel nucleolo può essere 2-8 volte superiore a quella del nucleo e 1-3 volte superiore a quella del citoplasma. A causa dell'alto contenuto di RNA, i nucleoli sono ben colorati con coloranti basici. Il DNA nel nucleolo forma grandi anelli, che sono chiamati "organizzatori nucleari". La formazione e il numero di nucleoli nelle cellule dipendono da loro. Il nucleolo è eterogeneo nella sua struttura. Rivela due componenti principali: granulare e fibrillare. Il diametro dei granuli è di circa 15-20 nm, lo spessore delle fibrille– 6-8nm. La componente fibrillare può essere concentrata nella parte centrale del nucleolo, e la componente granulare lungo la periferia. Spesso il componente granulare forma strutture filamentose - nucleolonemi con uno spessore di circa 0,2 micron. La componente fibrillare dei nucleoli è costituita dai filamenti ribonucleoproteici dei precursori dei ribosomi e i granuli sono le subunità ribosomiali in maturazione. La funzione del nucleolo è la formazione di RNA ribosomiale (rRNA) e ribosomi, sui quali avviene la sintesi delle catene polipeptidiche nel citoplasma. Il meccanismo di formazione del ribosoma è il seguente: un precursore dell'rRNA si forma sul DNA dell'organizzatore nucleolare, che è vestito di proteine ​​nella zona del nucleolo. Nella zona del nucleolo vengono assemblate le subunità ribosomiali. Nei nucleoli attivi vengono sintetizzati 1500-3000 ribosomi al minuto. I ribosomi dal nucleolo attraverso i pori dell'involucro nucleare entrano nelle membrane del reticolo endoplasmatico. Il numero e la formazione dei nucleoli sono associati all'attività degli organizzatori nucleolari. Cambiamenti nel numero di nucleoli possono verificarsi a causa della fusione dei nucleoli o durante i cambiamenti nell'equilibrio cromosomico della cellula. Di solito, i nuclei contengono diversi nucleoli. I nuclei di alcune cellule (ovociti di tritone) contengono un gran numero di nucleoli. Questo fenomeno si chiama amplificazione. Consiste nell'organizzazione di sistemi di gestione della qualità, che si verifica un'eccessiva replicazione della zona dell'organizzatore nucleolare, numerose copie lasciano i cromosomi e diventano inoltre nucleoli funzionanti. Questo processo è necessario per l'accumulo di un'enorme quantità di ribosomi per uovo. Ciò garantisce lo sviluppo dell'embrione nelle prime fasi, anche in assenza di sintesi di nuovi ribosomi. I nucleoli soprannumerari scompaiono dopo la maturazione della cellula uovo.

Il destino del nucleolo durante la divisione cellulare. Quando la sintesi dell'r-RNA decade in profase, il nucleolo si allenta ei ribosomi pronti escono nel carioplasma e quindi nel citoplasma. Durante la condensazione dei cromosomi, la componente fibrillare del nucleolo e parte dei granuli sono strettamente associate alla loro superficie, formando la base della matrice dei cromosomi mitotici. Questo materiale granulare fibrillare viene trasportato dai cromosomi nelle cellule figlie. Nella prima telofase, quando i cromosomi si decondensano, vengono rilasciati i componenti della matrice. La sua parte fibrillare inizia a riunirsi in piccoli numerosi associati - prenucleoli, che possono unirsi l'uno con l'altro. Quando la sintesi dell'RNA riprende, i prenucleoli si trasformano in nucleoli normalmente funzionanti.

carioplasma(dal greco.< карион > – noce, nocciolo) o succo nucleare, circonda la cromatina e i nucleoli sotto forma di una massa semiliquida senza struttura. Il succo nucleare contiene proteine ​​e vari RNA.

Matrice proteica nucleare (scheletro nucleare) - un sistema intranucleare quadro, che serve a mantenere la struttura generale del nucleo interfase dell'unificazione di tutti i componenti nucleari. È un materiale insolubile che rimane nel nucleo dopo estrazioni biochimiche. Non ha una struttura morfologica chiara ed è al 98% di proteine.