Jedro

Najupadljivija, velika organela eukariotskih ćelija je jedro. Sam latinski naziv – nucleus (jezgro), govori o značaju jedra za ćeliju. U njemu se nalazi DNK (geni) u kojoj je zapisano sve ono što ćelija treba da uradi da bi se održala u životu i prilagodila na promene u okolini. Jedro reguliše (upravlja) sve procese u ćeliji, u njemu se obavlja i sinteza DNK(replikacija) i svih vrsta RNK (transkripcija).

Ćelija najčešće ima jedno jedro, mada ima i onih sa više jedara (polinukleusne ćelije), a i veoma retko ćelija bez jedra (takvi su npr. eritrociti svih sisara pa i čoveka).

Građa jedra

Elektronska mikrografija jedra: 1- jedarce; 2-heterohromatin; 3-euhromatin ; 4- nuklearni ovoj

Interfazno jedro se sastoji od:

• jedrove opne (nukleusnog ovoja) i
• jedrovog soka (nukleoplazme)
• jedarnog skeleta
• hromatina
• jedarceta

Nukleusni ovoj (nukleusni omotač) je izgrađen od dve membrane: spoljašnje i unutrašnje između kojih se nalazi perinuklearni prostor (perinukleusna cisterna). Spoljašnja membrana se nastavlja na membrane rapavog endoplazmatičnog retikuluma i za nju su još vezani i ribozomi. Unutrašnja membrana obavija nukleoplazmu i za nju su vezani proteini koji učestvuju u replikaciji. Nuklearni omotač sadrži otvore ( nukleusne pore) preko kojih se obavlja razmena materija između nukleoplazme i citoplazme ćelije. Preko njih u jedro ulaze različiti joni i proteini koji su neophodni za procese replikacije i transkripcije, a kroz pore izlaze u citoplazmu t-RNK, i-RNK kao i subjedinice ribozoma. Broj pora je promenljiv i zavisi od aktivnosti ćelije – ćelije aktivne u procesima sinteze imaju veći broj pora. Smatra se da se njihov broj po jednom jedru u ćelijama sisara kreće između 3 000 i 5 000.

Nukleoplazma je unutrašnjost jedra odvojena od citoplazme unutrašnjom jedrovom membranom. U nukleoplazmi se nalaze hromozomi – hromatin i jedarce (nukleolus).

Kompleks nukleusne pore

Spoljašnja i unutrašnja jedrova membrana se u nivou jedrovih pora povezuju. Svi postojeći tipovi RNK i ribozomi sintetišu se u jedru, a zatim napuštaju jedro kroz pore i prelaze u citosol gde će učestvovati u sintezi proteina. Proteini koji se sintetišu u citosolu, a neophodni su u jedru (npr. DNKpolimeraze i RNKpolimerazeta) takođe kroz pore ulaze u jedro.

Za više podataka pogledati Kompleks nukleusne pore

Hromatin

Hromatin se uočava u interfaznom jedru (to je jedro ćelije koja nije u deobi, već se nalazi u tzv. interfazi o čemu će biti više reči u ćelijskom ciklusu). On je u obliku hromatinskih vlakana koja se, kada se obrade određenim enzimima, vide kao niska perli. Tokom ćelijske deobe dolazi do kondezovanja hromatinskih vlakana tako da ona postaju samostalna telašca – hromozomi. Naziv hromatina (hromozoma) potiče od grč. chromos što znači boja, odnosno, lepo se boji određenim baznim bojama.

Prema jačini bojenja razlikuju se dve vrste hromatina: heterohromatin i euhromatin. Heterohromatin je kondenzovan (spiralni navoji DNK su zbijeni) pa je zbog toga tamnije obojen i lako se uočava u jedru. Euhromatin je difuzan (rasplinut – manje su zbijeni navoji DNK) pa je usled toga svetlije obojen. Ćelije koje intenzivno sintetišu neki protein imaju malo heterohromatina, a dosta euhromatina – njihova jedra su svetlija.

Sastav hromatina (hromozoma)

Hromatin se sastoji od:

• DNK,
• male količine RNK i
• dve vrste proteina: histona i nehistonskih proteiona.

Histoni su bazni proteini zbog prisustva veće količine baznih aminokiselina (najviše lizina i arginina). Razlikuju se 5 klasa (frakcija) histona koji se obeležavaju kao H1, H2A, H2B, H3 i H4. Ovi proteini su veoma slični kod različitih eukariotskih organizama, što znači da se tokom evolucije živog sveta nisu mnogo menjali pa se za takve proteine kaže da su konzervativni (očuvani). Oni su gradivni proteini hromatina jer učestvuju u pakovanju DNK, koja se oko njih namotava (kao konac oko kalema) da bi se ogromna dužina DNK mogla da smesti u sićušno jedro. Zato se hromatin vidi kao perlasta struktura, gde su perle, ustvari, DNK namotana oko histona

Telesna ljudska ćelija ima 46 hromozoma. Ako se izmeri ukupna dužina DNK u svim hromozoma , dobija se vrednost od oko 2m. Treba imati u vidu da je prečnik jedra 5-10 mikrometara. Možda će još jedan primer to bolje da ilustruje: ukupna dužina DNK u svim ćelijama ljudskog tela iznosi 2× 10¹¹ km, što je mnogo puta veće od obima Zemlje ili rastojanja između Zemlje i Sunca. Zbog toga DNK mora da se namotava i na različite načine pakuje.

Nehistonski proteini su kiseli proteini hromatina i ima ih mnogo veći broj vrsta nego histonskih (40 – 80 različitih vrsta). U njih spadaju mnogobrojni enzimi koji u jedru učestvuju u procesima replikacije i transkripcije. Ako smo za histone rekli da su gradivni, onda bi za nehistonske moglo da se kaže da su funkcionalni proteini hromatina.

Za više podataka pogledati hromatin

Hromozomi

Hromozomi su telašca karakterističnog oblika koja se u jedru mogu uočiti za vreme deobe.Između dve deobe,tj. u interfazi, je hromatin rasprostranjen po celom jedru kao difuzna masa, da bi se u toku pripreme za deobu kondezovao i nagradio hromozome.

Zahvaljujući tome što se lepo boje, hromozomi se mogu u određenoj fazi deobe posmatrati pod svetlosnim mikroskopom. Najbolje se uočavaju za vreme metafaze mitoze pa se nazivaju metafazni hromozomi.

Broj hromozoma

Broj hromozoma je stalan i karakterističan za svaku biološku vrstu i naziva se kariotip. Telesne (somatske ) ćelije imaju diploidan (grč. diploos = dvostruk)broj hromotzoma (obeležava se kao 2n). (Telesne ćelije su sve one koje nisu polne.) Dipoloidan broj predstavlja dve garnitura hromozoma, pri čemu jedna garnitura potiče od majke, a druga od oca. Hromozomi koji su međusobno slični, a potiču iz različitih garnitura (jedan iz majčine, a drugi iz očeve), se međusobno sparuju gradeći parove homologih hromozoma. Osim u telesnim ćelijama dipoloidan broj hromozoma se nalazi i u oplođenoj jajnoj ćeliji (zigotu). Telesna ćelija čoveka ima 46 hromozoma ili dve garniture po 23 hromozoma, pri čemu jedna garnitura potiče od majke, a druga od oca – obrazuje se 23 para homologih hromozoma.

Polne ćelije ili gameti (kod čoveka su to spermatozoidi i jajna ćelija) sadrže upola manji broj hromozoma u odnosu na telesne ćelije, nazvan haploidan (grč. haploos = jednostruk) – obeležen kao n. Ako telesna ćelija ima dve, onda će polna ćelija imati jednu garnituru hromozoma. Broj hromozoma u polnim ćelijama čoveka je 23.

Građa metafaznog hromozoma

Metafazni (mitotski) hromozom - šema (levo) i šematizovana mikrografija (desno): 1 - centromera; 2 - sestrinske hromatide

Svaki metafazni hromozom se sastoji od:

• dve sestrinske hromatide i
• centromere (primarnog suženja).

Ove delove sadrže svi hromozomi, dok se samo kod nekih javlja i sekundarno suženje. Sekundarno suženje u humanom kariotipu imaju akrocentrični hromozomi grupe D (13, 14 i 15) i grupe G (21. i 22. par). Sestrinske hromatide se obrazuju replikacijom DNK tako da su potpune jednake (otuda naziv sestrinske). Svaka hromatida je uzdužna polovina hromozoma i ima jedan molekul DNK, a ceo hromozom ima dva jednaka molekula DNK. Centomera se vidi kao suženje hromozoma i ona povezuje hromatide. Centromera usmerava kretanje hromozoma za vreme deobe.U oblasti centromere nalazi se parna proteinska struktura nazvana kinetohor (grč. kinetikos = pokretno) za koju se vezuju vlakna deobnog vretena. U paru homologih hromozoma se pored sestrinskih razlikuju i nesestrinske hromatide. Hromatide dva homologa hromozoma su međusobno nesestrinske – nisu jednake po genima koje sadrže.

Za više podataka pogledati hromozom

Jedarce (nucleolus)

Jedarce se nalazi u nukleoplazmi od koje nije odvojeno membranom. Vidljivo je u interfaznom jedru, dok prividno nestaje za vreme deobe. Obrazuje se u predelu sekundarnog suženja hromozoma, pa se taj deo naziva organizatro jedarceta. U jedarcetu se sintetišu delovi ribozoma, pa je stoga ono krupno u jedru ćelija koje vrše intenzivnu sintezu proteina. Jedro može da sadrži jedno ili veći broj jedaraca.

Za više podataka pogledati Jedarce

elektronska nastava

Snežana Trifunović, dipl. biolog