Buněčné jádro

Jádro (s. karyon) je přítomno ve všech lidských buňkách kromě erytrocytů a trombocytů. Funkce jádra spočívají v ukládání a přenosu dědičné informace novým (dceřiným) buňkám. Tyto funkce jsou spojeny s přítomností DNA v jádře. V jádře také probíhá syntéza proteinů - ribonukleové kyseliny RNA a ribozomálního materiálu.

Většina buněk má kulovité nebo vejčité jádro, ale existují i jiné formy jádra (prstencovité, tyčinkovité, vřetenovité, korálkovité, fazolovité, segmentované, hruškovité, polymorfní). Velikost jádra se značně liší - od 3 do 25 µm. Největší jádro se nachází ve vajíčku. Většina lidských buněk je mononukleárních, ale existují i binukleární (některé neurony, hepatocyty, kardiomyocyty). Některé struktury jsou vícejaderné (svalová vlákna). Jádro má jadernou membránu, chromatin, jadérko a nukleoplazmu.

Jaderná membrána neboli karyotéka, která odděluje obsah jádra od cytoplazmy, se skládá z vnitřní a vnější jaderné membrány, každá o tloušťce 8 nm. Membrány jsou odděleny perinukleárním prostorem (cisternou karyotéky) o šířce 20–50 nm, obsahujícím jemnozrnný materiál se střední elektronovou hustotou. Vnější jaderná membrána přechází do granulárního endoplazmatického retikula. Perinukleární prostor proto tvoří s endoplazmatickým retikulem jednu dutinu. Vnitřní jaderná membrána je zevnitř spojena s rozvětvenou sítí proteinových fibril sestávajících z jednotlivých podjednotek.

Jaderná membrána obsahuje četné kulaté jaderné póry, každý o průměru 50-70 nm. Jaderné póry zabírají celkem až 25 % povrchu jádra. Počet pórů v jednom jádře dosahuje 3000-4000. Na okrajích pórů jsou vnější a vnitřní membrána vzájemně propojeny a tvoří tzv. pórový prstenec. Každý pór je uzavřen membránou, která se také nazývá pórový komplex. Pórové membrány mají složitou strukturu; jsou tvořeny vzájemně propojenými proteinovými granulemi. Selektivní transport velkých částic a výměna látek mezi jádrem a cytosodémem buňky probíhají jadernými póry.

Pod jadernou membránou se nachází nukleoplazma (karyoplazma) (nucleoplasm, s. karyoplasma), která má homogenní strukturu, a jadérko. V nukleoplazmě nedělícího se jádra se v jeho proteinové matrici jaderných buněk nacházejí osmiofilní granule (shluky) tzv. heterochromatinu. Oblasti uvolněnějšího chromatinu, nacházející se mezi granulemi, se nazývají euchromatin. Volný chromatin se také nazývá dekondenzovaný chromatin, ve kterém probíhají syntetické procesy nejintenzivněji. Během buněčného dělení se chromatin zhutňuje, kondenzuje a tvoří chromozomy.

Chromatin (chromatinum) nedělícího se jádra a chromozomy dělícího se jádra jsou tvořeny molekulami deoxyribonukleové kyseliny (DNA) asociovanými s ribonukleovou kyselinou (RNA) a proteiny - histony a nehistony. Je třeba zdůraznit, že chromatin a chromozomy jsou chemicky identické.

Každá molekula DNA se skládá ze dvou dlouhých, pravotočivých polynukleotidových řetězců (dvojšroubovic), přičemž každý nukleotid se skládá z dusíkaté báze, glukózy a zbytku kyseliny fosforečné. Báze se nachází uvnitř dvojité šroubovice a cukerno-fosfátový řetězec je na vnější straně.

Dědičná informace v molekulách DNA je zaznamenána v lineární sekvenci jejích nukleotidů. Elementární částicí dědičnosti je gen. Gen je úsek DNA, který má specifickou sekvenci nukleotidů zodpovědnou za syntézu jednoho specifického proteinu.

Molekula DNA v jádře je kompaktně uspořádána. Jedna molekula DNA obsahující 1 milion nukleotidů by tedy při lineárním uspořádání zabírala segment o délce pouhých 0,34 mm. Délka jednoho lidského chromozomu v natažené formě je asi 5 cm, ale ve kompaktním stavu má chromozom objem asi ^10⁻¹⁰ cm³ ^.

Molekuly DNA vázané na histonové proteiny tvoří nukleosomy, což jsou strukturní jednotky chromatinu. Nukleosom má vzhled kuličky o průměru 10 nm. Každý nukleosom se skládá z histonů, kolem kterých je ovinut úsek DNA, zahrnující 146 párů nukleotidů. Mezi nukleosomy se nacházejí lineární úseky DNA sestávající ze 60 párů nukleotidů.

Chromatin je reprezentován fibrilami, které tvoří smyčky dlouhé asi 0,4 µm a obsahují 20 000 až 30 000 párů nukleotidů.

V důsledku zhutnění (kondenzace) a zkroucení (superspecializace) deoxyribonukleoproteinů (DNP) v dělícím se jádře se chromozomy stávají viditelnými. Tyto struktury - chromozomy (chromasomy, z řeckého chroma - barva, soma - tělo) - jsou protáhlé tyčinkovité útvary se dvěma rameny oddělenými tzv. zúžením - centromerou. V závislosti na umístění centromery a relativní poloze a délce ramen (nohou) se rozlišují tři typy chromozomů: metacentrické, s přibližně stejnými rameny; submetacentrické, u kterých se délka ramen mění; akrocentrické, u kterých je jedno rameno dlouhé a druhé velmi krátké, sotva znatelné. Chromozom má eu- a heterochromatické oblasti. Ty zůstávají kompaktní v nedělícím se jádře a v rané profázi mitózy. Střídání eu- a heterochromatických oblastí se používá k identifikaci chromozomů.

Povrch chromozomů je pokryt různými molekulami, zejména ribonukleoproteiny (RNP). Somatické buňky mají 2 kopie každého chromozomu, nazývají se homologní. Jsou shodné délkou, tvarem, strukturou, nesou stejné geny, které jsou umístěny stejným způsobem. Strukturní znaky, počet a velikost chromozomů se nazývají karyotyp. Normální lidský karyotyp zahrnuje 22 párů autosomů a jeden pár pohlavních chromozomů (XX nebo XY). Lidské somatické buňky (diploidní) mají dvojnásobný počet chromozomů - 46. Pohlavní buňky obsahují haploidní (jednoduchou) sadu - 23 chromozomů. Pohlavní buňky proto obsahují 2krát méně DNA než diploidní somatické buňky.

Jadérko, jedno nebo více, se nachází ve všech nedělících se buňkách. Má vzhled intenzivně zbarveného kulatého tělíska, jehož velikost je úměrná intenzitě syntézy bílkovin. Jadérko se skládá z elektronově hustého nukleolonému (z řeckého peta - vlákno), ve kterém se rozlišuje vláknitá (fibrilární) část, sestávající z mnoha propletených vláken RNA o tloušťce asi 5 nm, a granulární část. Granulární (granulární) část je tvořena zrny o průměru asi 15 nm, což jsou částice RNP - prekurzory ribozomálních podjednotek. Perinukleolární chromatin je uložen v prohlubních nukleolonému. V jadérku se tvoří ribozomy.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]