Solun ydin

Tuma (s. karyon) sijaitsee kaikissa ihmissoluissa paitsi punasoluissa ja trombosyyteissä. Tuman tehtävänä on tallentaa ja välittää perinnöllistä tietoa uusille (tytär)soluille. Nämä toiminnot liittyvät DNA:n läsnäoloon tumassa. Myös proteiinien – ribonukleiinihapon, RNA:n ja ribosomaalisten materiaalien – synteesi tapahtuu tumassa.

Useimmilla soluilla on pallomainen tai munanmuotoinen tuma, mutta on olemassa myös muita tuman muotoja (rengasmainen, sauvanmuotoinen, karanmuotoinen, helmenmuotoinen, pavunmuotoinen, segmentoitunut, päärynänmuotoinen, polymorfinen). Tuman koko vaihtelee suuresti - 3 - 25 µm. Suurin tuma löytyy munasolusta. Useimmat ihmissolut ovat yksitumaisia, mutta on myös kaksitumaisia (jotkut neuronit, maksasolut, sydänlihassolut). Jotkut rakenteet ovat monitumaisia (lihaskuidut). Tumassa on tumakalvo, kromatiini, tumasolu ja nukleoplasma.

Tumakalvo eli karyoteeka, joka erottaa tuman sisällön sytoplasmasta, koostuu sisemmästä ja ulommasta tumakalvosta, jotka ovat kumpikin 8 nm paksuisia. Kalvot erottaa toisistaan 20–50 nm leveä perinukleaarinen tila (karyoteekasäiliö), joka sisältää hienorakeista, kohtalaisen elektronitiheyksistä materiaalia. Ulompi tumakalvo siirtyy rakeiseen endoplasmiseen retikulumiin. Näin ollen perinukleaarinen tila muodostaa yhden ontelon endoplasmisen retikulumin kanssa. Sisempi tumakalvo on sisäpuolelta yhteydessä haarautuneeseen proteiinifibrillien verkkoon, joka koostuu yksittäisistä alayksiköistä.

Tumakalvo sisältää lukuisia pyöreitä tumahuokosia, joiden halkaisija on 50–70 nm. Tumahuokoset vievät yhteensä jopa 25 % tuman pinnasta. Yhdessä tumassa huokosten määrä on 3000–4000. Huokosten reunoilla ulko- ja sisäkalvot ovat yhteydessä toisiinsa ja muodostavat niin sanotun huokosrenkaan. Jokainen huokos on suljettu diafragmalla, jota kutsutaan myös huokoskompleksiksi. Huokoskalvoilla on monimutkainen rakenne; ne muodostuvat toisiinsa liittyneistä proteiinirakeista. Suurten hiukkasten selektiivinen kuljetus ja aineiden vaihto tuman ja solun sytosodeemin välillä tapahtuu tumahuokosten kautta.

Tumakalvon alla sijaitsevat homogeenisen rakenteen omaava nukleoplasma (karyoplasma) ja tumasolu. Jakautumattoman tuman nukleoplasmassa, sen tumaproteiinimatriisissa, sijaitsevat ns. heterokromatiinin osmiofiiliset jyväset (möykyt). Jyvästen välissä olevia löysemmän kromatiinin alueita kutsutaan eukromatiiniksi. Löyhää kromatiinia kutsutaan myös dekondensoituneeksi kromatiiniksi, jossa synteettiset prosessit tapahtuvat intensiivisimmin. Solunjakautumisen aikana kromatiini tiivistyy, tiivistyy ja muodostaa kromosomeja.

Jakautumattoman tuman kromatiini (kromatinum) ja jakautuvan tuman kromosomit muodostuvat deoksiribonukleiinihappomolekyyleistä (DNA), jotka liittyvät ribonukleiinihappoon (RNA) ja proteiineihin - histoneihin ja ei-histoneihin. On korostettava, että kromatiini ja kromosomit ovat kemiallisesti identtisiä.

Jokainen DNA-molekyyli koostuu kahdesta pitkästä, oikeakätisestä polynukleotidiketjusta (kaksoiskierteestä), ja jokainen nukleotidi koostuu typpipitoisesta emäksestä, glukoosista ja fosforihappotähteestä. Emäs sijaitsee kaksoiskierteen sisällä ja sokeri-fosfaattirunko on ulkopuolella.

DNA-molekyylien perinnöllinen informaatio on tallennettu sen nukleotidien lineaariseen järjestykseen. Perinnöllisyyden alkeishiukkanen on geeni. Geeni on DNA:n osa, jolla on tietty nukleotidisekvenssi, joka vastaa yhden tietyn proteiinin synteesistä.

Tumassa oleva DNA-molekyyli on pakkautunut tiiviisti. Siten yksi miljoona nukleotidia sisältävä DNA-molekyyli niiden lineaarisella järjestyksellä veisi vain 0,34 mm:n pituisen segmentin. Yhden ihmisen kromosomin pituus laajennetussa muodossa on noin 5 cm, mutta tiivistetyssä tilassa kromosomin tilavuus on noin ^10-15 cm3 ^.

Histoniproteiineihin sitoutuneet DNA-molekyylit muodostavat nukleosomeja, jotka ovat kromatiinin rakenneyksiköitä. Nukleosomi on ulkonäöltään kuin 10 nm:n halkaisijaltaan oleva helmi. Jokainen nukleosomi koostuu histoneista, joiden ympärille on kiertynyt DNA-pätkä, joka sisältää 146 nukleotidiparia. Nukleosomien välissä on lineaarisia DNA-osia, jotka koostuvat 60 nukleotidiparista.

Kromatiinia edustavat fibrillit, jotka muodostavat noin 0,4 µm pitkiä silmukoita, jotka sisältävät 20 000 - 30 000 nukleotidiparia.

Deoksiribonukleoproteiinien (DNP) tiivistymisen (kondensoitumisen) ja kiertymisen (supererikoistumisen) seurauksena jakautuvassa tumakkeessa kromosomit tulevat näkyviin. Nämä rakenteet - kromosomit (chromasomae, kreikan sanoista chroma - maali, soma - ruumis) - ovat pitkänomaisia, sauvanmuotoisia muodostelmia, joissa on kaksi haaraa, jotka on erotettu toisistaan ns. supistuksella - sentromeerilla. Sentromeerin sijainnista ja haarojen (jalkojen) suhteellisesta sijainnista ja pituudesta riippuen erotetaan kolmenlaisia kromosomeja: metasentrinen, jossa on suunnilleen samat haarat; submetasentrinen, jossa haarojen pituus vaihtelee; akrosentrinen, jossa toinen haara on pitkä ja toinen on hyvin lyhyt, tuskin havaittava. Kromosomissa on eu- ja heterokromaattisia alueita. Jälkimmäiset pysyvät kompakteina jakautumattomassa ytimessä ja mitoosin varhaisessa profaasissa. Eu- ja heterokromaattisten alueiden vuorottelua käytetään kromosomien tunnistamiseen.

Kromosomien pinta on peitetty erilaisilla molekyyleillä, pääasiassa ribonukleoproteiineilla (RNP). Somaattisilla soluilla on kaksi kopiota jokaisesta kromosomista, niitä kutsutaan homologisiksi. Ne ovat identtisiä pituudeltaan, muodoltaan ja rakenteeltaan ja niillä on samat geenit, jotka sijaitsevat samalla tavalla. Kromosomien rakenteellisia piirteitä, lukumäärää ja kokoa kutsutaan karyotyypiksi. Normaali ihmisen karyotyyppi sisältää 22 paria autosomeja ja yhden parin sukupuolikromosomeja (XX tai XY). Ihmisen somaattisilla soluilla (diploidit) on kaksinkertainen määrä kromosomeja - 46. Sukupuolisolut sisältävät haploidisen (yksittäisen) kromosomijoukon - 23 kromosomia. Siksi sukupuolisolut sisältävät kaksi kertaa vähemmän DNA:ta kuin diploidiset somaattiset solut.

Ydintuuma, yksi tai useampi, löytyy kaikista jakautumattomista soluista. Se on ulkonäöltään voimakkaasti värjäytynyt pyöreä kappale, jonka koko on verrannollinen proteiinisynteesin intensiteettiin. Tumatuuma koostuu elektronitiheästä nukleolonemasta (kreikan sanasta peta - säie), jossa erottuu rihmainen (fibrillaarinen) osa, joka koostuu useista noin 5 nm paksuisista toisiinsa kietoutuneista RNA-säikeistä, ja rakeinen osa. Rakeinen (rakeinen) osa muodostuu noin 15 nm:n läpimittaisista jyvistä, jotka ovat RNP-hiukkasia - ribosomien alayksiköiden esiasteita. Perinukleolaarinen kromatiini on uponnut nukleoloneman painaumiin. Ribosomit muodostuvat nukleoluksessa.

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