Bunkové jadro

Jadro (s. karyon) je prítomné vo všetkých ľudských bunkách okrem erytrocytov a trombocytov. Funkciou jadra je ukladanie a prenos dedičnej informácie do nových (dcérskych) buniek. Tieto funkcie sú spojené s prítomnosťou DNA v jadre. V jadre prebieha aj syntéza bielkovín - ribonukleovej kyseliny RNA a ribozomálnych materiálov.

Väčšina buniek má guľovité alebo vajcovité jadro, ale existujú aj iné formy jadra (prstencovité, tyčinkovité, vretenovité, korálkovité, fazuľovité, segmentované, hruškovité, polymorfné). Veľkosť jadra sa značne líši - od 3 do 25 µm. Najväčšie jadro sa nachádza vo vajíčkovej bunke. Väčšina ľudských buniek je jednojadrová, ale existujú aj dvojjadrové (niektoré neuróny, hepatocyty, kardiomyocyty). Niektoré štruktúry sú viacjadrové (svalové vlákna). Jadro má jadrovú membránu, chromatín, jadierko a nukleoplazmu.

Jadrová membrána alebo karyotéka, ktorá oddeľuje obsah jadra od cytoplazmy, pozostáva z vnútornej a vonkajšej jadrovej membrány, pričom každá má hrúbku 8 nm. Membrány sú oddelené perinukleárnym priestorom (cisterna karyotéky) širokým 20 – 50 nm, ktorý obsahuje jemnozrnný materiál so strednou elektrónovou hustotou. Vonkajšia jadrová membrána prechádza do granulárneho endoplazmatického retikula. Perinukleárny priestor preto tvorí s endoplazmatickým retikulom jednu dutinu. Vnútorná jadrová membrána je zvnútra spojená s rozvetvenou sieťou proteínových fibríl pozostávajúcich z jednotlivých podjednotiek.

Jadrová membrána obsahuje početné okrúhle jadrové póry, každý s priemerom 50 – 70 nm. Jadrové póry zaberajú celkovo až 25 % povrchu jadra. Počet pórov v jednom jadre dosahuje 3 000 – 4 000. Na okrajoch pórov sú vonkajšia a vnútorná membrána navzájom spojené a tvoria tzv. pórový kruh. Každý pór je uzavretý membránou, ktorá sa nazýva aj pórový komplex. Pórové membrány majú zložitú štruktúru; sú tvorené navzájom spojenými proteínovými granulami. Selektívny transport veľkých častíc a výmena látok medzi jadrom a cytozodémom bunky sa uskutočňujú cez jadrové póry.

Pod jadrovou membránou sa nachádza nukleoplazma (karyoplazma) (nucleoplasm, s. karyoplasma), ktorá má homogénnu štruktúru, a jadierko. V nukleoplazme nedeliaceho sa jadra sa v jeho jadrovej proteínovej matrici nachádzajú osmiofilné granule (zhluky) tzv. heterochromatínu. Oblasti uvoľnenejšieho chromatínu, ktoré sa nachádzajú medzi granulami, sa nazývajú euchromatín. Voľný chromatín sa nazýva aj dekondenzovaný chromatín, v ktorom prebiehajú syntetické procesy najintenzívnejšie. Počas bunkového delenia sa chromatín zhutňuje, kondenzuje a tvorí chromozómy.

Chromatín (chromatínum) nedeliaceho sa jadra a chromozómy deliaceho sa jadra sú tvorené molekulami deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) asociovanými s ribonukleovou kyselinou (RNA) a proteínmi - histónmi a nehistónmi. Treba zdôrazniť, že chromatín a chromozómy sú chemicky identické.

Každá molekula DNA sa skladá z dvoch dlhých, pravotočivých polynukleotidových reťazcov (dvojzávitníc) a každý nukleotid pozostáva z dusíkatej bázy, glukózy a zvyšku kyseliny fosforečnej. Báza sa nachádza vo vnútri dvojitej závitnice a cukorno-fosfátový reťazec je na vonkajšej strane.

Dedičná informácia v molekulách DNA je zaznamenaná v lineárnej sekvencii jej nukleotidov. Elementárnou časticou dedičnosti je gén. Gén je úsek DNA, ktorý má špecifickú sekvenciu nukleotidov zodpovedných za syntézu jedného špecifického proteínu.

Molekula DNA v jadre je kompaktne usporiadaná. Jedna molekula DNA obsahujúca 1 milión nukleotidov by teda pri ich lineárnom usporiadaní zaberala segment s dĺžkou iba 0,34 mm. Dĺžka jedného ľudského chromozómu v natiahnutej forme je približne 5 cm, ale v zhutnenom stave má chromozóm objem približne ^10-15 cm3.

Molekuly DNA viazané na histónové proteíny tvoria nukleozómy, ktoré sú štrukturálnymi jednotkami chromatínu. Nukleozóm má vzhľad guľôčky s priemerom 10 nm. Každý nukleozóm pozostáva z histónov, okolo ktorých je skrútený úsek DNA, ktorý obsahuje 146 párov nukleotidov. Medzi nukleozómami sú lineárne úseky DNA pozostávajúce zo 60 párov nukleotidov.

Chromatín je reprezentovaný fibrilami, ktoré tvoria slučky dlhé približne 0,4 µm a obsahujú 20 000 až 30 000 párov nukleotidov.

V dôsledku zhutnenia (kondenzácie) a skrútenia (superšpecializácie) deoxyribonukleoproteínov (DNP) v deliacom jadre sa chromozómy stávajú viditeľnými. Tieto štruktúry - chromozómy (chromazómy, z gréckeho chroma - farba, soma - telo) - sú predĺžené tyčinkovité útvary s dvoma ramenami oddelenými tzv. zúžením - centromérou. V závislosti od umiestnenia centroméry a relatívnej polohy a dĺžky ramien (nôh) sa rozlišujú tri typy chromozómov: metacentrické, s približne rovnakými ramenami; submetacentrické, u ktorých sa dĺžka ramien mení; akrocentrické, u ktorých je jedno rameno dlhé a druhé je veľmi krátke, sotva viditeľné. Chromozóm má eu- a heterochromatické oblasti. Tie zostávajú kompaktné v nedeliacom sa jadre a v skorej profáze mitózy. Striedanie eu- a heterochromatických oblastí sa používa na identifikáciu chromozómov.

Povrch chromozómov je pokrytý rôznymi molekulami, najmä ribonukleoproteínmi (RNP). Somatické bunky majú 2 kópie každého chromozómu, nazývajú sa homológne. Sú identické dĺžkou, tvarom, štruktúrou, nesú rovnaké gény, ktoré sú umiestnené rovnakým spôsobom. Štrukturálne znaky, počet a veľkosť chromozómov sa nazývajú karyotyp. Normálny ľudský karyotyp obsahuje 22 párov autozómov a jeden pár pohlavných chromozómov (XX alebo XY). Ľudské somatické bunky (diploidné) majú dvojnásobný počet chromozómov - 46. Pohlavné bunky obsahujú haploidnú (jednoduchú) sadu - 23 chromozómov. Pohlavné bunky preto obsahujú 2-krát menej DNA ako diploidné somatické bunky.

Jadierko, jedno alebo viac, sa nachádza vo všetkých nedeliacich sa bunkách. Má vzhľad intenzívne zafarbeného okrúhleho telieska, ktorého veľkosť je úmerná intenzite syntézy bielkovín. Jadierko pozostáva z elektrónovo hustého nukleolonému (z gréckeho peta - vlákno), v ktorom sa rozlišuje vláknitá (fibrilárna) časť pozostávajúca z mnohých prepletených vlákien RNA s hrúbkou asi 5 nm a granulárna časť. Granulárna (zrnná) časť je tvorená zrnami s priemerom asi 15 nm, ktoré sú časticami RNP - prekurzormi ribozomálnych podjednotiek. Perinukleolárny chromatín je uložený v priehlbinách nukleolónému. V jadierke sa tvoria ribozómy.

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