Atomhülle

Diese Struktur ist charakteristisch für alle eukaryotischen Zellen. Die Kernhülle besteht aus äußeren und inneren Membranen, die durch einen 20 bis 60 nm breiten perinukleären Raum getrennt sind. Die Kernhülle enthält Kernporen.

Die Membranen der Kernmembran unterscheiden sich morphologisch nicht von anderen intrazellulären Membranen: Sie sind etwa 7 nm dick und bestehen aus zwei osmiophilen Schichten.

Im Allgemeinen kann die Kernmembran als hohler zweischichtiger Beutel dargestellt werden, der den Inhalt des Kerns vom Zytoplasma trennt. Von allen intrazellulären Membrankomponenten haben nur der Zellkern, die Mitochondrien und die Plastiden diese Art von Membrananordnung. Die Kernmembran hat jedoch ein charakteristisches Merkmal, das sie von anderen Membranstrukturen der Zelle unterscheidet. Dies ist das Vorhandensein spezieller Poren in der Kernmembran, die durch zahlreiche Fusionszonen zweier Kernmembranen gebildet werden und sozusagen abgerundete Perforationen der gesamten Kernmembran sind.

Die Struktur der Kernhülle

Die äußere Membran der Kernhülle, die in direktem Kontakt mit dem Cytoplasma der Zelle steht, weist eine Reihe struktureller Merkmale auf, die eine Zuordnung zum eigentlichen Membransystem des endoplasmatischen Retikulums ermöglichen. Daher befindet sich normalerweise eine große Anzahl von Ribosomen auf der äußeren Kernmembran. In den meisten tierischen und pflanzlichen Zellen stellt die äußere Membran der Kernhülle keine perfekt flache Oberfläche dar – sie kann Vorsprünge oder Auswüchse unterschiedlicher Größe zum Zytoplasma hin bilden.

Die innere Membran steht in Kontakt mit dem chromosomalen Material des Zellkerns (siehe unten).

Die charakteristischste und auffälligste Struktur in der Kernhülle ist die Kernpore. Die Poren in der Schale entstehen durch die Verschmelzung zweier Kernmembranen in Form von abgerundeten Durchgangslöchern oder Perforationen mit einem Durchmesser von 80-90 nm. Das abgerundete Durchgangsloch in der Kernhülle ist mit kompliziert organisierten kugelförmigen und fibrillären Strukturen gefüllt. Die Kombination aus Membranperforationen und diesen Strukturen wird Kernporenkomplex genannt. Damit wird betont, dass die Kernpore nicht nur ein Durchgangsloch in der Kernmembran ist, durch das die Substanzen des Zellkerns und des Zytoplasmas direkt kommunizieren können.

Der komplexe Porenkomplex hat achteckige Symmetrie. Entlang der Grenze des abgerundeten Lochs in der Kernmembran befinden sich drei Reihen von Körnern, jeweils 8 Stück: Eine Reihe liegt auf der Seite des Kerns, die andere auf der Seite des Zytoplasmas, die dritte befindet sich im zentralen Teil von die Poren. Die Korngröße beträgt etwa 25 nm. Von diesen Körnern gehen fibrilläre Fortsätze aus. Solche Fibrillen, die sich von den peripheren Körnern erstrecken, können in der Mitte zusammenlaufen und sozusagen eine Trennwand, eine Membran, über der Pore bilden. In der Mitte des Lochs sieht man oft das sogenannte Zentralkorn.

Die Anzahl der Kernporen hängt von der Stoffwechselaktivität der Zellen ab: Je höher die Synthesevorgänge in den Zellen, desto mehr Poren pro Flächeneinheit des Zellkerns.

Anzahl der Kernporen in verschiedenen Objekten

Chemie der Kernhülle

In der Zusammensetzung der Kernmembranen werden kleine Mengen an DNA (0-8%), RNA (3-9%) gefunden, aber die chemischen Hauptbestandteile sind Lipide (13-35%) und Proteine ​​(50-75%). , die für alle Zellmembranen gilt.

Die Zusammensetzung der Lipide ähnelt der in den Membranen von Mikrosomen oder Membranen des endoplasmatischen Retikulums. Die Kernmembranen sind durch einen relativ niedrigen Cholesteringehalt und einen hohen Gehalt an mit gesättigten Fettsäuren angereicherten Phospholipiden gekennzeichnet.

Die Proteinzusammensetzung von Membranfraktionen ist sehr komplex. Unter den Proteinen wurde eine Reihe von Enzymen gefunden, die mit ER üblich sind (z. B. Glucose-6-Phosphatase, Mg-abhängige ATPase, Glutamatdehydrogenase usw.), RNA-Polymerase wurde nicht gefunden. Dabei wurden die Aktivitäten vieler oxidativer Enzyme (Cytochromoxidase, NADH-Cytochrom-c-Reduktase) und verschiedener Cytochrome aufgezeigt.

Unter den Proteinfraktionen von Kernmembranen gibt es basische Proteine ​​vom Histontyp, was durch die Verbindung von Chromatinregionen mit der Kernhülle erklärt wird.

Kernhülle und nuklear-zytoplasmatischer Austausch

Die Kernmembran ist ein System, das die beiden Hauptzellkompartimente abgrenzt: das Zytoplasma und den Zellkern. Die Kernmembranen sind vollständig durchlässig für Ionen, für Substanzen mit geringem Molekulargewicht, wie Zucker, Aminosäuren, Nukleotide. Es wird angenommen, dass Proteine ​​​​mit einem Molekulargewicht von bis zu 70.000 und einer Größe von nicht mehr als 4,5 nm frei durch die Hülle diffundieren können.

Auch der umgekehrte Vorgang ist bekannt - die Übertragung von Substanzen aus dem Zellkern in das Zytoplasma. Dies betrifft vor allem den Transport von ausschließlich im Zellkern synthetisierter RNA.

Eine andere Möglichkeit, Substanzen vom Kern zum Zytoplasma zu transportieren, ist mit der Bildung von Auswüchsen der Kernmembran verbunden, die in Form von Vakuolen vom Kern getrennt werden können, deren Inhalt dann ausgegossen oder in das Zytoplasma geworfen wird.

Aus den zahlreichen Eigenschaften und funktionellen Belastungen der Kernhülle sollte daher ihre Rolle als Barriere hervorgehoben werden, die den Inhalt des Kerns vom Zytoplasma trennt und den freien Zugang zum Kern großer Aggregate von Biopolymeren einschränkt, eine Barriere, die aktiv reguliert den Transport von Makromolekülen zwischen Zellkern und Zytoplasma.

Eine der Hauptfunktionen der Kernhülle sollte auch ihre Beteiligung an der Schaffung der intranukleären Ordnung, an der Fixierung von Chromosomenmaterial im dreidimensionalen Raum des Kerns sein.

Im Laufe der Evolution haben sie eine Reihe von Veränderungen erfahren. Dem Auftreten neuer Organellen gingen Veränderungen in der Atmosphäre und Lithosphäre des jungen Planeten voraus. Eine der bedeutenden Akquisitionen war der Zellkern. Eukaryotische Organismen erhielten aufgrund des Vorhandenseins separater Organellen erhebliche Vorteile gegenüber Prokaryoten und begannen schnell zu dominieren.

Der Zellkern, dessen Struktur und Funktion in verschiedenen Geweben und Organen etwas unterschiedlich sind, ermöglichte es, die Qualität der RNA-Biosynthese und die Übertragung von Erbinformationen zu verbessern.

Herkunft

Bis heute gibt es zwei Haupthypothesen über die Bildung einer eukaryotischen Zelle. Nach der symbiotischen Theorie waren Organellen (wie Flagellen oder Mitochondrien) einst separate prokaryotische Organismen. Die Vorfahren der modernen Eukaryoten verschlangen sie. Das Ergebnis war ein symbiotischer Organismus.

Gleichzeitig wurde der Zellkern durch Vordringen in den zytoplasmatischen Bereich gebildet, was eine notwendige Anschaffung auf dem Weg zur Entwicklung einer neuen Art der Ernährung durch die Zelle, der Phagozytose, war. Die Aufnahme von Nahrung wurde von einer Erhöhung des Grades der zytoplasmatischen Mobilität begleitet. Genophore, das genetische Material einer prokaryotischen Zelle und an den Wänden befestigt, fielen in eine Zone mit starkem „Fluss“ und mussten geschützt werden. Als Ergebnis wurde eine tiefe Invagination eines Abschnitts der Membran gebildet, der anhaftende Genophoren enthielt. Diese Hypothese wird durch die Tatsache gestützt, dass die Hülle des Zellkerns untrennbar mit der zytoplasmatischen Membran der Zelle verbunden ist.

Es gibt eine andere Version der Entwicklung von Ereignissen. Nach der viralen Hypothese des Ursprungs des Kerns wurde er als Folge einer Infektion einer alten archaischen Zelle gebildet. Ein DNA-Virus infiltrierte es und erlangte nach und nach die vollständige Kontrolle über Lebensvorgänge. Wissenschaftler, die diese Theorie für richtiger halten, führen viele Argumente zu ihren Gunsten an. Bis heute gibt es jedoch für keine der bestehenden Hypothesen umfassende Beweise.

Ein oder mehr

Die meisten Zellen moderner Eukaryoten haben einen Zellkern. Die überwiegende Mehrheit von ihnen enthält nur eine solche Organelle. Es gibt jedoch Zellen, die aufgrund einiger funktioneller Merkmale den Zellkern verloren haben. Dazu gehören zum Beispiel Erythrozyten. Es gibt auch Zellen mit zwei (Ciliaten) und sogar mehreren Kernen.

Struktur des Zellkerns

Unabhängig von den Eigenschaften des Organismus ist die Struktur des Zellkerns durch eine Reihe typischer Organellen gekennzeichnet. Sie ist durch eine Doppelmembran vom Innenraum der Zelle getrennt. An einigen Stellen verschmelzen seine inneren und äußeren Schichten und bilden Poren. Ihre Funktion ist der Stoffaustausch zwischen Zytoplasma und Zellkern.

Der Organellenraum ist mit Karyoplasma, auch Kernsaft oder Nukleoplasma genannt, gefüllt. Es enthält Chromatin und den Nukleolus. Manchmal ist die letzte der genannten Organellen des Zellkerns nicht in einer einzigen Kopie vorhanden. Bei einigen Organismen fehlen dagegen Nukleolen.

Membran

Die Kernhülle wird von Lipiden gebildet und besteht aus zwei Schichten: einer äußeren und einer inneren. Tatsächlich ist dies dieselbe Zellmembran. Der Kern kommuniziert mit den Kanälen des endoplasmatischen Retikulums durch den perinukleären Raum, einen Hohlraum, der durch zwei Schichten der Membran gebildet wird.

Die äußeren und inneren Membranen haben ihre eigenen strukturellen Merkmale, aber im Allgemeinen sind sie ziemlich ähnlich.

dem Zytoplasma am nächsten

Die äußere Schicht geht in die Membran des endoplasmatischen Retikulums über. Der Hauptunterschied zu letzterem ist eine deutlich höhere Konzentration von Proteinen in der Struktur. Die Membran, die in direktem Kontakt mit dem Zytoplasma der Zelle steht, ist von außen mit einer Schicht Ribosomen bedeckt. Es ist durch zahlreiche Poren, die ziemlich große Proteinkomplexe sind, mit der inneren Membran verbunden.

Die innere Schicht

Die dem Zellkern zugewandte Membran ist im Gegensatz zur äußeren glatt und nicht mit Ribosomen bedeckt. Es begrenzt das Karyoplasma. Ein charakteristisches Merkmal der inneren Membran ist eine Schicht aus Kernlamina, die sie von der Seite auskleidet, die mit dem Nukleoplasma in Kontakt steht. Diese spezifische Proteinstruktur erhält die Form der Hülle, ist an der Regulation der Genexpression beteiligt und erleichtert auch die Anlagerung von Chromatin an die Kernmembran.

Stoffwechsel

Die Wechselwirkung von Kern und Zytoplasma erfolgt durch Sie sind ziemlich komplexe Strukturen, die aus 30 Proteinen bestehen. Die Anzahl der Poren auf einem Kern kann unterschiedlich sein. Sie hängt von der Art der Zelle, des Organs und des Organismus ab. Beim Menschen kann der Zellkern also 3 bis 5 Tausend Poren haben, bei einigen Fröschen erreicht er 50.000.

Die Hauptfunktion der Poren ist der Stoffaustausch zwischen Zellkern und dem restlichen Zellraum. Einige Moleküle passieren die Poren passiv, ohne zusätzlichen Energieaufwand. Sie sind klein. Der Transport großer Moleküle und supramolekularer Komplexe erfordert den Verbrauch einer bestimmten Menge an Energie.

Im Zellkern synthetisierte RNA-Moleküle gelangen aus dem Karyoplasma in die Zelle. Proteine, die für intranukleäre Prozesse notwendig sind, werden in die entgegengesetzte Richtung transportiert.

Nukleoplasma

Die Struktur des Kernsaftes variiert je nach Zustand der Zelle. Es gibt zwei von ihnen - stationär und während der Teilungsperiode entstehend. Die erste ist charakteristisch für die Interphase (die Zeit zwischen den Teilungen). Gleichzeitig zeichnet sich Kernsaft durch eine gleichmäßige Verteilung von Nukleinsäuren und unstrukturierten DNA-Molekülen aus. Während dieser Zeit liegt das Erbmaterial in Form von Chromatin vor. Die Teilung des Zellkerns geht mit der Umwandlung von Chromatin in Chromosomen einher. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die Struktur des Karyoplasmas: Das genetische Material erhält eine bestimmte Struktur, die Kernmembran wird zerstört und das Karyoplasma wird mit dem Zytoplasma vermischt.

Chromosomen

Die Hauptfunktionen der bei der Teilung transformierten Nukleoproteinstrukturen des Chromatins sind die Speicherung, Umsetzung und Weitergabe der im Zellkern enthaltenen Erbinformationen. Chromosomen zeichnen sich durch eine bestimmte Form aus: Sie werden durch eine primäre Einschnürung, auch Coelomer genannt, in Teile oder Arme unterteilt. Je nach Lage werden drei Arten von Chromosomen unterschieden:

• stäbchenförmig oder akrozentrisch: Sie zeichnen sich durch die Platzierung des Koelomers fast am Ende aus, eine Schulter fällt sehr klein aus;
• diversifiziert oder submetazentrisch haben Schultern ungleicher Länge;
• gleichseitig oder metazentrisch.

Der Chromosomensatz einer Zelle wird als Karyotyp bezeichnet. Jeder Typ ist festgelegt. In diesem Fall können verschiedene Zellen desselben Organismus einen diploiden (doppelten) oder haploiden (einfachen) Satz enthalten. Die erste Option ist typisch für somatische Zellen, die hauptsächlich den Körper ausmachen. Der haploide Satz ist das Privileg der Keimzellen. Somatische menschliche Zellen enthalten 46 Chromosomen, Geschlechtszellen - 23.

Die Chromosomen des diploiden Satzes bilden Paare. Identische Nukleoproteinstrukturen, die in einem Paar enthalten sind, werden allelisch genannt. Sie haben die gleiche Struktur und führen die gleichen Funktionen aus.

Die Struktureinheit der Chromosomen ist das Gen. Es ist ein Segment des DNA-Moleküls, das für ein bestimmtes Protein kodiert.

Nukleolus

Der Zellkern hat ein weiteres Organell - das ist der Nukleolus. Es ist nicht durch eine Membran vom Karyoplasma getrennt, aber es ist leicht zu erkennen, wenn man die Zelle mit einem Mikroskop untersucht. Einige Kerne können mehrere Nukleoli haben. Es gibt auch solche, bei denen solche Organellen vollständig fehlen.

Die Form des Nukleolus ähnelt einer Kugel, hat eine ziemlich kleine Größe. Es enthält verschiedene Proteine. Die Hauptfunktion des Nucleolus ist die Synthese von ribosomaler RNA und den Ribosomen selbst. Sie sind für die Bildung von Polypeptidketten notwendig. Nukleolen bilden sich um spezielle Regionen des Genoms herum. Sie werden nukleoläre Organisatoren genannt. Es enthält die ribosomalen RNA-Gene. Der Nukleolus ist unter anderem der Ort mit der höchsten Proteinkonzentration in der Zelle. Ein Teil der Proteine ​​ist notwendig, um die Funktionen des Organoids zu erfüllen.

Der Nukleolus besteht aus zwei Komponenten: granulär und fibrillär. Die erste sind die reifenden Ribosomen-Untereinheiten. Im Fibrillenzentrum umgibt die körnige Komponente die Fibrille, die sich im Zentrum des Nukleolus befindet.

Zellkern und seine Funktionen

Die Rolle, die der Zellkern spielt, ist untrennbar mit seiner Struktur verbunden. Die inneren Strukturen des Organoids realisieren gemeinsam die wichtigsten Prozesse in der Zelle. Es beherbergt die genetische Information, die die Struktur und Funktion der Zelle bestimmt. Der Zellkern ist für die Speicherung und Übertragung von Erbinformationen während der Mitose und Meiose verantwortlich. Im ersten Fall erhält die Tochterzelle eine Reihe von Genen, die mit der Elternzelle identisch sind. Als Folge der Meiose entstehen Keimzellen mit einem haploiden Chromosomensatz.

Eine weitere nicht minder wichtige Funktion des Zellkerns ist die Regulation intrazellulärer Prozesse. Es wird als Ergebnis der Kontrolle der Synthese von Proteinen durchgeführt, die für die Struktur und Funktion von Zellelementen verantwortlich sind.

Die Wirkung auf die Proteinsynthese hat einen anderen Ausdruck. Der Kern, der die Prozesse innerhalb der Zelle steuert, vereint alle seine Organellen zu einem einzigen System mit einem gut funktionierenden Arbeitsmechanismus. Fehler darin führen in der Regel zum Zelltod.

Schließlich ist der Kern der Ort der Synthese von Ribosomen-Untereinheiten, die für die Bildung des gleichen Proteins aus Aminosäuren verantwortlich sind. Ribosomen sind im Transkriptionsprozess unverzichtbar.

Es ist eine perfektere Struktur als prokaryotisch. Das Auftreten von Organellen mit eigener Membran ermöglichte es, die Effizienz intrazellulärer Prozesse zu steigern. Die Bildung eines Kerns, der von einer doppelten Lipidmembran umgeben ist, spielte bei dieser Evolution eine sehr wichtige Rolle. Der Schutz der Erbinformation durch die Membran ermöglichte es uralten Einzellern, neue Lebensweisen zu erobern. Darunter war die Phagozytose, die nach einer Version zur Entstehung eines symbiotischen Organismus führte, der später zum Vorläufer der modernen eukaryotischen Zelle mit all ihren charakteristischen Organellen wurde. Der Zellkern, die Struktur und Funktionen einiger neuer Strukturen ermöglichten die Verwendung von Sauerstoff im Stoffwechsel. Die Folge davon war eine kardinale Veränderung der Biosphäre der Erde, die Grundlage für die Bildung und Entwicklung vielzelliger Organismen wurde gelegt. Heutzutage dominieren eukaryotische Organismen, zu denen auch der Mensch gehört, den Planeten, und nichts deutet darauf hin, dass sich dies ändern wird.

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Das Konzept der Einheit von materiellen Strukturen und dem ontologischen masselosen Wellenmedium ermöglicht es, die Natur aller Arten von Wechselwirkungen und die systemische Organisation der Struktur von Nukleonen, Kernen und Atomen zu verstehen. Neutronen spielen eine Schlüsselrolle bei der Bildung und Aufrechterhaltung der Stabilität von Kernen, die durch zwei Bosonen-Austauschbindungen zwischen Protonen und Neutronen bereitgestellt wird. Alpha-Partikel sind die wichtigsten "Bausteine" in der Struktur. Die Strukturen der Kerne, die eine nahezu kugelförmige Form haben, werden gemäß den Perioden im Periodensystem von D.I. gebildet. Mendelejew durch die sukzessive Addition des n-p-n-Komplexes, Alpha-Teilchen und Neutronen. Der Grund für den radioaktiven Zerfall von Atomen ist nicht die optimale Struktur des Kerns: ein Überschuss der Anzahl von Protonen oder Neutronen, Asymmetrie. Die Alpha-Struktur von Kernen erklärt die Ursachen und Energiebilanz aller Arten von radioaktivem Zerfall.

Nukleonenstruktur

Alpha-Teilchen

"Boson-Austausch"-Kräfte

Stabilität

Radioaktivität

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Die moderne Physik bietet Tropfen-, Schalen-, verallgemeinerte und andere Modelle, um die Struktur von Kernen zu beschreiben. Die Bindung von Nukleonen in Kernen wird durch die Bindungsenergie aufgrund "besonderer spezifischer Kernkräfte" erklärt. Die Eigenschaften dieser Kräfte (Anziehung, kurze Reichweite, Ladungsunabhängigkeit usw.) werden als Axiom akzeptiert. Die Frage "warum so?" ergibt sich für fast jede Abschlussarbeit. „Es wird akzeptiert (?), dass diese Kräfte für Nukleonen gleich sind … (?). Für leichte Kerne steigt die spezifische Bindungsenergie steil an, durchläuft eine Reihe von Sprüngen (?), steigt dann langsamer an (?) und nimmt dann allmählich ab. „Am stabilsten sind die sogenannten „magischen Kerne“, bei denen die Anzahl der Protonen oder Neutronen gleich einer der magischen Zahlen ist: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 … (?) Besonders stabil sind die doppelt magischen Kerne: 2He2, 8O8, 20Ca20, 20Ca28, 82Pb126" (linker und rechter Index entsprechen der Anzahl der Protonen bzw. Neutronen im Kern). Warum gibt es „magische“ Kerne, und das magische Isotop 28Ni28 mit einer maximalen spezifischen Bindungsenergie von 8,7 MeV ist kurzlebig
(T1/2 = 6,1 Tage)? „Die Kerne zeichnen sich durch eine nahezu konstante Bindungsenergie und eine konstante Dichte aus, unabhängig von der Zahl der Nukleonen“ (?!). Dies bedeutet, dass die Bindungsenergie nichts charakterisiert, ebenso wie die Tabellenwerte des Massendefekts (für 20Са20 ist sie kleiner als für 21Sc24, für 28Ni30 ist sie kleiner als für 27Co32 und 29Cu34 usw.). Die Physik erkennt an, dass "die komplexe Natur der Kernkräfte und die Schwierigkeiten beim Lösen von Gleichungen ... es bisher nicht erlaubt haben, eine einheitliche konsistente Theorie des Atomkerns zu entwickeln." Die Wissenschaft des 20. Jahrhunderts, die auf den Postulaten der Relativitätstheorie aufbaute, schaffte Logik und Kausalität ab und erklärte mathematische Phantome zur Realität. Ohne die Struktur von Kernen und Atomen zu kennen, haben Wissenschaftler Atombomben geschaffen und versuchen, den Urknall des Universums in Collidern nachzuahmen ...

Die „Revolution in den Naturwissenschaften von A. Einstein“ ersetzte die Gleichungen des „Raum-Zeit-Kontinuums“ durch die Arbeiten von Dutzenden prominenter Wissenschaftler (Huygens, Hooke, Jung, Navier, Stokes, Hertz, Faraday, Maxwell, Lorentz, Thomson, Tesla usw.), die Theorien über Elektromagnetismus und Atomismus im Medium „Äther“ entwickelten. Sollte ein Jahrhundert zurückgehen...

Zweck und Arbeitsweise. Der Weg aus der Sackgasse der Wissenschaft ist auf der Grundlage des Verständnisses der Essenz des Mediums „Äther“ möglich. IN UND. Vernadsky schrieb: „Die Strahlungen der NICHT-MATERIELLEN Umgebung bedecken den gesamten zugänglichen, allen denkbaren Raum ... Um uns herum, in uns selbst, überall und überall, ohne Unterbrechung, sich ständig ändernd, zusammenfallend und kollidierend, gibt es Strahlungen unterschiedlicher Wellenlängen - von Wellen, deren Länge in Zehnmillionstel-Bruchteilen eines Millimeters berechnet wird, bis hin zu langen, in Kilometern gemessenen ... Der ganze Raum ist mit ihnen gefüllt ... ". Alles Materielle wird von diesem ontologischen, nicht-materiellen Wellenmedium geformt und existiert in Wechselwirkung mit ihm. „Ether“ ist kein Gas und kein Chaos aus Wirbelstürmen, sondern „Action Ordering Chaos – SPIRIT“. In der Umgebung des GEISTES von einem einzigen Elementarteilchen - einem Masson (Elektron/Positron) - werden Strukturen von Nukleonen, Kernen und Atomen bis zum Universum regelmäßig und systematisch organisiert.

In der Arbeit wird ein Modell der Struktur von Kernen entwickelt, das ihre Eigenschaften, die Gründe für die Bindung von Nukleonen in Kernen, besondere Stabilität und Radioaktivität erklärt.

Struktur und Eigenschaften von Nukleonen

Das in der Physik akzeptierte Nukleonenmodell ist aus Dutzenden von hypothetischen Teilchen mit dem sagenhaften Namen "Quark" und sagenhaften Unterschieden aufgebaut, darunter: Farbe, Charme, Seltsamkeit, Charme. Dieses Modell ist zu kompliziert, hat keine Beweise und kann nicht einmal die Masse der Teilchen erklären. Das Modell der Struktur von Nukleonen, das alle ihre Eigenschaften erklärt, wurde von I.V. Dmitriev (Samara) auf der Grundlage des von ihm entdeckten Prinzips der maximalen Konfigurationsentropie (Gleichheit der Strukturelemente auf der Oberfläche und im Volumen der Primärteilchen) und der These, dass Teilchen nur während der Rotation „entlang eins, zwei oder drei existieren richtige innere Achsen“ . Das Nukleon besteht aus 6 hexagonalen Strukturen von π+(-)-Mesonen, die das Plus-Myon μ+ umgeben, und ihre Struktur wird durch Auswahl der Anzahl von Kugeln aufgebaut: Elektronen und Positronen zweier Arten. Eine solche Struktur wurde anhand der Wechselwirkung der materiellen Teilchen der Massonen und des Mediums SPIRIT in der Arbeit begründet und dann anhand der Konstruktion der Struktur von Mesonen gemäß der Feinstrukturkonstante verfeinert und nachgewiesen
1/α = 2h(ε0/μ0)1/2/e2 = 137,036 . Die Physiker W. Pauli und R. Feynman rätselten über die physikalische Bedeutung dieser Konstante, aber im SPIRIT-Medium ist es offensichtlich: Erst in einem relativen Abstand 1/α von der Ladung besteht die Wellenwechselwirkung von Materie und Medium.

Die berechnete Anzahl von Massonen (me) in der Myonstruktur sollte 3/2α = 205,6 sein, und die Myonmasse 206,768 me . In ihrer Struktur aus 207 Massonen bestimmt die mittlere die Ladung ±e und den Spin ±1/2, und 206 heben sich gegenseitig auf. Pionen werden, wie von I. Dmitriev postuliert, aus „zweiachsigen“ Elektronen und Positronen gebildet (Spin = 0, Ladung +/-, Masse me). Im SPIRIT-Medium sollen als erste Stufe der Materiebildung aus Quanten der Hintergrundstrahlung des Universums in der Sonnenatmosphäre Bosonen mit einer Masse von 2/3 me gebildet werden. Es sollten 3/α = 411 solcher Teilchen in einer dichten Struktur vorhanden sein, und ihre Masse sollte 3/α · 2/3 me = 274 me betragen, was Pi-Mesonen (mπ = 273,210 me ) entspricht. Ihre Struktur ist ähnlich wie bei Myonen: Das Teilchen im Zentrum bestimmt die Ladung ± 2/3e und den Spin 0, und die 205 Teilchen sind gegenseitig ausgeglichen.

Die Struktur des Protons aus dem zentralen Myon und 6 Pionen unter Berücksichtigung des Massenverlusts für die Austausch-(Kern-)Bindung von 6 Massonen (die Bindung zwischen Myon und Pionen) und 6 Bosonen (die Bindung zwischen Pionen, 4 mich), erklärt seine Masse.

MP \u003d 6mp + mm - 10me \u003d 6 273,210 me + +206,768 me - 10me \u003d 1836,028 me.

Dieser Wert entspricht mit einer Genauigkeit von 0,007 % der Protonenmasse Мр = 1836,153me. Die Protonenladung +e und der Spin ±1/2 werden durch das zentrale Masson+ im zentralen Myon+ bestimmt. Das Protonenmodell erklärt alle seine Eigenschaften, einschließlich der Stabilität. Im Medium SPIRIT erfolgt die Wechselwirkung materieller Teilchen durch die Resonanz der ihnen zugeordneten „Wolken“ des Mediums (Koinzidenz von Form und Frequenz). Das Proton ist stabil, da es durch eine Hülle aus Pionen mit einem anderen Wellenfeld vor materiellen Teilchen und Quanten geschützt ist.

Die Masse des Protons beträgt 1836,153 me und die Masse des Neutrons 1838,683 me. Die Kompensation der Ladung des Protons wird in Analogie zum Wasserstoffatom ein Elektron auf einer Wellenbahn in seiner Äquatorebene („eine Rotationsachse“) liefern, und seine „zweiachsige Rotation“ erweist sich als „seine eigene“. in der Pionwolke. Fügen wir 2 Bosonen in entgegengesetzten Pionen des Neutrons hinzu; Sie kompensieren den Bahnimpuls, und die Masse des Neutrons beträgt 1838,486 me. Diese Struktur erklärt die Masse des Neutrons (Differenz von 0,01%), das Fehlen einer Ladung und vor allem die "nuklearen" Kräfte. Das „zusätzliche“ Boson ist in der Struktur schwach gebunden und stellt eine „Austausch“-Verbindung her, indem es eine „Leerstelle“ im benachbarten Pion des Protons mit der Kernfrequenz besetzt, es verdrängt ein anderes Boson, das zum Neutron zurückkehrt. Die "zusätzlichen" Bosonen im Neutron sind seine "zwei Arme", die die Kerne zusammenhalten.

Das Neutron in den Kernen der Elemente sorgt für die Stabilität der Kerne und wird selbst im Kern vor dem Zerfall "gerettet" (T1 / 2 \u003d 11,7 min.). Der Grund dafür sind seine "Schwachstellen": die Umlaufbahn von das Elektron und das Vorhandensein von zwei von sechs Pionen in der "Pion-Hülle" entsprechend dem "Extra"-Boson.

Wissenschaftler des 20. Jahrhunderts entwickelten Dutzende von Theorien und Hunderte von "Elementarteilchen", konnten aber die Struktur von Atomen nicht erklären, und die Natur brauchte nur zwei solcher Teilchen, um zwei Nukleonen und davon 92 Elemente zu erzeugen und das gesamte Material aufzubauen WELT!!!

Alpha-Struktur von Atomkernen

Die Isotope aller in der Natur am häufigsten vorkommenden Elemente haben eine gerade Anzahl von Neutronen (mit Ausnahme von 4Be5 und 7N7). Insgesamt haben von 291 stabilen Isotopen 75 % eine gerade Anzahl von Neutronen und nur 3 % haben gerade-ungerade Kerne. Dies deutet auf eine Bevorzugung der Bindung eines Protons mit zwei Neutronen, das Fehlen von Proton-Proton-Bindungen und die „Ladungsunabhängigkeit der Kernkräfte“ hin. Das Gerüst der Kerne wird durch Neutron-Proton-Bindungen gebildet, wobei jedes Neutron durch den Austausch von zwei Bosonen (z. B. 2He1) 2 Protonen halten kann. In schweren Kernen steigt die relative Anzahl der Neutronen, wodurch das Gerüst des Kerns gestärkt wird.

Die obigen Argumente und das Prinzip der systematischen Organisation von Materie in einer nicht-materiellen Umgebung ermöglichen es uns, ein Modell der "Blockkonstruktion" der Struktur der Elementkerne vorzuschlagen, bei dem der "Block" der Kern des Heliumatoms ist - Alphateilchen. Helium ist das Hauptelement der kosmologischen Nukleosynthese und in Bezug auf die Häufigkeit im Universum das zweitwichtigste Element nach Wasserstoff. Alpha-Teilchen sind die optimale Struktur von fest verbundenen zwei Nukleonenpaaren. Dies ist eine sehr kompakte, eng verbundene Kugelstruktur, die geometrisch als Kugel mit einem darin eingeschriebenen Würfel mit Knoten in gegenüberliegenden Diagonalen von 2 Protonen und 2 Neutronen dargestellt werden kann. Jedes Neutron hat zwei „Kernaustausch“-Bindungen mit zwei Protonen. Die elektromagnetische Kopplung der Annäherung eines Neutrons an Protonen wird durch ein Orbitalelektron in seiner Struktur bereitgestellt (Bestätigung: magnetische Momente: μ (p) \u003d 2,793 μN, μ (n) \u003d -1,913 μN, wobei μN der Bohr ist Kernmagneton).

Die angebliche „Coulomb“-Abstoßung von Protonen widerspricht ihrem Ansatz nicht. Die Erklärung dafür, wie auch in den Strukturen von Myonen aus Massonen, liegt im Verständnis der „Ladung“ als integrale Eigenschaft der Masse eines Teilchens – der Bewegung des SPIRIT-Mediums verbunden mit der Wellenbewegung der Masse , ausgedrückt als Kraft in diesem Medium (die Einheit der Ladung kann ein Coulomb2 sein - eine Kraft multipliziert mit der Oberfläche). Die beiden Arten von +/- Ladungen sind linke und rechte Drehrichtung. Wenn sich zwei Protonen in der Äquatorialebene annähern, ist die Bewegung des „eingefangenen“ Mediums entgegengesetzt, und wenn es sich „von den Polen“ nähert, erfolgt es in einer Richtung, was zur Annäherung beiträgt. Die Annäherung der Teilchen wird durch die Wechselwirkung ihrer „Feld“-Schalen entsprechend der „Compton“-Wellenlänge begrenzt: λК(р) = 1,3214 · 10-15 m und λК(n) = 1,3196 · 10-15 m. eines Neutrons, Bosonenaustausch ("nukleare") Kräfte zwischen ihnen wirken in einer solchen Entfernung.

Die Strukturen der Kerne von Alpha-Partikeln werden mit einem minimalen Volumen und einer nahezu kugelförmigen Form gebildet. Die Struktur von Alpha-Partikeln ermöglicht es ihnen, sich zu verbinden, indem sie eine n-p-Boson-Austauschbindung brechen und zwei n-p- und p-n-Bindungen mit einem benachbarten Alpha-Partikel bilden. Bei einer beliebigen Anzahl von Protonen im Kern bildet sich ein einziges Kugelfeld aus, dessen Intensität so groß ist, als wäre die Ladung im Zentrum konzentriert (Ostrogradsky-Gauß-Regel). Die Bildung eines einzelnen Feldes des Kerns wird durch die Orbitalwellenstruktur von Atomen bestätigt, in der alle s-, p-, d-, f-Bahnen sphärische Schalen bilden.

Der Aufbau der Kerne von Elementen aus Alpha-Teilchen erfolgt systematisch sequentiell in jeder Periode basierend auf dem Kern des vorherigen Elements. Bei Kernen mit gerader Protonenzahl sind die Bindungen ausgeglichen, das Auftreten eines zusätzlichen Protons in der Struktur des nächsten Atoms ist nicht möglich. In den Atomkernen nach Sauerstoff erfolgt die Addition eines Protons nach dem Schema (n-p-n). Eine klare Reihenfolge der Strukturbildung gemäß den Perioden und Serien in der Tabelle von D.I. Mendeleev - Bestätigung der Gültigkeit des vorgeschlagenen Kernmodells und dient als Bestätigung des Gedankens von V.I. Vernadsky über die „Aufeinanderfolge von Atomen“: „Der Prozess der regelmäßigen Vergänglichkeit von Atomen tritt unvermeidlich und unwiderstehlich auf ... Wenn wir die Geschichte eines Atoms in kosmischer Zeit betrachten, sehen wir, dass wir in bestimmten Zeitintervallen sofort in gleichen Sprüngen eintreten Richtung des polaren Zeitvektors geht es in ein anderes Atom, ein anderes chemisches Element über. Diagramme der Kerne der ersten Atomperioden sind in der Tabelle dargestellt. ein.

Tabelle 1

Geschätzte Kernstruktur (flache Projektion) der Hauptisotope stabiler Atome aus Alphateilchen (α), Protonen (p) und Neutronen (n): pAn

							nnαααααααnn

	nnαααααααnn		nnαααnnααααnn nnααnαααnααnn nααααnnαααn	nnαααααααnn nααnnααααnnαn nααααnnαααn

Die nächsten 5. und 6. Perioden der Elemente können auf ähnliche Weise modelliert werden, wobei berücksichtigt wird, dass eine Erhöhung der Anzahl der Protonen eine Erhöhung der Anzahl der Neutronen sowohl im inneren Rahmen der Kerne als auch in der Oberflächenschicht erfordert. nach dem n-n-Schema.

Die dargestellte visuelle flache Projektion der Struktur der Kerne kann durch ein Orbitalschema ergänzt werden, das den Perioden im Periodensystem entspricht
(Tabelle 2).

Tabelle 2

Kernhüllen von Elementen und Perioden in der Tabelle D.I. Mendelejew

Nukleare Hülle - Punkt	Start- und Endelement hintereinander	Anzahl der Elemente	Verhältnis n/p
			Elementar	Endlich
	55Cs78 -82Pb126 (83Bi126… 86Rn136)
	(87Fr136 - 92U146...).

Schalen sind wie die Struktur eines Atoms aufgebaut, wobei kugelförmige Schalen von Elektronenbahnen in jeder Periode auf einem größeren Radius als in der vorherigen Periode gebildet werden.

Elemente nach 82Pb126 (83Bi126 T1/2 ≈1018 Jahre) sind nicht stabil (in Klammern in Tabelle 2 angegeben). Die 41 Alphateilchen in der Bleistruktur bilden eine elektrische Ladung, die zusätzliche 40-44 Neutronen benötigt, um die Stabilität der Kerne aufrechtzuerhalten. Das Verhältnis der Anzahl von Neutronen und Protonen n/p> (1,5÷1,6) ist die Stabilitätsgrenze für schwere Kerne. Die Halbwertszeit von Kernen nach 103 "Elementen" beträgt Sekunden. Diese "Elemente" können die Struktur des Kerns nicht bewahren und bilden die Elektronenhülle des Atoms. Es lohnt sich kaum, das Geld und die Zeit der Wissenschaftler für ihre künstliche Herstellung aufzuwenden. "Inseln der Stabilität" können nicht sein!

Das Modell der Alpha-Struktur von Kernen erklärt die Kräfte der Verbindung, Stabilität und alle Eigenschaften von Elementen (die Vollständigkeit der Struktur von Inertgasen, die Verbreitung in der Natur und die besondere Stabilität von Elementen mit einer symmetrischen Struktur: O, C , Si, Mg, Ca, Ähnlichkeit zu Cu, Ag, Au ...) .

Ursachen für "nicht spontanen" Zerfall

Die Strukturen radioaktiver Isotope sind nicht symmetrisch, sie haben ein unausgeglichenes n-p-Paar. Die Halbwertszeit von Isotopen ist umso kürzer, je mehr ihre Struktur von der optimalen abweicht. Die Radioaktivität von Isotopen mit einer großen Anzahl von Protonen erklärt sich aus der Tatsache, dass die "Austausch" -Kräfte von Neutronen ihre Gesamtladung nicht halten können, und der Zerfall von Isotopen mit einem Überschuss an Neutronen wird durch ihren Überschuss für das Optimum erklärt Struktur. Die Alpha-Struktur der Kerne ermöglicht es, die Ursachen aller Arten von radioaktivem Zerfall zu erklären.

Alpha-Zerfall. In der Kernphysik "werden nach modernen Konzepten Alphateilchen im Moment des radioaktiven Zerfalls gebildet, wenn sich zwei Protonen und zwei Neutronen treffen, die sich im Kern bewegen ... der Austritt eines Alphateilchens aus dem Kern ist aufgrund des Tunneleffekts möglich durch eine Potentialbarriere mit einer Höhe von mindestens 8,8 MeV" . Alles passiert zufällig: Bewegung, Begegnung, Formation, eine Menge Energie und Aufbruch durch eine bestimmte Barriere. In Kernen mit einer Alpha-Struktur gibt es keine Fluchtbarrieren. Wenn die Stärke der Gesamtladung aller Protonen die Bosonenaustauschkräfte der Eindämmung aller Neutronen übersteigt, wirft der Kern das Alphateilchen, das am wenigsten in der Struktur gebunden ist, ab und "verjüngt" sich um 2 Ladungen. Das Auftreten der Möglichkeit eines Alpha-Zerfalls hängt von der Struktur der Kerne ab. Es erscheint bei 31 Alpha-Teilchen im 62Sm84-Kern (n/p = 1,31) und wird ab 84Po (n/p = 1,48) notwendig.

β+ Zerfall. In der Kernphysik „läuft der Prozess des β + -Zerfalls so ab, als würde eines der Protonen des Kerns in ein Neutron umgewandelt, das ein Positron und ein Neutrino emittiert: 11p→ 01n + +10e + 00νe … solche Reaktionen können nicht umsonst beobachtet werden Proton. Für ein im Kern gebundenes Proton erweisen sich diese Reaktionen jedoch aufgrund der Kernwechselwirkung von Teilchen als energetisch möglich. Erklärungen zum Reaktionsablauf, dem Auftreten eines Positrons im Kern und einer Massenzunahme um 2,5 me für die Umwandlung eines Protons in ein Neutron ersetzte die Physik das Postulat: „Der Prozess ist möglich“. Diese Möglichkeit wird durch die Alpha-Struktur erklärt. Betrachten wir das klassische Zerfallsschema: 15P15 → 14Si16 + +10e + 00νe. Gemäß Tabelle 1 die Struktur des stabilen Isotops 15Р16 (7α-npn). Isotopenstruktur
15P15 – (7α-np), aber die Bindung (n-p) in der Struktur ist schwach, sodass die Halbwertszeit 2,5 Minuten beträgt. Das Zerfallsschema kann in mehreren Stufen dargestellt werden. Ein schwach gebundenes Proton wird durch die Kernladung ausgestoßen, „schnappt“ sich aber das Neutron des Alphateilchens und zerstört es unter Freisetzung von 4 Bindungsbosonen. "Biaxiale" Bosonen können in der SPIRIT-Umgebung nicht existieren und werden gemäß den Schemata in "triaxiale" Massonen mit unterschiedlichen Momenten (+ und -; Elektron und Positron) mit der Emission von Neutrinos und Antineutrinos umgewandelt
β-: (e--- + e+++ → e- -++ + ν0-) und β+: (e--- + e+++ → e+ --+ + ν0+). Das Positron wird aus dem Kern herausgedrückt, und das Elektron in der Umlaufbahn um das ehemalige Proton kompensiert seine Ladung und verwandelt es in ein Neutron. Vorgeschlagenes Reaktionsschema: (7α-np) → (6α- n-p-n-p-n-p + 2e--- + 2e+++) → ((6 α) + (npnp) + n + (p-e-)) + e+ + ν0- + ν0+ → (7 α -nn) + e+ + ν0- + ν0+ . Das Schema erklärt die Ursache und den Prozess des Zerfalls, die Änderung der Teilchenmasse und geht von der Emission von 2 Impulsen aus: einem Neutrino und einem Antineutrino.

β- -Zerfall. „Da das Elektron nicht aus dem Kern fliegt und nicht aus der Atomhülle ausbricht, wurde angenommen, dass das β-Elektron als Ergebnis von Prozessen im Kern geboren wird ...“ . Es gibt eine Erklärung! Ein solcher Prozess ist typisch für Kerne, die in ihrer Struktur eine größere Anzahl von Neutronen aufweisen als stabile Isotope dieses Elements. Die Struktur des Kerns des nächsten Isotops nach dem Kern mit der gebildeten geraden Struktur wächst in einem „Block“ n-p-n, und das Isotop mit der nächsten Masse enthält ein weiteres „nicht sehr überflüssiges“ Neutron. Ein Neutron kann ein Orbitalelektron schnell "fallen lassen", zu einem Proton werden und eine Alpha-Struktur bilden: npn + (n→p) = npnp = α. Elektron und Antineutrino tragen die überschüssige Masse und Energie ab, und die Ladung des Kerns erhöht sich um eins.

ε-Erfassung. Bei einem Mangel an Neutronen für eine stabile Struktur zieht die überschüssige Ladung der Protonen ein Elektron von einer der inneren Schalen des Atoms an und fängt es ein, wodurch Neutrinos emittiert werden. Das Proton im Kern verwandelt sich in ein Neutron.

Fazit

Das vorgestellte Modell der Alpha-Struktur der Kerne von Elementen ermöglicht es, die Muster der Kernbildung, ihre Stabilität, Ursachen, Stadien und Energiebilanz aller Arten radioaktiver Zerfälle zu erklären. Die Strukturen von Protonen, Neutronen, Kernen und Atomen der Elemente, bestätigt durch die Übereinstimmung mit den universellen Konstanten, die die physikalischen Eigenschaften des SPIRIT-Mediums sind, erklären alle Eigenschaften und alle Wechselwirkungen. Die moderne Kern- und Atomphysik ist dazu nicht in der Lage. Es ist notwendig, die grundlegenden Konzepte zu überarbeiten: von den Postulaten zum Verständnis.

Bibliographischer Link

Poljakow V.I. AUFBAU DER ATOMKERN UND URSACHEN DER RADIOAKTIVITÄT // Erfolge der modernen Naturwissenschaften. - 2014. - Nr. 5-2. - S. 125-130;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33938 (Zugriffsdatum: 27.02.2019). Wir machen Sie auf die Zeitschriften des Verlags "Academy of Natural History" aufmerksam

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Einführung
Kapitel 1. Struktur und Chemie des Zellkerns. Öffnen des Kerns. Robert Braun
1.1. Interphase-Kern
1.2. Flemmings Werke
1.3. Nukleolen
1.4. Kernmembran
1.5. Karyoplasma
1.6. Chromatin
Kapitel 2
2.1. Der Zellkern ist ein wesentlicher Bestandteil der Zelle
2.2. Funktionelle Struktur des Kerns
2.3. Die Rolle der Kernstrukturen im Leben der Zelle
2.4. Führender DNA-Wert
Referenzliste

EINLEITUNG

Der Zellkern ist die Schaltzentrale der lebenswichtigen Aktivität der Zelle. Aus dem allgemeinen Schema der Proteinsynthese ist ersichtlich, dass der Ausgangspunkt, an dem der Informationsfluss für die Biosynthese von Proteinen in der Zelle beginnt, die DNA ist. Folglich ist es die DNA, die die primäre Aufzeichnung von Informationen enthält, die von Zelle zu Zelle, von Generation zu Generation aufbewahrt und reproduziert werden müssen. Um die Frage nach dem Speicherort der genetischen Information, also der Lokalisierung der DNA in einer Zelle, kurz zu berühren, können wir Folgendes sagen. Es ist seit langem bekannt, dass die DNA im Gegensatz zu allen anderen Komponenten des Proteinsyntheseapparates, die universell über alle Teile einer lebenden Zelle verteilt sind, eine spezielle, sehr begrenzte Lokalisierung hat: Ihr Standort in den Zellen höherer (eukaryotischer) Organismen ist die Zellkern.
In niederen (prokaryotischen) Organismen, die keinen wohlgeformten Zellkern haben – Bakterien und Blaualgen – ist die DNA auch durch eine oder mehrere kompakte Nukleoidformationen vom Rest des Protoplasmas getrennt. In voller Übereinstimmung damit wurde der Zellkern von Eukaryoten oder das Nukleoid von Prokaryoten lange Zeit als ein Gefäß für Gene betrachtet, als ein einzigartiges Zellorganell, das die Implementierung der erblichen Eigenschaften von Organismen und ihre Weitergabe über Generationen hinweg steuert. Genetische Daten über die „Ein-Mann-Kommando“ des Zellkerns in der Zelle werden seit jeher direkt mit biochemischen Daten über die eindeutige Lokalisation der DNA im Zellkern kombiniert.

1. STRUKTUR UND CHEMIE DES ZELLKERNS. ÖFFNEN DER NUKLEAREN. ROBERT BRAUN

Der Begriff "Kern" wurde erstmals 1833 von Brown verwendet, um kugelförmige permanente Strukturen in Pflanzenzellen zu bezeichnen. 1831-1833 entdeckte der schottische Reisende und Physiker (Entdecker der „Brownschen Bewegung“) Robert Brown (1773-1858) den Zellkern in Pflanzenzellen. Er gab ihm den Namen "Nucleus" oder "Areola". Der erste Begriff ist allgemein akzeptiert und hat sich bis heute erhalten, während der zweite keine Verbreitung gefunden hat und in Vergessenheit geraten ist. Bezeichnenderweise bestand Brown auf der ständigen Präsenz eines Zellkerns in allen lebenden Zellen.
Rolle und Bedeutung des Zellkerns waren damals noch nicht bekannt. Es wurde angenommen, dass es "zu einem Klumpen kondensierter Schleim und möglicherweise ein Reservenährstoff" ist. Später wurde die gleiche Struktur in allen Zellen höherer Organismen beschrieben. Wenn wir vom Zellkern sprechen, meinen wir die eigentlichen Zellkerne eukaryotischer Zellen. Ihre Kerne sind komplex aufgebaut und unterscheiden sich ziemlich stark von den "nuklearen" Gebilden, den Nukleoiden prokaryotischer Organismen. Bei letzterem umfassen die Nukleoide (kernähnliche Strukturen) ein einzelnes, ringförmiges DNA-Molekül, das praktisch frei von Proteinen ist. Manchmal wird ein solches DNA-Molekül von Bakterienzellen als Bakterienchromosom oder Genophor (Genträger) bezeichnet.
Das Bakterienchromosom ist nicht durch Membranen vom Hauptzytoplasma getrennt, sondern zu einer kompakten Kernzone, einem Nukleoid, zusammengesetzt, das nach speziellen Färbungen im Lichtmikroskop oder im Elektronenmikroskop sichtbar ist. Bei der Analyse der Struktur und Chemie des Zellkerns werden wir uns auf Daten über die Zellkerne eukaryotischer Zellen stützen und diese ständig mit den Zellkernen von Prokaryoten vergleichen. Der Zellkern, normalerweise einer pro Zelle (es gibt Beispiele für mehrkernige Zellen), besteht aus einer Kernhülle, die ihn vom Zytoplasma, Chromatin, Nukleolus und Karyoplasma oder Kernsaft trennt. Diese vier Hauptkomponenten sind in praktisch allen sich nicht teilenden Zellen eukaryotischer einzelliger oder mehrzelliger Organismen zu finden.

1.2. Flemmings Werke

Bis vor einiger Zeit blieb die Rolle des Zellkerns bei der Zellteilung ungewiss. Dies lag wahrscheinlich an der Schwierigkeit, ihn zu beobachten. In einer lebenden Zelle ist der Zellkern in der Regel nur mit einer deutlichen Vergrößerung in einem gewöhnlichen Lichtmikroskop zu sehen. Ein Kern im Spaltungsprozess ist noch schwieriger zu beobachten. Anilinfarbstoffe färben Zellkern, Zytoplasma und Zellwand unterschiedlich an und erleichtern so die Erkennung dieser Strukturen.
Anilinfarbstoffe werden künstlich synthetisiert, und die Technik zu ihrer Herstellung war bis Mitte des 19. Jahrhunderts nicht bekannt. Die natürlichen Farbstoffe, die Biologen in der Vergangenheit verwendeten, färbten Zellkerne nicht immer gut genug, um sie vom Rest der Zelle zu unterscheiden. Auch hier hing der weitere Fortschritt von der Entwicklung geeigneter Forschungsmethoden ab. An guten Mikroskopen mangelte es damals nicht, aber man wusste nicht, wie man Zellen bearbeitet, um möglichst viele Zellstrukturen zu sehen. Es sei darauf hingewiesen, dass niemand wusste, ob Anilinfarbstoffe für diesen Zweck besser geeignet wären als natürliche.
Als in den 1860er Jahren Chemiker bekamen Anilinfarbstoffe, jemand versuchte zufällig, damit dünne Schnitte von pflanzlichem und tierischem Gewebe zu färben. 1879 verwendete der deutsche Biologe Walter Flemming verschiedene Anilinfarbstoffe und achromatische Linsen. Indem er die Zellen anfärbte und unter einem Mikroskop mit Achromaten untersuchte, verfolgte er das Verhalten des Zellkerns während der Zellteilung. In seinem Buch Cellular Matter, Nucleus and Cell Division werden die Ergebnisse von Beobachtungen zur Zellteilung beschrieben, und die Beschreibungen sind sehr nah an modernen.
Da Chromosomen wie Fäden sind, beschloss Flemming, diesen Vorgang Mitose (das griechische Wort für „Faden“) zu nennen. Genau genommen bezieht sich Mitose nur auf den Prozess der Kernverdopplung. Die Zellplattenbildung in Pflanzenzellen und die Zellfurche in tierischen Zellen sind Teilungen des Zytoplasmas.
Es wäre falsch zu glauben, dass Flemming der einzige Entdecker des Phänomens der Mitose ist. Das Verständnis der gesamten Abfolge des Mitoseprozesses hing von vielen Wissenschaftlern ab, die in den vergangenen Jahren an diesem Problem gearbeitet haben. Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Untersuchung der Ereignisse in der Zelle bestand darin, dass die Zellen während des Färbevorgangs starben. Das bedeutet, dass die Zelle erst untersucht wird, nachdem die vitale Aktivität in ihr aufgehört hat. Aus diesem „in Bewegung gehaltenen“ Bild haben Flemming und andere Forscher nachgebildet, was in lebenden Zellen passiert. Das ist ungefähr so, als würde man den Betrieb einer Fabrik aus einer Reihe von Schnappschüssen nachbilden, die in unterschiedlichen Zeitintervallen aufgenommen wurden. Im Wesentlichen hat Flemming genau das getan. Andere Wissenschaftler, die auf Flemings Arbeit aufbauten, identifizierten schließlich die Beziehung von Chromosomen zu Vererbung und Evolution.
So entwickelt sich die Wissenschaft: Der Erfolg hängt nicht von zufälligen Entdeckungen „riesiger“ Wissenschaftler ab, sondern von der akribischen Arbeit einer großen Gruppe von Wissenschaftlern. Sowohl im Licht als auch im Phasenkontrastmikroskop erscheint der Zellkern meist optisch homogen: Nur die Hülle und ein oder mehrere Kernkörperchen im Inneren sind sichtbar. Manchmal findet man auch Granulat und kleine Klumpen. Es ist weniger üblich, Chromosomen in sich nicht teilenden lebenden Zellen zu beobachten. Das feine Chromatinnetzwerk ist erst nach Fixierung und Färbung der Zelle mit basischen Farbstoffen deutlich sichtbar.
Untersuchungen des Zellkerns an fixierten und gefärbten Präparaten haben gezeigt, dass sein mikroskopisches Bild nahezu unabhängig von der Präparationsmethode ist. Die Feinstruktur des Zellkerns bleibt am besten erhalten, wenn er mit Osmiumtetroxid fixiert wird. Andere allgemein anerkannte Fixative ermöglichen die Unterscheidung von Kernmembran, Nukleolus, Chromatinstrukturen in Form von Klumpen und Fäden und der ungefärbten Masse zwischen ihnen - dem Nukleoplasma auf dem Präparat.
Chromatinstrukturen befinden sich in einem flüssigeren achromatischen Medium, sie können dicht oder locker, blasenartig sein. In einigen Objekten bildet Chromatin nach der Fixierung kein ausgeprägtes Kernnetzwerk, sondern ist im Zellkern in Form großer Klumpen, sogenannter Chromozentren oder Prochromosomen, konzentriert. In Kernen dieses Typs ist alles Chromatin in Chromozentren konzentriert.

1.3. Kern

Nach elektronenmikroskopischen Untersuchungen sind die Nukleolen membranlos. Ihre Substanz besteht hauptsächlich aus submikroskopischen Filamenten und Nukleoplasma. Nukleolen können mit speziellen Färbetechniken sowie in den Kernen einiger lebender Zellen mit einem Phasenkontrastmikroskop oder einem Dunkelfeldkondensor beobachtet werden.
Auf elektronenmikroskopischen Aufnahmen sind in den Nukleolen oft zwei Zonen sichtbar: Die zentrale ist homogen und die periphere ist aus körnigen Filamenten aufgebaut. Diese Granula ähneln Ribosomen, unterscheiden sich von ihnen jedoch durch ihre geringere Dichte und Größe. Die Nukleolen sind reich an Proteinen (80-85 %) und RNA (ca. 15 %) und dienen als aktive Zentren für die Synthese von ribosomaler RNA. Dementsprechend ist der Hauptbestandteil des Nukleolus die nukleoläre DNA, die zum Organisator der Nukleolen eines der Chromosomen gehört.
Der RNA-Gehalt schwankt stark, je nach Intensität des Stoffwechsels im Zellkern und Zytoplasma. Die Nukleolen sind nicht dauerhaft im Kern vorhanden: Sie erscheinen in der mittleren Telophase der Mitose und verschwinden am Ende der Prophase. Es wird angenommen, dass sich der Nukleolus lockert und die im Nukleoplasma gebildeten Ribosomen-Subpartikel in das Zytoplasma freigesetzt werden, wenn die RNA-Synthese in der mittleren Prophase abklingt. Wenn der Nukleolus während der Mitose verschwindet, werden seine Proteine, DNA und RNA, zur Grundlage der Chromosomenmatrix, und später wird aus dem Material des alten Nukleolus eine neue gebildet.
Zwischen den Nukleolen und Chromosomen, die Satelliten haben, wurde eine Verbindung hergestellt, sodass die Anzahl der Nukleolen der Anzahl der Satellitenchromosomen entspricht. Nukleoloneme bleiben während des gesamten Zellteilungszyklus erhalten und bewegen sich in der Telophase von den Chromosomen zu einem neuen Nukleolus.

1.4. Kernmembran

Der sich nicht teilende Zellkern ist von einer dichten und elastischen Hülle umgeben, die sich im Prozess der Zellteilung auflöst und wieder neu bildet. Diese Formation ist nur bei einigen Objekten deutlich sichtbar, beispielsweise in den Riesenkernen von Aloe-Schleimzellen erreicht die Membrandicke 1 Mikrometer. Im Lichtmikroskop kann die Struktur der Kernmembran nur in plasmolysierten Zellen beobachtet werden, fixiert und gefärbt.
Eine detaillierte Untersuchung der Kernmembran wurde mit dem Aufkommen der Elektronenmikroskopie möglich. Studien haben gezeigt, dass das Vorhandensein einer Kernmembran für alle eukaryotischen Zellen charakteristisch ist. Es besteht aus zwei Elementarmembranen mit einer Dicke von jeweils 6 bis 8 nm - außen und innen, zwischen denen sich ein perinukleärer Raum mit einer Breite von 20 bis 60 nm befindet. Es ist mit Enchylema gefüllt, einer serumähnlichen Flüssigkeit mit geringer Elektronendichte.
Die Kernmembran ist also ein hohler Beutel, der den Inhalt des Kerns vom Zytoplasma trennt und aus zwei Schichten besteht: Die äußere Schicht begrenzt den perinukleären Raum von außen, d.h. von der Seite des Zytoplasmas, die innere - von von innen, also von der Seite des Zellkerns. Von allen intrazellulären Membrankomponenten haben der Kern, die Mitochondrien und die Plastiden eine ähnliche Membranstruktur.
Die morphologische Struktur jeder Schicht ist die gleiche wie die der inneren Membranen des Zytoplasmas. Ein charakteristisches Merkmal der Kernmembran ist das Vorhandensein von Poren darin - abgerundete Perforationen, die an der Verbindungsstelle der äußeren und inneren Kernmembran gebildet werden. Die Porengrößen sind ziemlich stabil (30–100 nm Durchmesser), während ihre Anzahl variabel ist und von der funktionellen Aktivität der Zelle abhängt: Je aktiver synthetische Prozesse darin sind, desto mehr Poren pro Oberflächeneinheit des Zellkerns.
Es wurde festgestellt, dass die Anzahl der Poren während der Zeit des Wiederaufbaus und Wachstums des Zellkerns sowie während der DNA-Replikation zunimmt. Eine der größten Entdeckungen der Elektronenmikroskopie ist die enge Beziehung zwischen der Kernhülle und dem endoplasmatischen Retikulum. Da Kernhülle und Stränge des endoplasmatischen Retikulums an vielen Stellen miteinander kommunizieren, muss der perinukleäre Raum die gleiche serumartige Flüssigkeit enthalten wie die Hohlräume zwischen den Membranen des endoplasmatischen Retikulums.
Bei der Bewertung der funktionellen Rolle der Kernmembran kommt der Frage nach ihrer Permeabilität, die die Stoffwechselvorgänge zwischen Zellkern und Zytoplasma im Zusammenhang mit der Übertragung von Erbinformationen bestimmt, eine große Bedeutung zu. Um die Wechselwirkungen zwischen Kern und Zytoplasma richtig zu verstehen, ist es wichtig zu wissen, wie durchlässig die Kernhülle für Proteine ​​und andere Metaboliten ist. Experimente zeigen, dass die Kernhülle für relativ große Moleküle leicht durchlässig ist. So hat Ribonuklease, ein Enzym, das Ribonukleinsäure hydrolysiert, ohne freie Phosphorsäure freizusetzen, ein Molekulargewicht von etwa 13.000 und dringt sehr schnell in den Zellkern ein.
Sogar in Wurzeln, die durch ein modifiziertes Gefrierverfahren fixiert wurden, kann beobachtet werden, dass die Nukleolusfärbung in allen Zellen bereits 1 h nach Ribonuklease-Behandlung unterdrückt wird.

1.5. Karyoplasma

Karyoplasma (Kernsaft, Nukleoplasma) ist die wichtigste innere Umgebung des Kerns, es nimmt den gesamten Raum zwischen Nukleolus, Chromatin, Membranen, allen Arten von Einschlüssen und anderen Strukturen ein. Karyoplasma sieht unter einem Elektronenmikroskop wie eine homogene oder feinkörnige Masse mit geringer Elektronendichte aus. Es enthält Ribosomen, Mikrokörperchen, Globuline und verschiedene Stoffwechselprodukte in suspendiertem Zustand.
Die Viskosität des Kernsaftes entspricht ungefähr der Viskosität der Hauptsubstanz des Zytoplasmas. Der Säuregehalt des Kernsaftes, bestimmt durch Mikroinjektion von Indikatoren in den Zellkern, war etwas höher als der des Zytoplasmas.
Darüber hinaus enthält Kernsaft Enzyme, die an der Synthese von Nukleinsäuren im Kern und in den Ribosomen beteiligt sind. Kernsaft wird nicht mit basischen Farbstoffen gefärbt, daher wird er im Gegensatz zu färbbaren Bereichen - Chromatin - als achromatische Substanz oder Karyolymphe bezeichnet.

1.6. CHROMATIN

Der Begriff "Chromosom" wird in Bezug auf das Nukleinsäuremolekül verwendet, das der Speicher der genetischen Information eines Virus, einer prokaryontischen oder eukaryontischen Zelle ist. Ursprünglich wurde das Wort „Chromosom“ (d. h. „farbiger Körper“) jedoch in einem anderen Sinne verwendet – um sich auf dicht gefärbte Formationen in eukaryotischen Kernen zu beziehen, die unter einem Lichtmikroskop beobachtet werden konnten, nachdem die Zellen mit einem Farbstoff behandelt wurden.
Eukaryotische Chromosomen im ursprünglichen Sinne des Wortes sehen nur unmittelbar vor und während der Mitose, dem Prozess der Kernteilung in somatischen Zellen, wie scharf begrenzte Strukturen aus. In ruhenden, sich nicht teilenden eukaryotischen Zellen sieht das chromosomale Material, genannt Chromatin, verschwommen aus und scheint willkürlich im Zellkern verteilt zu sein. Während sich die Zelle jedoch auf die Teilung vorbereitet, kondensiert das Chromatin und sammelt sich in der Anzahl von wohldefinierten Chromosomen, die für die Art charakteristisch sind.
Chromatin wurde aus Zellkernen isoliert und analysiert. Es besteht aus sehr dünnen Fasern, die 60 % Protein, 35 % DNA und wahrscheinlich 5 % RNA enthalten. Die Chromatinfasern im Chromosom sind gefaltet und bilden viele Knötchen und Schleifen. DNA im Chromatin ist sehr eng an Proteine ​​gebunden, die Histone genannt werden, deren Funktion es ist, DNA zu verpacken und in strukturelle Einheiten – Nukleosomen – zu organisieren. Chromatin enthält auch eine Reihe von Nichthistonproteinen. Im Gegensatz zu Eukaryoten enthalten bakterielle Chromosomen keine Histone; sie enthalten nur eine geringe Menge an Proteinen, die die Bildung von Schleifen und die Kondensation (Verdichtung) der DNA fördern.

Kapitel 2

2.1. KERN - EIN WESENTLICHER BESTANDTEIL DER ZELLE

Noch Ende des letzten Jahrhunderts wurde nachgewiesen, dass kernlose Fragmente, die von einer Amöbe oder Wimpertierchen abgetrennt wurden, nach mehr oder weniger kurzer Zeit absterben. Genauere Experimente haben gezeigt, dass entkernte Amöben leben, aber kurz nach der Operation aufhören zu essen und sich zu bewegen, und nach einigen Tagen (bis zu einer Woche) sterben. Wenn der Zellkern in eine zuvor entkernte Zelle transplantiert wird, werden die Prozesse der normalen Lebensaktivität wiederhergestellt und nach einer Weile beginnt sich die Amöbe zu teilen.
Seeigel-Eier, denen ein Zellkern fehlt, teilen sich, wenn sie zur parthenogenetischen Entwicklung angeregt werden, sterben aber schließlich auch ab. Besonders interessante Experimente wurden an der großen einzelligen Alge Acetabularia durchgeführt. Nach der Entfernung des Kerns lebt die Alge nicht nur weiter, sondern kann für einen gewissen Zeitraum auch nicht-nukleare Bereiche wiederherstellen. Folglich ist bei fehlendem Zellkern zunächst die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigt, und obwohl die Lebensfähigkeit noch einige Zeit erhalten bleibt, stirbt eine solche Zelle am Ende unweigerlich ab.
der Gehalt des kern- und kernfreien Fragments im Medium mit der radioaktiven Vorstufe von RNA - 3H-Uridin zeigte, dass im kernfreien Fragment keine RNA-Synthese stattfindet. Die Proteinsynthese wird aufgrund früher gebildeter Informations-RNA und Ribosomen einige Zeit fortgesetzt, bis der Kern entfernt wird. Das vielleicht eindrucksvollste Beispiel für die Rolle des Zellkerns liefern nicht-nukleäre Säuger-Erythrozyten. Dies ist ein Experiment der Natur selbst.
Während der Reifung akkumulieren Erythrozyten Hämoglobin, dann werfen sie den Kern aus und leben und funktionieren in diesem Zustand 120 Tage lang. Sie können sich nicht fortpflanzen und sterben schließlich. Zellen, die gerade den Kern ausgestoßen haben, die sogenannten Retikulozyten, setzen jedoch die Proteinsynthese fort, synthetisieren jedoch keine RNA mehr. Folglich führt die Entfernung des Zellkerns zu einer Beendigung des Eintritts neuer RNAs in das Zytoplasma, die auf DNA-Molekülen synthetisiert werden, die in den Chromosomen des Zellkerns lokalisiert sind. Dies hindert die bereits im Zytoplasma vorhandene Boten-RNA jedoch nicht daran, weiterhin Protein zu synthetisieren, was in Retikulozyten beobachtet wird. Wenn die RNA dann zusammenbricht, stoppt die Proteinsynthese, aber der Erythrozyten lebt noch lange weiter und erfüllt seine Funktion, die nicht mit einem intensiven Proteinkonsum verbunden ist.
Das kernlose Seeigel-Ei lebt weiter und kann sich teilen, da es während der Oogenese eine beträchtliche Menge an RNA gespeichert hat, die weiterhin funktioniert. Boten-RNA in Bakterien funktioniert minutenlang, aber in einigen spezialisierten Säugetierzellen bleibt sie einen Tag oder länger bestehen.
Etwas abseits stehen die Daten zu Acetobularia. Es stellte sich heraus, dass die Morphogenese des entfernten Teils durch den Zellkern bestimmt wird, das Leben des Stücks jedoch durch DNA gewährleistet wird, die in Chloroplasten enthalten ist. Auf dieser DNA wird Boten-RNA synthetisiert, die wiederum für die Proteinsynthese sorgt.

2.2. FUNKTIONELLE STRUKTUR DES KERNS

Bei der Untersuchung der strukturell-biochemischen Organisation des Kernapparates verschiedener Zellen spielen vergleichende zytologische Studien eine wichtige Rolle, bei denen sowohl der traditionelle evolutionsgeschichtliche Ansatz als auch breit angelegte vergleichende zytologische Vergleiche der Organisation des Kernapparates verschiedener Zellvarianten zum Einsatz kommen werden verwendet. Die evolutionsgeschichtliche Richtung in diesen Studien ist von besonderer Bedeutung, da der Kernapparat die konservativste zelluläre Struktur ist – die Struktur, die für die Speicherung und Übertragung genetischer Informationen verantwortlich ist.
Eine breite vergleichende zytologische Untersuchung des Kernapparates in solchen Zellen, die sozusagen stark von der üblichen (typischen) Organisationsebene abweichen (Eizellen, Spermatozoen, Kernerythrozyten, Ciliaten usw.), und die Verwendung der unter Verwendung erhaltenen Daten molekularbiologische und zytologische Methoden in Spezialwissenschaften, die sich mit der zellulären Organisationsebene befassen (private Zytologie, Protozoologie usw.), ermöglichten es, viele interessante Merkmale der Organisation des Kernapparats aufzudecken, die von allgemeiner zytologischer Bedeutung sind.
Als Teil des Kernapparats eukaryotischer Zellen kann eine Reihe von Subsystemen unterschieden werden, deren zentraler Platz von einem Satz von Interphase-Chromosomen oder DNA des Kerns eingenommen wird. Sie enthalten die gesamte DNA des Zellkerns, die in einer sehr komplexen Beziehung zu Chromatinproteinen steht, die wiederum in strukturelle, funktionelle und regulatorische Proteine ​​​​unterteilt werden.
Das zweite und sehr wichtige Subsystem des Nuklearapparats ist die Kernmatrix, ein System aus fibrillären Proteinen, die sowohl eine strukturelle (Skelett-)Funktion bei der topografischen Organisation aller Kernkomponenten als auch eine regulatorische Funktion bei der Organisation der Replikationsprozesse ausüben. Transkription, Reifung (Verarbeitung) und Bewegung von Produkten Transkription innerhalb und außerhalb des Zellkerns. Anscheinend hat die Proteinmatrix eine doppelte Natur: Einige ihrer Komponenten sorgen hauptsächlich für die Skelettfunktion, andere für die Regulierung und den Transport.
Kernmatrixproteine ​​(funktionell und strukturell) bilden zusammen mit bestimmten Abschnitten der Chromatin-DNA die Basis des Nukleolus. Strukturelle Matrixproteine ​​sind auch an der Bildung des Oberflächenapparates des Zellkerns beteiligt. Der oberflächliche Zellkernapparat nimmt strukturell und funktionell eine Zwischenstellung zwischen dem Stoffwechselapparat des Zytoplasmas und dem Zellkern ein. Die Membranen und Zisternen der Kernmembran sind tatsächlich ein spezialisierter Teil des gesamten Membransystems des Zytoplasmas.
Spezifische Strukturen des Oberflächenapparates des Kerns, die eine wichtige Rolle bei der Umsetzung seiner Hauptfunktion spielen - die Gewährleistung der Wechselwirkung von Kern und Zytoplasma - sind Porenkomplexe und eine dichte Untermembranplatte, die mit Hilfe der Kernmatrix gebildet werden Proteine. Das letzte Subsystem des Nuklearapparates schließlich ist das Karyoplasma. Dies ist eine äußerlich strukturlose Phase des Kernapparats ähnlich dem Hyaloplasma, das eine für Kernstrukturen spezifische Mikroumgebung schafft, die ihre normale Funktion gewährleistet.
Das Karyoplasma steht durch das System der Porenkomplexe und Membranen der Kernhülle in ständiger Wechselwirkung mit dem Hyaloplasma.

2.3. DIE ROLLE DER KERNSTRUKTUREN IM LEBEN DER ZELLE

Die grundlegenden Prozesse der Proteinsynthese sind im Prinzip für alle Lebensformen gleich, was auf die besondere Bedeutung des Zellkerns hinweist. Der Kern erfüllt zwei Gruppen allgemeiner Funktionen: eine zielt auf die eigentliche Speicherung genetischer Informationen ab, die andere - auf ihre Implementierung, um die Proteinsynthese sicherzustellen. Mit anderen Worten, die erste Gruppe besteht aus den Prozessen zur Aufrechterhaltung der Erbinformation in Form einer unveränderten DNA-Struktur. Diese Prozesse sind auf das Vorhandensein sogenannter Reparaturenzyme zurückzuführen, die spontane Schäden an DNA-Molekülen beseitigen (Bruch in einer der DNA-Ketten, Teil von Strahlenschäden), wodurch die Struktur von DNA-Molekülen in einigen Fällen praktisch unverändert bleibt Generationen von Zellen oder Organismen.
Darüber hinaus findet im Zellkern eine Reproduktion oder Verdoppelung von DNA-Molekülen statt, was es zwei Zellen ermöglicht, sowohl qualitativ als auch quantitativ genau die gleichen Mengen an genetischer Information zu erhalten. In den Kernen finden die Prozesse der Veränderung und Rekombination des genetischen Materials statt, die während der Meiose (Crossing Over) beobachtet werden. Schließlich sind Zellkerne direkt an der Verteilung von DNA-Molekülen während der Zellteilung beteiligt.
Eine weitere Gruppe von zellulären Prozessen, die durch die Aktivität des Zellkerns bereitgestellt werden, ist die Schaffung des eigentlichen Apparats der Proteinsynthese. Dies ist nicht nur die Synthese, Transkription verschiedener Boten-RNAs auf DNA-Moleküle, sondern die Transkription aller Arten von Transfer-RNAs und ribosomalen RNAs. Im Kern von Eukaryoten erfolgt die Bildung von Ribosomen-Untereinheiten auch durch Komplexierung von im Nukleolus synthetisierter ribosomaler RNA mit ribosomalen Proteinen, die im Zytoplasma synthetisiert und in den Kern übertragen werden. Der Zellkern ist also nicht nur ein Behälter für genetisches Material, sondern auch ein Ort, an dem dieses Material funktioniert und sich reproduziert. Daher ist der Verlust oder die Verletzung einer der oben genannten Funktionen für die Zelle als Ganzes katastrophal.
Eine Verletzung von Reparaturprozessen führt also zu einer Änderung der Primärstruktur der DNA und automatisch zu einer Änderung der Struktur von Proteinen, die sicherlich ihre spezifische Aktivität beeinflusst, die einfach verschwinden oder sich ändern kann, sodass sie keine Zellfunktionen mehr bereitstellen kann , wodurch die Zelle stirbt. Verletzungen der DNA-Replikation führen zu einem Stopp der Zellreproduktion oder zum Auftreten von Zellen mit einer minderwertigen genetischen Information, was auch für sie katastrophal ist. Das gleiche Ergebnis führt zu einer Verletzung der Verteilung des genetischen Materials (DNA-Moleküle) während der Zellteilung.
Ein Verlust infolge einer Zellkernschädigung oder bei Verstößen gegen regulatorische Prozesse zur Synthese jeglicher Form von RNA führt automatisch zum Stopp der Proteinsynthese in der Zelle oder zu deren groben Verstößen. All dies weist auf die führende Rolle der Kernstrukturen in den Prozessen hin, die mit der Synthese von Nukleinsäuren und Proteinen, den Hauptfunktionären im Leben der Zelle, verbunden sind.
Der Kern führt eine komplexe Koordination und Regulation von RNA-Syntheseprozessen durch. Wie erwähnt, werden alle drei Arten von RNA auf DNA gebildet. Radiographische Methoden haben gezeigt, dass die RNA-Synthese im Zellkern (Chromatin und Nukleolus) beginnt und bereits synthetisierte RNA in das Zytoplasma wandert. Wir sehen also, dass der Zellkern die Proteinsynthese programmiert, die im Zytoplasma abläuft. Der Kern selbst wird jedoch auch vom Zytoplasma beeinflusst, da die darin synthetisierten Enzyme in den Kern gelangen und für seine normale Funktion notwendig sind. Beispielsweise wird DNA-Polymerase im Zytoplasma synthetisiert, ohne die eine Autoreproduktion von DNA-Molekülen nicht stattfinden kann. Daher sollten wir über die gegenseitige Beeinflussung von Kern und Zytoplasma sprechen, wobei der Kern als Hüter der Erbinformationen, die bei der Teilung von einer Zelle zur anderen weitergegeben werden, immer noch die dominierende Rolle spielt.

2.4. FÜHRENDE WERT-DNA

Die hauptsächliche biologische Bedeutung des Nuklearapparats wird durch seine Hauptkomponente bestimmt - riesige DNA-Moleküle, die zur Replikation und Transkription fähig sind. Diese beiden Eigenschaften der DNA liegen den beiden wichtigsten Funktionen des Kernapparats jeder Zelle zugrunde:

a) Verdoppelung der Erbinformation und deren Weitergabe in mehreren Zellgenerationen;
b) regulierte Transkription von Abschnitten von DNA-Molekülen und Transport von synthetisierter RNA in das Zytoplasma von Zellen.

Entsprechend der Art der Organisation des Kernapparats werden alle Zellen in drei Gruppen eingeteilt: prokaryotisch, mesokaryotisch und eukaryotisch.
Prokaryotische Zellen sind gekennzeichnet durch das Fehlen einer Kernmembran, DNA-Faltung ohne Beteiligung von Histonen, eine DNA-Replikation vom Unireplicon-Typ, ein monocistronisches Prinzip der Transkriptionsorganisation und ihre Regulation hauptsächlich nach dem Prinzip der positiven und negativen Rückkopplung.
Eukaryotische Zellen hingegen zeichnen sich durch das Vorhandensein einer Kernmembran aus, genauer gesagt sogar eines komplexen Oberflächenapparats des Kerns, und einer Multi-Replikon-Replikation von DNA-Molekülen, die einen Chromosomensatz bilden. Die Verpackung dieser Moleküle erfolgt mit Hilfe eines Proteinkomplexes. Die Art der Verpackung unterliegt zyklischen Veränderungen, die mit dem Durchgang von Zellen in den regulären Phasen des Reproduktionszyklus verbunden sind. Die Prozesse der DNA-Transkription und ihre Regulation in Eukaryoten unterscheiden sich signifikant von denen in Prokaryoten.
Mesokaryotische Zellen nehmen in der Organisation des Kernapparates gleichsam eine Zwischenstellung zwischen eukaryotischen und prokaryotischen Zellen ein. Mesokaryoten haben wie Eukaryoten einen gut entwickelten Oberflächenapparat des Kerns. Die Anordnung von DNA-Molekülen in Chromosomen unterscheidet sich signifikant von der Organisation von DNPs in eukaryontischen Zellen. Die Mechanismen der DNA-Replikation und -Transkription in Mesokaryoten sind kaum verstanden. Im Zellkern laufen also die wichtigsten Prozesse ab, die mit der Vererbung des Organismus verbunden sind - Replikation (DNA-Biosynthese) und Transkription.
Darüber hinaus ist der Zellkern eine Quelle individueller Proteine ​​und Enzyme, die für die lebenswichtige Aktivität differenzierter Gewebe notwendig sind. Gleichzeitig mit dem Informationsfluss in die Zelle wird eine Rückkopplung durchgeführt, um die Proteinsynthese sicherzustellen: das Zytoplasma - der Kern, d. H. Der Kern arbeitet in enger Wechselwirkung mit anderen Teilen der Zelle und kombiniert die Prozesse des nuklear-zytoplasmatischen Transports und regulatorische Interaktion mit dem Zytoplasma der Zelle.