NUKLEUS

1700’lerin başlarında mikroskop yardımıyla canlı hücrede açık gri bir sıvının içinde (sitoplazma) daha koyu dairesel bir yapının yüzdüğü keşfedildi.

1831 de Robert Brown hücrenin merkezinde bulunan bu koyu renkli dairesel yapıyı nukleus olarak tanımladı

Nukleus latince “küçük fındık”

NUKLEUS

Nukleus farklılaşmış kırmızı kan hücreleri dışında tüm ökaryotik hücrelerde bulunmaktadır.

Hücrenin en büyük organelidir.

Nukleusun büyüklüğü farklı doku hücrelerinde yaklaşık 10-20 mikrometre arasında değişen bir çeşitlilik gösterebilir.

Hücrelerin büyük bir çoğunluğu tek nukleusludur.

Bazı patolojik durumlarda nukleus sayısının arttığı görülür.

Bazen de nukleus bölünmesini sitoplazma bölünmesinin izlememesi çok nukleuslu olma sonucunu ortaya çıkarabilir.

Ökaryotik bir hücrenin beyni olarak ifade edilen ve kalıtsal maddenin organizasyonunun yapıldığı nukleus çeşitli biyokimyasal reaksiyonların gerçekleştiği bir bölgedir.

Hücrenin metabolik ve çoğalma aktivitelerinin koordinasyonu ve yönlendirilmesi için gerekli olan bir merkezdir.

Nukleus, nukleus zarfı (kılıf) adı verilen hücre membranına benzeyen bir yapıyla sitoplazmadan ayrılır.

Bu yapı nukleusa ait bölmeyi belirler ve porlar içeren iki adet membrandan oluşur.

İki membran arasındaki boşluk ise perinukleer aralık olarak adlandırılır.

Nukleus sıvısı nukleoplazma, sitoplazmaya benzer jel kıvamında pek çok maddenin çözündüğü bir sıvıdır.

Bu maddeler nukleotit trifosfatlar, enzimler, proteinler ve transkripsiyon faktörleridir.

Hücrenin genlerinin çoğu nukleusta yerleşmiştir.

Nukleus, DNA, RNA, nukleoplazma

ve nukleolus içerir

NUKLEUS

Nukleus 3 temel yönlendirme yapar.

1) Hücrenin en basit şekilde iki yeni hücre vermek üzere bölünmesini kapsayan hücresel çoğalması,

2) Hücrenin metabolik aktivitelerinin oluşumu sırasında hücrenin farklılaşmasını kontrol etmesi,

3) Hücrenin metabolik aktivitelerini düzenlemesidir

Hücrenin nukleusunda DNA ve RNA, hücreyi oluşturmak ve kontrol etmek üzere birlikte çalışırlar.

DNA’daki kalıtsal bilgi

RNA’ya çevrilir (transkripsiyon) ve bu ürün (haberci) nukleus porları yoluyla nukleustan dışarı protein sentezinin yapıldığı ribozoma taşınır

NUKLEUS

Yapısal olarak nukleus 4 ana parçadan oluşur. 1. Nukleolus, 2. Nukleus zarı 3. Nukleus plazması 4.. Kromatin

Nukleolus (Çekirdekçik) Nukleus sıvısı (nukleoplazma) içinde

genellikle koyu bir daire şeklinde görülür.

Bir veya birkaç nukleolus bulunabilir.

Nukleolus, ribozom alt birimlerinin birleştiği yapılardır.Ribozomları, RNA, DNA ve proteinleri içerir. 

Ribozomların oluşumunda etkin bir role sahiptir. Ribozoma ait ribonukleik asitin (rRNA) sentezinin yapıldığı yerdir.

Nukleolusların oluşumunda

nukleolus organizatörü ( nukleolusa ait organizer bölge) adı verilen özelleşmiş bölgelere sahip bazı kromozomların (nukleolar kromozom) etkisi vardır.

Nukleolus etrafında zar bulunmaz.

Nukleolus

Aktif olarak çoğalan bir memeli hücresinde artan protein sentezi gereksinimini karşılamak için 5-10 milyon ribozom bulunur ve bunların her bölünmede sentez edilmeleri gerekir.

Nukleolus denetimli ve yeterli rRNA sentezi ile ribozomal alt birimlerin oluşması için bir ribozom fabrikası gibi çalışır.

Son yıllarda nukleolusun RNA modifikasyonunda ve farklı tipteki RNA’ların işlenmelerinde etkin bir rolü olduğu bulunmuştur.

NUKLEUS ZARFI

Nukleus 30nm genişliğinde iç ve dış nukleus membranlar olmak üzere iki membran sisteminin oluşturduğu bir yapı ile çevrelenerek sitoplazmadan ayrılır.

Dış nukleus membranı endoplazmik retikulum (ER) ile devam eder. Böylece dış ve iç nukleus zarları arasındaki boşluk doğrudan endoplazmik retikulum lümeni ile bağlanmış olur.

Ek olarak dış nukleus zarı üzerinde de ER’de olduğu gibi ribozomlar yer alır.

Buna karşılık iç nukleus zarı nukleusa özgü bazı proteinleri taşır.

İç memranın altında nukleusa yapısal destek sağlayan fibröz bir ağ olan nukleus laminası bulunur.

Nukleus laminası lamin adı verilen bir veya daha fazla fibril proteinin biraraya gelmesiyle oluşur.

Nukleusa yapısal destek sağlamasına ek olarak nukleus laminası kromatinin bağlanmasında da iş görmektedir

Lamin Yapısı: İki polipeptit molekülün birbirine

sarılmasıyla lamin dimerleri oluşur. Dimerin baş kuyruk bağlantılarıyla doğrusal polimer oluşumu ve polimerlerin yanyana yerleşmesiyle flamentler oluşur.

Nuklear Lamina’nın elektron mikrografı

Diğer hücre membranlarında olduğu gibi nukleus membranları sadece küçük polar olmayan moleküllerin geçişine izin veren fosfolipit tabakalarından oluşur.

Diğer moleküller fosfolipit tabakadan geçemezler.

İç ve dış nukleus membranları düzenli aralıklarda birleşerek nukleus ve sitoplazma arasında taşınımı düzenleyen ve kolaylastıran 120nm çapında porları oluştururlar.

Bütün bu taşınma işlemlerinin gerçekleştiği nukleus por kompleksleri nukleoporin adı verilen 50’den fazla proteinden oluşmaktadır.

Genellikle nukleus transkripsiyon açısından ne kadar aktifse zarfta bulunan por sayısı da o kadar fazladır.

Elektron mikrosobu ile yapılan çalışmalar sonucunda por yapısını bir merkez kanalın etrafında yerleşmiş 8 adet tekerleğe benzeyen yapının (“spoke”) biraraya gelerek oluşturduğu saptanmıştır.

Tekerleğe benzeyen yapılar nukleus ve sitoplazmik yüzeylerde halkalara bağlanır.

Bu açıklık büyük moleküllerin geçişi için yeterlidir ve merkez taşıyıcı adı verilen bir yapı ile makromoleküllerin aktif taşınması sağlanır.

Böylece porlar aracılığı ile sitosol ve nukleus arasındaki iki yönlü trafik sürekli olarak devam eder.

Nukleusta görev yapan histonlar, DNA ve RNA polimerazlar, gen düzenleyici proteinler, RNA işlenmesinde görev yapan proteinler vb. Seçici bir şekilde sitosolden nukleusa taşınmaktadır.

Aynı zamanda tRNA ve mRNA molekülleri de nukleusta sentezlenip sitosole taşınmaktadır.

Nukleus dışına yapılan taşıma da seçici olarak gerçekleştirirlir. Örneğin mRNA’lar doğru bir şekilde işlendikten sonra taşınırlar.

Ribozomal proteinler sitosolde sentezlenir ve nukleusa taşınır. Burada yeni sentezlenen rRNA molekülleriyle birleşerek ribozomların alt birimi olarak tekrar sitosole taşınır.

Tekerlek-halka birliği iç ve dış membranların birleştiği noktada nukleus zarfına yerleşir.

Protein flamentler sitoplazmik ve nukleus yüzeylerinden dışarı doğru uzanır ve nukleus tarafında basket filesine benzer bir yapı oluştururlar.

Merkez kanal yaklaşık 40 nm çapındadır

Nukleer Por Kompleksinde Molekül Taşınımı

Küçük Moleküller por kompleksinden pasif difüzyonla kolaylıkla geçerler.

Makromoleküller özellikle proteinleri sitoplazmadan nukleusa ve RNA’ları nukleustan sitoplazmaya taşıyan enerji bağımlı seçici bir taşınım ile aktarılır.

Mitoz sürecinde Nukleus Hücrelerin çoğunda çekirdek zarının

bozulması mitozda profaz döneminin sonunu belirler. Nukleus bütünlüğünün bozulması mitozun yaygın bir özelliği değildir ve tüm hücrelerde gerçekleşmez.

Mitoz Sürecinde Nukleus

Nukleus zarfının yıkılması 3 değişiklik ile gerçekleşir.

Nukleer zarın altını kaplayan laminanın

dağılması Nukleer zarın veziküllere parçalanması Nukleer por kompleksi ayrışması

Nukleer laminanın dağılması filamanların lamin dimerlerine yıkılmasına neden olan laminlerin Cdc2 (treonin kinaz) tarafından fosforillenmesinin sonucudur.

Nukleer lamin dağılmasından sonra nükleer zar da vesiküllere parçalanır. B tipi laminler vesiküllere bağlı kalırken A ve C tipi laminler serbest olarak bulunur.

Nükleer por kompleksleri de yapılarındaki birkaç por proteininin fosforillenmesiyle alt birimlerine ayrılır.

İnterfaz Nukleusunun Yeniden Oluşması Mitozu başlatan Cdc2’nin (treonin kinaz)

inaktifleşmesi nukleus zarfının yeniden oluşmasının sinyalidir.

İlk aşama nukleus yıkımında oluşan veziküllerin kromozomların yüzeylerine tutunmasıdır.

Veziküller daha sonra kromozomların etrafında çift zar oluşturmak üzere birleşirler.

Bunu nükleer por komplekslerinin yeniden yapılanması, nükleer laminanın yeniden şekillenmesi ve kromozom gevşemesi izler.

İki tip kromatin bulunmaktadır.

Ökromatin DNA’nın daha az yoğun olan şeklidir.

Hücre tarafından sıklıkla anlatım yapan genleri içeren DNA’dan oluşmaktadır.

Heterokromatinde DNA oldukça kompakttır.

Hücreler iki tip heterokromatin içerir.

Sürekli Heterokromatin, hücre tarafından hiç anlatım yapmayan DNA dizilerini örneğin kromozomların telemor ve sentromerlerini oluşturan bölgelerini içerir.

Fakültatif Heterokromatin, bazı hücre tiplerinde anlatım yapmayan fakat diğer bazı tip hücrelerde anlatım yapan DNA dizilerini içerir.

Çok hücreli organizmalarda hücreler özel işlevleri gerçekleştirmek üzere özelleşirler. Bu nedenle farklı gen grubları gereklidir ve anlatım yapmalıdır. Bu yüzden hücre tipleri arasında heterokromatini oluşturan DNA bölgeleri de çeşitlilik gösterir.

Heterokromatin genellikle iç nukleus zarının altında bulunan özelleşmiş proteinlere bağlı şekilde bulunur.

Kromatin

Hücrelerle ilk yapılan mikroskop çalışmaları sırasında nukleus içinde boyaları çok çabuk emen bir yapı belirlendi.

Bu yapı yunancada renkli anlamına gelen “chroma” dan esinlenerek kromatin olarak adlandırıldı.

Kromatin DNA ve proteinden oluşmuş bir yapıdır. Bu yapı olukça uzun, ince dağınık iplikler şeklinde bulunan kromozomları meydana getirir.

Koromozom Yunanca’da chroma renkli ve soma yapı anlamındadır.

Hücre bölüneceği zaman kromozomlar kendi üzerlerinde katlanarak kalınlaşırlar ve ayrı yapılar olarak ışık mikroskobunda görülebilirler.