Es bezieht sich auf die Mittel der poetischen Syntax. poetische Syntax. Zahlen. Rhetorische Frage und rhetorischer Appell

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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 Schlüsselrolle bei der Bildung und Aufrechterhaltung der Stabilität von Kernen, die durch zwei Bosonen-Austauschbindungen zwischen Protonen und Neutronen gewährleistet ist. Alpha-Partikel sind die wichtigsten "Bausteine" in der Struktur. Die Strukturen der Kerne, die eine nahezu kugelförmige Form haben, werden gemäß den Perioden in gebildet Periodensystem DI. Mendeleev sukzessive Zugabe Komplex n-p-n, Alphateilchen 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

1. Wernadski V.I. Biosphäre und Noosphäre. – M.: Rolf. 2002. - 576 S.

2. Dmitrijew I. W. Die Drehung um eine, zwei oder drei ihrer eigenen inneren Achsen ist eine notwendige Bedingung und Form für die Existenz von Teilchen der physischen Welt. - Samara: Samara-Buch. Verlag, 2001. - 225 S.

3. Poljakow V.I. Prüfung für "Homo sapiens" (Von Ökologie und Makroökologie ... zur WELT). - Saransk: Verlag der Mordwinischen Universität, 2004. - 496 p.

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9. Poljakow V.I. Grundlagen des natürlichen Verständnisses der Struktur von Nukleonen, Kernen, Stabilität und Radioaktivität von Atomen // Ebd. - S. 419-423.

10. Poljakow V.I. Strukturen von Atomen - Orbitalwellenmodell // Erfolge der modernen Naturwissenschaften. - 2014. Nr. 3. - S.108-114.

12. Physikalische Quantitäten: Verzeichnis // A.P. Babichev, N.A. Babuschkina, A.M. Bratkovsky und andere; Ed. IST. Grigorieva, E.Z. Melichova. – M.: Energoatomizdat, 1991. – 1232 p.

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 und unterliegt ganze Linie springt (?), 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 bei der Lösung von Gleichungen ... die Entwicklung einer einheitlichen konsistenten Theorie des Atomkerns bis heute nicht zugelassen haben". Die auf den Postulaten der Relativitätstheorie aufbauende Wissenschaft des 20. Jahrhunderts 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 alles Zugängliche, alles denkbaren Raum… Um uns herum, in uns selbst, überall und überall, ohne Unterbrechung, sich ständig verändernd, zusammenfallend und kollidierend, gibt es Strahlungen unterschiedlicher Wellenlängen - von Wellen, deren Länge in zehn Millionstel Millimetern berechnet wird, bis hin zu langen, in Kilometern gemessenen ... Der ganze Raum ist von ihnen erfüllt ... " . 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“ aufgebaut und fabelhafte Unterschiede, darunter: Farbe, Charme, Fremdheit, 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 (der Gleichheit Strukturelemente an der Oberfläche und im Volumen der Primärteilchen) und die These über die Existenz von Teilchen nur bei Rotation „um eine, zwei oder drei eigene 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 . Über körperlicher Sinnüber diese Konstante rätselten die Physiker W. Pauli und R. Feynman), und im SPIRIT-Medium ist es offensichtlich: Erst im 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 Bosonen mit einer Masse von 2/3 me gebildet werden Hintergrundstrahlung Universum in der Atmosphäre der Sonne. 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 (Myon-Pion-Bindung) und 6 Bosonen (Pion-zu-Pion-Bindung, 4 me ), 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 Protonenladung 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“. Pion-Wolke. 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 Atomkerne

Die Isotope aller in der Natur am häufigsten vorkommenden Elemente haben eine gerade Anzahl von Neutronen (mit Ausnahme von 4Be5 und 7N7). Insgesamt 291 stabile Isotope 75 % haben 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 relative Zahl Neutronen nimmt zu und stärkt das Gerüst des Kerns.

Die obigen Argumente und das Prinzip der systematischen Organisation der Materie in materielle Umwelt erlauben Sie uns, ein Modell vorzuschlagen Blockbauweise" Struktur der Kerne von Elementen, in denen der "Block" der Kern des Heliumatoms ist - Alpha-Teilchen. 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 dargestellt werden kann entgegengesetzte Diagonalen aus 2 Protonen und 2 Neutronen. 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 integraler Eigenschaft der Masse eines Teilchens – der damit verbundenen Bewegung des Mediums SPIRIT Wellenbewegung Masse, ausgedrückt als Kraft in diesem Medium (die Ladungseinheit kann ein Anhänger2 sein - die 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). Ausbildung Einheitliches Feld Atomkern 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. In Kernen mit gerade Zahl Protonenbindungen sind 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 natürlichen Vergänglichkeit von Atomen tritt unvermeidlich und unwiderstehlich auf ... Wenn wir die Geschichte eines Atoms in kosmischer Zeit betrachten, sehen wir, dass in bestimmten Zeitintervallen sofort in gleichen Sprüngen in Richtung des Polarvektors der Zeit geht es in ein anderes Atom über, ein anderes Chemisches Element» . Diagramme der Kerne der ersten Atomperioden sind in der Tabelle dargestellt. eines.

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 ähnlich modelliert werden, wobei berücksichtigt wird, dass eine Erhöhung der Anzahl von Protonen eine Erhöhung der Anzahl von 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 und der Form nicht bewahren Elektronenhülle Atom. Es lohnt sich kaum, das Geld und die Zeit von Wissenschaftlern dafür aufzuwenden künstliche Produktion. "Inseln der Stabilität" können nicht sein!

Das Modell der Alpha-Struktur der Kerne erklärt die Verbindungskräfte, die Stabilität und alle Eigenschaften der Elemente (die Vollständigkeit der Struktur von Edelgasen, die Fülle in der Natur und die besondere Stabilität von Elementen mit symmetrischer Struktur: O , C, Si, Mg, Ca, Ähnlichkeit zu Cu, Ag, Au ...) .

Ursachen für "nicht spontanen" Zerfall

Die Strukturen radioaktiver Isotope sind nicht symmetrisch, das Vorhandensein eines Ungleichgewichts Paare n-p. 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 und ein Positron und ein Neutrino emittiert: 11p → 01n + +10e + 00νe … solche Reaktionen können nicht umsonst beobachtet werden Proton. Allerdings für ein im Kern gebundenes Proton, dank nukleare Wechselwirkung Teilchen erweisen sich diese Reaktionen 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 Vorgang ist möglich“. Diese Möglichkeit wird durch die Alpha-Struktur erklärt. In Betracht ziehen klassisches Schema Zerfall: 15Р15 → 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 an und fängt es ein innere Schalen Atom durch Aussendung von Neutrinos. 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 sind physikalische Eigenschaften SPIRIT-Umgebungen 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

Einführung
Kapitel 1. Struktur und Chemie des Zellkerns. Öffnen des Kerns. Robert Braun
1.1. Interphase-Kern
1.2. Flemmings Werk
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 Kerne
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 Proteinsynthese man sieht, dass der Ausgangspunkt, von dem aus 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. Kurz zum Thema Lagerung genetische Information d. h. über die Lokalisierung von DNA in einer Zelle kann Folgendes gesagt werden. 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. In den Jahren 1831-1833 entdeckte ein schottischer Reisender und Physiker (der „ Brownsche Bewegung“) Robert Brown (1773-1858) entdeckte 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 Begriff 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 so ein DNA-Molekül Bakterienzellen wird Bakterienchromosom oder Genophor (Träger von Genen) genannt.
Das Bakterienchromosom ist nicht durch Membranen vom Hauptzytoplasma getrennt, sondern zu einem kompakten, nukleare Zone, ein Nukleoid, 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 bei starker Vergrößerung eines gewöhnlichen Lichtmikroskops 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 beendet ist. 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 Wissenschaft: Der Erfolg hängt nicht davon ab zufällige Entdeckungen"Riesen"-Wissenschaftler, sondern aus mühevoller Arbeit große Ablösung Wissenschaftler. 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. Besser als alles Feine Struktur der Kern wird nach Fixierung mit Osmiumtetroxid konserviert. 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.
Morphologische Struktur Jede Schicht ist die gleiche wie die 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 stattfinden, desto mehr mehr Poren pro Flächeneinheit 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 ist die Frage nach ihrer Permeabilität, die die Austauschprozesse zwischen Zellkern und Zytoplasma im Zusammenhang mit der Übertragung von Erbinformationen bestimmt, von großer Bedeutung. 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. Ribonuklease ist also ein Enzym, das Ribonukleinsäure hydrolysiert, ohne sie freizusetzen Phosphorsäure, - hat ein Molekulargewicht von etwa 13.000 und dringt sehr schnell in den Kern 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. Anfangs 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 in einem Lichtmikroskop beobachtet werden konnten, nachdem die Zellen mit einem Farbstoff behandelt wurden.
eukaryotische Chromosomen, ursprünglichen Sinn dieses 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, verdickt sich das Chromatin und fügt sich zu einem Merkmal zusammen diese Art Anzahl unterschiedlicher Chromosomen.
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 darin besteht, DNA zu verpacken und darin anzuordnen strukturelle Einheiten- Nukleosomen. 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. DER KERN IST EIN WESENTLICHER BESTANDTEIL DER ZELLE

Am Ende des letzten Jahrhunderts wurde bewiesen, dass Fragmente ohne Kern, die von einer Amöbe oder einem Ciliaten abgeschnitten wurden, mehr oder weniger durch eine kurze Zeit sterben. 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 Kern fehlt, teilen sich, wenn sie zur parthenogenetischen Entwicklung angeregt werden, sterben aber schließlich auch ab. Besonders interessante Erfahrungen wurden an einem Major durchgeführt einzellige Algen Acetabularia. Nach der Entfernung des Kerns lebt die Alge nicht nur, sondern auch für bestimmten Zeitraum kann atomwaffenfreie Gebiete 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

In der Untersuchung der strukturellen und biochemischen Organisation des Nuklearapparates verschiedene Zellen Eine wichtige Rolle spielen vergleichende zytologische Studien, in denen sowohl der traditionelle evolutionshistorische Ansatz als auch breite vergleichende zytologische Vergleiche der Organisation des Kernapparates verschiedener Zelltypen verwendet werden. Die evolutionsgeschichtliche Ausrichtung dieser Studien ist von besonderer Bedeutung, da der Nuklearapparat am konservativsten ist Zellstruktur- 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 sich mit molekularbiologischen und zytologischen Methoden in Spezialwissenschaften befassen zelluläre Ebene Organisationen (private Zytologie, Protozoologie usw.) ermöglichten es, viele interessante Merkmale der Organisation des Nuklearapparats aufzudecken, die von allgemeiner zytologischer Bedeutung sind.
Als Teil des Kernapparats eukaryotischer Zellen kann eine Reihe von Subsystemen unterschieden werden, von denen der zentrale Platz ein Satz von Interphase-Chromosomen oder DNA des Kerns einnimmt. Sie enthalten die gesamte DNA des Zellkerns, die in einer sehr komplexen Beziehung zu Chromatinproteinen steht, die wiederum in strukturelle, funktionelle und regulatorische Proteine.
Das zweite und sehr wichtige Subsystem des Kernapparats 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.
Zusammen mit bestimmte Bereiche DNA-Chromatin-Proteine ​​der Kernmatrix (funktionell und strukturell) bilden die Basis des Nucleolus. 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 Erfüllung 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 implementiert zwei Gruppen gemeinsame Funktionen: eine, die auf die eigentliche Speicherung genetischer Informationen abzielt, die andere - für 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 (Bruch in einer der DNA-Ketten, Teil eines Strahlenschadens) beseitigen, wodurch die Struktur von DNA-Molekülen in einigen Fällen praktisch unverändert bleibt Generationen von Zellen oder Organismen.
Außerdem findet im Zellkern eine Reproduktion oder Verdopplung von DNA-Molekülen statt, was es zwei Zellen ermöglicht, sowohl qualitativ als auch quantitativ genau die gleichen Mengen an genetischer Information zu erhalten. Zellkerne durchlaufen Veränderungs- und Rekombinationsprozesse Genmaterial die während der Meiose (Crossing Over) beobachtet wird. 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 ribosomalen Untereinheiten auch durch Komplexieren 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.
Somit führt eine Verletzung von Reparaturprozessen zu einer Veränderung der Primärstruktur der DNA und automatisch zu einer Veränderung der Struktur von Proteinen, was sicherlich ihre spezifische Aktivität beeinflusst, die einfach verschwinden oder sich ändern kann, so dass sie keine Zellfunktionen 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 Stillstand 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

Hauptsächlich biologische Bedeutung Der Kernapparat wird durch seine Hauptkomponente bestimmt - riesige DNA-Moleküle, die zur Replikation und Transkription fähig sind. Diese beiden Eigenschaften der DNA liegen den beiden zugrunde wichtige Funktionen Kernapparat jeder Zelle:

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. Mesokaryotes, wie Eukaryotes, haben eine gut entwickelte Oberflächengerät Kerne. 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. Somit laufen im Zellkern die wichtigsten Prozesse ab, die mit der Erblichkeit 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.

Der Zellkern ist ein wesentlicher Bestandteil der Zelle in vielen einzelligen und allen mehrzelligen Organismen.

Reis. eines.

Es enthält Kerngene und erfüllt dementsprechend zwei Hauptfunktionen:

1. Speicherung und Vervielfältigung genetischer Informationen;

2. Regulation der in der Zelle ablaufenden Stoffwechselvorgänge.

Je nach Vorhandensein oder Fehlen eines gebildeten Zellkerns in den Zellen werden alle Organismen in prokaryotische und eukaryotische unterteilt. Der Hauptunterschied liegt im Grad der Isolierung des genetischen Materials (DNA) aus dem Zytoplasma und in der Bildung komplexer DNA-haltiger Strukturen-Chromosomen in Eukaryoten. Eukaryotische Zellen enthalten wohlgeformte Zellkerne. Prokaryotische Zellen haben keinen morphologisch geformten Zellkern.

Durch die Umsetzung der in den Genen enthaltenen Erbinformationen steuert der Zellkern die Proteinsynthese, physiologische und morphologische Prozesse in der Zelle. Die Funktionen des Zellkerns werden in enger Wechselwirkung mit dem Zytoplasma ausgeführt.

Der Kern wurde erstmals von J. Purkinė (1825) in einem Hühnerei beobachtet. Die Kerne von Pflanzenzellen wurden von R. Brown (1831-33) beschrieben, der in ihnen kugelförmige Strukturen beobachtete. Tierische Zellkerne wurden von T. Schwann (1838-39) beschrieben

Die Größe des Zellkerns reicht von 1 Mikron (in einigen Protozoen) bis 1 mm (in den Eiern einiger Fische und Amphibien). Die meisten eukaryotischen Zellen enthalten einen Zellkern. Es gibt aber auch mehrkernige Zellen (gestreifte Muskelfasern etc.). Die Zusammensetzung von Ciliatenzellen umfasst beispielsweise 2 Kerne (Makronukleus und Mikronukleus). Es gibt auch polyploide Zellen, bei denen eine Erhöhung des Chromosomensatzes stattgefunden hat.

Die Form des Zellkerns kann unterschiedlich sein (kugelförmig, elliptisch, unregelmäßig usw.) und hängt von der Form der Zelle ab.

Es besteht eine Beziehung zwischen dem Volumen des Zellkerns und dem Volumen des Zytoplasmas. Jüngere Zellen haben normalerweise größere Zellkerne. Die Position des Kerns in der Zelle kann sich ändern, wenn eine Differenzierung oder Akkumulation von Nährstoffen stattfindet.

Der Zellkern ist von einer Kernmembran umgeben, die zweischichtig ist und auf der sich Kernporen befinden gleichen Abstand gegenseitig.

Die Zusammensetzung des Interphase-Kerns umfasst Karyoplasma, Chromatin, Nukleolen sowie im Kern synthetisierte Strukturen (Perichromatin-Fibrillen, Perichromatin-Körnchen, Interchromatin-Körnchen). Während der aktiven Phasen der Kernteilung kommt es zur Spiralisierung des Chromatins und zur Bildung von Chromosomen.

Die Struktur des Zellkerns ist heterogen. Es gibt mehr spiralisierte Heterochromatin-Bereiche (falsche oder Chromatin-Nukleolen). Die restlichen Regionen sind euchromatisch. Das spezifische Gewicht des Kerns ist höher als das des restlichen Zytoplasmas. Unter den Kernstrukturen hat der Nukleolus das größte Gewicht. Die Viskosität des Zellkerns ist höher als die Viskosität des Zytoplasmas. Wenn die Kernmembran reißt und das Karyoplasma herauskommt, kollabiert der Kern ohne Anzeichen einer Rekonstruktion.

Reis. 2.

Reis. 3.

Die Kernhülle besteht aus zwei Membranen, wobei die äußere eine Fortsetzung der Membran des endoplasmatischen Retikulums ist. An den Kernporen sind die Lipiddoppelschichten der inneren und äußeren Kernmembran verbunden. Zwei Netzwerke aus fadenförmigen Zwischenfibrillen (farbige Linien) verleihen der Kernhülle mechanische Festigkeit Fibrillen im Kern bilden eine darunter liegende Kernlamina (nach Alberts).

Die Kernmembran ist direkt mit dem endoplasmatischen Retikulum verbunden. Daran schließen sich beidseitig netzartige Strukturen aus Zwischenfäden an. Die netzartige Struktur, die die innere Kernmembran auskleidet, wird Kernlamina genannt.

Reis. vier.

Atomhülle

Diese Struktur ist charakteristisch für alle eukaryotischen Zellen. Die Kernhülle besteht aus äußeren und inneren Lipoproteinmembranen, deren Dicke 7-8 nm beträgt. Lipoproteinmembranen sind durch einen perinukleären Raum von 20 bis 60 nm Breite getrennt. Die Kernhülle trennt den Zellkern vom Zytoplasma.

Die Kernmembran ist von Poren durchzogen, deren Durchmesser 60-100 nm beträgt. Am Rand jeder Pore befindet sich eine dichte Substanz (Annulus). 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 Fibrillenfortsätze aus, im Lumen der Pore befindet sich ein zentrales Element mit einem Durchmesser von 15–20 nm, das durch radiale Fibrillen mit dem Ring verbunden ist. Zusammen bilden diese Strukturen einen Porenkomplex, der den Durchgang von Makromolekülen durch die Poren reguliert.

Die äußere Kernmembran kann in die Membranen des endoplasmatischen Retikulums übergehen. Die äußere Kernmembran enthält normalerweise eine große Anzahl von Ribosomen. 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 Anzahl der Kernporen hängt von der Stoffwechselaktivität der Zellen ab: Je höher die Synthesevorgänge in den Zellen, desto mehr Poren pro Flächeneinheit des Zellkerns.

Aus chemischer Sicht enthält die Kernhülle DNA (0-8%), RNA (3-9%), Lipide (13-35%) und Proteine ​​(50-75%).

Die Lipidzusammensetzung der Kernmembran ist ähnlich chemische Zusammensetzung ER-Membranen (endoplasmatisches Retikulum). Kernmembranen sind arm an Cholesterin und reich an Phospholipiden.

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.

Die Kernhülle ist durchlässig für Ionen, Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht (Zucker, Aminosäuren, Nukleotide). RNA wird vom Zellkern zum Zytoplasma transportiert.

Die Kernmembran ist eine Barriere, die den Inhalt des Kerns vom Zytoplasma abgrenzt und den freien Zugang zum Kern großer Biopolymere verhindert.

Reis. 5. Die Kernhülle trennt den Kern von den zytoplasmatischen Organellen. Diese elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt einen dünnen Schnitt einer Seeigel-Eizelle, deren Zellkern sich ungewöhnlich gleichmäßig färbt und deren Zytoplasma dicht mit Organellen gefüllt ist. (Laut Alberts)

Karyoplasma

Karyoplasma oder Kernsaft ist der Inhalt des Zellkerns, in den Chromatin, Nukleolen und intranukleäre Granula eingetaucht sind. Nach der Extraktion von Chromatin mit chemischen Mitteln wird die sogenannte Kernmatrix im Karyoplasma konserviert. Dieser Komplex stellt keine reine Fraktion dar; er enthält Komponenten sowohl der Kernmembran, des Nukleolus als auch des Karyoplasmas. Es stellte sich heraus, dass sowohl heterogene RNA als auch ein Teil der DNA mit der Kernmatrix assoziiert waren. Die Kernmatrix spielt nicht nur bei der Aufrechterhaltung eine wichtige Rolle Gesamtstruktur Interphasekern, kann aber auch an der Regulation der Nukleinsäuresynthese beteiligt sein.

Chromatin

Der Zellkern ist der Sammelbehälter für fast alle genetischen Informationen der Zelle, daher ist der Hauptinhalt des Zellkerns Chromatin: ein Komplex aus Desoxyribonukleinsäure (DNA) und verschiedenen Proteinen. Im Zellkern und insbesondere in mitotischen Chromosomen wird die Chromatin-DNA mehrfach gefaltet und in besonderer Weise verpackt, um einen hohen Verdichtungsgrad zu erreichen.

Schließlich müssen alle langen DNA-Stränge im Zellkern platziert werden, dessen Durchmesser nur wenige Mikrometer beträgt. Diese Aufgabe wird durch sequentielles Verpacken von DNA in Chromatin mit Hilfe spezieller Proteine ​​gelöst. Der Großteil der Chromatinproteine ​​sind Histonproteine, die Teil globulärer Chromatinuntereinheiten sind, die als Nukleosomen bezeichnet werden. Chromatin ist ein Nukleoproteinstrang, aus dem Chromosomen bestehen. Der Begriff "Chromatin" wurde von W. Flemming (1880) eingeführt. Chromatin ist ein dispergierter Zustand von Chromosomen in der Interphase des Zellzyklus. Hauptsächlich strukurelle Komponenten Chromatin sind: DNA (30-45 %), Histone (30-50 %), Nicht-Histon-Proteine ​​(4-33 %). Es gibt 5 Arten von Histonproteinen, aus denen Chromatin besteht (H1, H2A, H2B, H3 und H4). Das H1-Protein ist schwach an Chromatin gebunden.

Chromatin ähnelt in seiner Morphologie der Struktur von „Kügelchen“, die aus Nukleosomen (Partikel mit einem Durchmesser von etwa 10 nm) bestehen. Das Nukleosom ist ein 200 Basenpaare langes DNA-Segment, das um einen Proteinkern gewickelt ist, der aus 8 Histonproteinmolekülen (H2A, H2B, H3 und H4) besteht. Jedes Nukleosom maskiert 146 Basenpaare. Das Nukleosom ist ein zylindrisches Teilchen aus 8 Histonmolekülen mit einem Durchmesser von etwa 10 nm, auf das etwas weniger als zwei Windungen des DNA-Moleküls „gewickelt“ sind. Alle Histonproteine, mit Ausnahme von H1, sind Teil des Kerns des Nukleosoms. Das H1-Protein verbindet zusammen mit der DNA einzelne Nukleosomen miteinander (diese Region wird Linker-DNA genannt). Im Elektronenmikroskop sieht solch künstlich dekondensiertes Chromatin aus wie „Perlen an einer Schnur“. Im lebenden Zellkern sind Nukleosomenzellen mit Hilfe eines weiteren Linker-Histonproteins fest miteinander verbunden und bilden die sogenannte elementare Chromatinfibrille mit einem Durchmesser von 30 nm. Andere Proteine ​​nicht histonischer Natur, aus denen Chromatin besteht, sorgen für eine weitere Verdichtung, d. h. Stapelung, von Chromatinfibrillen, die ihre Maximalwerte während der Zellteilung in mitotischen oder meiotischen Chromosomen erreichen. Im Zellkern liegt Chromatin sowohl in Form von dichtem kondensiertem Chromatin, in dem 30 nm große Elementarfibrillen dicht gepackt sind, als auch in Form von homogenem, diffusem Chromatin vor. Das quantitative Verhältnis dieser beiden Chromatintypen hängt von der Art der Stoffwechselaktivität der Zelle und dem Grad ihrer Differenzierung ab. So zum Beispiel die Kerne von Erythrozyten von Vögeln, in denen es keine gibt aktive Prozesse Replikation und Transkription, enthalten praktisch nur dichtes kondensiertes Chromatin. Ein Teil des Chromatins behält während des gesamten Zellzyklus seinen kompakten, kondensierten Zustand – ein solches Chromatin wird als Heterochromatin bezeichnet und unterscheidet sich in einer Reihe von Eigenschaften von Euchromatin.

Spiralisierte Abschnitte von Chromosomen sind genetisch inert. Die Übertragung der Erbinformation erfolgt durch entspiralisierte Abschnitte von Chromosomen, die aufgrund ihrer geringen Dicke im Lichtmikroskop nicht sichtbar sind. In sich teilenden Zellen werden alle Chromosomen stark spiralisiert, verkürzt und in Größe und Form kompakt.

Das Chromatin der Interphasekerne ist ein DNA-tragender Körper (Chromosom), der zu diesem Zeitpunkt seine kompakte Form verliert, sich löst, dekondensiert. Der Grad einer solchen Dekondensation von Chromosomen kann in den Kernen verschiedener Zellen unterschiedlich sein. Wenn ein Chromosom oder sein Segment vollständig dekondensiert ist, werden diese Zonen als diffuses Chromatin bezeichnet. Bei unvollständiger Chromosomenlockerung sind im Interphasekern Bereiche mit kondensiertem Chromatin (manchmal auch als Heterochromatin bezeichnet) sichtbar. Es hat sich gezeigt, dass der Grad der Dekondensation von chromosomalem Material in der Interphase die funktionelle Belastung dieser Struktur widerspiegeln kann. Je diffuser das Chromatin des Interphasekerns ist, desto höher sind die Syntheseprozesse darin. Eine Abnahme der RNA-Synthese in Zellen wird normalerweise von einer Zunahme kondensierter Chromatinzonen begleitet.

Chromatin wird während der mitotischen Zellteilung maximal kondensiert, wenn es in Form von dichten Körpern - Chromosomen - gefunden wird. Während dieser Zeit tragen die Chromosomen keine synthetischen Lasten, sie enthalten keine DNA- und RNA-Vorstufen.

Reis. 6.

Nukleosomale Partikel bestehen aus zwei vollständigen DNA-Windungen (83 Nukleotidpaare pro Windung), die um den Kern verdrillt sind, der ein Histon-Oktamer ist, und durch Linker-DNA miteinander verbunden sind. Das Nukleosompartikel wurde aus Chromatin durch begrenzte Hydrolyse von DNA-Linkerregionen durch Mikrokokken-Nuklease isoliert. In jedem nukleosomalen Partikel ein Fragment Doppelhelix DNA, die 146 Basenpaare lang ist, windet sich um den Histonkern. Dieser Proteinkern enthält jeweils zwei Moleküle der Histone H2A, H2B, H3 und H4. Histon-Polypeptidketten haben 102 bis 135 Aminosäurereste, und das Gesamtgewicht eines Oktamers beträgt ungefähr 100.000 Da. In der dekondensierten Form von Chromatin ist jede „Perle“ durch einen fadenförmigen Abschnitt von Linker-DNA (nach Alberts) mit dem benachbarten Partikel verbunden.

Reis. 7.

Reis. acht.

Drei Chromatinstränge sind gezeigt, auf einem davon transkribieren zwei RNA-Polymerasemoleküle DNA. Der größte Teil des Chromatins im Kern höherer Eukaryoten enthält keine aktiven Gene und ist daher frei von RNA-Transkripten. Es sollte beachtet werden, dass Nukleosomen sowohl in transkribierten als auch in nicht transkribierten Regionen vorhanden sind und dass sie unmittelbar vor und unmittelbar nach der Bewegung von RNA-Polymerasemolekülen mit DNA assoziiert sind. (nach Alberts).

Reis. 9.

A. Ansicht von oben. B. Seitenansicht.

Bei dieser Art der Verpackung gibt es ein H1-Histonmolekül pro Nukleosom (nicht angegeben). Obwohl die Bindungsstelle des H1-Histons an das Nukleosom bestimmt wurde, ist die Position der H1-Moleküle auf dieser Fibrille unbekannt (nach Alberts).

Chromatin-Proteine

Histone sind stark basische Proteine. Ihre Alkalität hängt mit ihrer Anreicherung mit essentiellen Aminosäuren (hauptsächlich Lysin und Arginin) zusammen. Diese Proteine ​​enthalten kein Tryptophan. Die Herstellung von Gesamthistonen kann in 5 Fraktionen unterteilt werden:

H 1 (vom englischen Histon) - ein Histon, das reich an Lysin ist, heißt es. Gewicht 2100;

H 2a – mäßig reich an Lysin-Histon, Gewicht 13.700;

H 2b - Histon, mäßig reich an Lysin, Gewicht 14.500;

H 4 - Histon reich an Arginin, Gewicht 11.300;

H 3 - Histon reich an Arginin, Gewicht 15.300.

In Chromatinpräparaten finden sich diese Histonfraktionen in etwa Gleiche Beträge, mit Ausnahme von H 1 , das etwa 2-mal geringer ist als alle anderen Fraktionen.

Histonmoleküle zeichnen sich durch eine ungleichmäßige Verteilung basischer Aminosäuren in der Kette aus: An den Enden von Proteinketten werden solche beobachtet, die mit positiv geladenen Aminogruppen angereichert sind. Diese Histonregionen binden an Phosphatgruppen auf der DNA, während die relativ weniger geladenen zentralen Regionen der Moleküle für ihre Wechselwirkung untereinander sorgen. Somit ist die Wechselwirkung zwischen Histonen und DNA, die zur Bildung eines Desoxyribonucleoprotein-Komplexes führt, ionischer Natur.

Histone werden auf Polysomen im Zytoplasma synthetisiert, diese Synthese beginnt etwas früher als die DNA-Replikation. Synthetisierte Histone wandern vom Zytoplasma zum Zellkern, wo sie an DNA-Regionen binden.

Die funktionelle Rolle der Histone ist nicht ganz klar. Früher wurde angenommen, dass Histone spezifische Regulatoren der Chromatin-DNA-Aktivität sind, aber die Ähnlichkeit in der Struktur des Großteils der Histone weist auf eine geringe Wahrscheinlichkeit dafür hin. Offensichtlicher ist die strukturelle Rolle von Histonen, die nicht nur für die spezifische Faltung chromosomaler DNA sorgen, sondern auch eine Rolle bei der Regulation der Transkription spielen.

Reis. zehn.

Nukleosomale Partikel bestehen aus zwei vollständigen DNA-Windungen (83 Nukleotidpaare pro Windung), die um den Kern verdrillt sind, der ein Histon-Oktamer ist, und durch Linker-DNA miteinander verbunden sind. Das Nukleosompartikel wurde aus Chromatin durch begrenzte Hydrolyse von DNA-Linkerregionen durch Mikrokokken-Nuklease isoliert. In jedem nukleosomalen Partikel ist ein 146 bp großes DNA-Doppelhelixfragment um den Histonkern gewickelt. Dieser Proteinkern enthält jeweils zwei Moleküle der Histone H2A, H2B, H3 und H4. Histon-Polypeptidketten haben 102 bis 135 Aminosäurereste, und das Gesamtgewicht eines Oktamers beträgt ungefähr 100.000 Da. In der dekondensierten Form von Chromatin ist jede „Perle“ durch einen fadenförmigen Abschnitt aus Linker-DNA mit dem benachbarten Partikel verbunden.

Nicht-Histon-Proteine ​​sind die am schlechtesten charakterisierte Fraktion von Chromatin. Neben Enzymen, die direkt mit Chromatin assoziiert sind (Enzyme, die für die Reparatur, Reduplikation, Transkription und Modifikation von DNA verantwortlich sind, Enzyme für die Modifikation von Histonen und anderen Proteinen), enthält diese Fraktion viele andere Proteine. Es ist sehr wahrscheinlich, dass einige der Nicht-Histon-Proteine ​​spezifische Proteine ​​sind – Regulatoren, die bestimmte Nukleotidsequenzen in der DNA erkennen.

Chromatin-RNA macht 0,2 bis 0,5 % des DNA-Gehalts aus. Diese RNA repräsentiert alle bekannten Zelltypen RNA, die sich im Prozess der Synthese oder Reifung in Verbindung mit Chromatin-DNA befindet.

Lipide bis zu 1% des Gewichtsgehalts der DNA können im Chromatin gefunden werden, ihre Rolle in der Struktur und Funktion von Chromosomen bleibt unklar.

Chemisch gesehen sind Chromatinpräparate komplexe Komplexe von Desoxyribonukleoproteinen, zu denen DNA und spezielle chromosomale Proteine ​​- Histone - gehören. Auch im Chromatin wurde RNA gefunden. BEI quantitativ DNA, Protein und RNA stehen im Verhältnis 1:1,3:0,2. Zur Bedeutung der RNA für die Zusammensetzung des Chromatins gibt es noch keine hinreichend eindeutigen Daten. Es ist möglich, dass diese RNA eine Begleitfunktion der synthetisierten RNA ist und daher teilweise mit DNA assoziiert ist oder ist besondere Art RNA, die für die Chromatinstruktur charakteristisch ist.

Chromatin-DNA

In einer Chromatinpräparation macht die DNA normalerweise 30-40 % aus. Diese DNA ist ein doppelsträngiges spiralförmiges Molekül. Chromatin-DNA hat Molekulargewicht 7-9*10 6 . Eine solche relativ geringe Menge an DNA aus Präparaten lässt sich damit erklären mechanischer Schaden DNA während der Chromatinisolierung.

Die Gesamtmenge an DNA in nukleare Strukturen Zellen, im Genom von Organismen, variiert von Art zu Art. Beim Vergleich der DNA-Menge pro Zelle in eukaryotischen Organismen ist es schwierig, einen Zusammenhang zwischen dem Komplexitätsgrad eines Organismus und der DNA-Menge pro Zellkern zu erkennen. Etwa die gleiche Menge an DNA findet sich in verschiedenen Organismen, wie Flachs, Seeigel, Barsch (1,4-1,9 pg) oder Saibling und Bulle (6,4 und 7 pg).

Bei manchen Amphibien ist die DNA-Menge in den Zellkernen 10-30 Mal größer als in menschlichen Zellkernen, obwohl die menschliche genetische Konstitution ungleich komplexer ist als die von Fröschen. Daher ist davon auszugehen, dass die überschüssige DNA-Menge in niederorganisierten Organismen entweder nicht mit der Erfüllung einer genetischen Rolle verbunden ist oder sich die Anzahl der Gene das eine oder andere Mal wiederholt.

Satelliten-DNA oder ein DNA-Teil mit häufig wiederholten Sequenzen kann an der Erkennung homologer Chromosomenregionen während der Meiose beteiligt sein. Nach anderen Annahmen spielen diese Regionen die Rolle von Separatoren (Spacern) zwischen verschiedenen funktionellen Einheiten der chromosomalen DNA.

Wie sich herausstellte, gehört die Fraktion der mäßig wiederholten (von 102 bis 105 Mal) Sequenzen zu einer bunten Klasse von DNA-Regionen, die eine wichtige Rolle bei Stoffwechselprozessen spielen. Diese Fraktion umfasst die Gene der ribosomalen DNA, wiederholt wiederholte Abschnitte für die Synthese aller tRNAs. Außerdem einige Strukturgene, die für die Synthese bestimmter Proteine ​​​​verantwortlich sind, können sich auch viele Male wiederholen, repräsentiert durch viele Kopien (Gene für Chromatinproteine ​​- Histone).

Nukleolus

Der Nukleolus (Nukleolus) ist ein dichter Körper im Kern der meisten eukaryotischen Zellen. Besteht aus Ribonukleoproteinen - Vorläufer von Ribosomen. Normalerweise gibt es einen Nukleolus in der Zelle, selten viele. Im Nukleolus werden eine Zone von intranukleolärem Chromatin, eine Zone von Fibrillen und eine Zone von Granula unterschieden. Der Nucleolus ist eine nicht-permanente Struktur in eukaryotischen Zellen. Während der aktiven Mitose zerfallen die Nukleolen und werden dann wieder synthetisiert. Die Hauptfunktion des Nucleolus ist die Synthese von RNA und Ribosomenuntereinheiten.

Im Nukleolus werden eine Zone von intranukleolärem Chromatin, eine Zone von Fibrillen und eine Zone von Granula unterschieden. Der Nukleolus ist kein eigenständiges Zellorganoid, er ist membranlos und wird um die Chromosomenregion herum gebildet, in der die rRNA-Struktur kodiert ist (nukleolärer Organisator), rRNA wird darauf synthetisiert; Neben der Ansammlung von rRNA im Nukleolus werden Ribosomen gebildet, die dann in das Zytoplasma wandern. Dass. Der Nukleolus ist die Ansammlung von rRNA und Ribosomen unterschiedliche Phasen Formationen.

Die Hauptfunktion des Nukleolus ist die Synthese von Ribosomen (an diesem Prozess ist die RNA-Polymerase I beteiligt)

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