세포 핵

핵(s. karyon)은 적혈구와 혈소판을 제외한 모든 인간 세포에 존재합니다. 핵의 기능은 유전 정보를 저장하고 새로운 (딸) 세포에 전달하는 것입니다. 이러한 기능은 핵 내 DNA의 존재와 관련이 있습니다. 단백질(리보핵산 RNA와 리보솜 물질)의 합성 또한 핵에서 일어납니다.

대부분의 세포는 구형 또는 난형 핵을 가지고 있지만, 다른 형태의 핵(고리 모양, 막대 모양, 방추 모양, 구슬 모양, 강낭콩 모양, 분절 모양, 배 모양, 다형성)도 있습니다. 핵의 크기는 3~25µm로 매우 다양합니다. 가장 큰 핵은 난자에서 발견됩니다. 대부분의 인간 세포는 단핵 세포이지만, 이핵 세포(일부 뉴런, 간세포, 심근세포)도 있습니다. 일부 구조는 다핵 세포(근섬유)입니다. 핵은 핵막, 염색질, 핵소체, 핵질을 가지고 있습니다.

핵막, 즉 카리오테카(caryotheca)는 핵 내용물과 세포질을 분리하며, 각각 8nm 두께의 내핵막과 외핵막으로 구성됩니다. 두 막은 20~50nm 너비의 핵주위 공간(카리오테카 시스턴)으로 분리되어 있으며, 이 공간에는 적당한 전자 밀도를 가진 미세 입자 물질이 들어 있습니다. 외핵막은 과립 소포체로 이어집니다. 따라서 핵주위 공간은 소포체와 하나의 공간을 형성합니다. 내핵막은 안쪽에서 개별 소단위체로 구성된 단백질 섬유의 분지형 네트워크에 연결됩니다.

핵막에는 직경 50~70nm의 둥근 핵공이 여러 개 있습니다. 핵공은 전체 핵 표면의 최대 25%를 차지합니다. 하나의 핵에 있는 핵공의 수는 3,000~4,000개에 이릅니다. 핵공의 가장자리에서는 외막과 내막이 서로 연결되어 소위 핵고리를 형성합니다. 각 핵공은 막으로 막혀 있는데, 이를 막고리 복합체라고도 합니다. 막고리막은 서로 연결된 단백질 과립으로 이루어진 복잡한 구조를 가지고 있습니다. 핵공을 통해 큰 입자의 선택적 이동과 핵과 세포질 사이의 물질 교환이 이루어집니다.

핵막 아래에는 균질 구조를 가진 핵질(핵질, s. karyoplasma)과 핵소체가 있습니다. 분열하지 않는 핵의 핵질에는 핵단백질 기질 내에 이종염색질이라고 불리는 호삼투성 과립(덩어리)이 있습니다. 과립 사이에 위치한, 더 느슨한 염색질 영역을 진정염색질이라고 합니다. 느슨한 염색질은 탈축합 염색질이라고도 하며, 합성 과정이 가장 활발하게 일어납니다. 세포 분열 동안 염색질은 응축되고 응축되어 염색체를 형성합니다.

분열하지 않는 핵의 염색질(염색체)과 분열하는 핵의 염색체는 리보핵산(RNA)과 히스톤 단백질, 비히스톤 단백질과 결합한 데옥시리보핵산(DNA) 분자로 구성됩니다. 염색질과 염색체는 화학적으로 동일하다는 점을 강조해야 합니다.

각 DNA 분자는 두 개의 길고 오른손잡이인 폴리뉴클레오타이드 사슬(이중나선)로 구성되며, 각 뉴클레오타이드는 질소 함유 염기, 포도당, 그리고 인산 잔기로 구성됩니다. 염기는 이중나선 내부에 위치하고, 당-인산 골격은 외부에 위치합니다.

DNA 분자의 유전 정보는 뉴클레오타이드의 선형 서열에 기록됩니다. 유전의 기본 입자는 유전자입니다. 유전자는 특정 단백질의 합성을 담당하는 특정 뉴클레오타이드 서열을 가진 DNA의 한 부분입니다.

핵 속 DNA 분자는 촘촘하게 뭉쳐 있습니다. 따라서 100만 개의 뉴클레오티드를 포함하는 DNA 분자 하나가 선형 배열을 이루면 길이가 0.34mm에 불과합니다. 인간 염색체 하나의 길이는 약 5cm이지만, 뭉쳐진 상태에서는 약 10-15cm3의 부피 ^를갖 습니다.

히스톤 단백질에 결합된 DNA 분자는 염색질의 구조적 단위인 뉴클레오솜을 형성합니다. 뉴클레오솜은 지름 10nm의 구슬처럼 생겼습니다. 각 뉴클레오솜은 히스톤으로 이루어져 있으며, 히스톤 주위로 146쌍의 뉴클레오타이드를 포함한 DNA 조각이 꼬여 있습니다. 뉴클레오솜 사이에는 60쌍의 뉴클레오타이드로 구성된 선형 DNA 조각이 있습니다.

크로마틴은 약 0.4µm 길이의 루프를 형성하는 섬유로 표현되며, 20,000~30,000개의 뉴클레오티드 쌍을 포함합니다.

분열하는 핵에서 데옥시리보핵단백질(DNP)의 압축(응축)과 꼬임(초특수화)의 결과로 염색체가 보이게 됩니다. 이러한 구조, 즉 염색체(chromasomae, 그리스어 chroma는 페인트, soma는 몸)는 소위 수축부인 중심체로 분리된 두 개의 팔이 있는 길쭉한 막대 모양의 형태입니다. 중심체의 위치와 팔(다리)의 상대적 위치 및 길이에 따라 세 가지 유형의 염색체가 구분됩니다. 팔이 거의 같은 중중심체; 팔의 길이가 다른 아중중심체; 한 팔은 길고 다른 팔은 매우 짧아 거의 눈에 띄지 않는 말단중심체. 염색체에는 정상염색질 영역과 이질염색질 영역이 있습니다. 후자는 분열하지 않는 핵과 분열 초기 전기에서 압축 상태를 유지합니다. 정상염색질과 이질염색질 영역의 교대는 염색체를 식별하는 데 사용됩니다.

염색체의 표면은 다양한 분자, 주로 리보핵단백질(RNP)로 덮여 있습니다. 체세포는 각 염색체를 두 개씩 가지고 있는데, 이를 상동 염색체라고 합니다. 상동 염색체는 길이, 모양, 구조가 동일하며, 같은 위치에 있는 같은 유전자를 가지고 있습니다. 염색체의 구조적 특징, 개수, 크기를 핵형이라고 합니다. 정상적인 사람의 핵형은 22쌍의 상염색체와 한 쌍의 성염색체(XX 또는 XY)로 구성됩니다. 사람의 체세포(이배체)는 염색체 수가 두 배인 46개를 가지고 있습니다. 생식 세포는 단일 염색체인 23개의 염색체를 가지고 있습니다. 따라서 생식 세포는 이배체 체세포보다 DNA 함량이 두 배 적습니다.

핵소체는 분열하지 않는 모든 세포에서 하나 이상 발견됩니다. 핵소체는 강하게 염색된 둥근 몸체 모양을 하고 있으며, 크기는 단백질 합성 강도에 비례합니다. 핵소체는 전자 밀도가 높은 뉴클레오네마(그리스어로 '실'을 뜻하는 '페타'에서 유래)로 구성되어 있으며, 약 5nm 두께의 여러 가닥의 RNA가 서로 얽혀 있는 필라멘트(섬유질) 부분과 과립 부분으로 구분됩니다. 과립 부분은 직경 약 15nm의 알갱이로 구성되어 있으며, 이 알갱이는 리보솜 소단위체의 전구체인 RNP 입자입니다. 핵소체 주변 염색질은 뉴클레오네마의 움푹 들어간 곳에 박혀 있습니다. 리보솜은 핵소체에서 형성됩니다.

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