Nucleus

Nucleus

खोज – Robert Brown ने

Position  - यह लगभग सभी कोशिकाओं में पाया जाता है किन्तु परिपकव्व चालनी नलिकाओं , मनुष्य की RBC तथा Prokaryots कोशिका में नहीं पाया जाता है , केन्द्रक के अधार पर कोशिका  Mononucleate, Binucleate, Polynucleate हो सकती है

जैसे – Binuclate – Paramicium , Liver

         Polynucleate – Animal – Plasmodium  इन्हें Syncytia कहते है

                               Plant में – Vouchariya – में इन्हें Coenocyte कहते है

Note- Acetabulariya में केन्द्रक आधारीय स्थिति में पाया जाता है |

Shape ( आकृति ) – इसकी आकृति बदलती रहती है सामान्यतया यह Spherical दिर्घवृत्ताकार, पालित  अथवा चपटा होता है

            Nutrophills – में – Trilobed (त्रिपालित)

            Serm में – भला कार (Lanceolate) घोड़े की नाल के समान , पालिवत , अनियमित आकार का होता है |

Shize ( आकार ) -  इसका आकार DNA की मात्रा के आधार पर बदलता रहता है , गुणसूत्रों की संख्या के आधार पर इसका आकार  छोटा या बड़ा हो सकता है , प्रत्येक cell में केन्द्रक का आयतन व् कोशिका द्रव्य के अनुपात में एक निश्चित अनुपात होता है इसे Nucleoplasmic Index कहते है | इसे Hurtwig  ने दिय था |

इसके अनुसार –

                                               

                                                NP =  Nucleoplamic Index

                                                Vn = Volume of Nucleus

                                                Vc= volume of Cytoplasm

Ultra Structure of Nucleus – Nucleus  को निम्न भागो मे विभक्त किया जा सकता है –

1.       Nuclear Membrane or Karyotheca

2.       Nucleoplasm or karyolymph/ Nuclear sap

3.       Chromatin

4.       Nucleolus

5.       Endosome

1-       Nuclear Membrane -  ( Hurtwig  ने अदधयन किया) –

ü  यह झिल्ली Nucleoplasm  को  Cytoplasm से अलग करती है , यह दो Unit Membrane , Outer membrane or Inner membrane  से मिलकर बनि होति है , तथा

ü  प्रत्येक Membrane 75 A⁰ – 90 A⁰ मोटि होति है , जो  Lipoprotien  कि बनि होति है | इनके मध्य 100 A⁰ – 150 A⁰ चौड़ा Perinuclear Space पाया जाता है, |

ü  बाह्य भित्ति आंतरिक भित्ति से मोटी होति है तथा इस पर Ribosome उपस्थित होते है जिसके कारण यह खुरदरी होती है यह E.R. से जुडी होति है |

ü  आंतरिक झिल्ली पर एक समान मोटाई की (300 A⁰) Fibrous Lamina पाई जाती जिसे Dense Lamina कहते है |

·         Nuclear Pore Complex –

ü  Nuclear Membrane में अनेक सूक्ष्म छिद्र पाए जाते है जिन्हें Nuclear Pore  कहते है यह छिद्र Octagonal होते है इनका व्यास 400 A⁰ – 1000 A⁰ तक हो सकता है, तथा प्रत्येक छिद्र 1500 A⁰ की दूरी पर स्थित होता है,

ü  यह छिद्र वृत्ताकार, वलायिकावो (Annulas) द्वारा घिरा होता है  , छिद्र तथा Annulas दोनों मिलकर pore complex बनाते है |

ü  pore complex 8 कणीकाओं से मिलकर बना होता है यह कणीकाएं cytoplasm तथा nucleoplasm दोनों तरफ पाई जाती है ,

ü  छिद्र के अन्दर की तरफ central granule पाया जाता है जिससे 30 A⁰ व्यास वाले पतले तंतु निकलकर परिधि से जुड़े होते है और पहिये नुमा सरचना बनाते है इन छिद्रों पर protien युक्त सघन पदार्थ उपस्थित होता है |

ü  छिद्रों द्वारा पदार्थों का exchange होता है , छिद्रों के चारो और पाई जाने वाली annulas वृहद अणुओं की size तथा रासायनिक प्रकृति के अनुसर उनका नियमन करती है

Origin of nuclear membrane – यह E.R. से उत्पन्न होति है , cell division के समय telophage अवस्था में E.R. की पुटिकाएं ( cisternae) गुणसूत्रों के समूह के चारों और इकट्टा होकर fuse हो जाती है तथा nuclear membrane बनाती है

Function of nuclear membrane –

1-       cytoplasm व nucleoplasm के बीच पदार्थों का transfer करती है

2-       nucleus में होने वाली जीन क्रियाओं तथा cytoplasm में होने वाली विभिन्न क्रियाओं में समन्वय बनाये रखती है |

2-  Nucleoplasm / karyolimph  

ü  केन्द्रक में पाया जाने वाला पारदर्शी , अर्ध तरल , कणीकामय समांगी matrix या पदार्थ nucleoplasm कहलाता है

ü  इसमें chromatin fiber , nucleo protien कण तथा nucleolus ribosome आदि आदि निलम्बित suspended होते है

ü  इसमें histone और non –histone protien , खनिज पदार्थ जैसे – Ca, mg, Na, K, Fe, Mn etc. उपस्थित होते है इसके अलावा मुख्य enzyme जैसे DNA RNA polymarase , dipeptidase आदि उपस्थित होते है |

Function –

1-       विभिन्न एंजाइमो  की सक्रियता बनाए रखना

2-       पादप cell में spindle apparatus के formation में भाग लेना

3-       इसमें DNA replication, transcription तथा एनी क्रियाएँ संपन्न होति है

3-       chromatin –

ü  केन्द्रक में DNA विशिष्ट प्रकार की protien के साथ मिलकर जटिल संरचना निर्मित करता है जिसे chromatin कहते है |

ü  chromatin में डीएनए / RNA histone protien (क्षारीय protien ) तथा non histone protien (अम्लीय protien ) उपस्थित होति है

ü  यह धागे नुमा संरचना होति है जिसे chromonemeta कहते है, जो आपस में गुंथकर एक जाल जैसी सरचना बनाते है , यह acidic dye से गहरे तथा basic dye से हल्के अभिरंजित होते है

chromatin दो प्रकार के होते है

1-       Euchromatin

2-       Heterochromatin

1-       Euchromatin – यह सूक्ष्म धागों के रूप में फैली होति है जो रंगने पर हल्का रंग लेती है तथा अनुवांशिक रूप से सक्रीय भाग होता है

2-       Heterochromatin- यह अधिक संघनित भाग होता है जो रंगने पर गहरा रंग लेता है तथा अनुवांशिक रूप से कम सक्रीय भाग होता है

इस क्षेत्र में अनेकों मोटी जैसी सरचनाये पाई जाती है जिन्हें chromomeres कहते है इस क्षेत्र में DNA कम व RNA अधिक मात्र में पाया जाता है

4-  Nucleolus (Fontana- 1781) –

यह गोलाकार अंडाकार , acidophilic संरचना होती है, यह कला रहित सघन संरचना होति है , इसे pyronine से अभिरंजित किय जाता है |

Size – केन्द्रिक के आकार का सम्बन्ध कोशिका में होने वाली संशलेशी क्रियाओं से होता है , जिन कोशिकाओं में संस्लेशी क्रियाये नहीं होति है, उनमे केन्द्रिक अनुपस्थित हो सकता है , तथा जिन cell में संशलेशी क्रियाएँ कम होति है उनमे केन्द्रिक का आकर छोटा हो सकता है , किन्तु  जिन cell में protien व अन्य पदार्थों का संस्लेषण होता है उनमे nucleolus बड़ा होता है, |

Number- nucleolus की संख्या cell के केन्द्रक में पाई जाने वाले गुणसूत्रों की संख्या पर निर्भर होता है , अगुणित cell में nucleolus की संख्या एक होती है जबकि मानव की 2n somatic cell में दो nucleolus तथा amphibian के अंडाणु में सेंकडो nucleolus पाए जाते है |

Position – अधिकांशतः nucleolus निश्चित स्थान पर पाए जाते है, इसका सम्बन्ध NOR ( nuclear organizer region ) से होता है यह chromocenter ( Heterochromatic center ) में अथवा इसके समीप पाया जाता है nucleolus अधिकतर nuclear membrane से संलग्न रहता है |

Ultra Structure of nucleolus – यह दो भागों से मिलकर बना होता है-

1-       Amorphous part ( अक्रिस्टलीय भाग )

2-       Filamantous part – ( तंतुमय भाग )

1-       amorphous part – इलेक्ट्रान सूक्ष्म दर्शी से देखने पर इसमें चार भाग दिखाई देते है

a-       Granular Zone – इसमें 15 से 20 nm size की ribonucleo protien कणिकाए matrix में बिखरी होति है यह कणिकाएं precursor होति है

b-       Fibrilar part – यह भी ribonucleo protien से बने 5 – 10 nm आकार के लम्बे रेशे होते है , जो granuls के precursor होते है

c-       amorphous protien matrix – (अक्रिस्तलिय protien अधात्री ) – यह केवल protien से निर्मित होता है जिसमे fibrils और granules पड़े होते है |

d-       nuclear chromatin – यह दो भागों में बंटा होता है – बाहरी chromatin भाग perinucleolar chromatin तथा nucleolus के भीतर स्थित नालिकीय भाग intanucleolar chromatin कहलाता है

2-       Filamentous part – इसे nucleolema भी कहते है , यह डीएनए द्वारा निर्मित स्थाई संरचना होति है जो NOR से निकलती है , prophase अवस्था में यह nuclear region में सिमट जाता है तथा telophase अवस्था में यह NOR से पुनः प्रकट होता है तथा fibrilar और granular part से घिर जाता है , यह पदार्थ सूक्ष्म nuclear bodies के रूप में मुक्त होता है और NOR के साथ ही इकट्टा हो जाता है , अतः nucleolus  का prophase में विलुप्त होकर interphase में प्रकट होना nucleolar cycle ( केन्द्रिक चक्र ) कहलाता है |

Chemical composition of nucleolus-

ü  इसमें केन्द्रक में पाए जाने वाले कुल RNA का 3 – 20 % भाग RNA पाया जाता है ,

ü  इसमें 70 – 80 % phosphoprotein उपस्थित होति है 

ü  इसमें histone protien अनुपस्थित होति है

ü  इसके चारों और DNA की ring पाई जाती है

ü  इसमें कुछ enzyme जैसे – acid phosphatase nucleoside phosphorylase तथा NAD सस्लेषण वाले enzyme पाए जाते है |

Biogenesis of nucleolus -  nucleolus haploid set के एक या दो chromosome द्वारा निश्चित स्थान पर बनता है , इन chromosome को nucleolar chromosome कहते है, मानव में 13, 14, 15, 21, तथा 22 number के गुणसूत्र nucleolus के निर्माण में भाग लेते है , इन chromosome का nucleolus के निर्माण में भाग लेने वाला क्षेत्र nucleolar organizer / zone कहलाता है , इसमें RNA के  18s व 28s जीन पाए जाते है

Function of nucleolus –

1-       r- Rna का निर्माण करना (80%)

2-       ribosome का biogenesis करना

3-       histone protein का संश्लेषण करना

4-       केन्द्रक की क्रियाशीलता के लिए उर्जा प्रदान करना

5-       कोशिका विभाजन में भाग लेना

5- Endosome – यह केन्द्रक द्रव्य में पाई जाने वाली nucleolus से छोटी chromatin संरचानाये है इनकी संरचना बदलती रहती है

chemical composition of nucleus – केन्द्रक मुख्य रूप से nucleic acid और protein से बना होता है इसके आलावा इसमें विभिन्न प्रकार के enzyme तथा अकार्बनिक लवण भी उपस्थित होते है, nucleic अम्ल व protein मिलकर nucleoprotein कहलाते है ,

(1)    nucleoprotein – इसे तीन भागों में बांटा गया है –

a-      कम आणविक भार वाली क्षारीय protein – इसमें कम अणुभार की histone व protamines protein पाई जाती है जो डीएनए से सम्बंधित होति है, histone मुख्यतः arginine , lysine, व histidine amino acid से बनि होति है जबकि protamines में arginine अनुपस्थित होता है यह chromosome के रखरखाव व जनन में भाग लेती है|

b-      अधिक अणुभार वाली अम्लीय protein – अधिकांशतः यह phospho protein होति है जो tryptophan व tyrosin amino acids से बनि होति है , यह गुणसूत्रों के बाहर पाई जाती है और विशिष्ठ उपापची क्रियाओं में भाग लेती है

c-       nucleic acid – यह chromatin का सबसे important part होता है जो deoxyribonucleic acid (DNA) व  ribonucleic acid (RNA)  होता है DNA की मात्रा केन्द्रक के शुष्क भार की 15 – 30 % होति है , जबकि RNA nucleolus के शुष्क भार का 8 -10 % होता है nucleolus में 90 % अम्लीय protein पाई जाती है |

(2)    enzyme – केन्द्रक में अनेक enzyme जैसे diphospopyridine-nucleotide-synthetase, nucleoside phosphorylase ribonuclease, DNA polymerase, Adenosine diamines, piruvate kinase NAD, ATP आदि महत्वपूर्ण enzyme उपस्थित होते है |

(3)    inorganic साल्ट – nucleoplasm में अकार्बनिक लवण जैसे Na, Ca, Mg, Fe, Zn आदि  लवण के रूप में पाए जाते है यह protein तथा enzyme से जुड़े होते है, इनकी मात्रा अत्यंत सूक्ष्म होति है किन्तु यह जैविक क्रियाओ के लिए महत्वपूर्ण होते है

(4)    lipid – इसमें lipid lipoprotien or phospholipid के रूप में पाया जाता है lipid केन्द्रक के कुल भार का 3-10% होता है  यह दो प्रकार के होते है

1-       phospholipid of nuceleolus

2-       phospholipid of chromosome

Active Transport ( सक्रीय परिवहन )

V ) Active Transport ( सक्रीय परिवहन ) – इसमें अणुओं की गति कम सांद्रता से अधिक सांद्रता की और ( सांद्रता प्रवणता के विपरीत )  होती है | इसमें उर्जा का उपयोग होता है , यह उर्जा ATP के अपघटन से प्राप्त होती है |

उदा. – Na⁺ K⁺ विनिमय पम्प

Machanism ऑफ़ Active Transport – (Na+ K+ ATPase Pump)

ü  Na⁺ K⁺ पम्प  Na⁺ को बाहर तथा K⁺ को cell में अन्दर  जाने देता है इसके लिए energy ATP से प्राप्त होती है इसमें झिल्ली में पाई जाने वाली protien सहायता करती है|

ü  Na⁺ वाहक protien की binding site पर जुड़ते है जिससे ATPase Active हो जाता है और ATP का अपघटन हो जाता है इससे प्राप्त phosphate gruop protien पर स्थानांतरित हो जाता है जिससे वाहक protien के आकार में परिवर्तन आ जाता है और protien active हो जाती है तथा झिल्ली के दुसरी और पहुँच जाती है | दूसरी और से protien K⁺ को ग्रहण करती है , इसके साथ ही phosphate भी protien से निकल जाता है और protien अपना आकार ग्रहण कर लेती है इससे K⁺  कोशिका के अन्दर पहुँच जाते है और वाहक protien पुनः Na⁺ K⁺  transfer के लिए स्वतन्त्र हो जाती है |

(VI) Phagocytosis (कोशिकाशन ) – Plasmamenbrane द्वारा ठोस पदार्थों का सीधा भक्षण करना Phagocytosis कहलाता है इसमें पदार्थ सबसे पहले plasma membrane पर अवशोषित हो जाता है फिर इन कणों के चारो और कूटपाद/ रिक्तिकाएं बन जाती है इन रिक्तिकाओं को Phagosome कहते है, जो कोशिका द्रव्य द्वारा ग्रहण कर ली जाती है , इस क्रिया को Ingetion कहते है कोशिका में phagosome Lysosome से मिल जाते है और इनका पाचन हो जाता है तथा अपचित पदार्थ Plasma membrane द्वारा बाहर छोड़ दिया जाता है इस क्रिया को Egetion कहते है |

(VII ) Pinocytosis –( कोशिका पायन) _ इसमें तरल पदर्थों को ग्रहण किया जाता है इस क्रिया द्वारा अधिक अणुभार वाले protien जैसे Ribonuclease द्रव रूप में plasma membrane द्वारा कोशिका में प्रवेश करते है इसमें plasma membrane Microvacule या Invagination बनती है जिसमे तरल पदार्थ होते है इन्हे pinosome कहते है इनका भी कोशिका के अन्दर lysosome द्वारा पाचन होता है

(VIII) Biogenesis of Cell Organells -  अनेक कोशिकांग जैसे – ER  Nuclear Membrane, Mitochondriya , Golgi Body, आदि का Biogenesis plasma membrane द्वारा ही किया जाता है

(iX) Oxydative Phosphorylation – Mitochondriya की आतंरिक झिल्ली पर एवं Prokaryots की cell में plasma membrane पर Oxidative Phosphorylation हेतु Electron Transport System (ETS) पाया जाता है , जिसमे विभिन्न प्रकार के एंजाइम पाए जाते है |

(X) Machanical Support and Protection – Plasma Membrane Cell को निश्चित आकृति प्रदान करती है तथा cell के अवयवों की बाह्य क्षति से रक्षा भी करती है इसके द्वारा कोशिका के विभिन्न Organels प्रथक- प्रथक रहकर अपना कार्य करते है |