النواة يحدها غشاء مزدوج ألا وهو الغلاف النووي وهو مثقوب بواسطة المسام النووية التي تسمح بحركة المواد من داخل النواة إلى السيتوبلازم، وتعد المادة الوراثية (DNA) موجودة كمركب بروتيني (DNA) ويعرف بالكروماتين، والنواة هي موقع تخليق وحدات الريبوسوم الفرعية.
بنية النواة
تحتوي كل خلية نباتية حية على نواة مفصولة عن السيتوبلازم والعضيات الأخرى بغشاء مزدوج وهو الغلاف النووي، ويختلف حجم وبروز النواة باختلاف الوظائف الرئيسية للخلية، وتحتوي الخلايا الموجودة في الخلايا الإنشائية التي تخضع لانقسام الخلية على نواة كبيرة، والخلايا الأخرى مثل تلك الموجودة في خلايا الحمة حيث لها نواة أصغر مع احتلال الفجوة في معظم الخلية.
يحيط الغلاف النووي بالسيتوبلازم النووي السائل ويمكن الانتقال من النيوكليوبلازم إلى السيتوبلازم من خلال الهياكل البروتينية المعقدة أي المسام النووية التي تمتد على كلا الغشائين، والمسام النووية هي هياكل معقدة متعددة البروتينات تنظم الحركة داخل وخارج النواة، وتتمثل أهم وظائفها في السماح لجزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) والريبوسومات بمغادرة النواة.
داخل النواة يتشابك الحمض النووي مع البروتينات ويطلق على مركب الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) البروتين اسم الكروماتين، وفي الطور البيني يبدو أنّ الكروماتين منتشر في جميع أنحاء النواة، وفي حالة الانقسام الفتيلي فإنّه يتكثف ليشكل كروموسومات مميزة، وغالبًا ما يُنظر إلى النواة على أنّها منطقة ملطخة بكثافة في صورة مجهرية للنواة، كما إنّه مركز تخليق وتجميع مكونات الريبوسومات الهياكل المشاركة في تخليق البروتين، ويتم تصدير الريبوسومات من النواة حيث تعمل على تخليق البروتينات إما حرة في السيتوبلازم أو متصلة بأغشية مثل خارج الغلاف النووي أو الشبكة الإندوبلازمية الخشنة.
هيكل ووظيفة الكروماتين
يرتبط الحمض النووي في النواة بالبروتين في مركب يعرف باسم الكروماتين، وأساس الكروماتين هو الحلزون المزدوج للحمض النووي، وهذا يتشابك حول بروتينات تسمى الهستونات (histones)، ويمتد الهيكل على شكل خرز على قلادة، وتُعرف كل حبة من الحمض النووي والهيستون باسم الجسيم النووي، ويرتبط بروتين هيستون إضافي بالحمض النووي ويسبب مستوى إضافيًا من الالتفاف، وينتج عن هذا تجميع خرزات (DNA)، والهيستون معًا بشكل وثيق لإعطاء ألياف 30 نانومتر من الكروماتين، ثم تشكل هذه الألياف حلقات على طول سقالات البروتين، وفي الطور الفوقي يؤدي اللف والتعبئة الإضافية إلى ظهور كروموسومات شديدة التكثيف.
يتم احتواء المعلومات الجينية للخلية داخل الحمض النووي على شكل أكواد وهي: ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات التي تشفر الحمض الأميني أو تشير إلى نقطة البداية أو النهاية لكل جين، ويتكون كل جين من منطقتين وهم: منطقة هيكلية تحتوي على معلومات عن تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين والتي يتم نسخها (نسخها) إلى الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) عندما يكون الجين نشطًا ومنطقة المروج التي تتحكم في ما إذا كان الجين قد تم نسخه أم لا.
يمكن تنظيم جين واحد من خلال عدد من العوامل مثل الهرمونات والعوامل الخاصة بمكان الخلية على سبيل المثال الجذر أو الجذع، ويقع بين المناطق الهيكلية والمتحركة تسلسل غني بالأدينوزين والثيميدين (A) و (T) المعروف باسم صندوق (TATA) أو (صندوق غولدبرغ-هوغنيس) وهو أمر مهم في ربط الإنزيم الذي يصنع الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA)، وتحتوي الجينات على مناطق سيتم نسخها إلى الحمض النووي الريبوزي المرسال (الإكسون) ومناطق لا (الإنترون).
يمكن العثور على العديد من الإنترونات داخل جين واحد، ومن أجل نسخ الجين يجب أن يتحلل الحلزون المزدوج للحمض النووي في منطقة قصيرة، ويبدأ بوليميراز الحمض النووي الريبوزي 2 (RNA polymerase II) في نسخ مسافة قصيرة من منطقة المروج، ثم يتحرك على طول الجين ونسخ قالب الحمض النووي كخيط الحمض النووي الريبوزي (RNA)، ويحتوي خيط الحمض النووي الريبوزي (RNA) على نسخ لكل من الإنترونات والإكسونات، ويتم بعد ذلك إزالة الإنترونات لتشكيل الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) الذي يهاجر من النواة عبر المسام النووية لترجمته إلى بروتين في الريبوسومات.
الكروموسومات النباتية
تتكون الكروموسومات النباتية التي تظهر بوضوح تحت المجهر في الانقسام الفتيلي من كروماتين معبأ بإحكام، وعندما تكون مرئية بهذه الطريقة تكون الكروموسومات قد مرت خلال طور التركيب (S-phase) من دورة الخلية، وبالتالي تم تصنيع نسخة من الحمض النووي بواسطة بوليميراز الحمض النووي، ويظل هذا مرتبطًا بحيث يكون للكروموسومات اثنين من الكروماتيدات متصلين عند مركز مركزي، وعادة أثناء انقسام الخلية تتلقى كل خلية ابنة نسخة من المعلومات الجينية الكاملة لوالدتها.
عند هذه النقطة يمكن للخلية أن تتوقف عن تخليق الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) وتواصل عملية التمايز، ومع ذلك تستمر معظم الخلايا النباتية في إنتاج نسخ أخرى من جيناتها في عملية تُعرف باسم التكرار الداخلي، وفي بعض الحالات ينتج عن تضخيم الجينات إنتاج نسخ متعددة من عدد قليل من الجينات المستخدمة بكثرة.
إذا تم تشكيل الأمشاج بواسطة خلايا لم تخضع للانقسام الاختزالي، فإنّ الخلية الناتجة تحتوي على مجموعتين من الجينات الموجودة (وهي ثنائية الصبغة)، وإذا تم تخصيبها بعد ذلك بواسطة مشيج طبيعي (أحادي الصيغة الصبغية) فإنّ النسل الناتج يكون ثلاثي الصبغة (يحتوي على ثلاث مجموعات من الجينات)، وفي النباتات غالبًا ما يكون هذا غير قاتل وقد تظهر النباتات تعدد الصبغيات أي أكثر من نسخة واحدة من كل كروموسوم، والنباتات التي تحتوي على عدد زوجي من النسخ تكون خصبة مثل القمح سداسي الصبغيات (ست نسخ)، في حين أنّ النباتات ذات العدد الفردي تكون عقيمة عادةً لأنّها لا تستطيع الخضوع لتزاوج الكروموسومات المتجانسة أثناء الانقسام الاختزالي.
