Funkcje jądra komórkowego

wprowadzenie

Jądro (jądro) tworzy największe organelle komórek eukariotycznych i znajduje się w cytoplazmie, oddzielonej podwójną membraną (otoczką jądrową). Jądro komórkowe, jako nośnik informacji genetycznej, zawiera informację genetyczną w postaci chromosomów (nić DNA) i tym samym odgrywa istotną rolę w dziedziczeniu. Większość komórek ssaków ma tylko jedno jądro; jest okrągły i ma średnicę od 5 do 16 mikrometrów. Niektóre typy komórek, takie jak włókna mięśniowe lub wyspecjalizowane komórki kości, mogą mieć więcej niż jedno jądro.

Uzyskaj więcej informacji na temat Jądro komórkowe

Funkcje jądra komórkowego

Jądro komórkowe jest najważniejszym organellem w komórce i stanowi 10-15% objętości komórki. Jądro zawiera większość informacji genetycznej komórki. U ludzi, oprócz jądra komórkowego, mitochondria zawierają również DNA („mitochondrialne DNA”). Jednak genom mitochondrialny koduje tylko kilka białek, które są potrzebne głównie w łańcuchu oddechowym do produkcji energii.

Przeczytaj więcej na ten temat pod adresem:

• Mitochondria
• Oddychanie komórkowe u ludzi (łańcuch oddechowy)

Ilustracja jądra komórkowego

1. Jądro -
   Jądro
2. Zewnętrzna błona jądrowa
   (Otoczka jądrowa)
   Nucleolemma
3. Wewnętrzna błona jądrowa
4. Ciałka jądrowe
   Jąderko
5. Osocze jądrowe
   Nukleoplazma
6. Nić DNA
7. Porów jądrowych
8. Chromosomy
9. komórka
   Celulla
   A - jądro
   B - komórka

Przegląd wszystkich zdjęć Dr-Gumperta można znaleźć pod: zdjęcia medyczne

Przechowywanie informacji genetycznej

Jako magazyn kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) jądro komórkowe jest ośrodkiem kontroli komórki i reguluje wiele ważnych procesów metabolizmu komórkowego. Jądro komórkowe jest niezbędne do funkcjonowania komórki. Komórki bez jądra zwykle nie mogą przetrwać. Wyjątkiem są jądrzaste czerwone krwinki (Erytrocyty). Oprócz funkcji regulacyjnych jądro komórkowe ma za zadanie przechowywanie, duplikację i transmisję DNA.

DNA ma postać długiej, podobnej do nici podwójnej helisy w jądrze komórkowym, gdzie jest zwarte upakowane w chromosomach z białkami rdzeniowymi, czyli histonami. Chromosomy składają się z chromatyny, która podczas podziału komórki kondensuje do postaci mikroskopijnie widocznych chromosomów. Każda ludzka komórka zawiera 23 chromosomy w dwóch egzemplarzach, które są dziedziczone po obojgu rodzicach. Połowa genów w komórce pochodzi od matki, a druga połowa od ojca.

Jądro komórkowe kontroluje procesy metaboliczne w komórce za pomocą cząsteczek przekaźnikowych wykonanych z RNA. Kody informacji genetycznej dla białek odpowiedzialnych za funkcję i strukturę komórki. Jeśli to konieczne, pewne fragmenty DNA, zwane genami, są przepisywane na substancję informacyjną (informacyjny RNA lub mRNA). Powstający mRNA opuszcza jądro komórkowe i służy jako matryca do syntezy odpowiednich białek.

Pomyśl o DNA jako o rodzaju zaszyfrowanego języka składającego się z czterech liter. Są to cztery zasady: adenina, tymina, guanina i cytozyna. Litery te składają się na słowa, z których każda składa się z trzech zasad, zwanych kodonami.

Każdy kodon koduje określony aminokwas, a tym samym tworzy podstawę biosyntezy białka, ponieważ sekwencja zasad genów jest tłumaczona na białko poprzez łączenie odpowiednich aminokwasów. Całość tych zaszyfrowanych informacji nazywana jest kodem genetycznym. Specyficzna sekwencja zasad sprawia, że ​​nasze DNA jest wyjątkowe i determinuje nasze geny.

Ale nie tylko zasady są zaangażowane w strukturę DNA. DNA składa się z szeregu nukleotydów, które z kolei składają się z cukru, fosforanu i zasady. Nukleotydy reprezentują kręgosłup DNA, który ma postać helikalnej podwójnej helisy. Ponadto ta nić jest dalej zagęszczana, aby pasowała do małego jądra komórki. Następnie mówi się również o chromosomach jako formie opakowania dla DNA. Przy każdym podziale komórki kopiowane jest całe DNA, dzięki czemu każda komórka potomna zawiera również całkowicie identyczną informację genetyczną.

Chromosomy używane do pakowania DNA

Chromosom to pewna forma pakowania naszego materiału genetycznego (DNA), która jest widoczna tylko podczas podziału komórki. DNA to struktura liniowa, która jest zbyt długa, aby zmieścić się w naszym jądrze komórkowym w jego naturalnym stanie. Ten problem został rozwiązany przez różne oszczędzające miejsce spirale DNA i wbudowanie małych białek, wokół których DNA może nadal się owijać. Najbardziej zwartą formą DNA są chromosomy. Pod mikroskopem wyglądają one jako ciałka w kształcie pręcików z centralnym zwężeniem, które można zaobserwować tylko podczas podziału komórki, czyli w czasie mitozy. Z kolei podział komórek można podzielić na kilka faz, przy czym chromosomy są najlepiej reprezentowane w metafazie. Normalne komórki ciała mają podwójny zestaw chromosomów, który składa się z 46 chromosomów.

Więcej informacji na temat podziału jądra komórkowego można znaleźć pod adresem: Mitoza

RNA jako część jądra komórkowego

RNA opisuje kwas rybonukleinowy, który ma strukturę podobną do struktury DNA. Jest to jednak struktura jednoniciowa różniąca się od DNA poszczególnymi składnikami. Ponadto RNA jest również znacznie krótsze niż DNA i ma kilka różnych zadań w porównaniu z nim. W ten sposób RNA można podzielić na różne podgrupy RNA, które wykonują różne zadania. Między innymi mRNA odgrywa ważną rolę podczas podziału jądra komórkowego. Podobnie jak tRNA jest również używany do produkcji białek i enzymów. Inną podgrupą RNA jest rRNA, które jest częścią rybosomów i dlatego jest również zaangażowane w produkcję białek.

Synteza białek

Pierwszym krokiem w biosyntezie białek jest transkrypcja DNA na mRNA (transkrypcja) i zachodzi w jądrze komórkowym. Nić DNA służy jako matryca dla komplementarnej sekwencji RNA. Ponieważ jednak w jądrze komórkowym nie można wyprodukować żadnych białek, powstały mRNA musi zostać wyładowany do cytoplazmy i doprowadzony do rybosomów, gdzie ostatecznie zachodzi właściwa synteza białek. W rybosomach mRNA jest przekształcane w sekwencję aminokwasów, które są wykorzystywane do budowy białek. Ten proces jest nazywany tłumaczeniem.

Zanim jednak informacyjny RNA będzie mógł zostać przetransportowany z rdzenia, jest on najpierw przetwarzany w wielu etapach, to znaczy pewne sekwencje są albo dołączane, albo wycinane i ponownie składane. Oznacza to, że z jednego transkryptu mogą powstać różne warianty białka. Proces ten umożliwia ludziom wytwarzanie dużej liczby różnych białek ze stosunkowo niewielką liczbą genów.

Replikacja

Inną ważną funkcją komórki, która ma miejsce w jądrze komórkowym, jest duplikacja DNA (Replikacja). W komórce istnieje ciągły cykl odkładania się i rozpadu: rozkładane są stare białka, zanieczyszczenia i produkty przemiany materii, trzeba syntetyzować nowe białka i produkować energię. Ponadto komórka rośnie i dzieli się na dwie identyczne komórki potomne. Zanim jednak komórka będzie mogła się podzielić, wszystkie informacje genetyczne muszą najpierw zostać zduplikowane.Jest to ważne, ponieważ genomy wszystkich komórek organizmu są absolutnie identyczne.

Replikacja zachodzi w ściśle określonym momencie podczas podziału komórki w jądrze komórkowym; oba procesy są ze sobą ściśle powiązane i kontrolowane przez określone białka (Enzymy) regulowane. Najpierw rozdzielany jest dwuniciowy DNA, a każda pojedyncza nić służy jako matryca do późniejszej duplikacji. Aby to zrobić, różne enzymy dokują do DNA i uzupełniają pojedynczą nić, tworząc nową podwójną helisę. Pod koniec tego procesu została utworzona dokładna kopia DNA, która może zostać przekazana komórce potomnej podczas podziału.

Jeśli jednak wystąpią błędy w jednej z faz cyklu komórkowego, mogą rozwinąć się różne mutacje. Istnieją różne typy mutacji, które mogą wystąpić spontanicznie w różnych fazach cyklu komórkowego. Na przykład, jeśli gen jest uszkodzony, nazywa się to mutacją genu. Jeśli jednak błąd dotyczy niektórych chromosomów lub części chromosomów, jest to mutacja chromosomu. Jeśli wpływa to na liczbę chromosomów, prowadzi to do mutacji genomu.

Temat może Cię również zainteresować: Aberracja chromosomowa - co to znaczy?

Pory jądrowe i ścieżki sygnałowe

Podwójna błona otoczki jądra ma pory, które służą do selektywnego transportu białek, kwasów nukleinowych i substancji sygnałowych z jądra i do niego.

Pewne czynniki metaboliczne i substancje sygnałowe docierają do jądra przez te pory i wpływają na transkrypcję tam określonych białek. Przekształcanie informacji genetycznej w białka jest ściśle monitorowane i regulowane przez wiele czynników metabolicznych i substancji sygnałowych, mówi się o ekspresji genów. Wiele szlaków sygnałowych zachodzących w komórce kończy się w jądrze komórkowym i wpływa na ekspresję genów tam określonych białek.

Ciało jądrowe (jąderko)

Wewnątrz jądra komórek eukariotycznych znajduje się jąderko, ciało jądrowe. Komórka może zawierać jedno lub więcej jąderek, a komórki, które są bardzo aktywne i często się dzielą, mogą zawierać do 10 jąderek.

Jądro jest kulistą, gęstą strukturą, którą można wyraźnie zobaczyć pod mikroskopem świetlnym i jest wyraźnie odgraniczona w jądrze komórkowym. Tworzy funkcjonalnie niezależny obszar rdzenia, ale nie jest otoczony własną membraną. Jąderko składa się z DNA, RNA i białek, które leżą razem w gęstym konglomeracie. Dojrzewanie podjednostek rybosomu odbywa się w jąderku. Im więcej białek jest syntetyzowanych w komórce, tym więcej rybosomów jest potrzebnych, a zatem komórki aktywne metabolicznie mają kilka ciał jądrowych.

Funkcja jądra w komórce nerwowej

Jądro w komórce nerwowej pełni różnorodne funkcje. Jądro komórki nerwowej znajduje się w ciele komórki (Soma) wraz z innymi składnikami komórki (organellami), takimi jak retikulum endoplazmatyczne (ER) i aparat Golgiego. Jak we wszystkich komórkach ciała, jądro komórkowe zawiera informację genetyczną w postaci DNA. Dzięki obecności DNA inne komórki ciała mogą się powielać poprzez mitozę. Jednak komórki nerwowe są bardzo specyficznymi i wysoce zróżnicowanymi komórkami, które są częścią układu nerwowego. W rezultacie nie są już w stanie podwoić się. Jednak jądro komórkowe podejmuje inne ważne zadanie. Między innymi komórki nerwowe są odpowiedzialne za pobudzenie naszych mięśni, co ostatecznie prowadzi do ich ruchu. Komunikacja między komórkami nerwowymi oraz między komórkami nerwowymi i mięśniami odbywa się za pośrednictwem substancji przekaźnikowych (Nadajnik). Te substancje chemiczne i inne ważne substancje podtrzymujące życie są wytwarzane za pomocą jądra komórkowego. Nie tylko jądro komórkowe, ale także inne składniki somy odgrywają ważną rolę. Ponadto jądro komórkowe kontroluje wszystkie szlaki metaboliczne we wszystkich komórkach, w tym w komórkach nerwowych. Aby to zrobić, jądro komórkowe zawiera wszystkie nasze geny, które w zależności od zastosowania można odczytać i przetłumaczyć na wymagane białka i enzymy.

Więcej informacji na temat specyfiki komórki nerwowej można znaleźć pod adresem: Komórka nerwowa