Функции на клетъчното ядро

Въведение

Клетъчното ядро ​​(ядро) образува най-голямата органела от еукариотни клетки и се намира в цитоплазмата, разделена от двойна мембрана (ядрена обвивка). Като носител на генетичната информация клетъчното ядро ​​съдържа генетичната информация под формата на хромозоми (ДНК верига) и по този начин играе съществена роля за наследяването. Повечето клетки от бозайници имат само едно ядро; това е кръгло и има диаметър от 5 до 16 микрометра. С определени типове клетки, напр. Мускулните влакна или специализираните клетки в костите могат да имат повече от едно ядро.

Получете повече информация за Клетъчно ядро

Функции на клетъчното ядро

Клетъчното ядро ​​е най-важната органела в клетката и представлява 10-15% от обема на клетката. Ядрото съдържа по-голямата част от генетичната информация на клетката. При хората, освен клетъчното ядро, митохондриите съдържат и ДНК ("митохондриална ДНК"). Въпреки това, митохондриалният геном кодира само няколко протеина, които са необходими главно в дихателната верига за производство на енергия.

Прочетете повече за това на:

• Митохондриите
• Клетъчно дишане при хора (дихателна верига)

Илюстрация на клетъчно ядро

1. Клетъчно ядро ​​-
   ядро
2. Външна ядрена мембрана
   (Ядрен плик)
   Nucleolemma
3. Вътрешна ядрена мембрана
4. Ядрени корпускули
   ядърце
5. Ядрена плазма
   нуклеоплазма
6. ДНК нишка
7. Ядрена пора
8. Хромозомите
9. клетка
   Celulla
   А - ядро
   В - клетка

Можете да намерите преглед на всички изображения от Dr-Gumpert под: медицински изображения

Съхранение на генетична информация

Като запас от дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), клетъчното ядро ​​е контролния център на клетката и регулира много важни процеси на клетъчния метаболизъм. Клетъчното ядро ​​е от съществено значение за функционирането на клетката. Клетките без ядро ​​обикновено не могат да оцелеят. Изключение от това са нуклеираните еритроцити (Еритроцити). В допълнение към регулаторните функции, задачите на клетъчното ядро ​​включват съхранението, дублирането и прехвърлянето на ДНК.

ДНК се намира под формата на дълга, наподобяваща нишка двойна спирала в клетъчното ядро, където компактно се пакетира в хромозоми с основни протеини, хистоните. Хромозомите се състоят от хроматин, който кондензира само, за да образува микроскопски видими хромозоми по време на клетъчното делене. Всяка човешка клетка съдържа 23 хромозоми, всяка в два екземпляра, които са наследени от двамата родители. Половината от гените в клетка идват от майката, другата половина от бащата.

Клетъчното ядро ​​контролира метаболитните процеси в клетката, използвайки пратеници на молекули, направени от РНК. Генетичната информация кодира протеини, които са отговорни за функцията и структурата на клетката. Ако е необходимо, определени участъци от ДНК, наречени гени, се транскрибират в месинджърно вещество (пратеник РНК или мРНК) .МРНК, която се образува, напуска клетъчното ядро ​​и служи като шаблон за синтеза на съответните протеини.

Мислете за ДНК като вид шифрован език, съставен от четири букви. Това са четирите основи: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Тези букви образуват думи, всяка от които се състои от три основи, наречени кодони.

Всеки кодон кодира определена аминокиселина и по този начин формира основата за биосинтеза на протеини, тъй като последователността на основите на гените се преобразува в протеин чрез свързване на съответните аминокиселини. Цялата тази криптирана информация се нарича генетичен код. Специфичната последователност на базите прави нашата ДНК уникална и определя нашите гени.

Но не само основите участват в структурата на ДНК. ДНК е съставена от нуклеотиди подред, които от своя страна се състоят от захар, фосфат и основа. Нуклеотидите представляват основата на ДНК, която е под формата на спирална двойна спирала. В допълнение, тази жилка е допълнително кондензирана, така че да се вписва в малкото ядро ​​на клетката. Тогава говорим и за хромозомите като формата на опаковка за ДНК. С всяко клетъчно деление пълната ДНК се копира, така че всяка дъщерна клетка също съдържа напълно идентичната генетична информация.

Хромозоми, използвани за пакетиране на ДНК

Хромозомата е определена форма на опаковане на нашия генетичен материал (ДНК), която се вижда само по време на клетъчното делене. ДНК е линейна структура, която е твърде дълга, за да се впише в нашето клетъчно ядро ​​в естественото му състояние. Този проблем се решава от различни спестяващи място спирали на ДНК и включването на малки протеини, около които ДНК може да продължи да се увива. Най-компактната форма на ДНК са хромозомите. Под микроскоп те се появяват като малки тела с форма на прът с централно стесняване.Тази форма на ДНК може да се наблюдава само по време на клетъчното делене, т.е. по време на митозата. Клетъчното делене от своя страна може да бъде разделено на няколко фази, при което хромозомите са най-добре представени в метафазата. Нормалните клетки на тялото имат двоен набор от хромозоми, който се състои от 46 хромозоми.

Допълнителна информация за деленето на клетъчното ядро ​​е достъпна на: митоза

РНК като част от клетъчното ядро

РНК описва рибонуклеиновата киселина, която има структура, подобна на тази на ДНК. Това обаче е едноверижна структура, която се различава от ДНК в отделни компоненти. В допълнение, РНК също е много по-къса от ДНК и има няколко различни задачи в сравнение с нея. По този начин РНК може да бъде разделена на различни подгрупи на РНК, които изпълняват различни задачи. Освен всичко друго, иРНК играе важна роля по време на деленето на клетъчното ядро. Подобно на тРНК, тя се използва и в производството на протеини и ензими. Друга подгрупа на РНК е рРНК, която е част от рибозомите и следователно също участва в производството на протеини.

Синтез на протеини

Първата стъпка в биосинтезата на протеина е транскрипцията на ДНК в иРНК (транскрипция) и се провежда в клетъчното ядро. Нишка от ДНК служи като шаблон за комплементарна РНК последователност. Въпреки това, тъй като не могат да бъдат произведени протеини в клетъчното ядро, образуваната тРНК трябва да се изхвърли в цитоплазмата и да се пренесе в рибозомите, където се осъществява действителният синтез на протеините. В рамките на рибозомите, тРНК се превръща в последователност от аминокиселини, които се използват за изграждане на протеини. Този процес е известен като превод.

Преди РНК на пратеника да може да бъде транспортиран от ядрото, той първо се обработва на много стъпки, тоест определени последователности се прикрепят или изрязват и се събират отново. Това означава, че различни варианти на протеини могат да възникнат от един препис. Този процес дава възможност на хората да произвеждат голям брой различни протеини със сравнително малко гени.

копиране

Друга важна функция на клетката, която се осъществява в клетъчното ядро, е дублирането на ДНК (копиране). В клетката има постоянен цикъл на натрупване и разграждане: старите протеини, замърсители и продукти на метаболизма се разграждат, трябва да се синтезират нови протеини и да се произвежда енергия. В допълнение, клетката расте и се разделя на две идентични дъщерни клетки. Преди да може клетката да се дели обаче, цялата генетична информация трябва първо да бъде дублирана. Това е важно, защото геномът на всички клетки в организма е абсолютно идентичен.

Репликацията се извършва в точно определен момент от време по време на клетъчното делене в клетъчното ядро; и двата процеса са тясно свързани и се контролират от определени протеини (Ензимите) регулиран. Първо, двуверижната ДНК се отделя и всеки един направен служи като шаблон за последващо дублиране. За целта различни ензими се свързват с ДНК и допълват единичната верига, за да образуват нова двойна спирала. В края на този процес е създадено точно копие на ДНК, което може да бъде предадено на дъщерната клетка, когато се раздели.

Ако обаче възникнат грешки в една от фазите на клетъчния цикъл, могат да се развият различни мутации. Има различни видове мутации, които могат да възникнат спонтанно през различни фази на клетъчния цикъл. Например, ако ген е дефектен, той се нарича генна мутация. Ако обаче грешката засяга определени хромозоми или части от хромозома, тогава това е хромозомна мутация. Ако се засегне броят на хромозомите, това води до мутация на генома.

Темата би могла да ви интересува: Хромозомна аберация - какво означава това?

Ядрени пори и сигнални пътища

Двойната мембрана на ядрената обвивка има пори, които обслужват селективния транспорт на протеини, нуклеинови киселини и сигнални вещества от и в ядрото.

Определени метаболитни фактори и сигнални вещества влизат в ядрото през тези пори и влияят на транскрипцията на някои протеини там. Превръщането на генетичната информация в протеини се следи стриктно и се регулира от много метаболитни фактори и сигнални вещества, човек говори за генна експресия. Много сигнални пътища, които се провеждат в клетъчния край в ядрото, където влияят на генната експресия на определени протеини.

Ядрено тяло (нуклеол)

Вътре в ядрото на еукариотните клетки е нуклеолът, ядреното тяло. Клетката може да съдържа едно или повече нуклеоли, а клетките, които са много активни и се разделят често, могат да съдържат до 10 ядра.

Ядрото е сферична, плътна структура, която може ясно да се види под светлинния микроскоп и ясно се разграничава в рамките на клетъчното ядро. Той образува функционално независима зона на ядрото, но не е заобиколен от собствена мембрана. Нуклеолът е изграден от ДНК, РНК и протеини, които се намират заедно в плътен конгломерат. Съзряването на рибозомните субединици се извършва в ядрото. Колкото повече протеини се синтезират в клетка, толкова повече рибозоми са необходими и следователно метаболитно активните клетки имат няколко ядрени тела.

Функция на ядрото в нервната клетка

Ядрото в нервната клетка има най-различни функции. Ядрото на нервната клетка се намира в клетъчното тяло (Soma) заедно с други клетъчни компоненти (органели), като ендоплазмения ретикулум (ER) и апарата Голджи. Както във всички клетки на тялото, клетъчното ядро ​​съдържа генетичната информация под формата на ДНК. Поради наличието на ДНК, другите клетки на тялото са в състояние да се дублират чрез митоза. Нервните клетки обаче са много специфични и силно диференцирани клетки, които са част от нервната система. В резултат на това те вече не могат да се удвоят. Клетъчното ядро ​​обаче поема друга важна задача. Нервните клетки, наред с други неща, са отговорни за възбуждането на нашите мускули, което в крайна сметка води до движение на мускулите. Комуникацията между нервните клетки и между нервните клетки и мускулите се осъществява чрез пратеници (предавател). Тези химични вещества и други важни за поддържане на живота вещества се произвеждат с помощта на клетъчното ядро. Не само клетъчното ядро, но и другите компоненти на сома играят важна роля. В допълнение, клетъчното ядро ​​контролира всички метаболитни пътища във всички клетки, включително нервните клетки. За целта клетъчното ядро ​​съдържа всички наши гени, които, в зависимост от употребата, могат да бъдат прочетени и преведени в необходимите протеини и ензими.

Допълнителна информация за особеностите на нервната клетка е достъпна от: Нервна клетка