Функции на клетъчното ядро

Въведение

Ядрото (ядро) образува най-голямата органела от еукариотни клетки и се намира в цитоплазмата, разделена от двойна мембрана (ядрена обвивка). Като носител на генетична информация, клетъчното ядро ​​съдържа генетична информация под формата на хромозоми (ДНК верига) и по този начин играе съществена роля при наследяването. Повечето клетки на бозайници имат само едно ядро; това е кръгло и има диаметър от 5 до 16 микрометра. Някои видове клетки, като мускулни влакна или специализирани 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 съставлява 10-15% от клетъчния обем. 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 главно необходими в дихателната верига за производство на енергия.

Прочетете повече за това на:

• Митохондрии
• Клетъчно дишане при хората (дихателна верига)

Илюстрация на клетъчно ядро

1. Nucleus -
   Ядро
2. Външна ядрена мембрана
   (Ядрена обвивка)
   Нуклеолема
3. Вътрешна ядрена мембрана
4. Ядрени корпускули
   Нуклеол
5. Ядрена плазма
   Нуклеоплазма
6. ДНК нишка
7. Ядрена пора
8. Хромозоми
9. клетка
   Целула
   А - ядро
   В - клетка

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

Съхранение на генетична информация

Като склад на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), клетъчното ядро ​​е контролен 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 ядрените червени кръвни клетки (Еритроцити). В допълнение към регулаторните функции, задачите на клетъчното ядро ​​включват съхранението, дублирането и предаването на ДНК.

ДНК лежи под формата на дълга, подобна на верига двойна спирала в клетъчното ядро, където е компактно опакована в хромозоми с основните протеини, хистоните. Хромозомите се състоят от хроматин, който само се кондензира в микроскопски видими хромозоми по време на клетъчното делене. Всяка човешка клетка съдържа 23 хромозоми в два екземпляра, които са наследени от двамата родители. Половината от гените в клетката идват от майката, а другата половина от бащата.

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

Мислете за ДНК като за вид криптиран език, съставен от четири букви. Това са четирите основи: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Тези букви съставляват 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 трансформира в протеин чрез свързване на съответните аминокиселини. Цялостта на тази криптирана информация се нарича генетичен код. Конкретната последователност на основите прави нашата ДНК уникална и определя нашите гени.

Но не само основите участват в структурата на ДНК. ДНК се състои от нуклеотиди в един ред, които от своя страна се състоят от захар, фосфат и основа. Нуклеотидите представляват гръбнака на ДНК, която е под формата на спирална двойна спирала. В допълнение, тази нишка е допълнително кондензирана, така че да се побере в малкото ядро ​​на клетката. Тогава се говори и за хромозомите като форма на опаковка за ДНК. При всяко клетъчно делене се копира пълната ДНК, така че всяка дъщерна клетка съдържа и 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 побере в нашето клетъчно ядро ​​в естественото си състояние. Този проблем се решава от различни спестяващи пространство 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 микроскопа те се появяват като пръчковидни тела с централно свиване.Тази форма на ДНК може да се наблюдава само по време на клетъчното делене, т.е.по време на митоза. Клетъчното делене от своя страна може да бъде разделено на няколко фази, при което хромозомите са най-добре представени в метафазата. Нормалните телесни клетки 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 по отношение на отделните компоненти. Освен това 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 РНК подгрупи, 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 биосинтеза на протеини е транскрипцията на ДНК в иРНК (транскрипция) и се осъществява в клетъчното ядро. ДНК верига служи като шаблон за комплементарна РНК последователност. Тъй като обаче в клетъчното ядро ​​не могат да се произведат протеини, образуваната иРНК трябва да се изхвърли в цитоплазмата и да се доведе до рибозомите, където в крайна сметка се осъществява действителният синтез на протеините. В рамките на рибозомите иРНК се превръща в последователност от аминокиселини, които се използват за изграждане на протеини. Този процес е известен като превод.

Преди пратеникът РНК да може да бъде транспортиран от ядрото, обаче, той първо се обработва в много стъпки, т.е. определени последователности или се добавят, или се изрязват и се връщат отново заедно. 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 с относително малко гени.

Репликация

Друга важна функция на клетката, която се осъществява в клетъчното ядро, е удвояването на ДНК (Репликация). В клетката има постоянен цикъл на натрупване и разграждане: старите протеини, замърсители и метаболитни продукти се разграждат, трябва да се синтезират нови протеини и да се произвежда енергия. Освен това клетката расте и се разделя на две еднакви дъщерни клетки. Преди клетката да може да се раздели обаче, цялата генетична информация първо трябва да бъде дублирана.Това е важно, тъй като геномът на всички клетки в организма е абсолютно идентичен.

Репликацията се извършва в точно определен момент от времето по време на клетъчното делене в клетъчното ядро; и двата процеса са тясно свързани и се контролират от определени протеини (Ензими) регулиран. Първо, двуверижната ДНК се отделя и всяка единична верига служи като шаблон за последващо дублиране. За да направите това, различни ензими се скачват върху 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. Съществуват различни видове мутации, които могат да възникнат спонтанно по време на различни фази на клетъчния цикъл. Например, ако ген е дефектен, той се нарича генна мутация. Ако обаче грешката засяга определени хромозоми или хромозомни части, това е хромозомна мутация. Ако броят на хромозомите е засегнат, това води до геномна мутация.

Темата също може 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 достигат до ядрото през тези пори и влияят върху транскрипцията на определени протеини там. Превръщането на генетичната информация в протеини се наблюдава стриктно и се регулира от много метаболитни фактори и сигнални вещества, като се говори за генна експресия. Много сигнални пътища, които се провеждат в клетката, завършват в ядрото и влияят на генната експресия на определени протеини там.

Ядрено тяло (ядро)

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

Ядрото е сферична, плътна структура, която може да се види ясно под светлинния микроскоп и е ясно очертана в клетъчното ядро. Той образува функционално независима зона на ядрото, но не е заобиколена от собствена мембрана. Ядрото се състои от ДНК, РНК и протеини, които лежат заедно в плътен конгломерат. Зреенето 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 разнообразни функции. Ядрото на нервната клетка се намира в клетъчното тяло (Сома) заедно с други клетъчни компоненти (органели), като ендоплазмения ретикулум (ER) и апарата на Голджи. Както във всички телесни клетки, клетъчното ядро ​​съдържа генетичната информация под формата на ДНК. Поради наличието на ДНК, други телесни клетки 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 са в състояние да се удвоят. Клетъчното ядро ​​обаче поема друга важна задача. Освен всичко друго, нервните клетки 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 животоподдържащи вещества се произвеждат с помощта на клетъчното ядро. Не само клетъчното ядро, но и останалите компоненти на сомата играят важна роля. Освен това 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 разчетени и преведени в необходимите протеини и ензими.

Можете да намерите повече информация за особеностите на нервната клетка на: Нервна клетка