Charakterystyka, funkcje, struktura jądra komórkowego

Plik Jądro komórkowe jest to podstawowy przedział komórek eukariotycznych. Jest to najbardziej rzucająca się w oczy struktura tego typu komórek i posiada materiał genetyczny. Kieruje wszystkimi procesami komórkowymi: zawiera wszystkie instrukcje zakodowane w DNA, aby przeprowadzić niezbędne reakcje. Bierze udział w procesach podziału komórek.

Wszystkie komórki eukariotyczne mają jądro, z wyjątkiem niektórych specyficznych przykładów, takich jak dojrzałe krwinki czerwone (erytrocyty) u ssaków i komórki łyka u roślin. Podobnie istnieją komórki z więcej niż jednym jądrem, takie jak niektóre komórki mięśniowe, hepatocyty i neurony..

Jądro zostało odkryte w 1802 roku przez Franza Bauera; Jednak w 1830 roku naukowiec Robert Brown również obserwował tę strukturę i stał się popularny jako jej główny odkrywca. Ze względu na duże rozmiary można go wyraźnie obserwować pod mikroskopem. Ponadto jest to struktura łatwa do zabarwienia..

Jądro nie jest jednorodną i statyczną sferyczną jednostką z rozproszonym DNA. Jest to złożona i skomplikowana konstrukcja z różnymi komponentami i częściami wewnątrz. Ponadto jest dynamiczny i stale się zmienia w trakcie cyklu komórkowego..

Indeks artykułów

• 1 Charakterystyka jądra komórkowego
• 2 Funkcje
  • 2.1 Regulacja genów
  • 2.2 Cięcie i splatanie
• 3 Struktura i skład
  • 3.1 Otoczka jądrowa
  • 3.2 Kompleks porów jądrowych
  • 3.3 Chromatyna
  • 3.4 jąderko
  • 3.5 Ciała Cajal
  • 3.6 korpusów PML
• 4 Odnośniki

Charakterystyka jądra komórkowego

Jądro jest główną strukturą, która umożliwia różnicowanie między komórkami eukariotycznymi i prokariotycznymi. Jest to największy przedział kuwety. Generalnie jądro znajduje się blisko środka komórki, ale są wyjątki, takie jak komórki plazmatyczne i komórki nabłonkowe..

Jest to organelle w kształcie kuli o średnicy średnio około 5 µm, ale może osiągać 12 µm, w zależności od rodzaju komórki. Mogę zajmować około 10% całkowitej objętości komórki.

Ma otoczkę jądrową utworzoną przez dwie błony, które oddzielają ją od cytoplazmy. Materiał genetyczny jest zorganizowany wraz z zawartymi w nim białkami.

Pomimo faktu, że w jądrze nie ma innych błoniastych części składowych, można wyróżnić szereg komponentów lub regionów w strukturze, które mają określone funkcje..

funkcje

Jądro ma przypisaną niezwykłą liczbę funkcji, ponieważ zawiera zbiór całej informacji genetycznej komórki (z wyłączeniem mitochondrialnego DNA i chloroplastowego DNA) i kieruje procesami podziału komórki. Podsumowując, główne funkcje jądra są następujące:

Regulacja genów

Istnienie bariery lipidowej między materiałem genetycznym a pozostałymi składnikami cytoplazmatycznymi pomaga zmniejszyć interferencję innych składników w funkcjonowanie DNA. Stanowi to ewolucyjną innowację o wielkim znaczeniu dla grup eukariontów..

Cięcie i splatanie

Proces składania informacyjnego RNA zachodzi w jądrze, zanim cząsteczka dotrze do cytoplazmy.

Celem tego procesu jest eliminacja intronów („fragmentów” materiału genetycznego, które nie kodują i przerywają egzony, obszary, które kodują) z RNA. Następnie RNA opuszcza jądro, gdzie ulega translacji do białek..

Istnieją inne, bardziej szczegółowe funkcje każdej struktury rdzenia, które zostaną omówione później..

Struktura i skład

Jądro składa się z trzech określonych części: otoczki jądrowej, chromatyny i jąderka. Poniżej szczegółowo opiszemy każdą strukturę:

Otoczka jądrowa

Otoczka jądrowa składa się z błon o charakterze lipidowym i oddziela jądro od pozostałych składników komórkowych. Ta membrana jest podwójna, a pomiędzy nimi znajduje się niewielka przestrzeń zwana przestrzenią okołojądrową.

System błony wewnętrznej i zewnętrznej tworzy ciągłą strukturę z retikulum endoplazmatycznym

Ten system membran jest przerwany szeregiem porów. Te kanały jądrowe umożliwiają wymianę materiału z cytoplazmą, ponieważ jądro nie jest całkowicie izolowane od reszty składników..

Kompleks porów jądrowych

Przez te pory wymiana substancji odbywa się na dwa sposoby: pasywnie, bez konieczności wydatkowania energii; lub aktywny, z wydatkiem energii. Pasywnie małe cząsteczki, takie jak woda lub sole, mniejsze niż 9 nm lub 30-40 kDa, mogą wchodzić i wychodzić.

Dzieje się tak w przeciwieństwie do cząsteczek o dużej masie cząsteczkowej, które wymagają ATP (energii-trifosforanu adenozyny), aby przejść przez te przedziały. Duże cząsteczki obejmują fragmenty RNA (kwasu rybonukleinowego) lub innych biocząsteczek o charakterze białkowym.

Pory to nie tylko dziury, przez które przechodzą cząsteczki. Są to duże struktury białkowe, które mogą zawierać 100 lub 200 białek i nazywane są „kompleksem porów jądrowych”. Strukturalnie wygląda bardzo podobnie do kosza do koszykówki. Te białka nazywane są nukleoporynami..

Kompleks ten został znaleziony w wielu organizmach: od drożdży po ludzi. Oprócz funkcji transportu komórkowego bierze również udział w regulacji ekspresji genów. Są niezbędną strukturą dla eukariontów.

Pod względem wielkości i liczby kompleks może osiągnąć rozmiar 125 MDa u kręgowców, a jądro w tej grupie zwierząt może mieć około 2000 porów. Te cechy różnią się w zależności od badanego taksonu..

Chromatyna

Chromatyna znajduje się w jądrze, ale nie możemy jej uważać za jego przedział. Otrzymuje tę nazwę ze względu na doskonałą zdolność do barwienia i obserwacji pod mikroskopem.

DNA jest niezwykle długą liniową cząsteczką u eukariotów. Jego zagęszczanie jest kluczowym procesem. Materiał genetyczny jest powiązany z serią białek zwanych histonami, które mają wysokie powinowactwo do DNA. Istnieją również inne rodzaje białek, które mogą wchodzić w interakcje z DNA i nie są histonami.

W histonach DNA zwija się i tworzy chromosomy. Są to struktury dynamiczne, które nie są stale w swoim typowym kształcie (X i Y, do których jesteśmy przyzwyczajeni na ilustracjach książkowych). Taki układ pojawia się tylko podczas procesów podziału komórek.

Na pozostałych etapach (gdy komórka nie jest w trakcie podziału) nie można rozróżnić poszczególnych chromosomów. Fakt ten nie sugeruje, że chromosomy są równomiernie lub nieuporządkowane w całym jądrze..

Na styku chromosomy są zorganizowane w określone domeny. W komórkach ssaków każdy chromosom zajmuje określone „terytorium”.

Rodzaje chromatyny

Można wyróżnić dwa rodzaje chromatyny: heterochromatynę i euchromatynę. Pierwsza jest silnie skondensowana i znajduje się na obrzeżach jądra, więc maszyneria transkrypcyjna nie ma dostępu do tych genów. Euchromatyna jest bardziej luźno zorganizowana.

Heterochromatyna dzieli się na dwa typy: heterochromatynę konstytutywną, która nigdy nie jest wyrażana; i fakultatywna heterochromatyna, która nie jest transkrybowana w niektórych komórkach, aw innych jest transkrybowana.

Najbardziej znanym przykładem heterochromatyny jako regulatora ekspresji genów jest kondensacja i inaktywacja chromosomu X. U ssaków samice mają chromosomy płci XX, a samce XY..

Ze względu na dawkowanie genów samice nie mogą mieć dwa razy więcej genów w X niż samce. Aby uniknąć tego konfliktu, chromosom X jest losowo inaktywowany (stając się heterochromatyną) w każdej komórce..

Jąderko

Jąderko jest bardzo istotną wewnętrzną strukturą jądra. Nie jest to przedział ograniczony strukturami błoniastymi, jest to ciemniejszy obszar jądra o określonych funkcjach.

Na tym obszarze geny kodujące rybosomalne RNA są zgrupowane, transkrybowane przez polimerazę RNA I. W ludzkim DNA geny te znajdują się w satelitach następujących chromosomów: 13, 14, 15, 21 i 22. Są to organizatory jąderkowe.

Z kolei jąderko jest podzielone na trzy dyskretne obszary: centra włókienkowe, składniki włókniste i składniki ziarniste..

Ostatnie badania zgromadziły coraz więcej dowodów na możliwe dodatkowe funkcje jąderka, nie tylko ograniczone do syntezy i składania rybosomalnego RNA.

Obecnie uważa się, że jąderko może brać udział w składaniu i syntezie różnych białek. Udowodniono również modyfikacje potranskrypcyjne w tej strefie jądrowej.

Jąderko jest również zaangażowane w funkcje regulacyjne. Badanie wykazało, jak ma to związek z białkami supresorowymi guza.

Ciała Cajala

Ciała Cajala (zwanego także zwinięte ciała) noszą to imię na cześć ich odkrywcy, Santiago Ramóna y Cajala. Ten badacz zaobserwował te ciałka w neuronach w 1903 roku.

Są to małe struktury w postaci kulek i występują od 1 do 5 kopii na jądro. Ciała te są bardzo złożone i zawierają dość dużą liczbę składników, w tym te czynniki transkrypcyjne i związaną z nimi maszynerię. splatanie.

Te kuliste struktury zostały znalezione w różnych częściach jądra, ponieważ są to struktury ruchome. Zwykle znajdują się w nukleoplazmie, chociaż w komórkach rakowych znaleziono je w jąderku.

W rdzeniu występują dwa typy skrzyń, sklasyfikowane według ich wielkości: duże i małe.

Korpusy PML

Organy PML (akronim w języku angielskim, białaczka promielocytowa) są małymi kulistymi obszarami podjądrowymi o znaczeniu klinicznym, ponieważ są one związane z infekcjami wirusowymi i onkogenezą.

Są one znane w literaturze pod różnymi nazwami, takimi jak domena jądrowa 10, ciała Kremera i domeny onkogenne PML..

Jądro ma od 10 do 30 takich domen i mają one średnicę od 0,2 do 1,0 µm. Wśród jego funkcji wyróżnia się regulacja genów i synteza RNA..

Bibliografia

1. Adam, S. A. (2001). Kompleks porów jądrowych. Biologia genomu, dwa(9), przeglądy 0007,1-opinie 0007,6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, B. E. (2003). Biologia: życie na ziemi. Edukacja Pearson.
3. Boisvert, F. M., Hendzel, M. J., & Bazett-Jones, D. P. (2000). Ciała jądrowe białaczki promielocytowej (PML) to struktury białkowe, które nie gromadzą RNA. Dziennik biologii komórki, 148(2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Jądro komórkowe. Elsevier.
5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Komórka: podejście molekularne. Sunderland, MA: współpracownicy Sinauer.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologia. Panamerican Medical Ed..
7. Dundr, M. i Misteli, T. (2001). Architektura funkcjonalna w jądrze komórkowym. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
8. Eynard, A. R., Valentich, M. A. i Rovasio, R. A. (2008). Histologia i embriologia człowieka: podstawy komórkowe i molekularne. Panamerican Medical Ed..
9. Hetzer, M. W. (2010). Otoczka jądrowa. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, dwa(3), a000539.
10. Kabachinski, G. i Schwartz, T. U. (2015). Złożona struktura i funkcja porów jądrowych w skrócie. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
11. Montaner, A. T. (2002). Dodatkowe body Cajala. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, J. W., & Forbes, D. J. (1987). Jądro: struktura, funkcja i dynamika. Coroczny przegląd biochemii, 56(1), 535-565.