Komórkowe cechy jądra, funkcje, struktura i skład
The jądro komórkowe jest to podstawowy przedział komórek eukariotycznych. Jest to najbardziej rzucająca się w oczy struktura tego typu komórek i ma materiał genetyczny. Kieruje wszystkimi procesami komórkowymi: zawiera wszystkie instrukcje zakodowane w DNA w celu przeprowadzenia niezbędnych reakcji. Bierze udział w procesach podziału komórki.
Wszystkie komórki eukariotyczne mają jądro, z wyjątkiem pewnych konkretnych przykładów, takich jak dojrzałe czerwone krwinki (erytrocyty) u ssaków i komórki łykowe w roślinach. Podobnie są komórki z więcej niż jednym jądrem, takie jak niektóre komórki mięśniowe, hepatocyty i neurony.
Jądro zostało odkryte w roku 1802 przez Franza Bauera; Jednak w 1830 r. Naukowiec Robert Brown zaobserwował tę strukturę i stał się popularny jako główny odkrywca. Ze względu na duże rozmiary można go wyraźnie obserwować pod mikroskopem. Ponadto jest to łatwa struktura barwienia.
Jądro nie jest jednorodną i statyczną kulistą jednostką z rozproszonym DNA. Jest to złożona i skomplikowana struktura z różnymi komponentami i częściami wewnątrz. Ponadto jest dynamiczny i stale się zmienia w całym cyklu komórkowym.
Indeks
- 1 Charakterystyka
- 2 Funkcje
- 2.1 Regulacja genu
- 2.2 Cięcie i łączenie
- 3 Struktura i skład
- 3.1 Koperta jądrowa
- 3.2 Kompleks porów jądrowych
- 3.3 Chromatyna
- 3.4 Nukleolus
- 3,5 korpusu Cajala
- 3.6 obiekty PML
- 4 odniesienia
Funkcje
Jądro jest główną strukturą, która pozwala na różnicowanie komórek eukariotycznych i prokariotycznych. Jest to największy przedział komórek. Zasadniczo jądro jest blisko środka komórki, ale istnieją wyjątki, takie jak komórki plazmatyczne i komórki nabłonkowe.
Jest to organelle w kształcie kuli o średnicy około 5 μm, ale może osiągnąć 12 μm, w zależności od rodzaju komórki. Mogę zajmować około 10% całkowitej objętości komórki.
Ma otoczkę jądrową utworzoną przez dwie membrany, które oddzielają ją od cytoplazmy. Materiał genetyczny jest zorganizowany razem z białkami w środku.
Pomimo faktu, że wewnątrz jądra nie ma innych błoniastych podkomór, jeśli można odróżnić szereg składników lub obszarów w obrębie struktury, które mają określone funkcje..
Funkcje
Jąderowi przypisuje się niezwykłą liczbę funkcji, ponieważ zawiera zbiór wszystkich informacji genetycznych komórki (z wyłączeniem mitochondrialnego DNA i chloroplastowego DNA) i kieruje procesami podziału komórki. Podsumowując, główne funkcje rdzenia są następujące:
Regulacja genów
Istnienie bariery lipidowej między materiałem genetycznym a pozostałymi składnikami cytoplazmatycznymi pomaga zmniejszyć interferencję innych składników w funkcjonowaniu DNA. Stanowi to ewolucyjną innowację o ogromnym znaczeniu dla grup eukariontów.
Cięcie i łączenie
Proces składania RNA informacyjnego zachodzi w jądrze, zanim cząsteczka przejdzie do cytoplazmy.
Celem tego procesu jest eliminacja intronów („kawałków” materiału genetycznego, które nie kodują i które przerywają egzony, obszary, które kodują) RNA. Następnie RNA opuszcza jądro, gdzie ulega translacji na białka.
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. Następnie opiszemy szczegółowo każdą strukturę:
Koperta jądrowa
Otoczka jądrowa składa się z błon o charakterze lipidowym i oddziela jądro od pozostałych składników komórkowych. Ta membrana jest podwójna, a pomiędzy nimi jest mała przestrzeń zwana przestrzenią okołojądrową.
Wewnętrzny i zewnętrzny system błonowy tworzy ciągłą strukturę z retikulum endoplazmatycznym
Ten system membranowy jest przerywany przez szereg porów. Te kanały jądrowe umożliwiają wymianę materiału z cytoplazmą, ponieważ jądro nie jest całkowicie odizolowane od reszty składników.
Kompleks porów jądrowych
Poprzez te pory wymiana substancji zachodzi na dwa sposoby: pasywny, bez potrzeby wydatkowania energii; lub aktywny, z wydatkami energetycznymi. Pasywny może wchodzić i wychodzić z małych cząsteczek, takich jak woda lub sole, poniżej 9 nm lub 30-40 kDa.
Dzieje się tak w przeciwieństwie do cząsteczek o wysokiej masie cząsteczkowej, które wymagają ATP (trójfosforan energii-adenozyny) do przemieszczania się przez te przedziały. Duże cząsteczki obejmują kawałki RNA (kwas rybonukleinowy) lub inne biomolekuły o charakterze białkowym.
Pory nie są po prostu dziurami, przez które przechodzą cząsteczki. Białka ważnej wielkości są strukturami, które mogą zawierać 100 lub 200 białek i są nazywane „kompleksem porów jądrowych”. Strukturalnie przypomina kosz koszykówki. Białka te nazywane są nukleoporynami.
Kompleks ten został znaleziony w dużej liczbie organizmów: 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, kręgowiec może nosić wielkość 125 MDa, a jądro w tej grupie zwierząt może pomieścić około 2000 porów. Te cechy różnią się w zależności od badanego taksonu.
Chromatyna
Chromatyna znajduje się w jądrze, ale nie możemy uznać jej za przedział jądra. Otrzymuje tę nazwę za doskonałą zdolność do barwienia i obserwacji pod mikroskopem.
DNA jest niezwykle długą liniową cząsteczką u eukariotów. Jego zagęszczenie jest kluczowym procesem. Materiał genetyczny jest związany z szeregiem białek zwanych histonami, które mają wysokie powinowactwo do DNA. Istnieją również inne rodzaje białek, które mogą oddziaływać z DNA i nie są histonami.
W histonach, cewkach DNA i tworzy chromosomy. Są to dynamiczne struktury i nie są stale spotykane w ich typowej formie (Xs i Ys, do których jesteśmy przyzwyczajeni obserwować na ilustracjach książek). Ten układ pojawia się tylko podczas procesów podziału komórki.
W pozostałych etapach (gdy komórka nie jest w trakcie podziału) nie można rozróżnić poszczególnych chromosomów. Fakt ten nie sugeruje, że chromosomy są rozproszone jednorodnie lub nieuporządkowane przez jądro.
W interfejsie chromosomy są zorganizowane w określone domeny. W komórkach ssaków każdy chromosom zajmuje określone „terytorium”.
Rodzaje chromatyny
Można wyróżnić dwa rodzaje chromatyny: heterochromatyna i euchromatyna. Pierwszy z nich jest silnie skondensowany i znajduje się na obrzeżach jądra, więc maszyna transkrypcyjna nie ma dostępu do tych genów. Eukromatyna jest organizowana bardziej luźno.
Heterochromatyna jest podzielona na dwa typy: konstytutywną heterochromatynę, która nigdy się nie wyraża; i fakultatywna heterochromatyna, która nie jest transkrybowana w niektórych komórkach iw innych.
Najbardziej znanym przykładem heterochromatyny jako regulatora ekspresji genów jest kondensacja i inaktywacja chromosomu X. U ssaków kobiety mają chromosomy płciowe XX, podczas gdy samce mają XY.
Ze względu na dawkowanie genów samice nie mogą mieć dwukrotnie więcej genów w X niż samce. Aby uniknąć tego konfliktu, chromosom X jest inaktywowany (staje się heterochromatyna) losowo w każdej komórce.
Nucleolus
Jądro to bardzo istotna struktura rdzenia wewnętrznego. Nie jest to przedział ograniczony przez struktury błoniaste, jest to ciemniejszy obszar jądra o określonych funkcjach.
W tym obszarze zgrupowane są geny kodujące rybosomalny RNA transkrybowany 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 dzieli się na trzy odrębne obszary: ośrodki włókniste, składniki włókniste i składniki ziarniste.
Ostatnie badania zgromadziły coraz więcej dowodów na możliwe dodatkowe funkcje jąderka, nie tylko ograniczone do syntezy i składania RNA rybosomalnego.
Obecnie uważa się, że jąderko może być zaangażowane w składanie i syntezę różnych białek. Modyfikacje postranskrypcyjne zostały również udowodnione w tej strefie jądrowej.
Jąderko jest również zaangażowane w funkcje regulacyjne. Jedno z badań pokazało, jak było związane z białkami supresorowymi nowotworów.
Korpus Cajala
Ciała Cajala (zwane także zwinięte ciała) są nazwane na cześć odkrywcy, Santiago Ramón y Cajala. Ten badacz obserwował te ciałka w neuronach w roku 1903.
Są to małe struktury w postaci kulek i na 1 jądro przypada od 1 do 5 kopii. Ciała te są bardzo złożone z dość dużą liczbą składników, wśród tych czynników transkrypcji i maszynerii związanych z łączenie.
Te sferyczne struktury zostały znalezione w różnych częściach jądra, ponieważ są to struktury ruchome. Zwykle znajdują się w nukleoplazmie, chociaż komórki rakowe znaleziono w jąderku.
W rdzeniu występują dwa typy korpusów skrzynek, sklasyfikowane według ich wielkości: duże i małe.
Ciała PML
Organy PML (dla akronimu w języku angielskim, białaczka promielocytowa) są małymi podjądrowymi strefami sferycznymi o znaczeniu klinicznym, ponieważ są one związane z infekcjami wirusowymi i onkogenezą.
W literaturze są one znane pod różnymi nazwami, takimi jak domena jądrowa 10, ciała Kremera i onkogenne domeny PML.
Rdzeń ma 10 do 30 z tych domen i ma średnicę od 0,2 do 1,0 μm. Jego funkcje obejmują regulację genów i syntezę RNA.
Referencje
- Adam, S. A. (2001). Kompleks porów jądrowych. Biologia genomu, 2(9), opinie0007,1-opinie0007.6.
- Audesirk, T., Audesirk, G. i Byers, B. E. (2003). Biologia: życie na ziemi. Edukacja Pearson.
- Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., i Bazett-Jones, D.P. (2000). Ciała jądrowe białaczki promielocytowej (PML) są strukturami białkowymi, które nie akumulują RNA. The Journal of Cell Biology, 148(2), 283-292.
- Busch, H. (2012). Jądro komórki. Elsevier.
- Cooper, G. M. i Hausman, R. E. (2000). Komórka: podejście molekularne. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
- Curtis, H. i Schnek, A. (2008). Curtis. Biologia. Ed. Panamericana Medical.
- Dundr, M. i Misteli, T. (2001). Architektura funkcjonalna w jądrze komórkowym. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
- Eynard, A.R., Valentich, M.A. i Rovasio, R.A. (2008). Histologia i embriologia człowieka: podstawy komórkowe i molekularne. Ed. Panamericana Medical.
- Hetzer, M. W. (2010). Koperta nuklearna. Perspektywy Cold Spring Harbor w biologii, 2(3), a000539.
- Kabachinski, G. i Schwartz, T. U. (2015). Struktura i funkcja złoża porów jądrowych w skrócie. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
- Montaner, A. T. (2002). Korpus akcesoriów Cajala. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
- Newport, J. W., i Forbes, D. J. (1987). Jądro: struktura, funkcja i dynamika. Roczny przegląd biochemii, 56(1), 535-565.