Funkcije celicnega jedra

uvod

Celično jedro (jedro) tvori največjo organelo evkariontskih celic in se nahaja v citoplazmi, ločeni z dvojno membrano (jedrska ovojnica). Kot nosilec genske informacije celično jedro vsebuje genetsko informacijo v obliki kromosomov (pramen DNK) in tako igra bistveno vlogo pri dedovanju. Večina celic sesalcev ima samo eno jedro; ta je okrogla in ima premer od 5 do 16 mikrometrov. Z določenimi vrstami celic, npr. Mišična vlakna ali specializirane celice v kosteh imajo lahko več kot eno jedro.

Pridobite več informacij o Celično jedro

Funkcije celicnega jedra

Celično jedro je najpomembnejša organela v celici in predstavlja 10-15% celičnega volumna. Jedro vsebuje večino genetskih informacij celice. Pri ljudeh mitohondrije poleg celičnega jedra vsebujejo tudi DNK ("mitohondrijska DNK"). Vendar mitohondrijski genom kodira samo nekaj beljakovin, ki jih potrebujemo predvsem v dihalni verigi za proizvodnjo energije.

Več o tem si preberite na:

• Mitohondrije
• Celično dihanje pri ljudeh (dihalna veriga)

Ilustracija celičnega jedra

1. Celično jedro -
   Jedro
2. Zunanja jedrska membrana
   (Jedrska ovojnica)
   Nukleolemma
3. Notranja jedrska membrana
4. Jedrski trupli
   Nucleolus
5. Jedrska plazma
   Nukleoplazma
6. DNK nit
7. Jedrske pore
8. Kromosomi
9. celica
   Celulla
   A - jedro
   B - celica

Pregled vseh slik podjetja Dr-Gumpert najdete pod: medicinske slike

Shranjevanje genetskih informacij

Kot skladišče deoksiribonukleinske kisline (DNK) je celično jedro krmilno središče celice in uravnava številne pomembne procese celične presnove. Celično jedro je bistveno za delovanje celice. Celice brez jedra običajno ne morejo preživeti. Izjema so nuklicirane rdeče krvne celice (Eritrociti). Naloge celičnega jedra poleg regulacijskih funkcij vključujejo shranjevanje, podvajanje in prenos DNK.

DNK leži v obliki dolge vrvi podobne dvojne vijačnice v celičnem jedru, kjer je kompaktno pakiran v kromosome z jedrnimi proteini, histoni. Kromosomi so sestavljeni iz kromatina, ki se kondenzira samo, da med delitvijo celic tvori mikroskopsko vidne kromosome. Vsaka človeška celica vsebuje 23 kromosomov, vsak v dvojniku, ki jih podedujeta oba starša. Polovica genov v celici prihaja od matere, druga polovica pa od očeta.

Celično jedro nadzira presnovne procese znotraj celice z uporabo sporočilnih molekul, narejenih iz RNA. Genske informacije kodirajo beljakovine, ki so odgovorne za delovanje in strukturo celice. Po potrebi se nekateri odseki DNK, imenovani geni, prepisujejo v sporočilno snov (messenger RNA ali mRNA). MRNA, ki je tvorjena, zapusti celično jedro in služi kot predloga za sintezo zadevnih beljakovin.

Zamislite DNK kot nekakšen šifriran jezik, sestavljen iz štirih črk. To so štiri baze: adenin, timin, gvanin in citozin. Te črke tvorijo besede, vsaka sestavljena iz treh podstavkov, imenovanih kodon.

Vsak kodon kodira določeno aminokislino in tako tvori osnovo za biosintezo beljakovin, ker se zaporedje genov pretvori v protein s povezovanjem ustreznih aminokislin. Celotna ta šifrirana informacija se imenuje genetska koda. Specifično zaporedje baz naredi naš DNK edinstven in določa naše gene.

Toda v strukturo DNK niso vključene samo podlage. DNK je sestavljen iz nukleotidov v vrsti, ki so sestavljeni iz sladkorja, fosfata in baze. Nukleotidi predstavljajo hrbtenico DNK, ki je v obliki spiralne dvojne vijačnice. Poleg tega je ta pramen še kondenziran, tako da se prilega majhnemu jedru celice. Nato govorimo tudi o kromosomih kot obliki embalaže za DNK. Z vsako delitvijo celice se kopira celotna DNK, tako da vsaka hčerinska celica vsebuje tudi popolnoma enake genetske informacije.

Kromosomi se uporabljajo za pakiranje DNK

Kromosom je določena oblika embalaže našega genskega materiala (DNK), ki je vidna samo med delitvijo celic. DNK je linearna struktura, ki je v svojem naravnem stanju daleč predolgo, da bi se lahko prilegala jedru naše celice. Te težave rešujejo različne spirale, ki prihranijo prostor, in vključitev majhnih beljakovin, okoli katerih se DNK lahko še naprej ovija. Najbolj kompaktna oblika DNK so kromosomi. Pod mikroskopom se ta pojavljajo kot majhna telesa v obliki palice z osrednjo zožitvijo. To obliko DNK lahko opazimo le med delitvijo celic, to je med mitozo. Delitev celic lahko razdelimo na več faz, pri čemer so kromosomi najbolje zastopani v metafazi. Normalne telesne celice imajo dvojni nabor kromosomov, ki ga sestavlja 46 kromosomov.

Dodatne informacije o delitvi celičnega jedra so na voljo na: Mitoza

RNA kot del celičnega jedra

RNA opisuje ribonukleinsko kislino, ki ima strukturo, podobno kot DNK. Vendar pa gre za enojno strukturo, ki se v posameznih komponentah razlikuje od DNK. Poleg tega je RNA tudi precej krajša od DNK in ima v primerjavi z njo več različnih nalog. Na ta način lahko RNA razdelimo na različne podskupine RNA, ki opravljajo različne naloge. Med drugim ima mRNA pomembno vlogo med delitvijo celičnih jeder. Tako kot tRNA se tudi ta uporablja pri proizvodnji beljakovin in encimov. Druga podskupina RNA je rRNA, ki je del ribosomov in je zato vključena tudi v proizvodnjo beljakovin.

Sinteza beljakovin

Prvi korak v biosintezi beljakovin je prepis DNK v mRNA (prepisovanje) in poteka v celičnem jedru. Niz DNA služi kot predloga za komplementarno zaporedje RNA. Ker pa znotraj celicnega jedra ne more nastati beljakovin, je treba nastalo mRNA izpustiti v citoplazmo in prinesti v ribosome, kjer poteka dejanska sinteza proteinov. Znotraj ribosomov se mRNA pretvori v zaporedje aminokislin, ki se uporabljajo za gradnjo beljakovin. Ta postopek je znan kot prevod.

Preden se glasnik RNA lahko prevaža iz jedra, ga najprej obdelamo v več korakih, to je, da se določena zaporedja bodisi prilepijo ali izrežejo in spet sestavijo. To pomeni, da lahko iz enega prepisa nastanejo različne beljakovinske različice. Ta postopek omogoča človeku, da proizvede veliko število različnih beljakovin z razmeroma malo genov.

Podvajanje

Druga pomembna funkcija celice, ki poteka v celičnem jedru, je podvajanje DNK (Podvajanje). V celici je stalen cikel kopičenja in razpada: stari proteini, onesnaževala in presnovni produkti se razgradijo, sintetizirati je treba nove beljakovine in proizvajati energijo. Poleg tega celica raste in se deli na dve enaki hčerinski celici. Preden se celica lahko razdeli, je treba najprej podvojiti vse genetske informacije. To je pomembno, ker je genom vseh celic v organizmu popolnoma enak.

Razmnoževanje poteka v točno določenem času med delitvijo celic v celičnem jedru; oba procesa sta tesno povezana in jih nadzirajo določeni proteini (Encimi) urejeno. Najprej je dvovetrana DNK ločena in vsak posamezen pramen služi kot predloga za nadaljnje podvajanje. V ta namen se različni encimi spojijo z DNK in dopolnijo posamezen pramen, tako da tvorijo novo dvojno vijačnico. Na koncu tega procesa je bila ustvarjena natančna kopija DNK, ki jo lahko, ko se deli, posreduje hčerinski celici.

Če pa se v eni od faz celičnega cikla pojavijo napake, se lahko razvijejo različne mutacije. Obstajajo različne vrste mutacij, ki se lahko pojavijo spontano v različnih fazah celičnega cikla. Na primer, če je gen pokvarjen, ga imenujemo genska mutacija. Če pa napaka prizadene določene kromosome ali dele kromosomov, potem gre za mutacijo kromosomov. Če je prizadeto število kromosomov, to vodi do mutacije genoma.

Tudi tema bi vas lahko zanimala: Aromeracija kromosomov - kaj to pomeni?

Jedrske pore in signalne poti

Dvojna membrana jedrske ovojnice ima pore, ki služijo selektivnemu prevozu beljakovin, nukleinskih kislin in signalnih snovi iz in v jedro.

Določeni presnovni dejavniki in signalne snovi vstopijo v jedro skozi te pore in vplivajo na prepisovanje nekaterih tam beljakovin. Pretvarjanje genetskih informacij v beljakovine je strogo nadzorovano, urejajo pa ga številni presnovni dejavniki in signalne snovi, kar govori o izražanju genov. Številne signalne poti, ki potekajo v celici, se končajo v jedru, kjer vplivajo na gensko ekspresijo nekaterih proteinov.

Jedrsko telo (nukleolus)

Znotraj jedra evkariontskih celic je nukleolus, jedrsko telo. Celica lahko vsebuje eno ali več nukleolov, celice, ki so zelo aktivne in se pogosto delijo, lahko vsebujejo do 10 nukleolov.

Jedro je sferična, gosta struktura, ki jo je mogoče jasno videti pod svetlobnim mikroskopom in je jasno definirana znotraj celičnega jedra. Tvori funkcionalno neodvisno območje jedra, ni pa obdano z lastno membrano. Nukleolus je sestavljen iz DNK, RNA in beljakovin, ki ležijo skupaj v gostem konglomeratu. Zorenje ribosomske podenote poteka v jedru. Več beljakovin, ki se sintetizirajo v celici, več ribosomov je potrebnih, zato imajo presnovno aktivne celice več jedrskih teles.

Delovanje jedra v živčni celici

Jedro v živčni celici ima različne funkcije. Jedro živčne celice se nahaja v celičnem telesu (Soma) skupaj z drugimi celičnimi komponentami (organeli), kot sta endoplazemski retikulum (ER) in Golgijev aparat. Kot v vseh telesnih celicah tudi v celičnem jedru vsebuje genetske informacije v obliki DNK. Zaradi prisotnosti DNK se lahko druge telesne celice podvojijo z mitozo. Vendar so živčne celice zelo specifične in zelo diferencirane celice, ki so del živčnega sistema. Posledično se ne morejo več podvojiti. Vendar pa celično jedro prevzame drugo pomembno nalogo. Živčne celice so med drugim odgovorne za vzbujanje naših mišic, kar na koncu privede do gibanja mišic. Komunikacija med živčnimi celicami ter med živčnimi celicami in mišicami poteka preko sporočilnih snovi (Oddajnik). Te kemične snovi in ​​druge pomembne snovi, ki vzdržujejo življenje, nastajajo s pomočjo jedra celice. Pomembno vlogo igrajo ne samo celično jedro, ampak tudi druge sestavine soma. Poleg tega celično jedro nadzoruje vse presnovne poti v vseh celicah, vključno z živčnimi celicami. Da bi to naredili, v celičnem jedru vsebuje vse naše gene, ki jih lahko, odvisno od uporabe, preberemo in prevedemo v potrebne beljakovine in encime.

Nadaljnje informacije o posebnostih živčne celice so na voljo pri: Živčna celica