Функції клітинного ядра

вступ

Ядро (ядро) утворює найбільшу органелу еукаріотичних клітин і знаходиться в цитоплазмі, розділеній подвійною мембраною (ядерною оболонкою). Як носій генетичної інформації, ядро ​​клітини містить генетичну інформацію у вигляді хромосом (ланцюг ДНК) і, таким чином, відіграє важливу роль у спадкуванні. Більшість клітин ссавців мають лише одне ядро; він круглий і має діаметр від 5 до 16 мікрометрів. Деякі типи клітин, такі як м’язові волокна або спеціалізовані клітини в кістці, можуть мати більше одного ядра.

Отримайте більше інформації про Клітинне ядро

Функції клітинного ядра

Клітинне ядро ​​є найважливішою органелою в клітині і складає 10-15% обсягу клітини. Ядро містить більшу частину генетичної інформації клітини. У людини, крім ядра клітини, мітохондрії містять також ДНК («мітохондріальна ДНК»). Однак геном мітохондрій кодує лише кілька білків, які в основному потрібні в дихальному ланцюзі для виробництва енергії.

Детальніше про це читайте на:

• Мітохондрії
• Клітинне дихання у людини (дихальний ланцюг)

Ілюстрація ядра клітини

1. Ядро -
   Ядро
2. Зовнішня ядерна мембрана
   (Ядерна оболонка)
   Нуклеолема
3. Внутрішня ядерна мембрана
4. Ядерні тільця
   Ядерце
5. Ядерна плазма
   Нуклеоплазма
6. ДНК-нитка
7. Ядерна пора
8. Хромосоми
9. клітинку
   Целюла
   А - ядро
   В - клітина

Огляд усіх зображень від Dr-Gumpert можна знайти в розділі: медичні зображення

Зберігання генетичної інформації

Як запас дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), клітинне ядро ​​є контрольним центром клітини і регулює багато важливих процесів клітинного метаболізму. Ядро клітини має важливе значення для функціонування клітини. Клітини без ядра зазвичай не можуть вижити. Винятком з цього є ядерні еритроцити (Еритроцити). Крім регуляторних функцій, завдання ядра клітини включають зберігання, розмноження та передачу ДНК.

ДНК лежить у формі довгої ланцюгоподібної подвійної спіралі в ядрі клітини, де вона компактно упакована в хромосоми з основними білками - гістонами. Хромосоми складаються з хроматину, який лише конденсується в мікроскопічно видимі хромосоми під час поділу клітини. Кожна клітина людини містить 23 хромосоми в двох примірниках, які успадковуються від обох батьків. Половина генів клітини походить від матері, інша половина - від батька.

Клітинне ядро ​​контролює метаболічні процеси всередині клітини за допомогою молекул-месенджерів, виготовлених з РНК. Генетична інформація кодує білки, які відповідають за функцію та структуру клітини. За необхідності певні ділянки ДНК, які називаються генами, транскрибуються в речовину-месенджер (месенджер-РНК або мРНК). МРНК, яка утворюється, залишає ядро ​​клітини і служить шаблоном для синтезу відповідних білків.

Подумайте про ДНК як про різновид зашифрованої мови, що складається з чотирьох літер. Це чотири основи: аденін, тимін, гуанін і цитозин. Ці букви складають слова, кожне з яких складається з трьох основ, які називаються кодонами.

Кожен кодон кодує певну амінокислоту і, таким чином, формує основу для біосинтезу білка, оскільки послідовність основ генів перетворюється в білок, зв'язуючи відповідні амінокислоти. Цілісність цієї зашифрованої інформації називається генетичним кодом. Конкретна послідовність основ робить нашу ДНК унікальною і визначає наші гени.

Але не тільки основи беруть участь у структурі ДНК. ДНК складається з нуклеотидів в ряд, які в свою чергу складаються з цукру, фосфату та основи. Нуклеотиди являють собою кістяк ДНК, який має форму спіральної подвійної спіралі. Крім того, ця нитка додатково конденсується, так що вона поміщається в невелике ядро ​​клітини. Тоді також говорять про хромосоми як про форму упаковки для ДНК. З кожним поділом клітини копіюється повна ДНК, так що кожна дочірня клітина також містить повністю ідентичну генетичну інформацію.

Хромосоми, що використовуються для упаковки ДНК

Хромосома - це певна форма упаковки нашого генетичного матеріалу (ДНК), яка видно лише під час поділу клітини. ДНК - це лінійна структура, яка занадто довга, щоб вміститися в нашому клітинному ядрі у своєму природному стані. Ця проблема вирішується різними економічними простором спіралями ДНК та включенням невеликих білків, навколо яких ДНК може продовжувати обвиватися. Найбільш компактною формою ДНК є хромосоми. Під мікроскопом вони виглядають як паличкоподібні тіла з центральним звуженням.Цю форму ДНК можна спостерігати лише під час поділу клітини, тобто під час мітозу. У свою чергу, поділ клітин можна розділити на кілька фаз, завдяки чому хромосоми найкраще представлені в метафазі. Нормальні клітини тіла мають подвійний набір хромосом, який складається з 46 хромосом.

Додаткова інформація про поділ ядра клітини доступна за адресою: Мітоз

РНК як частина клітинного ядра

РНК описує рибонуклеїнову кислоту, яка має структуру, подібну до структури ДНК. Однак це одноланцюгова структура, яка відрізняється від ДНК за окремими компонентами. Крім того, РНК також набагато коротша за ДНК і має кілька різних завдань у порівнянні з нею. Таким чином, РНК можна розділити на різні підгрупи РНК, які виконують різні завдання. Крім усього іншого, мРНК відіграє важливу роль під час поділу ядра клітини. Як і тРНК, вона також використовується у виробництві білків та ферментів. Іншою підгрупою РНК є рРНК, яка входить до складу рибосом і, отже, також бере участь у виробленні білків.

Синтез білка

Першим етапом біосинтезу білка є транскрипція ДНК в мРНК (транскрипція) і відбувається в ядрі клітини. Ланцюг ДНК служить шаблоном для комплементарної послідовності РНК. Однак, оскільки в клітинному ядрі не може вироблятися жоден білок, утворена мРНК повинна бути викинута в цитоплазму і доставлена ​​до рибосом, де в кінцевому рахунку відбувається власне синтез білків. Всередині рибосом мРНК перетворюється в послідовність амінокислот, які використовуються для побудови білків. Цей процес відомий як переклад.

Перед тим, як РНК-месенджер може бути транспортований з ядра, однак, вона спочатку обробляється в багато етапів, тобто певні послідовності або додаються, або вирізаються і знову складаються назад. Це означає, що з однієї транскрипції можуть виникати різні варіанти білка. Цей процес дозволяє людині виробляти велику кількість різних білків із відносно малою кількістю генів.

Реплікація

Ще однією важливою функцією клітини, яка відбувається в ядрі клітини, є розмноження ДНК (Реплікація). У клітині існує постійний цикл накопичення та розпаду: старі білки, забруднювачі та продукти метаболізму розщеплюються, нові білки повинні синтезуватися та вироблятися енергія. Крім того, клітина росте і ділиться на дві однакові дочірні клітини. Однак перед тим, як клітина може ділитися, вся генетична інформація спочатку повинна бути продубльована.Це важливо, оскільки геном усіх клітин організму абсолютно ідентичний.

Реплікація відбувається в точно визначений момент часу під час поділу клітини в клітинному ядрі; обидва процеси тісно пов’язані та контролюються певними білками (Ферменти) регулюється. Спочатку дволанцюжкову ДНК відокремлюють, і кожна окрема ланцюг служить шаблоном для подальшого дублювання. Для цього різні ферменти стикуються з ДНК і доповнюють одну ланцюг, утворюючи нову подвійну спіраль. В кінці цього процесу була створена точна копія ДНК, яка може бути передана дочірній клітині, коли вона ділиться.

Однак, якщо помилки трапляються в одній із фаз клітинного циклу, можуть розвинутися різні мутації. Існують різні типи мутацій, які можуть виникати спонтанно під час різних фаз клітинного циклу. Наприклад, якщо ген дефектний, це називається генною мутацією. Однак, якщо помилка зачіпає певні хромосоми або частини хромосом, то це мутація хромосом. Якщо кількість хромосом впливає, це призводить до мутації геному.

Тема також може вас зацікавити: Аберація хромосом - що це означає?

Ядерні пори та сигнальні шляхи

Подвійна мембрана ядерної оболонки має пори, які обслуговують селективний транспорт білків, нуклеїнових кислот та речовин-сигналів з ядра та в нього.

Певні метаболічні фактори та речовини-сигнали потрапляють до ядра через ці пори і впливають на транскрипцію певних білків там. Перетворення генетичної інформації в білки суворо контролюється і регулюється багатьма метаболічними факторами та речовинами, що сигналізують, один говорить про експресію генів. Багато сигнальних шляхів, що відбуваються в клітині, закінчуються в ядрі і впливають на експресію генів певних білків там.

Ядерне тіло (ядерце)

Всередині ядра еукаріотичних клітин знаходиться ядро, ядерне тіло. Клітина може містити одне або кілька ядерців, а клітини, які дуже активні і часто діляться, можуть містити до 10 ядерців.

Ядро - це сферична щільна структура, яку добре видно під світловим мікроскопом і чітко розмежовано в клітинному ядрі. Він утворює функціонально незалежну область ядра, але не оточений власною мембраною. Ядерце складається з ДНК, РНК та білків, які лежать разом у щільному конгломераті. Дозрівання рибосомних субодиниць відбувається в ядерці. Чим більше білків синтезується в клітині, тим більше потрібно рибосом, і тому метаболічно активні клітини мають кілька ядерних тіл.

Функція ядра в нервовій клітині

Ядро нервової клітини виконує різноманітні функції. Ядро нервової клітини знаходиться в тілі клітини (Сома) разом з іншими клітинними компонентами (органели), такими як ендоплазматичний ретикулум (ER) та апарат Гольджі. Як і в усіх клітинах тіла, клітинне ядро ​​містить генетичну інформацію у вигляді ДНК. Завдяки присутності ДНК, інші клітини організму здатні дублюватися через мітоз. Однак нервові клітини - це дуже специфічні та високодиференційовані клітини, які є частиною нервової системи. Як результат, вони вже не в змозі подвоїтися. Однак клітинне ядро ​​бере на себе ще одне важливе завдання. Крім усього іншого, нервові клітини відповідають за збудження наших м’язів, що в підсумку призводить до руху м’язів. Зв'язок між нервовими клітинами та між нервовими клітинами та м'язами відбувається за допомогою речовин, що передають (Передавач). Ці хімічні речовини та інші важливі речовини, що підтримують життя, виробляються за допомогою клітинного ядра. Важливу роль відіграє не тільки ядро ​​клітини, а й інші компоненти соми. Крім того, клітинне ядро ​​контролює всі метаболічні шляхи у всіх клітинах, включаючи нервові клітини. Для цього в ядрі клітини містяться всі наші гени, які, залежно від використання, можуть бути зчитані та переведені в необхідні білки та ферменти.

Ви можете знайти більше інформації про особливості нервової клітини за адресою: Нервова клітина