Функції ядра клітини

вступ

Клітинне ядро ​​(ядро) утворює найбільшу органелу еукаріотичних клітин і знаходиться в цитоплазмі, розділеній подвійною мембраною (ядерною оболонкою). Як носій генетичної інформації, клітинне ядро ​​містить генетичну інформацію у вигляді хромосом (ланцюг ДНК) і, таким чином, відіграє істотну роль у успадкуванні. Більшість клітин ссавців мають лише одне ядро; вона кругла і має діаметр від 5 до 16 мікрометрів. З певними типами клітин, наприклад М'язові волокна або спеціалізовані клітини кістки можуть мати більше ядра.

Отримайте більше інформації про Клітинне ядро

Функції ядра клітини

Клітинне ядро ​​є найважливішим органелою в клітині і становить 10-15% від об’єму клітини. Ядро містить більшу частину генетичної інформації клітини. У людини, крім клітинного ядра, мітохондрії містять також ДНК («мітохондріальна ДНК»). Однак мітохондріальний геном кодує лише кілька білків, які в основному необхідні в дихальному ланцюгу для виробництва енергії.

Детальніше про це читайте на:

• Мітохондрії
• Клітинне дихання людини (дихальний ланцюг)

Ілюстрація клітинного ядра

1. Клітинне ядро ​​-
   Ядра
2. Зовнішня ядерна мембрана
   (Ядерна оболонка)
   Нуклеолема
3. Внутрішня ядерна мембрана
4. Ядерні тільця
   Нуклеол
5. Ядерна плазма
   Нуклеоплазма
6. ДНК-нитка
7. Ядерні пори
8. Хромосоми
9. клітина
   Целюла
   А - ядро
   В - клітина

Огляд усіх зображень від Dr-Gumpert можна знайти в розділі: Медичні знімки

Зберігання генетичної інформації

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

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

Ядро клітини контролює метаболічні процеси всередині клітини, використовуючи молекули месенджера, виготовлені з РНК. Генетична інформація кодує білки, які відповідають за функцію та структуру клітини. При необхідності певні ділянки ДНК, які називаються генами, транскрибуються в месенсійну речовину (месенджер РНК або мРНК). МРНК, що утворюється, залишає ядро ​​клітини і слугує шаблоном для синтезу відповідних білків.

Подумайте про ДНК як про якусь зашифровану мову, що складається з чотирьох літер. Це чотири основи: аденін, тимін, гуанін та цитозин. Ці літери утворюють слова, кожна з яких складається з трьох основ, званих кодонами.

Кожен кодон кодує конкретну амінокислоту і, таким чином, утворює основу для біосинтезу білка, оскільки послідовність підстав генів перетворюється на білок шляхом зв’язку відповідних амінокислот. Вся сукупність цієї зашифрованої інформації називається генетичним кодом. Конкретна послідовність підстав робить нашу ДНК унікальною і визначає наші гени.

Але в структурі ДНК беруть участь не тільки основи. ДНК складається з нуклеотидів підряд, які в свою чергу складаються з цукру, фосфату та основи. Нуклеотиди являють собою основу ДНК, яка має форму спіральної подвійної спіралі. Крім того, ця нитка додатково конденсується, щоб вона вписувалася в мале ядро ​​клітини. Потім ми також говоримо про хромосоми як формі упаковки для ДНК. З кожним поділом клітин повністю копіюється ДНК, так що кожна дочірня клітина також містить абсолютно однакову генетичну інформацію.

Хромосоми, які використовуються для упаковки ДНК

Хромосома - це певна форма упаковки нашого генетичного матеріалу (ДНК), яка видно лише під час ділення клітин. ДНК - це лінійна структура, яка занадто довга, щоб вписатись у наше ядро ​​клітини в природному стані. Цю проблему вирішують різні заощаджуючі місця спіралі ДНК та включення невеликих білків, навколо яких ДНК може продовжуватись обгортатись. Найбільш компактною формою ДНК є хромосоми. Під мікроскопом вони з'являються як невеликі стрижнеподібні тіла з центральним звуженням. Ця форма ДНК може спостерігатися лише під час ділення клітин, тобто під час мітозу. Поділ клітин, у свою чергу, можна розділити на кілька фаз, за ​​якими хромосоми найкраще представлені в метафазі. Нормальні клітини тіла мають подвійний набір хромосом, який складається з 46 хромосом.

Додаткову інформацію про поділ ядра клітини можна отримати на: Мітоз

РНК як частина клітинного ядра

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

Синтез білка

Першим етапом біосинтезу білка є транскрипція ДНК в мРНК (транскрипція) і відбувається в ядрі клітини. Струнок ДНК слугує шаблоном для комплементарної послідовності РНК. Однак, оскільки ніяких білків не може вироблятися в межах ядра клітини, утворена мРНК повинна бути викинута в цитоплазму і доведена до рибосом, де відбувається власне синтез білків. У межах рибосом мРНК перетворюється на послідовність амінокислот, які використовуються для побудови білків. Цей процес відомий як переклад.

Перш ніж месенджерну РНК можна транспортувати з ядра, її спочатку обробляють на багатьох етапах, тобто певні послідовності або приєднують, або вирізують, і знову збирають разом. Це означає, що різні варіанти білка можуть виникати з однієї стенограми. Цей процес дозволяє людині виробляти велику кількість різних білків із відносно мало генами.

Реплікація

Ще одна важлива функція клітини, яка відбувається в ядрі клітини, - це дублювання ДНК (Реплікація). У клітині відбувається постійний цикл нарощування та розпаду: старі білки, забруднювачі та продукти обміну речовин розщеплюються, нові білки мають бути синтезовані та вироблятися енергія. Крім того, клітина росте і ділиться на дві однакові дочірні клітини. Перш ніж клітина може поділитися, однак, усю генетичну інформацію слід спочатку дублювати. Це важливо, оскільки геном усіх клітин в організмі абсолютно однаковий.

Реплікація відбувається в точно визначений момент часу під час ділення клітин у клітинному ядрі; обидва процеси тісно пов’язані між собою і контролюються певними білками (Ферменти) регульована. По-перше, дволанцюгову ДНК відокремлюють, і кожен окремий ланцюг слугує шаблоном для подальшого дублювання. Для цього різні ферменти стикуються на ДНК і доповнюють єдину ланцюг, утворюючи нову подвійну спіраль. В кінці цього процесу була створена точна копія ДНК, яка може бути передана дочірній клітині при її поділі.

Однак якщо помилки трапляються в одній із фаз клітинного циклу, можуть розвиватися різні мутації. Існують різні типи мутацій, які можуть відбуватися мимовільно протягом різних фаз клітинного циклу. Наприклад, якщо ген несправний, його називають генною мутацією. Однак якщо помилка зачіпає певні хромосоми або частини хромосоми, то це мутація хромосоми. Якщо порушено число хромосом, то це призводить до мутації геному.

Тема також може вас зацікавити: Хромосомна аберація - що це означає?

Ядерні пори та сигнальні шляхи

Подвійна мембрана ядерної оболонки має пори, які служать селективним транспортом білків, нуклеїнових кислот та сигнальних речовин з ядра та всередину нього.

Певні метаболічні фактори та сигнальні речовини потрапляють у ядро ​​через ці пори і впливають на транскрипцію певних білків там. Перетворення генетичної інформації в білки суворо контролюється і регулюється багатьма метаболічними факторами та сигнальними речовинами, що говорить про експресію генів. Багато сигнальних шляхів, які проходять в клітині, закінчуються в ядрі, де вони впливають на експресію генів певних білків.

Ядерне тіло (ядерце)

Усередині ядра еукаріотичних клітин знаходиться ядерце, ядерне тіло. Клітина може містити одне або більше ядер, а клітини, які дуже активні і часто діляться, можуть містити до 10 ядер.

Ядро - це сферична щільна структура, яку добре видно під світловим мікроскопом і чітко визначається всередині клітинного ядра. 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 рибосом потрібно, і тому метаболічно активні клітини мають кілька ядерних тіл.

Функція ядра в нервовій клітині

Ядро в нервовій клітині виконує різноманітні функції. Ядро нервової клітини знаходиться в тілі клітини (Сома) разом з іншими компонентами клітини (органелами), такими як ендоплазматичний ретикулум (ЕР) та апарат Гольджі. Як і у всіх клітинах організму, клітинне ядро ​​містить генетичну інформацію у вигляді ДНК. Завдяки наявності ДНК інші клітини організму здатні дублюватися через мітоз. Однак нервові клітини - це дуже специфічні і сильно диференційовані клітини, що входять до складу нервової системи. Як результат, вони вже не в змозі подвоїтись. Однак ядро ​​клітини бере на себе ще одне важливе завдання. Нервові клітини, крім усього іншого, відповідають за збудження наших м’язів, що в кінцевому підсумку призводить до руху м’язів. Зв'язок між нервовими клітинами та між нервовими клітинами та м'язами відбувається за допомогою месенджерних речовин (Передавач). Ці хімічні речовини та інші важливі для життєдіяльності речовини виробляються за допомогою клітинного ядра. Важливу роль відіграють не тільки клітинне ядро, але й інші компоненти соми. Крім того, клітинне ядро ​​контролює всі метаболічні шляхи у всіх клітинах, включаючи нервові клітини. Для цього в клітинному ядрі містяться всі наші гени, які залежно від використання можна читати та переводити на необхідні білки та ферменти.

Додаткову інформацію про особливості нервової клітини можна отримати з: Нервова клітина