Ядро

вступ

Клітинне ядро ​​або ядро ​​є найбільшою органелою в клітині і знаходиться в цитоплазмі еукаріотичних клітин. Закруглене клітинне ядро, обмежене подвійною мембраною (ядерна оболонка), містить генетичну інформацію, упаковану в хроматин, дезоксирибонуклеїнову кислоту (ДНК). Як сховище генетичної інформації, ядер клітини має центральне значення для спадковості.

Функція клітинного ядра

Усі клітини людини, крім еритроцитів, мають ядро, в якому ДНК знаходиться у вигляді хромосом. Ядро клітини регулює і контролює всі процеси, що відбуваються в клітині. Наприклад, інструкції щодо синтезу білків, передачі генетичної інформації, поділу клітин та різних обмінних процесів.

Окрім збереження генетичної інформації, подвоєння (Реплікація) ДНК і синтез рибонуклеїнових кислот (РНК) шляхом транскрипції ДНК (транскрипція), а також модифікацію цієї РНК (переробку) на найважливіші функції клітинного ядра.

Крім ДНК у клітинному ядрі, у людини також є мітохондріальна ДНК у мітохондріях, реплікація якої повністю не залежить від ядра. Тут зберігається інформація про багато білків, необхідних для дихального ланцюга.

Дізнайтеся більше про цю тему: Клітинне дихання у людини

Ілюстрація клітинного ядра

Малюнок 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

Що таке ядерна речовина?

Ядерна речовина - це генетична інформація, закодована в ядрі. Це також відоме як ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота). Молекула ДНК або РНК у свою чергу складається з основних хімічних будівельних блоків - нуклеотидів і складається з цукру (дезоксирибоза для ДНК або рибоза для РНК), кислотного залишку фосфату та основи. Основами називають аденін, цитозин, гуанін або тимін (або урацил у разі РНК). ДНК унікальна завдяки фіксованій послідовності чотирьох основ, яка відрізняється у кожної людини.

ДНК не у формі вільної ланцюга, а обмотана навколо спеціальних білків (гістонів), які в сукупності відомі як хроматин. Якщо цей хроматин стискається далі, то в кінцевому підсумку утворюються хромосоми, які видно під мікроскопом у метафазі мітозу. Таким чином, стрижнеподібні тільця є носіями генетичної інформації і беруть участь у поділі ядра. Нормальна клітина людського тіла має 46 хромосом, розташованих парами (подвійний або диплоїдний набір хромосом). 23 хромосоми походять від матері та 23 хромосоми від батька.

Дізнайтеся більше про ДНК

Крім того, в ядрі міститься ядерце, що особливо помітно як ущільнена зона. Він складається з рибосомальної РНК (рРНК).

Детальніше по темі Рибосоми

Що таке каріоплазма?

Каріоплазма також відома як ядерна плазма або нуклеоплазма. Він описує структури, що лежать всередині ядерної мембрани. На противагу цьому є також цитоплазма, яка обмежена зовнішньою клітинною мембраною (плазмалема).

Читайте також: Клітинна плазма в організмі людини

Ці дві кімнати значною мірою складаються з води та різних добавок. Важливою відмінністю між каріоплазмою та цитоплазмою є різні концентрації електролітів, таких як Cl- (хлорид) та Na + (натрій). Ця особлива середовище в каріоплазмі являє собою оптимальне середовище для процесів реплікації та транскрипції Хроматин, який містить генетичний матеріал, а також ядерце також зберігається в каріоплазмі.

Розмір ядра

Ядра еукаріотичних клітин зазвичай мають округлу форму і діаметр 5-16 мкм. Помітне ядерце чітко видно на світловому мікроскопі і має діаметр 2–6 мкм. Взагалі зовнішній вигляд і розмір ядра клітини сильно залежать від типу клітини та виду.

Подвійна мембрана ядра клітини

Клітинне ядро ​​відділено від цитоплазми подвійною мембраною. Ця подвійна мембрана називається ядерною оболонкою і складається з внутрішньої та зовнішньої ядерної мембрани, між ними є міжядерний простір. Обидві мембрани пов'язані між собою порами і таким чином утворюють фізіологічну одиницю (див. Наступний розділ).

Взагалі подвійні мембрани завжди складаються з ліпідного двошарового шару, в який вбудовані різні білки.Ці білки можуть бути модифіковані за допомогою різних залишків цукру і забезпечувати специфічні біологічні функції ядерної мембрани.

Як і всі подвійні мембрани, ядерна оболонка має як водолюбиву (гідрофільний), а також уникнення води (гідрофобний) Порція і, отже, жиро- і водорозчинна (амфіфільний). У водних розчинах полярні ліпіди подвійної мембрани утворюють агрегати і розташовуються таким чином, що гідрофільна частина стикається з водою, тоді як гідрофобні частини подвійного шару прикріплені один до одного. Ця спеціальна структура створює умови для селективної проникності подвійної мембрани, а це означає, що клітинні мембрани проникні лише для певних речовин.

Крім регульованого обміну речовин, ядерна оболонка також служить для розмежування (Компартменталізація) клітинного ядра і утворює фізіологічний бар'єр, щоб лише певні речовини могли потрапляти і виходити з ядра клітини.

Детальніше по темі: Клітинна мембрана

Для чого потрібні ядерні пори?

Пори в мембрані - це складні канали діаметром від 60 до 100 нм, які утворюють фізіологічний бар’єр між ядром і цитоплазмою. Вони потрібні для транспортування певних молекул до ядра клітини або від неї.

Ці молекули включають, наприклад, мРНК, що має велике значення для реплікації та подальшої трансляції. ДНК спочатку копіюється в ядро ​​клітини, щоб створити мРНК. Ця копія генетичного матеріалу залишає ядро ​​клітини через ядерну пору і досягає рибосом, де відбувається трансляція.

Функції ядра клітини

У клітинному ядрі відбуваються два елементарні біологічні процеси: з одного боку, реплікація ДНК і, з іншого боку, транскрипція, тобто транскрипція ДНК у РНК.

Під час поділу клітин (мітоз) ДНК подвоюється (реплікація). Тільки після подвоєння всієї генетичної інформації клітина може поділитися і тим самим стати основою для росту та оновлення клітин.

Під час транскрипції одна з двох ланцюгів ДНК використовується як шаблон і перетворюється в комплементарну послідовність РНК. Різноманітність факторів транскрипції визначає, які гени транскрибуються. Отримана РНК модифікується на багатьох подальших етапах. Стабільний кінцевий продукт, який може експортуватися в цитоплазму і в кінцевому підсумку перетворюватися на білкові будівельні блоки, називається месенджерною РНК (мРНК).

Дізнайтеся більше про це: Завдання ядра клітини

Що відбувається, коли клітинне ядро ​​ділиться?

Поділ ядра клітини розуміється як поділ ядра клітини, яке може відбуватися двома різними способами. Два типи, мітоз і мейоз, відрізняються за своїм процесом, а також за функцією. Залежно від типу поділу ядра, що відбувся, виходять різні дочірні клітини.

Після закінчення мітозу у вас є дві дочірні клітини, ідентичні материнській клітині, які також мають диплоїдний набір хромосом. Цей тип поділу клітинних ядер переважає в організмі людини. Їх функцією є оновлення всіх клітин, таких як клітини шкіри або клітин слизової оболонки. Мітоз проходить у кілька фаз, але існує лише один реальний поділ хромосом.

На відміну від цього, мейоз складається з усього двох основних відділів. Результатом завершеного мейозу є чотири клітини, які містять гаплоїдний набір хромосом. Ці статеві клітини необхідні для статевого розмноження і тому знаходяться лише в статевих органах.

У жінок саме яєчні клітини є в яєчниках з народження. У чоловічих організмів сперма виробляється в яєчках і готова до запліднення.
Якщо вас зацікавила ця тема, прочитайте наступну статтю нижче: Мейоз - просто пояснено!

Коли яйцеклітина і сперматозоїди зливаються під час запліднення, два гаплоїдні набори хромосом утворюють клітину з одним набором диплоїдів.

Детальніше по темі: Поділ ядра клітин

Що таке перенесення клітинного ядра?

Перенос ядра (синонім: трансплантація ядра) - це введення ядра в яєчну клітину без ядра. Це було штучно вироблено заздалегідь, наприклад, використовуючи УФ-випромінювання. Тепер ядерна яєчна клітина може бути вставлена ​​в статевозрілу особину і перенесена до терміну. Таким чином, раніше нуклейована клітина отримує генетичну інформацію і в результаті змінюється.

Ця процедура являє собою тип безстатевого запліднення і вперше була використана в 1968 році. Існують терапевтичні підходи, спрямовані на отримання конкретних тканин із стовбурових клітин, які можна використовувати для трансплантації. Крім того, соматичні клітинні ядерні передачі можуть бути використані для клонування. Однак з етичних міркувань це дозволено лише тваринам, хоча тут також суперечливо, оскільки багато тварин гинуть під час цього процесу або народжуються хворими. Найвідоміший приклад - клоновані вівці Доллі. Ця клонована вівця була генетично ідентичною своїй матері-тварині.

Ядро нервової клітини

Нервові клітини (нейрони) - це кінцево диференційовані клітини. На відміну від інших клітин, вони вже не можуть ділитися. Однак нейрони мають здатність до регенерації і специфічне повторення завдань («тренування мозку») збільшує пластичність мозку.

Клітинне ядро ​​сидить у клітинному тілі (сома) нервової клітини. Ядерна оболонка містить мієлін, речовина, яка спеціально зустрічається в нервовій системі і має лише менший вміст білка, ніж інші подвійні мембрани.

Прийом і передача інформації у вигляді електричних імпульсів (потенціалів дії) є найважливішим завданням нейронів. Нейромедіатори - це хімічні месенджери, які дозволяють нервовим клітинам спілкуватися між собою. Будучи центром контролю нейрона, клітинне ядро ​​насамперед регулює вироблення різних месенджерних речовин та експресію відповідних рецепторів.

Зв'язуючи нейротрансмітер з відповідним рецептором, відповідний ефект передається нервовій клітці. Важливо, щоб не було специфічних для передавача ефектів, а лише специфічних для рецепторів ефектів. Це означає, що дія речовини-месенджера залежить від рецептора.