КЛЕТЪЧНО ЯДРО: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ, СТРУКТУРА - БИОЛОГИЯ - 2025

В клетъчното ядро е основно отделение на еукариотни клетки. Това е най-забележимата структура от този тип клетки и има генетичния материал. Той насочва всички клетъчни процеси: съдържа всички инструкции, закодирани в ДНК, за да се извършат необходимите реакции. Той участва в процесите на клетъчното делене.

Всички еукариотни клетки имат ядро, с изключение на няколко специфични примера като зрели червени кръвни клетки (еритроцити) при бозайници и флоеми в растенията. По подобен начин има клетки с повече от едно ядро, като някои мускулни клетки, хепатоцити и неврони.

Ядрото е открито през 1802 г. от Франц Бауер; Въпреки това през 1830 г. ученият Робърт Браун също наблюдава тази структура и става популярен като основен откривател. Поради големия си размер, той може ясно да се наблюдава под микроскоп. В допълнение, това е лесна структура за оцветяване.

Ядрото не е хомогенно и статично сферично образувание с дисперсна ДНК. Това е сложна и сложна структура с различни компоненти и части вътре. В допълнение, той е динамичен и постоянно се променя през целия клетъчен цикъл.

характеристики

Ядрото е основната структура, която позволява разграничаването между еукариотните и прокариотните клетки. Това е най-голямото отделение за клетки. По принцип ядрото е близо до центъра на клетката, но има изключения, като плазмени клетки и епителни клетки.

Това е сферообразна органела с диаметър около 5 µm, но може да достигне 12 µm, в зависимост от вида на клетката. Мога да заема приблизително 10% от общия обем на клетките.

Той има ядрена обвивка, образувана от две мембрани, която го отделя от цитоплазмата. Генетичният материал е организиран заедно с протеини в него.

Въпреки че в ядрото няма други мембранозни подчастици, може да се разграничат серия от компоненти или региони в структурата, които имат специфични функции.

Характеристика

На ядрото се приписва изключителен брой функции, тъй като съдържа събирането на цялата генетична информация на клетката (без митохондриалната ДНК и хлоропластната ДНК) и насочва процесите на клетъчното делене. В обобщение основните функции на ядрото са следните:

Генна регулация

Наличието на липидна бариера между генетичния материал и останалите цитоплазмени компоненти помага да се намали намесата на други компоненти във функционирането на ДНК. Това представлява еволюционна иновация от голямо значение за групите еукариоти.

Рязане и снаждане

Процесът на сплайсиране на пратената РНК се осъществява в ядрото, преди молекулата да премине към цитоплазмата.

Целта на този процес е елиминирането на интрони ("парчета" генетичен материал, които не се кодират и прекъсват екзоните, кодиращите области) от РНК. По-късно РНК напуска ядрото, където се превежда в протеини.

Има и други по-специфични функции на всяка структура на ядрото, които ще бъдат разгледани по-късно.

Структура и състав

Ядрото се състои от три дефинирани части: ядрената обвивка, хроматина и нуклеола. Ще опишем подробно всяка структура по-долу:

Ядрена обвивка

Ядрената обвивка е съставена от мембрани с липиден характер и отделя ядрото от останалите клетъчни компоненти. Тази мембрана е двойна и между тях има малко пространство, наречено перинуклеарно пространство.

Системата на вътрешната и външната мембрана образува непрекъсната структура с ендоплазмения ретикулум

Тази мембранна система се прекъсва от поредица от пори. Тези ядрени канали позволяват обмен на материал с цитоплазмата, тъй като ядрото не е напълно изолирано от останалите компоненти.

Ядрен порен комплекс

Чрез тези пори обменът на вещества става по два начина: пасивен, без нужда от енергийни разходи; или активни, с разход на енергия. Пасивно малки молекули като вода или соли, по-малки от 9 nm или 30-40 kDa, могат да влязат и да напуснат.

Това се случва за разлика от молекулите с високо молекулно тегло, които се нуждаят от АТФ (енергия-аденозин трифосфат), за да се движат през тези отделения. Големите молекули включват парчета РНК (рибонуклеинова киселина) или други биомолекули с протеинов характер.

Порите не са просто дупки, през които преминават молекулите. Те са големи протеинови структури, които могат да съдържат 100 или 200 протеини и се наричат ​​„ядрен порен комплекс“. В структурно отношение много прилича на баскетболен обръч. Тези протеини се наричат ​​нуклеопорини.

Този комплекс е открит в голям брой организми: от дрожди до хора. В допълнение към функцията на клетъчния транспорт, той участва и в регулирането на генната експресия. Те са незаменима структура за еукариотите.

По отношение на размера и броя, комплексът може да достигне размер от 125 MDa при гръбначни животни, а ядро ​​от тази животинска група може да има около 2000 пори. Тези характеристики варират в зависимост от изследвания таксон.

Хроматиново

Хроматинът се намира в ядрото, но не можем да го разглеждаме като негово отделение. Той е кръстен заради отличната си способност да оцветява и да се наблюдава под микроскоп.

ДНК е изключително дълга линейна молекула в еукариотите. Уплътняването му е ключов процес. Генетичният материал е свързан с поредица от протеини, наречени хистони, които имат висок афинитет към ДНК. Съществуват и други видове протеини, които могат да взаимодействат с ДНК и те не са хистони.

В хистоните ДНК се навива и образува хромозоми. Това са динамични структури и не се намират постоянно в тяхната типична форма (Xs и Ys, които сме свикнали да виждаме в илюстрации в книги). Тази подредба се появява само по време на процесите на делене на клетките.

В останалите етапи (когато клетката не е в процес на разделяне), отделните хромозоми не могат да бъдат разграничени. Този факт не подсказва, че хромозомите са хомогенно или нарушено диспергирани в цялото ядро.

На интерфейса хромозомите се организират в специфични домейни. В клетките на бозайниците всяка хромозома заема специфична "територия".

Видове хроматин

Могат да се разграничат два типа хроматин: хетерохроматин и еухроматин. Първият е силно кондензиран и се намира в периферията на ядрото, така че машината за транскрипция няма достъп до тези гени. Евхроматинът се организира по-свободно.

Хетерохроматинът е разделен на два вида: конститутивен хетерохроматин, който никога не се експресира; и факултативен хетерохроматин, който не се транскрибира в някои клетки и е в други.

Най-известният пример на хетерохроматин като регулатор на генната експресия е кондензацията и инактивацията на хромозомата X. При бозайниците женските имат XX полови хромозоми, докато мъжете са XY.

Поради причини за генна доза, жените не могат да имат два пъти повече гени в X от мъжете. За да се избегне този конфликт, X хромозома се инактивира на случаен принцип (става хетерохроматин) във всяка клетка.

ядърце

Нуклеолът е много релевантна вътрешна структура на ядрото. Това не е отделение, ограничено от мембранни структури, това е по-тъмна област на ядрото със специфични функции.

В тази област гените, които кодират рибозомна РНК, са групирани, транскрибирани от РНК полимераза I. В човешката ДНК тези гени се намират в спътниците на следните хромозоми: 13, 14, 15, 21 и 22. Това са нуклеоларни организатори.

На свой ред нуклеолът се разделя на три отделни области: фибриларни центрове, фибриларни компоненти и гранулирани компоненти.

Последните проучвания натрупват все повече доказателства за възможни допълнителни функции на нуклеола, не само ограничени до синтеза и сглобяването на рибозомна РНК.

В момента се смята, че нуклеолът може да участва в сглобяването и синтеза на различни протеини. Пост-транскрипционни модификации също са доказани в тази ядрена зона.

Нуклеолът също участва в регулаторните функции. Едно проучване показа как е свързано с протеините, подтискащи тумора.

Телата на Кажал

Телата на Каджал (наричани още навити тела) носят това име в чест на своя откривател Сантяго Рамон и Каджал. Този изследовател наблюдава тези корпускули в невроните през 1903г.

Те са малки структури под формата на сфери и съществуват от 1 до 5 копия на ядро. Тези тела са много сложни с доста голям брой компоненти, включително тези фактори на транскрипция и машини, свързани с сплайсирането.

Тези сферични структури са открити в различни части на ядрото, тъй като те са подвижни структури. Обикновено се намират в нуклеоплазмата, въпреки че в раковите клетки са открити в нуклеола.

В ядрото има два типа тела на кутията, класифицирани според размера им: големи и малки.

PML тела

Тела на ПМЛ (промиелоцитна левкемия) са малки сферични субнуклеарни области с клинично значение, тъй като те са били свързани с вирусни инфекции и онкогенеза.

Те са известни с различни имена в литературата, като ядрен домейн 10, тела на Кремер и онкогенни домейни на PML.

Ядрото има 10 до 30 от тези домейни и има диаметър от 0,2 до 1,0 цт. Сред неговите функции се откроява регулацията на гените и синтеза на РНК.

Препратки

1. Адам, SA (2001). Комплексът за ядрени пори. Биология на генома, 2 (9), рецензии0007.1-рецензии0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Биология: живот на земята. Pearson образование.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ, & Bazett-Jones, DP (2000). Ядрените тела на промиелоцитна левкемия (PML) са протеинови структури, които не натрупват РНК. The Journal of cell biology, 148 (2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Клетъчното ядро. Elsevier.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Клетката: молекулен подход. Съндърланд, Масачузетска: Сътрудници на Синауер.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Къртис. Биология. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Функционална архитектура в клетъчното ядро. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, & Rovasio, RA (2008). Хистология и ембриология на човека: клетъчни и молекулярни бази. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Ядрената обвивка. Перспективи на студеното пролетно пристанище в биологията, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Комплексът от ядрени пори - структура и функция от един поглед. Journal of Cell Science, 128 (3), 423-429.
11. Монтанер, АТ (2002). Тялото на аксесоара на Cajal Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW, & Forbes, DJ (1987). Ядрото: структура, функция и динамика. Годишен преглед на биохимията, 56 (1), 535-565.