Особливості клітинних ядра, функції, структура та склад



The ядро клітини він є фундаментальним компартментом еукаріотичних клітин. Це найбільш помітна структура цього типу клітин і має генетичний матеріал. Вона спрямовує всі клітинні процеси: вона містить всі інструкції, закодовані в ДНК для проведення необхідних реакцій. Вона бере участь у процесах поділу клітин.

Всі еукаріотичні клітини мають ядро, за винятком деяких конкретних прикладів, таких як зрілі еритроцити (еритроцити) у ссавців і флоеми в рослинах. Крім того, є клітини з більш ніж одним ядром, такі як деякі м'язові клітини, гепатоцити і нейрони.

Ядро було відкрито в 1802 році Францем Бауером; Проте в 1830 році вчений Роберт Браун також спостерігав цю структуру і став популярним як головний її відкривач. Завдяки своїм великим розмірам його можна чітко спостерігати під мікроскопом. Крім того, це легка структура фарбування.

Ядро не є однорідною і статичною сферичною сутністю з диспергованою ДНК. Це складна і складна структура з різними компонентами і деталями всередині. Крім того, вона динамічна і постійно змінюється протягом всього клітинного циклу.

Індекс

  • 1 Характеристики
  • 2 Функції
    • 2.1 Регулювання генів
    • 2.2 Різання та зрощування
  • 3 Структура та склад
    • 3.1 Ядерна оболонка
    • 3.2 Комплекс ядерних пор
    • 3.3 Хроматин
    • 3.4 Нуклеол
    • 3.5 Корпус Кахала
    • 3.6
  • 4 Посилання

Особливості

Ядро є основною структурою, що дозволяє диференціювати еукаріотичні та прокаріотичні клітини. Це найбільший клітинний відсік. Як правило, ядро ​​близьке до центру клітини, але є винятки, такі як плазматичні клітини і епітеліальні клітини..

Це куляста органелла діаметром в середньому 5 мкм, але може досягати 12 мкм, залежно від типу клітини. Я можу займати приблизно 10% загального об'єму клітини.

Вона має ядерну оболонку, утворену двома мембранами, що відокремлює її від цитоплазми. Генетичний матеріал організований разом з білками всередині.

Незважаючи на те, що всередині ядра немає інших мембранних підрозділів, можна виділити ряд компонентів або областей у структурі, які мають специфічні функції..

Функції

Ядрі приписується надзвичайна кількість функцій, оскільки містить збір всієї генетичної інформації про клітину (виключаючи мітохондріальну ДНК і хлоропластную ДНК) і направляє процеси клітинного поділу. Таким чином, основними функціями ядра є наступні:

Регулювання генів

Існування ліпідного бар'єру між генетичним матеріалом і рештою цитоплазматичних компонентів сприяє зменшенню інтерференції інших компонентів у функціонуванні ДНК. Це являє собою еволюційне нововведення, яке має велике значення для груп еукаріотів.

Різання і зрощування

Процес сплайсингу месенджерной РНК відбувається в ядрі, перш ніж молекула переходить в цитоплазму.

Метою цього процесу є усунення інтронів ("шматків" генетичного матеріалу, які не кодують і що переривають екзони, області, що кодують) РНК. Згодом РНК виходить з ядра, де вона переводиться в білки.

Існують інші більш специфічні функції кожної основної структури, які будуть обговорюватися пізніше.

Структура і склад

Ядро складається з трьох визначених частин: ядерної оболонки, хроматину і ядерця. Далі ми детально опишемо кожну структуру:

Ядерна оболонка

Ядерна оболонка складається з мембран ліпідної природи і відокремлює ядро ​​від решти клітинних компонентів. Ця мембрана є подвійною і між ними розташовується невеликий простір, що називається перинуклеарним.

Внутрішня і зовнішня мембранна система утворює безперервну структуру з ендоплазматичним ретикулом

Ця мембранна система переривається рядом пор. Ці ядерні канали дозволяють здійснювати обмін матеріалу з цитоплазмою, оскільки ядро ​​не повністю ізольовано від інших компонентів.

Комплекс ядерних пор

Через ці пори обмін речовин відбувається двома способами: пасивно, без потреби в енерговитратах; або активні, з витратами енергії. Пасивні можуть входити і виходити з невеликих молекул, таких як вода або солі, менше 9 нм або 30-40 кДа.

Це відбувається на відміну від високомолекулярних молекул, які вимагають переміщення АТФ (енергоаденозинтрифосфату) через ці відсіки. Великі молекули включають шматочки РНК (рибонуклеїнової кислоти) або інші біомолекули білкової природи.

Пори - це не просто отвори, через які проходять молекули. Білки важливого розміру є структурами, які можуть містити 100 або 200 білків і називаються "комплексом ядерних пор". Конструктивно він дуже нагадує баскетбольний кошик. Ці білки називаються нуклеопоринами.

Цей комплекс був виявлений у великій кількості організмів: від дріжджів до людини. Крім функції клітинного транспорту, вона також бере участь у регуляції експресії генів. Вони є незамінною структурою для еукаріотів.

Що стосується розміру і кількості, то комплекс може нести розмір 125 МДа у хребетних, а ядро ​​цієї групи тварин може містити близько 2000 пір. Ці характеристики змінюються відповідно до вивченого таксона.

Хроматин

Хроматин зустрічається в ядрі, але ми не можемо розглядати його як відсік ядра. Вона отримує цю назву за чудову здатність до забарвлення і спостерігається під мікроскопом.

ДНК є надзвичайно довгою лінійною молекулою у еукаріотів. Його ущільнення є ключовим процесом. Генетичний матеріал пов'язаний з серією білків, званих гістонами, які мають високу спорідненість до ДНК. Є також інші типи білків, які можуть взаємодіяти з ДНК і не є гістонами.

У гистонах, ДНК котушки і утворює хромосоми. Це динамічні структури і не постійно зустрічаються в їхній типовій формі (Xs і Ys, які ми звикли спостерігати в ілюстраціях книг). Таке розташування з'являється тільки під час процесів поділу клітин.

В інших стадіях (коли клітина не знаходиться в процесі поділу) окремі хромосоми не можна розрізнити. Цей факт не говорить про те, що хромосоми дисперговані однорідно або безладно ядром.

На інтерфейсі хромосоми організовані в певні області. У клітинах ссавців кожна хромосома займає певну "територію".

Види хроматину

Можна виділити два типи хроматину: гетерохроматин і еухроматин. Перший з них сильно конденсований і розташований на периферії ядра, тому механізм транскрипції не має доступу до цих генів. Евроматин організований більш вільно.

Гетерохроматин ділиться на два типи: конститутивний гетерохроматин, який ніколи не експресується; і факультативний гетерохроматин, який не транскрибується в деяких клітинах і в інших.

Найвідомішим прикладом гетерохроматину як регулятора експресії генів є конденсація і інактивація хромосоми Х. У ссавців самки мають XX статевих хромосом, а самці - XY.

З причин дозування генів у жінок не може бути вдвічі більше генів у Х, ніж у чоловіків. Щоб уникнути цього конфлікту, Х-хромосома інактивується (стає гетерохроматином) випадковим чином в кожній клітині.

Nucleolus

Ядр є дуже важливою внутрішньою структурою ядра. Це не відсік, розділений мембранними структурами, це більш темна область ядра з певними функціями.

У цій області згруповані гени, що кодують рибосомальную РНК, транскрибовані РНК-полімеразою I. У ДНК людини ці гени знаходяться в супутниках наступних хромосом: 13, 14, 15, 21 і 22. ядра.

У свою чергу, ядерце поділяють на три дискретні області: фибриллярние центри, фібрилярні компоненти і гранульовані компоненти.

Недавні дослідження накопичили все більше і більше доказів можливих додаткових функцій ядрного ядра, не тільки обмежених синтезом і складанням рибосомної РНК..

В даний час вважається, що ядерце може бути залучено в збірку і синтез різних білків. Посттранскрипційні модифікації також були засвідчені в цій ядерній зоні.

Ядер також бере участь у регуляторних функціях. Одне дослідження показало, як воно було пов'язано з білками супресора пухлини.

Корпус Кахала

Тіла Кахала (також називалися згорнуті тіла) названі на честь свого першовідкривача, Сантьяго Рамона і Кахала. Цей дослідник спостерігав ці тільця в нейронах в 1903 році.

Це невеликі структури у вигляді сфер і від 1 до 5 копій на ядро. Ці органи дуже складні з досить великою кількістю компонентів, серед цих факторів транскрипції і механізмів, пов'язаних з сплайсингу.

Ці сферичні структури виявлені в різних частинах ядра, оскільки вони є рухомими структурами. Вони зазвичай зустрічаються в нуклеоплазмі, хоча ракові клітини виявлені в ядрішці.

У ядрі є два типи тіл ящиків, класифікованих за своїми розмірами: великі і малі.

Тіла ПМЛ

Тіла PML (для її абревіатури англійською мовою, проміелоцитарний лейкоз) невеликі субядерні сферичні зони з клінічним значенням, оскільки вони були пов'язані з вірусними інфекціями та онкогенезом.

У літературі відомі різноманітні назви, такі як ядерний домен 10, тіла Кремера і онкогенні домени ПМЛ..

Ядро містить від 10 до 30 цих доменів і мають діаметр від 0,2 до 1,0 мкм. Його функції включають генну регуляцію і синтез РНК.

Список літератури

  1. Adam, S. A. (2001). Комплекс ядерних пор. Біологія геномів, 2(9), відгуки0007.1-огляди0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B.E. (2003). Біологія: життя на землі. Освіта Пірсона.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Промелоцитарний лейкоз (ПМЛ) ядерних тіл є білковими структурами, які не накопичують РНК. Журнал клітинної біології, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Ядро клітини. Elsevier.
  5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Клітка: молекулярний підхід. Сандерленд, М.А..
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Кертіс. Біологія. Ed. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Функціональна архітектура в ядрі клітини. Біохімічний журнал, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Гістологія та ембріологія людини: клітинні та молекулярні основи. Ed. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Ядерний конверт. Перспективи Cold Spring Harbor в біології, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Перспективні складні структури і функції ядерних пор. Журнал клітинної науки, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A.T. (2002). Допоміжне тіло Cajal. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J. W., & Forbes, D.J. (1987). Ядро: структура, функція і динаміка. Щорічний огляд біохімії, 56(1), 535-565.