КЛІТИННЕ ЯДРО: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦІЇ, БУДОВА - БІОЛОГІЯ - 2025

Ядро клітини є основним відсіком еукаріотів. Це найбільш помітна структура цього типу клітин і має генетичний матеріал. Він спрямовує всі клітинні процеси: він містить усі інструкції, закодовані в ДНК для проведення необхідних реакцій. Він бере участь у процесах поділу клітин.

Усі еукаріотичні клітини мають ядро, за винятком кількох конкретних прикладів, таких як зрілі еритроцити (еритроцити) у ссавців та клітини флоеми в рослинах. Так само є клітини з більш ніж одним ядром, такі як деякі м’язові клітини, гепатоцити та нейрони.

Ядро було відкрито в 1802 році Францом Бауером; Однак у 1830 році вчений Роберт Браун також спостерігав за цією структурою і став популярним як її головний відкривач. Через великі розміри його можна чітко спостерігати під мікроскопом. Крім того, це легке фарбування конструкції.

Ядро не є однорідним і статичним сферичним утворенням з дисперсною ДНК. Це складна і складна структура з різними складовими і деталями всередині. Крім того, він динамічний і постійно змінюється протягом циклу клітин.

характеристики

Ядро - це основна структура, яка дозволяє диференціювати еукаріотичні та прокаріотичні клітини. Це найбільше відділення для клітин. Як правило, ядро ​​знаходиться близько до центру клітини, але є винятки, такі як плазматичні клітини та епітеліальні клітини.

Це органела у формі сфери діаметром близько 5 мкм в середньому, але може досягати 12 мкм, залежно від типу клітини. Я можу займати приблизно 10% від загального об'єму клітин.

Він має ядерну оболонку, утворену двома мембранами, що відокремлюють її від цитоплазми. Генетичний матеріал організований разом з білками всередині нього.

Незважаючи на те, що в ядрі немає інших мембранозних підрозділів, можна виділити ряд компонентів або областей у структурі, які мають конкретні функції.

Особливості

Ядру приписується надзвичайна кількість функцій, оскільки воно містить збір всієї генетичної інформації клітини (за винятком мітохондріальної ДНК та хлоропластової ДНК) та спрямовує процеси поділу клітин. Підводячи підсумок, основні функції ядра наступні:

Регуляція генів

Існування ліпідного бар'єру між генетичним матеріалом та рештою цитоплазматичних компонентів допомагає зменшити втручання інших компонентів у функціонування ДНК. Це являє собою еволюційне нововведення, яке має велике значення для груп еукаріотів.

Різання та зрощування

Процес сплайсингу месенджерної РНК відбувається в ядрі, перш ніж молекула потрапить до цитоплазми.

Мета цього процесу - вилучення з РНК інтронів ("шматочків" генетичного матеріалу, які не кодують і переривають екзони, ділянки, що кодують). Пізніше РНК залишає ядро, де воно переводиться на білки.

Існують і інші більш конкретні функції кожної структури ядра, про які піде мова пізніше.

Будова та склад

Ядро складається з трьох визначених частин: ядерної оболонки, хроматину та ядерця. Ми детально опишемо кожну структуру нижче:

Ядерна оболонка

Ядерна оболонка складається з мембран ліпідного характеру і відокремлює ядро ​​від решти клітинних компонентів. Ця мембрана подвійна і між ними є невеликий простір, який називається перинуклеарним простором.

Внутрішня і зовнішня мембранні системи утворюють суцільну структуру з ендоплазматичним ретикулумом

Ця мембранна система переривається рядом пор. Ці ядерні канали дозволяють обмінюватися матеріалом з цитоплазмою, оскільки ядро ​​не є повністю ізольованим від решти компонентів.

Ядерно-порний комплекс

Через ці пори обмін речовин відбувається двома способами: пасивним, без необхідності витрачати енергію; або активний, з витратами на енергію. Пасивно малі молекули, такі як вода або солі, менші ніж 9 нм або 30-40 кДа, можуть входити і виходити.

Це відбувається на відміну від високомолекулярних молекул, яким необхідний АТФ (енерго-аденозинтрифосфат) для переміщення через ці відділення. Великі молекули включають шматочки РНК (рибонуклеїнової кислоти) або інших біомолекул білкової природи.

Пори - це не просто дірки, через які проходять молекули. Вони являють собою великі білкові структури, які можуть містити 100 або 200 білків і називаються "ядерно-порним комплексом". Структурно це дуже схоже на баскетбольний обруч. Ці білки називають нуклеопоринами.

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

За розміром і кількістю комплекс може досягати розмірів 125 МДа у хребетних, а ядро ​​цієї групи тварин може мати близько 2000 пор. Ці характеристики змінюються залежно від вивченого таксону.

Хроматин

Хроматин знаходиться в ядрі, але ми не можемо розглядати його як його компартмент. Він названий своєю чудовою здатністю до забарвлення та спостереження під мікроскопом.

ДНК - надзвичайно довга лінійна молекула еукаріотів. Його ущільнення є ключовим процесом. Генетичний матеріал пов'язаний із серією білків, званих гістонами, які мають високу спорідненість до ДНК. Існують також інші види білків, які можуть взаємодіяти з ДНК, і вони не є гістонами.

У гістонах ДНК згортається і утворює хромосоми. Це динамічні структури і постійно не зустрічаються в їх типовій формі (Xs та Ys, які ми звикли бачити на ілюстраціях у книгах). Таке розташування з’являється лише під час процесів поділу клітин.

На решті стадій (коли клітина не знаходиться в процесі ділення), окремі хромосоми не можна розрізнити. Цей факт не говорить про те, що хромосоми гомогенно або безладно дисперговані по всьому ядру.

На інтерфейсі хромосоми організовуються в конкретні домени. У клітинах ссавців кожна хромосома займає певну «територію».

Типи хроматину

Можна виділити два типи хроматину: гетерохроматин та еухроматин. Перший сильно конденсується і розташовується на периферії ядра, тому механізм транскрипції не має доступу до цих генів. Еухроматин організований більш вільно.

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

Найвідомішим прикладом гетерохроматину як регулятора експресії генів є конденсація та інактивація хромосоми X. У ссавців жінки мають XX статеві хромосоми, а самці XY.

З причин дозування генів жінки не можуть мати вдвічі більше генів у X, ніж чоловіки. Щоб уникнути цього конфлікту, Х-хромосома випадково інактивується (стає гетерохроматином) у кожній клітині.

Нуклеол

Ядерце - це дуже відповідна внутрішня структура ядра. Це не відділення, відмежоване мембранними структурами, це більш темна область ядра зі специфічними функціями.

У цій області гени, що кодують рибосомну РНК, групуються, транскрибуються РНК-полімеразою I. У ДНК людини ці гени знаходяться в супутниках таких хромосом: 13, 14, 15, 21 і 22. Це нуклеолярні організатори.

У свою чергу ядерце поділяється на три дискретні області: фібрилярні центри, фібрилярні компоненти та зернисті компоненти.

Останні дослідження накопичують все більше свідчень про можливі додаткові функції ядерця, не обмежені лише синтезом та збиранням рибосомної РНК.

В даний час вважається, що ядерце може брати участь у складанні та синтезі різних білків. Посттранскрипційні модифікації також були засвідчені в цій ядерній зоні.

Ядерце також бере участь у регуляторних функціях. Одне дослідження показало, як це було пов’язано з білками-супресорами пухлини.

Тіла Каджала

Тіла Каяла (їх також називають згорнутими тілами) носять це ім'я на честь свого відкривача, Сантьяго Рамона і Каяля. Цей дослідник спостерігав ці тільця в нейронах у 1903 році.

Вони являють собою невеликі структури у вигляді сфер і існують від 1 до 5 примірників на ядро. Ці органи дуже складні з досить високою кількістю компонентів, включаючи ці фактори транскрипції та обладнання, пов'язане зі сплайсінгом.

Ці сферичні структури були знайдені в різних частинах ядра, оскільки є рухливими структурами. Вони, як правило, знаходяться в нуклеоплазмі, хоча в ракових клітинах вони виявлені в ядерці.

У ядрі є два типи тіл Box, класифікованих за їх розмірами: великі та малі.

Органи ПМЛ

Тіла ПМЛ (промієлоцитарний лейкоз) - це невеликі сферичні субнуклеарні ділянки клінічного значення, оскільки вони були пов'язані з вірусними інфекціями та онкогенезом.

Вони відомі різними назвами в літературі, такими як ядерна область 10, тіла Кремера та онкогенні домени PML.

Ядро має від 10 до 30 цих доменів і має діаметр від 0,2 до 1,0 мкм. Серед його функцій виділяється регуляція генів та синтез РНК.

Список літератури

1. Адам, SA (2001). Комплекс ядерних пор. Біологія геному, 2 (9), огляди0007.1-огляди0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Біологія: життя на землі. Пірсонова освіта.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ, і Bazett-Jones, DP (2000). Проміелоцитарний лейкоз (ПМЛ) ядерні тіла - це білкові структури, які не накопичують РНК. Журнал клітинної біології, 148 (2), 283-292.
4. Буш, Х. (2012). Клітинне ядро. Ельзев'є.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Клітина: молекулярний підхід. Сандерленд, Массачусетс: Синауер.
6. Кертіс, Х., Шнек, А. (2008). Кертіс. Біологія. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Функціональна архітектура в ядрі клітини. Біохімічний журнал, 356 (2), 297-310.
8. Ейнард, Аргентина, Валентич, штат Массачусетс, Ровазіо, штат Каліфорнія (2008). Гістологія та ембріологія людини: клітинні та молекулярні основи. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Ядерна оболонка. Перспективи холодного весняного порту в біології, 2 (3), a000539.
10. Кабачинський, Г. та Шварц, TU (2015). Комплекс ядерних пор - структура і функція з першого погляду. Journal of Cell Science, 128 (3), 423-429.
11. Монтанер, А.Т. (2002). Корпус аксесуара Каяля. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW, & Forbes, DJ (1987). Ядро: структура, функція та динаміка. Щорічний огляд біохімії, 56 (1), 535-565.