Buněčné jádro Vlastnosti, funkce, struktura a složení



buněčné jádro je to základní kompartment eukaryotických buněk. Je to nejvýraznější struktura tohoto typu buněk a má genetický materiál. Řídí všechny buněčné procesy: obsahuje všechny instrukce zakódované v DNA pro provedení nezbytných reakcí. Je zapojen do procesů buněčného dělení.

Všechny eukaryotické buňky mají jádro, s výjimkou některých specifických příkladů, jako jsou zralé červené krvinky (erytrocyty) u savců a floemálních buněk v rostlinách. Podobně existují buňky s více než jedním jádrem, jako jsou některé svalové buňky, hepatocyty a neurony.

Jádro bylo objeveno v roce 1802 Franzem Bauerem; Nicméně, v 1830 vědec Robert Brown také pozoroval tuto strukturu a stal se populární jako jeho hlavní objevitel. Vzhledem ke své velké velikosti lze pozorovat pod mikroskopem. Navíc je to snadná struktura barvení.

Jádro není homogenní a statická sférická entita s dispergovanou DNA. Jedná se o komplexní a složitou strukturu s různými součástmi a součástmi uvnitř. Navíc je dynamický a neustále se mění v celém buněčném cyklu.

Index

  • 1 Charakteristika
  • 2 Funkce
    • 2.1 Regulace genů
    • 2.2 Řezání a spojování
  • 3 Struktura a složení
    • 3.1 Jaderná obálka
    • 3.2 Komplex jaderných pórů
    • 3.3 Chromatin
    • 3.4 Nucleolus
    • 3.5 Cajalův sbor
    • 3.6 Orgány PML
  • 4 Odkazy

Vlastnosti

Jádro je hlavní struktura, která umožňuje diferenciaci mezi eukaryotickými a prokaryotickými buňkami. Je to největší buněčná komora. Obecně, jádro je blízko středu buňky, ale existují výjimky, jako jsou plazmatické buňky a epitelové buňky..

Jedná se o sférickou organelu o průměru 5 μm v průměru, ale může dosáhnout 12 μm v závislosti na typu buňky. Můžu zabírat přibližně 10% celkového objemu buněk.

Má jaderný obal tvořený dvěma membránami, které jej oddělují od cytoplazmy. Genetický materiál je organizován společně s proteiny uvnitř.

Navzdory skutečnosti, že uvnitř jádra nejsou žádné další membránové subkomparty, je-li možné rozlišit řadu složek nebo oblastí ve struktuře, které mají specifické funkce..

Funkce

Jádro je přičítáno mimořádnému počtu funkcí, protože obsahuje sbírku všech genetických informací buňky (vyjma mitochondriální DNA a chloroplastové DNA) a řídí procesy buněčného dělení. Stručně řečeno, hlavní funkce jádra jsou následující:

Regulace genů

Existence lipidové bariéry mezi genetickým materiálem a zbytkem cytoplazmatických složek pomáhá snížit interferenci jiných složek ve fungování DNA. To představuje evoluční inovaci, která má velký význam pro skupiny eukaryot.

Řezání a spojování

Proces spojování messenger RNA se vyskytuje v jádře, než se molekula přesune do cytoplazmy.

Cílem tohoto procesu je eliminace intronů ("kusů" genetického materiálu, které nejsou kódující a které přerušují exony, oblasti, které kódují) RNA. Následně RNA opustí jádro, kde je translatováno do proteinů.

Existují i ​​další specifičtější funkce každé struktury jádra, které budou diskutovány později.

Struktura a složení

Jádro se skládá ze tří definovaných částí: jaderného obalu, chromatinu a nukleolu. Dále podrobně popíšeme každou strukturu:

Jaderná obálka

Jaderný obal se skládá z membrán lipidové povahy a odděluje jádro od zbytku buněčných složek. Tato membrána je dvojitá a mezi nimi je malý prostor zvaný perinukleární prostor.

Vnitřní a vnější membránový systém tvoří spojitou strukturu s endoplazmatickým retikulem

Tento membránový systém je přerušen řadou pórů. Tyto jaderné kanály umožňují výměnu materiálu s cytoplazmou, protože jádro není zcela izolováno od zbytku složek.

Komplex jaderných pórů

Prostřednictvím těchto pórů dochází k výměně látek dvěma způsoby: pasivní, bez potřeby energetických výdajů; nebo aktivní, s výdaji na energii. Pasivní může vstupovat a vystupovat z malých molekul, jako je voda nebo soli, méně než 9 nm nebo 30-40 kDa.

K tomu dochází na rozdíl od molekul s vysokou molekulovou hmotností, které vyžadují, aby se ATP (energie-adenosin trifosfát) pohyboval těmito komorami. Velké molekuly zahrnují kusy RNA (ribonukleová kyselina) nebo jiné biomolekuly proteinové povahy.

Póry nejsou jednoduše otvory, kterými procházejí molekuly. Proteiny důležité velikosti jsou struktury, které mohou obsahovat 100 nebo 200 proteinů a nazývají se "nukleární pórové komplexy". Strukturálně připomíná basketbalový koš. Tyto proteiny se nazývají nukleoporiny.

Tento komplex byl nalezen ve velkém počtu organismů: od kvasinek po člověka. Kromě funkce buněčného transportu se také podílí na regulaci genové exprese. Jsou nepostradatelnou strukturou pro eukaryoty.

Pokud jde o velikost a počet, komplex může nést velikost 125 MDa u obratlovců a jádro v této skupině zvířat může pojmout přibližně 2000 pórů. Tyto vlastnosti se liší podle studovaného taxonu.

Chromatin

Chromatin se nachází v jádře, ale nemůžeme ho považovat za kompartment jádra. Tento název získává pro vynikající schopnost barvení a pozorování pod mikroskopem.

DNA je extrémně dlouhá lineární molekula v eukaryotech. Klíčovým procesem je jeho zhutnění. Genetický materiál je spojen s řadou proteinů nazývaných histony, které mají vysokou afinitu k DNA. Existují také jiné typy proteinů, které mohou interagovat s DNA a nejsou histony.

V histonech cívky DNA a tvoří chromozomy. Jedná se o dynamické struktury, které nejsou v typickém tvaru (Xs a Ys, které jsme zvyklí pozorovat na obrázcích v knihách). Toto uspořádání se objevuje pouze během procesů buněčného dělení.

Ve zbývajících fázích (kdy buňka není v procesu dělení) nelze rozlišit jednotlivé chromozomy. Tato skutečnost nenaznačuje, že by chromozomy byly v jádře dispergovány homogenně nebo neuspořádaně.

Na rozhraní jsou chromosomy organizovány do specifických domén. V savčích buňkách zaujímá každý chromozóm specifické "území"..

Typy chromatinu

Rozlišujeme dva typy chromatinu: heterochromatin a euchromatin. První je vysoce kondenzovaný a nachází se na okraji jádra, takže transkripční zařízení nemá přístup k těmto genům. Eucromatin je organizován více volně.

Heterochromatin je rozdělen do dvou typů: konstitutivní heterochromatin, který není nikdy exprimován; a fakultativní heterochromatin, který není transkribován v některých buňkách av jiných.

Nejznámějším příkladem heterochromatinu jako regulátoru genové exprese je kondenzace a inaktivace chromozomu X. U savců mají samice XX pohlavní chromozomy, zatímco muži jsou XY..

Z důvodů dávkování genů samice nemohou mít dvakrát více genů než muži. Aby se tomuto konfliktu zabránilo, je X chromozom inaktivován (stává se heterochromatinem) náhodně v každé buňce.

Nucleolus

Nukleolus je velmi relevantní vnitřní struktura jádra. Není to prostor vymezený membránovými strukturami, je to tmavší oblast jádra se specifickými funkcemi.

V této oblasti jsou seskupeny geny kódující ribozomální RNA, transkribované RNA polymerázou I. V lidské DNA se tyto geny nacházejí v satelitech následujících chromozomů: 13, 14, 15, 21 a 22. Tyto geny jsou organizátorů.

Na druhé straně je nukleol rozdělen do tří oddělených oblastí: fibrilárních center, fibrilárních složek a granulovaných složek.

Nedávné studie nahromadily stále více důkazů o možných dalších funkcích jádra, nejen omezených na syntézu a sestavení ribozomální RNA..

V současné době se předpokládá, že nukleolus může být zapojen do sestavování a syntézy různých proteinů. Postranskripční modifikace byly také prokázány v této jaderné oblasti.

Nukleolus se také podílí na regulačních funkcích. Jedna studie ukázala, jak to souvisí s nádorovými supresorovými proteiny.

Sbor Cajal

Těla Cajal (také volal stočená těla) jsou pojmenováni na počest svého objevitele, Santiago Ramón y Cajal. Tento výzkumník pozoroval tyto mrtvoly v neuronech v roce 1903.

Jedná se o malé struktury ve formě kuliček a 1 až 5 kopií na jádro. Tato tělesa jsou velmi složitá s poměrně vysokým počtem složek, mezi těmito transkripčními faktory a strojním zařízením souvisejícím s spojování.

Tyto kulové struktury byly nalezeny v různých částech jádra, protože se jedná o mobilní struktury. Oni jsou obvykle nalezeni v nucleoplasm, ačkoli rakovinné buňky byly nalezené v nucleolus.

Existují dva typy těl krabic v jádru, klasifikované podle jejich velikosti: velké a malé.

Těla PML

Orgány PML (pro zkratku v angličtině), promyelocytární leukémie) jsou malé subjaderné sférické zóny s klinickým významem, protože se vztahují k virovým infekcím a onkogenezi.

V literatuře jsou známy různými názvy, například jadernou doménou 10, tělem Kremer a onkogenními doménami PML.

Jádro obsahuje 10 až 30 těchto domén a má průměr 0,2 až 1,0 um. Jeho funkce zahrnují genovou regulaci a syntézu RNA.

Odkazy

  1. Adam, S. A. (2001). Komplex jaderných pórů. Biologie genomu, 2(9), recenze0007,1-recenze0007,6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B.E. (2003). Biologie: život na Zemi. Pearsonovo vzdělávání.
  3. Boisvert, F. M., Hendzel, M. J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Jaderné orgány Promyelocytární leukemie (PML) jsou proteinové struktury, které akumulují RNA. Žurnál buněčné biologie, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Buněčné jádro. Elsevier.
  5. Cooper, G.M., & Hausman, R.E. (2000). Buňka: molekulární přístup. Sunderland, MA: Sinauer sdružuje.
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologie. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funkční architektura v buněčném jádru. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Histologie a embryologie člověka: buněčné a molekulární základy. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Jaderná obálka. Cold Spring Harbor perspektivy v biologii, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Komplexní struktura a funkce jaderných pórů. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A. T. (2002). Příslušenství Cajal. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J. W., & Forbes, D. J. (1987). Jádro: struktura, funkce a dynamika. Roční přehled biochemie, 56(1), 535-565.