Функции ядра клетки

введение

Ядро клетки (ядро) образует самую крупную органеллу эукариотических клеток и располагается в цитоплазме, разделенной двойной мембраной (ядерной оболочкой). Как носитель генетической информации ядро ​​клетки содержит генетическую информацию в виде хромосом (нити ДНК) и, таким образом, играет важную роль в наследовании. Большинство клеток млекопитающих имеют только одно ядро; он круглый и имеет диаметр от 5 до 16 микрометров. С определенными типами клеток, например Мышечные волокна или специализированные клетки в кости могут иметь более одного ядра.

Получите дополнительную информацию о Ядро клетки

Функции ядра клетки

Ядро клетки является важнейшей органеллой клетки и составляет 10-15% от объема клетки. Ядро содержит большую часть генетической информации клетки. У человека, помимо ядра клетки, митохондрии также содержат ДНК («митохондриальную ДНК»). Однако митохондриальный геном кодирует только несколько белков, которые в основном необходимы в дыхательной цепи для производства энергии.

Подробнее об этом:

• Митохондрии
• Клеточное дыхание человека (дыхательная цепь)

Иллюстрация ядра клетки

1. Ядро клетки -
   ядро
2. Наружная ядерная мембрана
   (Ядерная оболочка)
   Nucleolemma
3. Внутренняя ядерная мембрана
4. Ядерные тельца
   Ядрышка
5. Ядерная плазма
   нуклеоплазма
6. Нить ДНК
7. Ядерная пора
8. Хромосомы
9. клетка
   Celulla
   А - ядро
   B - клетка

Вы можете найти обзор всех изображений Dr-Gumpert в разделе: медицинские изображения

Хранение генетической информации

Как хранилище дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) ядро ​​клетки является центром управления клеткой и регулирует многие важные процессы клеточного метаболизма. Ядро клетки необходимо для функционирования клетки. Клетки без ядра обычно не могут выжить. Исключением являются ядросодержащие эритроциты (Эритроциты). Помимо регуляторных функций, в задачи ядра клетки входит хранение, дупликация и перенос ДНК.

ДНК расположена в виде длинной двойной спирали в ядре клетки, где она компактно упакована в хромосомы с ядерными белками, гистонами. Хромосомы состоят из хроматина, который конденсируется только во время деления клеток, образуя микроскопически видимые хромосомы. Каждая клетка человека содержит 23 хромосомы, каждая в двух экземплярах, которые унаследованы от обоих родителей. Половина генов в клетке происходит от матери, другая половина - от отца.

Ядро клетки контролирует метаболические процессы внутри клетки, используя молекулы-мессенджеры, сделанные из РНК. Генетическая информация кодирует белки, которые отвечают за функции и структуру клетки. При необходимости определенные участки ДНК, называемые генами, транскрибируются в информационное вещество (информационное РНК или мРНК). Образующаяся мРНК покидает ядро ​​клетки и служит шаблоном для синтеза соответствующих белков.

Подумайте о ДНК как о зашифрованном языке, состоящем из четырех букв. Это четыре основания: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Эти буквы образуют слова, каждое из которых состоит из трех оснований, называемых кодонами.

Каждый кодон кодирует определенную аминокислоту и, таким образом, формирует основу для биосинтеза белка, потому что последовательность оснований генов транслируется в белок путем связывания соответствующих аминокислот. Вся эта зашифрованная информация называется генетическим кодом. Определенная последовательность оснований делает нашу ДНК уникальной и определяет наши гены.

Но не только основания участвуют в структуре ДНК. ДНК состоит из нуклеотидов, расположенных в ряд, которые, в свою очередь, состоят из сахара, фосфата и основания. Нуклеотиды представляют собой основу ДНК, которая имеет форму спиральной двойной спирали. Кроме того, эта цепь дополнительно конденсируется, так что она входит в небольшое ядро ​​клетки. Затем мы также говорим о хромосомах как о форме упаковки для ДНК. При каждом делении клетки копируется полная ДНК, так что каждая дочерняя клетка также содержит полностью идентичную генетическую информацию.

Хромосомы, используемые для упаковки ДНК

Хромосома - это определенная форма упаковки нашего генетического материала (ДНК), которая видна только во время деления клетки. ДНК - это линейная структура, слишком длинная, чтобы поместиться в ядро ​​нашей клетки в ее естественном состоянии. Эта проблема решается с помощью различных спиралей ДНК, экономящих пространство, и включения небольших белков, вокруг которых ДНК может продолжать оборачиваться. Самая компактная форма ДНК - хромосомы. Под микроскопом они выглядят как маленькие стержневидные тельца с перетяжкой в ​​центре. Эту форму ДНК можно наблюдать только во время деления клеток, то есть во время митоза. Деление клетки, в свою очередь, можно разделить на несколько фаз, при этом хромосомы лучше всего представлены в метафазе. Нормальные клетки организма имеют двойной набор хромосом, который состоит из 46 хромосом.

Дополнительная информация о делении ядра клетки доступна по адресу: Митоз

РНК как часть ядра клетки

РНК описывает рибонуклеиновую кислоту, которая имеет структуру, аналогичную структуре ДНК. Однако это однониточная структура, которая отличается от ДНК отдельными компонентами. Кроме того, РНК намного короче ДНК и по сравнению с ней выполняет несколько различных задач. Таким образом, РНК можно разделить на разные подгруппы РНК, которые выполняют разные задачи. Помимо прочего, мРНК играет важную роль во время деления ядра клетки. Как и тРНК, он также используется в производстве белков и ферментов. Другой подгруппой РНК является рРНК, которая является частью рибосом и, следовательно, также участвует в производстве белков.

Синтез белка

Первым шагом в биосинтезе белка является транскрипция ДНК в мРНК (транскрипция) и происходит в ядре клетки. Нить ДНК служит матрицей для комплементарной последовательности РНК. Однако, поскольку в ядре клетки невозможно продуцировать белки, образованная мРНК должна выводиться в цитоплазму и доставляться к рибосомам, где происходит фактический синтез белков. Внутри рибосом мРНК превращается в последовательность аминокислот, которые используются для построения белков. Этот процесс известен как перевод.

Прежде чем информационная РНК может быть перенесена из ядра, она сначала обрабатывается в несколько этапов, то есть определенные последовательности либо добавляются, либо вырезаются и снова собираются вместе. Это означает, что из одного транскрипта могут возникать разные варианты белка. Этот процесс позволяет людям производить большое количество различных белков с относительно небольшим количеством генов.

копирование

Еще одна важная функция клетки, выполняемая в ядре клетки, - это дупликация ДНК (копирование). В клетке происходит постоянный цикл накопления и распада: старые белки, загрязнители и продукты метаболизма расщепляются, новые белки должны синтезироваться, и должна производиться энергия. Кроме того, клетка растет и делится на две идентичные дочерние клетки. Однако, прежде чем клетка сможет разделиться, необходимо продублировать всю генетическую информацию. Это важно, потому что геном всех клеток в организме абсолютно идентичен.

Репликация происходит в точно определенный момент времени во время деления клетки в ядре клетки; оба процесса тесно связаны и контролируются определенными белками (Ферменты) регулируется. Сначала разделяется двухцепочечная ДНК, и каждая отдельная цепь служит шаблоном для последующей дупликации. Для этого различные ферменты присоединяются к ДНК и дополняют одну нить, образуя новую двойную спираль. В конце этого процесса создается точная копия ДНК, которая может быть передана дочерней клетке при ее делении.

Однако если ошибки происходят на одной из фаз клеточного цикла, могут развиваться различные мутации. Существуют различные типы мутаций, которые могут возникать спонтанно на разных фазах клеточного цикла. Например, если ген неисправен, это называется мутацией гена. Однако если ошибка затрагивает определенные хромосомы или части хромосомы, то это хромосомная мутация. Если количество хромосом изменяется, это приводит к мутации генома.

Тема также может быть вам интересна: Хромосомная аберрация - что это значит?

Ядерные поры и сигнальные пути

Двойная мембрана ядерной оболочки имеет поры, которые служат для избирательного транспорта белков, нуклеиновых кислот и сигнальных веществ из ядра и внутрь него.

Определенные метаболические факторы и сигнальные вещества попадают в ядро ​​через эти поры и влияют на транскрипцию там определенных белков. Преобразование генетической информации в белки строго контролируется и регулируется многими метаболическими факторами и сигнальными веществами, говорят об экспрессии генов. Многие сигнальные пути, протекающие в клетке, заканчиваются ядром, где они влияют на экспрессию генов определенных белков.

Ядерное тело (ядрышко)

Внутри ядра эукариотических клеток находится ядрышко, ядерное тело. Клетка может содержать одно или несколько ядрышек, а клетки, которые очень активны и часто делятся, могут содержать до 10 ядрышек.

Ядро представляет собой сферическую плотную структуру, которую можно четко увидеть под световым микроскопом и которая четко определяется внутри ядра клетки. Он образует функционально независимую область ядра, но не окружен собственной мембраной. Ядрышко состоит из ДНК, РНК и белков, которые образуют плотный конгломерат. Созревание рибосомных субъединиц происходит в ядрышке. Чем больше белков синтезируется в клетке, тем больше требуется рибосом, и поэтому метаболически активные клетки имеют несколько ядерных тел.

Функция ядра нервной клетки

Ядро нервной клетки выполняет множество функций. Ядро нервной клетки находится в теле клетки (сома) вместе с другими клеточными компонентами (органеллами), такими как эндоплазматический ретикулум (ER) и аппарат Гольджи. Как и во всех клетках организма, ядро ​​клетки содержит генетическую информацию в виде ДНК. Благодаря наличию ДНК другие клетки тела способны дублировать себя посредством митоза. Однако нервные клетки - это очень специфические и высокодифференцированные клетки, которые являются частью нервной системы. В результате они больше не могут удвоиться. Однако ядро ​​клетки берет на себя еще одну важную задачу. Нервные клетки, помимо прочего, отвечают за возбуждение наших мышц, что в конечном итоге приводит к их движению. Связь между нервными клетками и между нервными клетками и мышцами осуществляется через вещества-мессенджеры (передатчик). Эти химические вещества и другие важные для поддержания жизни вещества производятся с помощью ядра клетки. Не только ядро ​​клетки, но и другие компоненты сомы играют важную роль. Кроме того, ядро ​​клетки контролирует все метаболические пути во всех клетках, включая нервные клетки. Для этого ядро ​​клетки содержит все наши гены, которые, в зависимости от использования, могут быть прочитаны и переведены в необходимые белки и ферменты.

Дополнительную информацию об особенностях нервной клетки можно получить по адресу: Нервная клетка