Jądro

wprowadzenie

Jądro komórkowe lub jądro komórkowe jest największym organellem w komórce i znajduje się w cytoplazmie komórek eukariotycznych. Okrągłe jądro komórkowe, ograniczone podwójną błoną (otoczką jądrową), zawiera informację genetyczną upakowaną w chromatynie, kwasie dezoksyrybonukleinowym (DNA). Jako magazyn informacji genetycznej jądro komórkowe ma kluczowe znaczenie dla dziedziczenia.

Funkcja jądra komórkowego

Wszystkie komórki ludzkie, z wyjątkiem erytrocytów, mają jądro, w którym DNA ma postać chromosomów. Jądro komórkowe reguluje i kontroluje wszystkie procesy zachodzące w komórce. Na przykład instrukcje dotyczące syntezy białek, przekazywania informacji genetycznej, podziału komórek i różnych procesów metabolicznych.

Oprócz przechowywania informacji genetycznej podwojenie (Replikacja) DNA i syntezę kwasów rybonukleinowych (RNA) poprzez transkrypcję DNA (transkrypcja), a także modyfikację tego RNA (przetwarzanie) do najważniejszych funkcji jądra komórkowego.

Oprócz DNA w jądrze komórkowym, ludzie mają również mitochondrialne DNA w mitochondriach, którego replikacja jest całkowicie niezależna od jądra. Tutaj przechowywane są informacje o wielu białkach, które są niezbędne dla łańcucha oddechowego.

Dowiedz się więcej na ten temat: Oddychanie komórkowe u ludzi

Ilustracja jądra komórkowego

1. Jądro komórkowe -
   Jądro
2. Zewnętrzna błona jądrowa
   (Otoczka jądrowa)
   Nucleolemma
3. Wewnętrzna błona jądrowa
4. Ciałka jądrowe
   Jąderko
5. Osocze jądrowe
   Nukleoplazma
6. Nić DNA
7. Porów jądrowych
8. Chromosomy
9. komórka
   Celulla
   A - jądro
   B - komórka

Przegląd wszystkich zdjęć Dr-Gumperta można znaleźć pod: zdjęcia medyczne

Co to jest substancja jądrowa?

Substancja jądrowa to informacja genetyczna zakodowana w jądrze. Jest to również znane jako DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy). Cząsteczka DNA lub RNA składa się z kolei z podstawowych chemicznych elementów budulcowych, nukleotydów, i składa się z cukru (deoksyryboza w przypadku DNA lub ryboza w przypadku RNA), kwaśnej reszty fosforanowej i zasady. Zasady nazywane są adeniną, cytozyną, guaniną lub tyminą (lub uracylem w przypadku RNA) DNA jest wyjątkowe ze względu na ustaloną sekwencję czterech zasad, która różni się u każdego człowieka.

DNA nie jest w postaci wolnej nici, ale jest owinięte wokół specjalnych białek (histonów), które są zbiorczo określane jako chromatyna. Jeśli ta chromatyna jest dalej kompresowana, ostatecznie powstają chromosomy, które są widoczne pod mikroskopem w metafazie mitozy. Ciałka w kształcie pręcików są zatem nośnikami informacji genetycznej i biorą udział w podziale jądra. Normalna komórka ludzkiego ciała ma 46 chromosomów, które są ułożone w pary (podwójny lub diploidalny zestaw chromosomów). 23 chromosomy pochodzą od matki, a 23 chromosomy od ojca.

Dowiedz się więcej o DNA

Ponadto jądro zawiera jąderko, co jest szczególnie widoczne jako strefa zbita. Składa się z rybosomalnego RNA (rRNA).

Przeczytaj więcej na ten temat Rybosomy

Co to jest karioplazma?

Karioplazma jest również znana jako plazma jądrowa lub nukleoplazma. Opisuje struktury, które znajdują się w błonie jądrowej. W przeciwieństwie do tego istnieje również cytoplazma, która jest ograniczona przez zewnętrzną błonę komórkową (plazmalemm).

Przeczytaj także: Osocze komórkowe w organizmie człowieka

Te dwa pomieszczenia składają się głównie z wody i różnych dodatków. Ważną różnicą między karioplazmą a cytoplazmą są różne stężenia elektrolitów, takich jak Cl- (chlorek) i Na + (sód). To szczególne środowisko w karioplazmie stanowi optymalne środowisko dla procesów replikacji i transkrypcji, w karioplazmie magazynowana jest także chromatyna zawierająca materiał genetyczny oraz jąderko.

Rozmiar jądra

Jądra komórek eukariotycznych mają zwykle zaokrąglony kształt i średnicę 5-16 µm. Widoczny jąderko jest wyraźnie widoczne w mikroskopie świetlnym i ma średnicę 2–6 µm. Ogólnie wygląd i rozmiar jądra komórkowego silnie zależy od typu i gatunku komórki.

Podwójna błona jądra komórkowego

Jądro komórkowe jest oddzielone od cytoplazmy podwójną membraną. Ta podwójna membrana nazywana jest otoczką jądrową i składa się z wewnętrznej i zewnętrznej błony jądrowej, z przestrzenią okołojądrową pomiędzy nimi. Obie membrany są połączone ze sobą porami, tworząc w ten sposób jednostkę fizjologiczną (patrz następny rozdział).

Ogólnie rzecz biorąc, błony podwójne zawsze składają się z dwuwarstwy lipidowej, w której osadzone są różne białka.Białka te można modyfikować różnymi resztami cukrowymi i umożliwiają określone funkcje biologiczne błony jądrowej.

Podobnie jak wszystkie podwójne membrany, otoczka jądrowa ma zarówno kochający wodę (hydrofilowy), a także unikający wody (hydrofobowy) Porcja, dlatego jest rozpuszczalna w tłuszczach i wodzie (amfifilowy). W roztworach wodnych polarne lipidy podwójnej membrany tworzą agregaty i są ułożone w taki sposób, że część hydrofilowa jest zwrócona w stronę wody, podczas gdy hydrofobowe części warstwy podwójnej są ze sobą połączone. Ta specjalna struktura stwarza warunki dla selektywnej przepuszczalności podwójnej membrany, co oznacza, że ​​błony komórkowe są przepuszczalne tylko dla niektórych substancji.

Oprócz regulowanej wymiany substancji, otoczka jądrowa służy również do rozgraniczenia (Podział na przedziały) jądra komórkowego i tworzy fizjologiczną barierę, tak że tylko określone substancje mogą dostać się do jądra komórkowego iz niego wydostać się.

Przeczytaj więcej na ten temat: Błona komórkowa

Do czego potrzebne są pory jądrowe?

Pory w błonie są złożonymi kanałami o średnicy od 60 do 100 nm, które tworzą fizjologiczną barierę między jądrem a cytoplazmą. Są potrzebne do transportu pewnych cząsteczek do lub z jądra komórkowego.

Cząsteczki te obejmują na przykład mRNA, który ma ogromne znaczenie w replikacji i późniejszej translacji. DNA jest najpierw kopiowane w jądrze komórkowym, dzięki czemu powstaje mRNA. Ta kopia materiału genetycznego opuszcza jądro komórkowe przez pory jądrowe i dociera do rybosomów, gdzie następuje translacja.

Funkcje jądra komórkowego

W jądrze komórkowym zachodzą dwa elementarne procesy biologiczne: z jednej strony replikacja DNA, z drugiej transkrypcja, czyli transkrypcja DNA na RNA.

Podczas podziału komórki (mitozy) DNA podwaja się (replikacja). Dopiero po podwojeniu całej informacji genetycznej komórka może się dzielić, tworząc w ten sposób podstawę wzrostu i odnowy komórki.

Podczas transkrypcji jedna z dwóch nici DNA jest używana jako matryca i przekształcana w komplementarną sekwencję RNA. Różne czynniki transkrypcyjne określają, które geny podlegają transkrypcji. Powstały RNA jest modyfikowany w wielu dalszych etapach. Stabilny produkt końcowy, który można wyeksportować do cytoplazmy i ostatecznie przekształcić w bloki budulcowe białka, nazywany jest informacyjnym RNA (mRNA).

Dowiedz się więcej na ten temat: Zadania jądra komórkowego

Co się dzieje, gdy jądro komórkowe się dzieli?

Przez podział jądra komórkowego rozumie się podział jądra komórkowego, który może odbywać się na dwa różne sposoby. Te dwa typy, mitoza i mejoza, różnią się procesem, a także funkcją. W zależności od rodzaju podziału jądra, który miał miejsce, uzyskuje się różne komórki potomne.

Po zakończeniu mitozy masz dwie komórki potomne, które są identyczne z komórką macierzystą i które mają również diploidalny zestaw chromosomów. Ten typ podziału jądra komórkowego dominuje w organizmie człowieka. Ich funkcją jest odnowa wszystkich komórek, takich jak komórki skóry lub komórki błony śluzowej. Mitoza przebiega w kilku fazach, ale istnieje tylko jeden prawdziwy podział chromosomów.

W przeciwieństwie do tego mejoza składa się w sumie z dwóch głównych podziałów. Rezultatem zakończonej mejozy są cztery komórki zawierające haploidalny zestaw chromosomów. Te komórki rozrodcze są niezbędne do rozmnażania płciowego i dlatego znajdują się tylko w narządach płciowych.

U kobiet to komórki jajowe są obecne w jajnikach od urodzenia. W organizmach męskich plemniki wytwarzane są w jądrach i są gotowe do zapłodnienia.
Jeśli jesteś zainteresowany tym tematem, przeczytaj nasz następny artykuł poniżej: Mejoza - po prostu wyjaśniona!

Kiedy komórka jajowa i plemnik łączą się podczas zapłodnienia, dwa haploidalne zestawy chromosomów tworzą komórkę z jednym zestawem diploidów.

Przeczytaj więcej na ten temat: Podział jądra komórkowego

Co to jest transfer jądra komórkowego?

Transfer jądra (synonim: przeszczepienie jądra) to wprowadzenie jądra do komórki jajowej bez jądra. Zostało to wcześniej sztucznie wytworzone, na przykład przy użyciu promieniowania UV. Teraz jądrzastą komórkę jajową można następnie wprowadzić do dojrzałej płciowo osobnika i przenieść do terminu. W ten sposób wcześniej jądrzasta komórka otrzymuje informację genetyczną i w rezultacie zmienia się.

Ta procedura reprezentuje rodzaj bezpłciowego zapłodnienia i została po raz pierwszy zastosowana w 1968 roku. Istnieją podejścia terapeutyczne, których celem jest wytworzenie określonych tkanek z komórek macierzystych, które można wykorzystać do przeszczepów. Ponadto do klonowania można zastosować transfer jądra komórki somatycznej. Jednak ze względów etycznych jest to dozwolone tylko w przypadku zwierząt, chociaż jest to również kontrowersyjne, ponieważ wiele zwierząt umiera podczas tego procesu lub rodzi się chorych. Najbardziej znanym przykładem jest sklonowana owca Dolly. Ta sklonowana owca była genetycznie identyczna ze swoją matką.

Jądro komórki nerwowej

Komórki nerwowe (neurony) są ostatecznie zróżnicowanymi komórkami. W przeciwieństwie do innych komórek nie mogą się już dzielić. Jednak neurony mają zdolność do regeneracji, a określone powtarzanie zadań („trening mózgu”) zwiększa plastyczność mózgu.

Jądro komórkowe znajduje się w ciele komórkowym (somie) komórki nerwowej. Otoczka jądrowa zawiera mielinę, substancję, która występuje specyficznie w układzie nerwowym i ma tylko niższą zawartość białka niż inne podwójne błony.

Odbiór i przekazywanie informacji w postaci impulsów elektrycznych (potencjałów czynnościowych) jest najważniejszym zadaniem neuronów. Neuroprzekaźniki to przekaźniki chemiczne, które pozwalają komórkom nerwowym komunikować się ze sobą. Jądro komórkowe, jako centrum kontrolne neuronu, przede wszystkim reguluje produkcję różnych substancji przekaźnikowych i ekspresję odpowiednich receptorów.

Wiążąc neuroprzekaźnik z odpowiednim receptorem, odpowiedni efekt jest przenoszony na komórkę nerwową. Bardzo ważne jest, aby nie występowały efekty specyficzne dla przekaźnika, a jedynie efekty specyficzne dla receptora. Oznacza to, że działanie substancji przekaźnikowej zależy od receptora.