Λειτουργίες του κυτταρικού πυρήνα

εισαγωγή

Ο πυρήνας των κυττάρων (πυρήνας) σχηματίζει το μεγαλύτερο οργανίδιο ευκαρυωτικών κυττάρων και βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα, διαχωρισμένο με διπλή μεμβράνη (πυρηνικός φάκελος). Ως φορέας των γενετικών πληροφοριών, ο πυρήνας των κυττάρων περιέχει τις γενετικές πληροφορίες με τη μορφή χρωμοσωμάτων (κλώνος DNA) και επομένως παίζει ουσιαστικό ρόλο στην κληρονομιά. Τα περισσότερα κύτταρα θηλαστικών έχουν μόνο έναν πυρήνα. είναι στρογγυλό και έχει διάμετρο 5 έως 16 μικρόμετρα. Με ορισμένους τύπους κυττάρων, π.χ. Οι μυϊκές ίνες, ή εξειδικευμένα κύτταρα στα οστά, μπορούν να έχουν περισσότερους από έναν πυρήνες.

Λάβετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το Κυτταρικός πυρήνας

Λειτουργίες του κυτταρικού πυρήνα

Ο πυρήνας των κυττάρων είναι το πιο σημαντικό οργανίδιο σε ένα κύτταρο και αποτελεί το 10-15% του όγκου των κυττάρων. Ο πυρήνας περιέχει τις περισσότερες γενετικές πληροφορίες ενός κυττάρου. Στους ανθρώπους, εκτός από τον πυρήνα των κυττάρων, τα μιτοχόνδρια περιέχουν επίσης DNA ("μιτοχονδριακό DNA"). Ωστόσο, το μιτοχονδριακό γονιδίωμα κωδικοποιεί μόνο λίγες πρωτεΐνες, οι οποίες απαιτούνται κυρίως στην αναπνευστική αλυσίδα για παραγωγή ενέργειας.

Διαβάστε περισσότερα σχετικά με αυτό στη διεύθυνση:

• Μιτοχόνδρια
• Κυτταρική αναπνοή στον άνθρωπο (αναπνευστική αλυσίδα)

Απεικόνιση ενός πυρήνα κυττάρων

1. Κυτταρικός πυρήνας -
   Πυρήνας
2. Εξωτερική πυρηνική μεμβράνη
   (Πυρηνικός φάκελος)
   Nucleolemma
3. Εσωτερική πυρηνική μεμβράνη
4. Πυρηνικά πτώματα
   Πυρήνας
5. Πυρηνικό πλάσμα
   Νουκλεόπλασμα
6. Νήμα DNA
7. Πυρηνικοί πόροι
8. Χρωμοσώματα
9. κύτταρο
   Σελέλα
   Α - πυρήνας
   Β - κελί

Μπορείτε να βρείτε μια επισκόπηση όλων των εικόνων από τον Dr-Gumpert κάτω από: ιατρικές εικόνες

Αποθήκευση γενετικών πληροφοριών

Ως αποθήκη δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA), ο πυρήνας του κυττάρου είναι το κέντρο ελέγχου του κυττάρου και ρυθμίζει πολλές σημαντικές διαδικασίες του μεταβολισμού των κυττάρων. Ο πυρήνας των κυττάρων είναι απαραίτητος για τη λειτουργία ενός κυττάρου. Τα κύτταρα χωρίς πυρήνα συνήθως δεν μπορούν να επιβιώσουν. Εξαίρεση σε αυτό είναι τα πυρηνικά ερυθρά αιμοσφαίρια (Ερυθροκύτταρα). Εκτός από τις ρυθμιστικές λειτουργίες, τα καθήκοντα του πυρήνα των κυττάρων περιλαμβάνουν την αποθήκευση, τον πολλαπλασιασμό και τη μεταφορά του DNA.

Το DNA βρίσκεται με τη μορφή μιας μακράς, κλώνου διπλής έλικας στον πυρήνα των κυττάρων, όπου συμπιέζεται σε χρωμοσώματα με πρωτεΐνες πυρήνα, τις ιστόνες. Τα χρωμοσώματα αποτελούνται από χρωματίνη, η οποία συμπυκνώνεται μόνο για το σχηματισμό μικροσκοπικά ορατών χρωμοσωμάτων κατά τη διαίρεση των κυττάρων. Κάθε ανθρώπινο κύτταρο περιέχει 23 χρωμοσώματα, το καθένα σε δύο αντίγραφα, τα οποία κληρονομούνται και από τους δύο γονείς. Τα μισά από τα γονίδια σε ένα κύτταρο προέρχονται από τη μητέρα, τα άλλα μισά από τον πατέρα.

Ο πυρήνας των κυττάρων ελέγχει μεταβολικές διεργασίες εντός του κυττάρου χρησιμοποιώντας μόρια αγγελιοφόρου κατασκευασμένα από RNA. Οι γενετικές πληροφορίες κωδικοποιούν πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για τη λειτουργία και τη δομή του κυττάρου. Εάν είναι απαραίτητο, ορισμένα τμήματα του DNA, που ονομάζονται γονίδια, μεταγράφονται σε μια ουσία αγγελιοφόρου (messenger RNA ή mRNA). Το mRNA που σχηματίζεται αφήνει τον κυτταρικό πυρήνα και χρησιμεύει ως πρότυπο για τη σύνθεση των αντίστοιχων πρωτεϊνών.

Σκεφτείτε το DNA ως ένα είδος κρυπτογραφημένης γλώσσας που αποτελείται από τέσσερα γράμματα. Αυτές είναι οι τέσσερις βάσεις: αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη και κυτοσίνη. Αυτά τα γράμματα σχηματίζουν λέξεις, η καθεμία αποτελείται από τρεις βάσεις, που ονομάζονται κωδικόνια.

Κάθε κωδικόνιο κωδικοποιεί ένα συγκεκριμένο αμινοξύ και έτσι αποτελεί τη βάση για τη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών, επειδή η αλληλουχία των βάσεων των γονιδίων μεταφράζεται σε μια πρωτεΐνη συνδέοντας τα αντίστοιχα αμινοξέα. Το σύνολο αυτών των κρυπτογραφημένων πληροφοριών ονομάζεται γενετικός κώδικας. Η συγκεκριμένη ακολουθία των βάσεων κάνει το DNA μας μοναδικό και καθορίζει τα γονίδια μας.

Όμως δεν εμπλέκονται μόνο βάσεις στη δομή του DNA. Το DNA αποτελείται από νουκλεοτίδια στη σειρά, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούνται από σάκχαρο, φωσφορικό άλας και βάση. Τα νουκλεοτίδια αντιπροσωπεύουν τη ραχοκοκαλιά του DNA, το οποίο έχει τη μορφή ελικοειδούς διπλής έλικας. Επιπλέον, αυτός ο κλώνος συμπυκνώνεται περαιτέρω έτσι ώστε να ταιριάζει στον μικρό πυρήνα του κυττάρου. Στη συνέχεια, μιλάμε επίσης για τα χρωμοσώματα ως τη μορφή συσκευασίας για DNA. Με κάθε κυτταρική διαίρεση, το πλήρες DNA αντιγράφεται έτσι ώστε κάθε θυγατρικό κύτταρο να περιέχει επίσης τις εντελώς πανομοιότυπες γενετικές πληροφορίες.

Τα χρωμοσώματα χρησιμοποιούνται για τη συσκευασία του DNA

Ένα χρωμόσωμα είναι μια συγκεκριμένη μορφή συσκευασίας του γενετικού μας υλικού (DNA) που είναι ορατό μόνο κατά την κυτταρική διαίρεση. Το DNA είναι μια γραμμική δομή που είναι πολύ μεγάλη για να χωρέσει στον πυρήνα των κυττάρων μας στη φυσική του κατάσταση. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται με διάφορες σπείρες εξοικονόμησης χώρου του DNA και την ενσωμάτωση μικρών πρωτεϊνών γύρω από τις οποίες το DNA μπορεί να συνεχίσει να τυλίγεται. Η πιο συμπαγής μορφή του DNA είναι τα χρωμοσώματα. Κάτω από το μικροσκόπιο, αυτά εμφανίζονται ως μικρά σώματα σε σχήμα ράβδου με κεντρική συστολή. Αυτή η μορφή DNA μπορεί να παρατηρηθεί μόνο κατά την κυτταρική διαίρεση, δηλαδή κατά τη διάρκεια της μίτωσης. Η κυτταρική διαίρεση, με τη σειρά της, μπορεί να χωριστεί σε διάφορες φάσεις, όπου τα χρωμοσώματα αντιπροσωπεύονται καλύτερα στη μεταφάση. Τα φυσιολογικά κύτταρα του σώματος έχουν ένα διπλό σύνολο χρωμοσωμάτων, το οποίο αποτελείται από 46 χρωμοσώματα.

Περισσότερες πληροφορίες για την κυτταρική πυρήνα διατίθενται στη διεύθυνση: Μίτωσις

RNA ως μέρος του κυτταρικού πυρήνα

Το RNA περιγράφει το ριβονουκλεϊκό οξύ, το οποίο έχει μια δομή παρόμοια με αυτήν του DNA. Ωστόσο, αυτή είναι μια μονόκλωνη δομή, η οποία διαφέρει από το DNA σε μεμονωμένα συστατικά. Επιπλέον, το RNA είναι επίσης πολύ μικρότερο από το DNA και έχει πολλές διαφορετικές εργασίες σε σύγκριση με αυτό. Με αυτόν τον τρόπο, το RNA μπορεί να χωριστεί σε διαφορετικές υποομάδες RNA που εκτελούν διαφορετικές εργασίες. Μεταξύ άλλων, το mRNA παίζει σημαντικό ρόλο κατά τη διαίρεση του πυρήνα των κυττάρων. Όπως το tRNA, χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή πρωτεϊνών και ενζύμων. Μια άλλη υποομάδα του RNA είναι το rRNA, το οποίο είναι μέρος των ριβοσωμάτων και συνεπώς εμπλέκεται επίσης στην παραγωγή πρωτεϊνών.

Σύνθεση πρωτεϊνών

Το πρώτο βήμα στη βιοσύνθεση των πρωτεϊνών είναι η μεταγραφή του DNA σε mRNA (μεταγραφή) και λαμβάνει χώρα στον πυρήνα των κυττάρων. Ένας κλώνος DNA χρησιμεύει ως μήτρα για μια συμπληρωματική αλληλουχία RNA. Δεδομένου ότι δεν μπορούν να παραχθούν πρωτεΐνες εντός του κυτταρικού πυρήνα, το mRNA που σχηματίζεται πρέπει να απελευθερωθεί στο κυτόπλασμα και να φέρεται στα ριβοσώματα, όπου λαμβάνει χώρα η πραγματική σύνθεση των πρωτεϊνών. Εντός των ριβοσωμάτων, το mRNA μετατρέπεται σε αλληλουχία αμινοξέων που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πρωτεϊνών. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως μετάφραση.

Προτού το RNA του αγγελιοφόρου μπορεί να μεταφερθεί έξω από τον πυρήνα, υποβάλλεται σε πρώτη επεξεργασία σε πολλά στάδια, δηλαδή, ορισμένες ακολουθίες είτε προσαρτώνται είτε αποκόπτονται και συγκεντρώνονται ξανά. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να προκύψουν διαφορετικές παραλλαγές πρωτεΐνης από ένα αντίγραφο. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει στους ανθρώπους να παράγουν μεγάλο αριθμό διαφορετικών πρωτεϊνών με σχετικά λίγα γονίδια.

Αναπαραγωγή

Μια άλλη σημαντική λειτουργία του κυττάρου, η οποία λαμβάνει χώρα στον κυτταρικό πυρήνα, είναι η επανάληψη του DNA (Αναπαραγωγή). Σε ένα κύτταρο υπάρχει ένας συνεχής κύκλος συσσώρευσης και διάσπασης: οι παλιές πρωτεΐνες, οι ρύποι και τα μεταβολικά προϊόντα διασπώνται, πρέπει να συντεθούν νέες πρωτεΐνες και να παραχθεί ενέργεια. Επιπλέον, το κύτταρο μεγαλώνει και χωρίζεται σε δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Πριν όμως διαχωριστεί ένα κύτταρο, πρέπει πρώτα να αναπαραχθούν όλες οι γενετικές πληροφορίες. Αυτό είναι σημαντικό επειδή το γονιδίωμα όλων των κυττάρων ενός οργανισμού είναι απολύτως πανομοιότυπο.

Η αντιγραφή λαμβάνει χώρα σε ένα ακριβώς καθορισμένο χρονικό σημείο κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης στον πυρήνα του κυττάρου. και οι δύο διαδικασίες συνδέονται στενά και ελέγχονται από ορισμένες πρωτεΐνες (Ένζυμα) ρυθμιζόμενο. Πρώτον, το δίκλωνο DNA διαχωρίζεται και κάθε μονός κλώνος χρησιμεύει ως πρότυπο για την επακόλουθη επανάληψη. Για να γίνει αυτό, διάφορα ένζυμα προσδένονται στο DNA και συμπληρώνουν τον μονό κλώνο για να σχηματίσουν μια νέα διπλή έλικα. Στο τέλος αυτής της διαδικασίας, έχει δημιουργηθεί ένα ακριβές αντίγραφο του DNA, το οποίο μπορεί να μεταδοθεί στο θυγατρικό κύτταρο όταν διαιρείται.

Ωστόσο, εάν εμφανιστούν σφάλματα σε μία από τις φάσεις του κυτταρικού κύκλου, μπορεί να αναπτυχθούν διάφορες μεταλλάξεις. Υπάρχουν διάφοροι τύποι μεταλλάξεων που μπορούν να εμφανιστούν αυθόρμητα κατά τη διάρκεια διαφορετικών φάσεων του κυτταρικού κύκλου. Για παράδειγμα, εάν ένα γονίδιο είναι ελαττωματικό, ονομάζεται μετάλλαξη γονιδίου. Ωστόσο, εάν το σφάλμα επηρεάζει ορισμένα χρωμοσώματα ή τμήματα χρωμοσωμάτων, τότε πρόκειται για μετάλλαξη χρωμοσώματος. Εάν επηρεαστεί ο αριθμός χρωμοσώματος, τότε οδηγεί σε μετάλλαξη γονιδιώματος.

Το θέμα μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει: Εκτροπή χρωμοσωμάτων - τι σημαίνει;

Πυρηνικοί πόροι και οδοί σηματοδότησης

Η διπλή μεμβράνη του πυρηνικού περιβλήματος έχει πόρους που εξυπηρετούν την επιλεκτική μεταφορά πρωτεϊνών, νουκλεϊκών οξέων και σηματοδοτικών ουσιών από και προς τον πυρήνα.

Ορισμένοι μεταβολικοί παράγοντες και σηματοδοτικές ουσίες εισέρχονται στον πυρήνα μέσω αυτών των πόρων και επηρεάζουν τη μεταγραφή ορισμένων πρωτεϊνών εκεί. Η μετατροπή των γενετικών πληροφοριών σε πρωτεΐνες παρακολουθείται αυστηρά και ρυθμίζεται από πολλούς μεταβολικούς παράγοντες και σηματοδοτικές ουσίες, μιλάει κανείς για την έκφραση των γονιδίων. Πολλές οδούς σηματοδότησης που λαμβάνουν χώρα σε ένα κυτταρικό άκρο στον πυρήνα, όπου επηρεάζουν την γονιδιακή έκφραση ορισμένων πρωτεϊνών.

Πυρηνικό σώμα (πυρήνας)

Μέσα στον πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων βρίσκεται ο πυρήνας, το πυρηνικό σώμα. Ένα κύτταρο μπορεί να περιέχει έναν ή περισσότερους πυρήνες και τα κύτταρα που είναι πολύ δραστικά και διαιρούνται συχνά μπορούν να περιέχουν έως και 10 πυρήνες.

Ο πυρήνας είναι μια σφαιρική, πυκνή δομή που μπορεί να φανεί καθαρά κάτω από το φως μικροσκόπιο και ορίζεται σαφώς μέσα στον κυτταρικό πυρήνα. Αποτελεί μια λειτουργικά ανεξάρτητη περιοχή του πυρήνα, αλλά δεν περιβάλλεται από τη δική του μεμβράνη. Ο πυρήνας αποτελείται από DNA, RNA και πρωτεΐνες που βρίσκονται μαζί σε ένα πυκνό συγκρότημα. Η ωρίμανση των ριβοσωμικών υπομονάδων λαμβάνει χώρα στον πυρήνα. Όσο περισσότερες πρωτεΐνες συντίθενται σε ένα κύτταρο, τόσο περισσότερα ριβοσώματα χρειάζονται και επομένως τα μεταβολικά ενεργά κύτταρα έχουν αρκετά πυρηνικά σώματα.

Λειτουργία του πυρήνα στο νευρικό κύτταρο

Ο πυρήνας σε ένα νευρικό κύτταρο έχει μια ποικιλία λειτουργιών. Ο πυρήνας ενός νευρικού κυττάρου βρίσκεται στο κυτταρικό σώμα (Σώμα) μαζί με άλλα συστατικά των κυττάρων (οργανίδια), όπως το ενδοπλασματικό δίκτυο (ER) και τη συσκευή Golgi. Όπως σε όλα τα κύτταρα του σώματος, ο πυρήνας των κυττάρων περιέχει τις γενετικές πληροφορίες με τη μορφή DNA. Λόγω της παρουσίας DNA, άλλα κύτταρα του σώματος είναι σε θέση να αντιγράψουν τον εαυτό τους μέσω μίτωσης. Ωστόσο, τα νευρικά κύτταρα είναι πολύ συγκεκριμένα και πολύ διαφοροποιημένα κύτταρα που αποτελούν μέρος του νευρικού συστήματος. Ως αποτέλεσμα, δεν μπορούν πλέον να διπλασιαστούν. Ωστόσο, ο πυρήνας των κυττάρων αναλαμβάνει ένα άλλο σημαντικό έργο. Τα νευρικά κύτταρα είναι, μεταξύ άλλων, υπεύθυνα για την διέγερση των μυών μας, η οποία τελικά οδηγεί στην κίνηση των μυών. Η επικοινωνία μεταξύ νευρικών κυττάρων και μεταξύ νευρικών κυττάρων και μυών πραγματοποιείται μέσω ουσιών αγγελιοφόρου (Πομπός). Αυτές οι χημικές ουσίες και άλλες σημαντικές για τη ζωή ουσίες παράγονται με τη βοήθεια του κυτταρικού πυρήνα. Όχι μόνο ο πυρήνας των κυττάρων, αλλά και τα άλλα συστατικά του soma παίζουν σημαντικό ρόλο. Επιπλέον, ο πυρήνας των κυττάρων ελέγχει όλες τις μεταβολικές οδούς σε όλα τα κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των νευρικών κυττάρων. Για να γίνει αυτό, ο κυτταρικός πυρήνας περιέχει όλα τα γονίδια μας, τα οποία, ανάλογα με τη χρήση, μπορούν να διαβαστούν και να μεταφραστούν στις απαιτούμενες πρωτεΐνες και ένζυμα.

Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα ειδικά χαρακτηριστικά του νευρικού κυττάρου διατίθενται από: Νευρικό κύτταρο