Ο πυρήνας

εισαγωγή

Ο κυτταρικός πυρήνας ή ο πυρήνας είναι το μεγαλύτερο οργανίδιο σε ένα κύτταρο και βρίσκεται στο κυτόπλασμα των ευκαρυωτικών κυττάρων. Ο πυρήνας των στρογγυλεμένων κυττάρων, οριοθετημένος από μια διπλή μεμβράνη (πυρηνικός φάκελος), περιέχει τις γενετικές πληροφορίες συσκευασμένες σε χρωματίνη, το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA). Ως αποθήκη γενετικών πληροφοριών, ο πυρήνας των κυττάρων έχει κεντρική σημασία για την κληρονομικότητα.

Λειτουργία του κυτταρικού πυρήνα

Όλα τα ανθρώπινα κύτταρα εκτός από τα ερυθροκύτταρα έχουν έναν πυρήνα στον οποίο το DNA έχει τη μορφή χρωμοσωμάτων. Ο πυρήνας των κυττάρων ρυθμίζει και ελέγχει όλες τις διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα σε ένα κελί. Για παράδειγμα, οι οδηγίες για τη σύνθεση πρωτεϊνών, τη μετάδοση γενετικών πληροφοριών, την κυτταρική διαίρεση και διάφορες μεταβολικές διεργασίες.

Εκτός από την αποθήκευση των γενετικών πληροφοριών, ο διπλασιασμός (Αναπαραγωγή) του DNA και τη σύνθεση των ριβονουκλεϊκών οξέων (RNA) μεταγράφοντας το DNA (μεταγραφή), καθώς και η τροποποίηση αυτού του RNA (επεξεργασία) στις πιο σημαντικές λειτουργίες του πυρήνα του κυττάρου.

Εκτός από το DNA στον πυρήνα των κυττάρων, οι άνθρωποι έχουν επίσης μιτοχονδριακό DNA στα μιτοχόνδρια, του οποίου η αντιγραφή είναι εντελώς ανεξάρτητη από τον πυρήνα. Οι πληροφορίες πολλών πρωτεϊνών που είναι απαραίτητες για την αναπνευστική αλυσίδα αποθηκεύονται εδώ.

Μάθετε περισσότερα για αυτό το θέμα: Κυτταρική αναπνοή στους ανθρώπους

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

Ποια είναι η πυρηνική ουσία;

Η πυρηνική ουσία είναι η γενετική πληροφορία που κωδικοποιείται στον πυρήνα. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ). Ένα μόριο DNA ή RNA αποτελείται με τη σειρά του από βασικά χημικά δομικά στοιχεία, τα νουκλεοτίδια, και αποτελείται από ένα σάκχαρο (δεοξυριβόζη για DNA ή ριβόζη για RNA), ένα όξινο φωσφορικό υπόλειμμα και μια βάση. Οι βάσεις ονομάζονται αδενίνη, κυτοσίνη, γουανίνη ή θυμίνη (ή ουρακίλη στην περίπτωση του RNA). Το DNA είναι μοναδικό λόγω της σταθερής αλληλουχίας των τεσσάρων βάσεων, η οποία διαφέρει σε κάθε άτομο.

Το DNA δεν έχει τη μορφή ελεύθερου κλώνου, αλλά τυλίγεται γύρω από ειδικές πρωτεΐνες (ιστόνες), οι οποίες είναι συλλογικά γνωστές ως χρωματίνη. Εάν αυτή η χρωματίνη συμπιέζεται περαιτέρω, τα χρωμοσώματα τελικά σχηματίζονται, τα οποία είναι ορατά κάτω από το μικροσκόπιο στη μεταφάση της μίτωσης. Τα σώματα σε σχήμα ράβδου είναι συνεπώς οι φορείς της γενετικής πληροφορίας και εμπλέκονται στη διαίρεση του πυρήνα. Ένα φυσιολογικό ανθρώπινο κύτταρο έχει 46 χρωμοσώματα τα οποία είναι διατεταγμένα σε ζεύγη (σετ διπλού ή διπλοειδούς χρωμοσώματος). 23 χρωμοσώματα προέρχονται από τη μητέρα και 23 χρωμοσώματα από τον πατέρα.

Μάθετε περισσότερα για το DNA

Επιπλέον, ο πυρήνας περιέχει τον πυρήνα, ο οποίος είναι ιδιαίτερα αισθητός ως συμπαγής ζώνη. Αποτελείται από ριβοσωμικό RNA (rRNA).

Διαβάστε περισσότερα για το θέμα Ριβοσώματα

Τι είναι το καρυόπλασμα;

Το καρυόπλασμα είναι επίσης γνωστό ως πυρηνικό πλάσμα ή νουκλεόπλασμα. Περιγράφει τις δομές που βρίσκονται στην πυρηνική μεμβράνη. Αντίθετα, υπάρχει επίσης το κυτόπλασμα, το οποίο οριοθετείται από την εξωτερική κυτταρική μεμβράνη (πλασμάλμιο).

Διαβάστε επίσης: Κυτταρικό πλάσμα στο ανθρώπινο σώμα

Αυτά τα δύο δωμάτια αποτελούνται κυρίως από νερό και διάφορα πρόσθετα. Μια σημαντική διαφορά μεταξύ του καρυόπλασματος και του κυτοπλάσματος είναι οι διαφορετικές συγκεντρώσεις ηλεκτρολυτών, όπως Cl- (χλωριούχο) και Na + (νάτριο). Αυτό το ειδικό περιβάλλον στο καρυόπλασμα αντιπροσωπεύει το βέλτιστο περιβάλλον για τις διαδικασίες αναπαραγωγής και μεταγραφής. Η χρωματίνη, η οποία περιέχει το γενετικό υλικό, και ο πυρήνας αποθηκεύεται επίσης στο καρυόπλασμα.

Μέγεθος πυρήνα

Οι πυρήνες των ευκαρυωτικών κυττάρων έχουν συνήθως στρογγυλεμένο σχήμα και διάμετρο 5-16 μm. Ο εμφανής πυρήνας μπορεί να φανεί καθαρά στο μικροσκόπιο φωτός και έχει διάμετρο 2-6 μm. Γενικά, η εμφάνιση και το μέγεθος του πυρήνα των κυττάρων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο και το είδος των κυττάρων.

Η διπλή μεμβράνη του κυτταρικού πυρήνα

Ο κυτταρικός πυρήνας διαχωρίζεται από το κυτόπλασμα με διπλή μεμβράνη. Αυτή η διπλή μεμβράνη ονομάζεται πυρηνικός φάκελος και αποτελείται από μια εσωτερική και μια εξωτερική πυρηνική μεμβράνη, με τον ενδιάμεσο πυρηνικό χώρο. Και οι δύο μεμβράνες συνδέονται μεταξύ τους με πόρους και έτσι σχηματίζουν μια φυσιολογική μονάδα (βλ. Επόμενη ενότητα).

Γενικά, οι διπλές μεμβράνες αποτελούνται πάντα από μια λιπιδική διπλή στιβάδα στην οποία ενσωματώνονται διάφορες πρωτεΐνες.Αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να τροποποιηθούν με διάφορα υπολείμματα σακχάρου και να επιτρέψουν τις ειδικές βιολογικές λειτουργίες της πυρηνικής μεμβράνης.

Όπως όλες οι διπλές μεμβράνες, ο πυρηνικός φάκελος έχει και τα δύο που αγαπούν το νερό (υδρόφιλο) καθώς και ένα νερό που αποφεύγει (υδροφόβος) Μερίδα και ως εκ τούτου λιπαρό και υδατοδιαλυτό (αμφιφιλικό). Σε υδατικά διαλύματα, τα πολικά λιπίδια της διπλής μεμβράνης σχηματίζουν συσσωματώματα και διατάσσονται με τέτοιο τρόπο ώστε το υδρόφιλο μέρος να βλέπει στο νερό, ενώ τα υδρόφοβα μέρη της διπλής στιβάδας συνδέονται μεταξύ τους. Αυτή η ειδική δομή δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την επιλεκτική διαπερατότητα της διπλής μεμβράνης, πράγμα που σημαίνει ότι οι κυτταρικές μεμβράνες είναι διαπερατές μόνο από ορισμένες ουσίες.

Εκτός από τη ρυθμιζόμενη ανταλλαγή ουσιών, ο πυρηνικός φάκελος χρησιμεύει επίσης στην οριοθέτηση (Διαμερισματοποίηση) του κυτταρικού πυρήνα και σχηματίζει ένα φυσιολογικό φράγμα έτσι ώστε μόνο ορισμένες ουσίες να μπορούν να εισέλθουν και να βγουν από τον πυρήνα του κυττάρου.

Διαβάστε περισσότερα για το θέμα: Κυτταρική μεμβράνη

Για τι χρειάζονται οι πυρηνικοί πόροι;

Οι πόροι στη μεμβράνη είναι σύνθετα κανάλια με διάμετρο 60 έως 100 nm που σχηματίζουν ένα φυσιολογικό φράγμα μεταξύ του πυρήνα και του κυτοπλάσματος. Απαιτούνται για τη μεταφορά ορισμένων μορίων προς ή από τον πυρήνα των κυττάρων.

Αυτά τα μόρια περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, mRNA, το οποίο έχει μεγάλη σημασία για την αντιγραφή και την επακόλουθη μετάφραση. Το DNA αντιγράφεται πρώτα στον πυρήνα των κυττάρων έτσι ώστε να δημιουργηθεί το mRNA. Αυτό το αντίγραφο του γενετικού υλικού αφήνει τον πυρήνα του κυττάρου μέσω ενός πυρηνικού πόρου και φτάνει στα ριβοσώματα, όπου γίνεται η μετάφραση.

Λειτουργίες του κυτταρικού πυρήνα

Δύο στοιχειώδεις βιολογικές διεργασίες λαμβάνουν χώρα στον κυτταρικό πυρήνα: αφενός, η αντιγραφή του DNA και, αφετέρου, η μεταγραφή, δηλ. Η μεταγραφή του DNA σε RNA.

Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης (μίτωση), το DNA διπλασιάζεται (αντιγραφή). Μόνο αφού διπλασιαστεί ολόκληρη η γενετική πληροφορία, το κύτταρο μπορεί να διαιρεθεί και έτσι να αποτελέσει τη βάση για την ανάπτυξη και την ανανέωση των κυττάρων.

Κατά τη διάρκεια της μεταγραφής, ένας από τους δύο κλώνους του DNA χρησιμοποιείται ως μήτρα και μετατρέπεται σε συμπληρωματική αλληλουχία RNA. Μια ποικιλία παραγόντων μεταγραφής καθορίζουν ποια γονίδια μεταγράφονται. Το προκύπτον RNA τροποποιείται σε πολλά περαιτέρω στάδια. Το σταθερό τελικό προϊόν που μπορεί να εξαχθεί στο κυτόπλασμα και τελικά να μεταφραστεί σε πρωτεϊνικά δομικά στοιχεία ονομάζεται messenger RNA (mRNA).

Μάθετε περισσότερα για αυτό: Καθήκοντα του πυρήνα των κυττάρων

Τι συμβαίνει όταν ο κυτταρικός πυρήνας διαιρείται;

Η κυτταρική διαίρεση πυρήνα θεωρείται ότι είναι η διαίρεση ενός κυτταρικού πυρήνα, η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί με δύο διαφορετικούς τρόπους. Οι δύο τύποι, η μίτωση και η μύωση, διαφέρουν στη διαδικασία και επίσης στη λειτουργία τους. Ανάλογα με τον τύπο διαίρεσης του πυρήνα που έχει λάβει χώρα, λαμβάνονται διαφορετικά θυγατρικά κύτταρα.

Μετά τη λήξη της μίτωσης, έχετε δύο θυγατρικά κύτταρα που είναι πανομοιότυπα με το μητρικό κύτταρο και που έχουν επίσης ένα διπλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Αυτός ο τύπος κυτταρικής πυρήνας κυριαρχεί στον ανθρώπινο οργανισμό. Η λειτουργία τους είναι η ανανέωση όλων των κυττάρων, όπως εκείνων των κυττάρων του δέρματος ή εκείνων των κυττάρων των βλεννογόνων. Η μίτωση λαμβάνει χώρα σε διάφορες φάσεις, αλλά υπάρχει μόνο μία πραγματική διαίρεση χρωμοσωμάτων.

Σε αντίθεση με αυτό, η meiosis αποτελείται από δύο βασικά τμήματα. Το αποτέλεσμα μιας ολοκληρωμένης μείωσης είναι τέσσερα κύτταρα που περιέχουν ένα απλοειδές σύνολο χρωμοσωμάτων. Αυτά τα γεννητικά κύτταρα είναι απαραίτητα για τη σεξουαλική αναπαραγωγή και επομένως βρίσκονται μόνο στα γεννητικά όργανα.

Στις γυναίκες, είναι τα κύτταρα των ωαρίων που υπάρχουν στις ωοθήκες από τη γέννηση. Σε αρσενικούς οργανισμούς, το σπέρμα παράγεται στους όρχεις και είναι έτοιμο για γονιμοποίηση.
Εάν ενδιαφέρεστε περαιτέρω για αυτό το θέμα, διαβάστε το επόμενο άρθρο μας παρακάτω: Meiosis - απλά εξηγείται!

Όταν το ωάριο και το σπέρμα συντήκονται κατά τη γονιμοποίηση, δύο απλοειδή σύνολα χρωμοσωμάτων σχηματίζουν ένα κύτταρο με ένα σύνολο διπλοειδών.

Διαβάστε περισσότερα για το θέμα: Διαίρεση του πυρήνα των κυττάρων

Τι είναι η μεταφορά πυρήνα κυττάρων;

Μια μεταφορά πυρήνα (συνώνυμο: μεταμόσχευση πυρήνα) είναι η εισαγωγή ενός πυρήνα σε ένα ωάριο χωρίς πυρήνα. Αυτό παρήχθη τεχνητά εκ των προτέρων, για παράδειγμα χρησιμοποιώντας υπεριώδη ακτινοβολία. Το τώρα πυρηνωμένο ωάριο μπορεί στη συνέχεια να εισαχθεί σε ένα σεξουαλικά ώριμο άτομο και να μεταφερθεί σε όρο. Με αυτόν τον τρόπο, το προηγουμένως πυρηνωμένο κύτταρο λαμβάνει γενετικές πληροφορίες και ως αποτέλεσμα αλλαγές.

Αυτή η διαδικασία αντιπροσωπεύει έναν τύπο ασεξουαλικής γονιμοποίησης και χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1968. Υπάρχουν θεραπευτικές προσεγγίσεις που στοχεύουν στην παραγωγή συγκεκριμένων ιστών από βλαστικά κύτταρα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεταμοσχεύσεις. Επιπλέον, η πυρηνική μεταφορά σωματικών κυττάρων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κλωνοποίηση. Ωστόσο, για ηθικούς λόγους, αυτό επιτρέπεται μόνο για ζώα, αν και είναι επίσης αμφιλεγόμενο εδώ, καθώς πολλά ζώα πεθαίνουν κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας ή γεννιούνται άρρωστα. Το πιο διάσημο παράδειγμα είναι το κλωνοποιημένο πρόβατο Dolly. Αυτό το κλωνοποιημένο πρόβατο ήταν γενετικά πανομοιότυπο με το μητρικό του ζώο.

Ο πυρήνας ενός νευρικού κυττάρου

Τα νευρικά κύτταρα (νευρώνες) είναι τελικά διαφοροποιημένα κύτταρα. Σε αντίθεση με άλλα κελιά, δεν μπορούν πλέον να διαχωριστούν. Ωστόσο, οι νευρώνες έχουν την ικανότητα να αναγεννηθούν και η ειδική επανάληψη εργασιών («εκπαίδευση εγκεφάλου») αυξάνει την πλαστικότητα του εγκεφάλου.

Ο κυτταρικός πυρήνας κάθεται στο κυτταρικό σώμα (soma) του νευρικού κυττάρου. Ο πυρηνικός φάκελος περιέχει μυελίνη, μια ουσία που εμφανίζεται ειδικά στο νευρικό σύστημα και έχει μόνο χαμηλότερη περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες από άλλες διπλές μεμβράνες.

Η λήψη και μετάδοση πληροφοριών με τη μορφή ηλεκτρικών παλμών (δυναμικά δράσης) είναι το πιο σημαντικό καθήκον των νευρώνων. Οι νευροδιαβιβαστές είναι χημικοί αγγελιοφόροι που επιτρέπουν στα νευρικά κύτταρα να επικοινωνούν μεταξύ τους. Ως το κέντρο ελέγχου του νευρώνα, ο πυρήνας των κυττάρων ρυθμίζει κυρίως την παραγωγή των διαφόρων ουσιών αγγελιοφόρου και την έκφραση των αντίστοιχων υποδοχέων.

Με δέσμευση ενός νευροδιαβιβαστή στον κατάλληλο υποδοχέα, το αντίστοιχο αποτέλεσμα μεταφέρεται στο νευρικό κύτταρο. Είναι ζωτικής σημασίας να μην υπάρχουν συγκεκριμένα εφέ πομπού, αλλά μόνο εφέ ειδικά για τον υποδοχέα. Αυτό σημαίνει ότι η επίδραση της ουσίας αγγελιοφόρου εξαρτάται από τον υποδοχέα.