Клетъчно ядро: характеристики, функции, структура и състав
Клетъчното ядро е фундаментално отделение на еукариотните клетки. Това е най-видимата структура на този клетъчен тип и има генетичен материал. Той насочва всички клетъчни процеси: съдържа всички инструкции, кодирани в ДНК за извършване на необходимите реакции. Участва в процесите на клетъчно делене.
Всички еукариотни клетки имат ядро, с изключение на някои специфични примери като зрели червени кръвни клетки (еритроцити) в бозайници и флоемни клетки в растенията. По същия начин, има клетки с повече от едно ядро, като някои мускулни клетки, хепатоцити и неврони.
![](http://questionofwill.com/img/biolog/450/n-cleo-celular-caracter-sticas.png)
Ядрото е открито през 1802 г. от Франц Бауер; Въпреки това, през 1830 г. учен Робърт Браун също наблюдава тази структура и става популярен като основен откривател. Поради големия си размер, може да се наблюдава ясно под микроскоп. В допълнение, това е структура на лесно оцветяване.
Ядрото не е хомогенна и статична сферична единица с диспергирана ДНК. Тя е сложна и сложна структура с различни компоненти и части вътре. В допълнение, тя е динамична и постоянно се променя през целия клетъчен цикъл.
функции
Ядрото е основната структура, която позволява диференциацията между еукариотни и прокариотни клетки. Това е най-голямото отделение за клетки. Обикновено ядрото е близо до центъра на клетката, но има изключения, като плазмени клетки и епителни клетки.
Това е сферообразна органела с диаметър около 5 μm, но може да достигне до 12 μm, в зависимост от вида на клетката. Мога да заема приблизително 10% от общия клетъчен обем.
Той има ядрена обвивка, образувана от две мембрани, която я отделя от цитоплазмата. Генетичният материал е организиран заедно с протеини вътре в него.
Независимо от факта, че вътре в ядрото няма други мембранни подразделения, ако може да се разграничи поредица от компоненти или области в структурата, които имат специфични функции.
функции
На ядрото се приписва изключително голям брой функции, тъй като съдържа сбор от цялата генетична информация на клетката (с изключение на митохондриалната ДНК и хлоропластната ДНК) и насочва процесите на клетъчното делене. В обобщение, основните функции на ядрото са следните:
Регулация на ген
Наличието на липидна бариера между генетичния материал и останалите цитоплазмени компоненти спомага за намаляване на интерференцията на други компоненти във функционирането на ДНК. Това представлява еволюционна иновация от голямо значение за групите еукариоти.
Рязане и снаждане
Процесът на свързващата РНК се осъществява в ядрото, преди молекулата да се премести в цитоплазмата.
Целта на този процес е елиминирането на интроните ("парчета" от генетичен материал, които не са кодиращи и които прекъсват екзони, области, които кодират) на РНК. Впоследствие РНК напуска ядрото, където се трансформира в протеини.
Има и други по-специфични функции на всяка основна структура, които ще бъдат разгледани по-късно.
Структура и състав
Ядрото се състои от три определени части: ядрената обвивка, хроматинът и ядрото. След това ще опишем подробно всяка структура:
Ядрена обвивка
Ядрената обвивка е съставена от мембрани с липидна природа и отделя ядрото от останалите клетъчни компоненти. Тази мембрана е двойна и между тях е малко пространство, наречено perinuclear space.
Вътрешната и външната мембранна система образува непрекъсната структура с ендоплазмения ретикулум
Тази мембранна система се прекъсва от серия от пори. Тези ядрени канали позволяват обмен на материал с цитоплазмата, тъй като ядрото не е напълно изолирано от останалите компоненти.
Комплекс от ядрени пори
Чрез тези пори обменът на вещества става по два начина: пасивен, без необходимост от енергийни разходи; или активни, с разходи за енергия. Пасивните могат да влизат и излизат от малки молекули като вода или соли, по-малко от 9 nm или 30-40 kDa.
Това се случва за разлика от молекулите с високо молекулно тегло, които изискват АТФ (енергийно-аденозин трифосфат) да се движи през тези отделения. Големите молекули включват части от РНК (рибонуклеинова киселина) или други биомолекули с протеинова природа.
Порите не са просто дупки, през които преминават молекулите. Протеини с важен размер са структури, които могат да съдържат 100 или 200 протеина и се наричат "ядрен порите". Структурно, тя почти прилича на баскетболен кош. Тези протеини се наричат нуклеопорини.
Този комплекс е открит в голям брой организми: от дрожди до хора. В допълнение към функцията на клетъчния транспорт, тя също участва в регулирането на генната експресия. Те са незаменима структура за еукариотите.
По отношение на размера и броя, комплексът може да носи размер от 125 MDa при гръбначни животни, а едно ядро в тази група животни може да съдържа около 2000 пори. Тези характеристики варират в зависимост от изследвания таксон.
хроматин
Хроматинът се намира в ядрото, но не можем да го считаме за отделение на ядрото. Той получава това име за отличната способност за оцветяване и се наблюдава под микроскоп.
ДНК е изключително дълга линейна молекула в еукариотите. Уплътняването му е ключов процес. Генетичният материал е свързан с поредица от протеини, наречени хистони, които имат висок афинитет към ДНК. Има и други видове протеини, които могат да взаимодействат с ДНК и не са хистони.
В хистони, ДНК рулони и образуват хромозоми. Това са динамични структури и не се намират постоянно в тяхната типична форма (Xs и Ys, които сме свикнали да наблюдаваме в илюстрациите на книгите). Това подреждане се появява само по време на процесите на клетъчно деление.
В останалите етапи (когато клетката не е в процес на разделяне), отделните хромозоми не могат да бъдат разграничени. Този факт не предполага, че хромозомите са диспергирани хомогенно или разбъркано от ядрото.
На интерфейса хромозомите са организирани в специфични области. В клетки на бозайници всяка хромозома заема специфична "територия".
Видове хроматин
Различават се два вида хроматин: хетерохроматин и еухроматин. Първият е силно кондензиран и разположен в периферията на ядрото, така че машината за транскрипция няма достъп до тези гени. Евроматинът е организиран по-свободно.
Хетерохроматинът се разделя на два вида: конститутивен хетерохроматин, който никога не се експресира; и факултативен хетерохроматин, който не се транскрибира в някои клетки, а в други - да.
Най-известният пример за хетерохроматин като регулатор на генната експресия е кондензацията и инактивирането на Х-хромозомата, а при бозайниците женските имат ХХ сексуални хромозоми, докато мъжките са XY.
Поради генната дозировка, жените не могат да имат два пъти повече гени в Х от мъжките. За да се избегне този конфликт, X хромозома се инактивира (превръщайки се в хетерохроматин) произволно във всяка клетка.
ядърце
Ядрото е много подходяща вътрешна структура на ядрото. Това не е отделение, ограничено от мембранни структури, а по-тъмна зона на ядрото със специфични функции.
В тази област, гените, кодиращи рибозомната РНК, транскрибирани от РНК полимераза I, са групирани.В човешката ДНК тези гени се намират в спътниците на следните хромозоми: 13, 14, 15, 21 и 22. ядрените организатори.
От своя страна, ядрото се разделя на три отделни области: фибриларни центрове, фибриларни компоненти и гранулирани компоненти.
Последните изследвания натрупаха все повече и повече доказателства за възможни допълнителни функции на ядрената клетка, не само ограничени до синтеза и сглобяването на рибозомната РНК.
Понастоящем се смята, че ядрото може да бъде включено в сглобяването и синтеза на различни протеини. Посттранскрипционни модификации също са доказани в тази ядрена зона.
Ядрото също участва в регулаторните функции. Едно проучване показва как тя е свързана с туморни супресорни протеини.
Корпус на Кахал
Телата на Кахал (наричани също спирални тела ) носят това име в чест на неговия откривател Сантяго Рамон и Кахал. Този изследовател наблюдавал тези корпускули в невроните през 1903 година.
Те са малки структури под формата на сфери и има 1 до 5 копия на ядро. Тези тела са много сложни с доста голям брой компоненти, сред тези транскрипционни фактори и машини, свързани със снаждане .
Тези сферични структури са открити в различни части на ядрото, тъй като те са подвижни структури. Обикновено се намират в нуклеоплазмата, въпреки че раковите клетки са открити в ядрото.
В сърцевината има два типа кутии, класифицирани според размера им: големи и малки.
PML тела
Телата на ПМЛ ( промиелоцитна левкемия ) са малки субнуклеарни сферични зони с клинично значение, тъй като са свързани с вирусни инфекции и онкогенеза.
В литературата те са известни с различни имена, като ядрен домейн 10, тела на Кремер и онкогенни ПМЛ домейни.
Сърцевината притежава от 10 до 30 от тези домени и има диаметър от 0.2 до 1.0 цт. Неговите функции включват генна регулация и синтез на РНК.