Vlastnosti buněčného jádra, funkce, struktura

The buněčné jádro je to základní kompartment eukaryotických buněk. Je to nejnápadnější struktura tohoto buněčného typu a obsahuje genetický materiál. Řídí všechny buněčné procesy: obsahuje všechny instrukce zakódované v DNA k provádění nezbytných reakcí. Podílí se na procesech buněčného dělení.

Všechny eukaryotické buňky mají jádro, s výjimkou některých konkrétních příkladů, jako jsou zralé červené krvinky (erytrocyty) u savců a floemové buňky v rostlinách. Podobně existují buňky s více než jedním jádrem, jako jsou některé svalové buňky, hepatocyty a neurony..

Jádro objevil v roce 1802 Franz Bauer; V roce 1830 však tuto strukturu pozoroval také vědec Robert Brown, který se stal populárním jako její hlavní objevitel. Díky své velké velikosti jej lze jasně pozorovat pod mikroskopem. Kromě toho se jedná o strukturu, kterou lze snadno obarvit..

Jádro není homogenní a statická sférická entita s rozptýlenou DNA. Jedná se o složitou a složitou strukturu s různými součástmi a částmi uvnitř. Kromě toho je dynamický a neustále se mění v průběhu buněčného cyklu..

Rejstřík článků

• 1 Charakteristika buněčného jádra
• 2 funkce
  • 2.1 Regulace genů
  • 2.2 Řezání a spojování
• 3 Struktura a složení
  • 3.1 Jaderná obálka
  • 3.2 Komplex jaderných pórů
  • 3.3 Chromatin
  • 3,4 jádra
  • 3.5 Cajalská těla
  • 3,6 těla PML
• 4 Odkazy

Charakteristika buněčného jádra

Jádro je hlavní strukturou, která umožňuje rozlišení mezi eukaryotickými a prokaryotickými buňkami. Je to největší komora buněk. Obecně je jádro blízko středu buňky, ale existují výjimky, jako jsou plazmatické buňky a epiteliální buňky..

Je to koule ve tvaru organely o průměru asi 5 µm v průměru, ale může dosáhnout 12 µm, v závislosti na typu buňky. Dokážu zabrat přibližně 10% z celkového objemu buňky.

Má jadernou obálku tvořenou dvěma membránami, které ji oddělují od cytoplazmy. Genetický materiál je organizován společně s proteiny v něm.

Navzdory skutečnosti, že v jádře nejsou žádné další membránové dílčí oddíly, lze ve struktuře rozlišit řadu složek nebo oblastí, které mají specifické funkce..

Funkce

Jádru je přičítáno mimořádné množství funkcí, protože obsahuje sběr veškeré genetické informace buňky (kromě mitochondriální DNA a chloroplastové DNA) a řídí procesy dělení buněk. Stručně řečeno, hlavní funkce jádra jsou následující:

Regulace genů

Existence lipidové bariéry mezi genetickým materiálem a zbytkem cytoplazmatických složek pomáhá snižovat interference jiných složek ve fungování DNA. To představuje evoluční inovaci, která má velký význam pro skupiny eukaryot..

Řezání a spojování

Proces sestřihu messengerové RNA nastává v jádru, než molekula cestuje do cytoplazmy.

Cílem tohoto procesu je eliminace intronů („kousků“ genetického materiálu, které nekódují a přerušují exony, oblasti, které kódují) z RNA. Následně RNA opouští jádro, kde je přeložena do proteinů..

Existují další specifičtější funkce každé základní struktury, o kterých bude pojednáno později..

Struktura a složení

Jádro se skládá ze tří definovaných částí: jaderné obálky, chromatinu a jádra. Níže podrobně popíšeme každou strukturu:

Jaderný obal

Jaderný obal je složen z membrán lipidové povahy a odděluje jádro od zbytku buněčných složek. Tato membrána je dvojitá a mezi nimi je malý prostor zvaný perinukleární prostor.

Vnitřní a vnější membránový systém tvoří s endoplazmatickým retikulem souvislou strukturu

Tento membránový systém je přerušen řadou pórů. Tyto jaderné kanály umožňují výměnu materiálu s cytoplazmou, protože jádro není zcela izolováno od zbytku složek..

Komplex jaderných pórů

Prostřednictvím těchto pórů dochází k výměně látek dvěma způsoby: pasivně, bez potřeby energetického výdeje; nebo aktivní, s výdajem energie. Pasivně mohou malé molekuly, jako je voda nebo soli, menší než 9 nm nebo 30-40 kDa, vstoupit a odejít.

K tomu dochází na rozdíl od molekul s vysokou molekulovou hmotností, které k pohybu v těchto kompartmentech vyžadují ATP (energie-adenosintrifosfát). Mezi velké molekuly patří kousky RNA (kyselina ribonukleová) nebo jiné biomolekuly proteinové povahy.

Póry nejsou jen díry, kterými molekuly procházejí. Jsou to velké proteinové struktury, které mohou obsahovat 100 nebo 200 proteinů a nazývají se „komplex jaderných pórů“. Strukturálně to vypadá hodně jako basketbalový koš. Tyto proteiny se nazývají nukleoporiny..

Tento komplex byl nalezen u velkého počtu organismů: od kvasinek po člověka. Kromě funkce buněčného transportu se také podílí na regulaci genové exprese. Pro eukaryoty jsou nepostradatelnou strukturou.

Pokud jde o velikost a počet, může komplex u obratlovců dosáhnout velikosti 125 MDa a jádro v této skupině zvířat může mít asi 2 000 pórů. Tyto vlastnosti se liší podle studovaného taxonu..

Chromatin

Chromatin se nachází v jádře, ale nemůžeme ho považovat za jeho kompartment. Dostává toto jméno pro vynikající schopnost obarvení a pozorování v mikroskopu.

DNA je u eukaryot extrémně dlouhá lineární molekula. Jeho zhutnění je klíčovým procesem. Genetický materiál je spojen s řadou proteinů zvaných histony, které mají vysokou afinitu k DNA. Existují také jiné typy proteinů, které mohou interagovat s DNA a nejedná se o histony.

V histonech se DNA váže a tvoří chromozomy. Jedná se o dynamické struktury a nejsou neustále ve svém typickém tvaru (Xs a Ys, které jsme zvyklí vidět v knižních ilustracích). Toto uspořádání se objevuje pouze během procesů buněčného dělení.

Ve zbývajících fázích (když buňka není v procesu dělení) nelze jednotlivé chromozomy rozlišit. Tato skutečnost nenaznačuje, že jsou chromozomy dispergovány homogenně nebo neuspořádaně v celém jádře..

Na rozhraní jsou chromozomy uspořádány do konkrétních domén. V buňkách savců zaujímá každý chromozom určité „území“.

Typy chromatinu

Lze rozlišit dva typy chromatinu: heterochromatin a euchromatin. První je vysoce kondenzovaný a je umístěn na periferii jádra, takže transkripční aparát nemá přístup k těmto genům. Euchromatin je volněji organizovaný.

Heterochromatin je rozdělen do dvou typů: konstitutivní heterochromatin, který není nikdy exprimován; a fakultativní heterochromatin, který není přepsán v některých buňkách a je přepisován v jiných.

Nejznámějším příkladem heterochromatinu jako regulátoru genové exprese je kondenzace a inaktivace chromozomu X. U savců mají ženy XX pohlavních chromozomů, zatímco muži XY..

Z důvodu dávkování genů nemohou mít ženy v X dvakrát tolik genů než muži. Aby se zabránilo tomuto konfliktu, je v každé buňce náhodně inaktivován chromozom X (stává se heterochromatinem)..

Nucleolus

Nukleolus je velmi relevantní vnitřní struktura jádra. Není to kompartment vymezený membránovými strukturami, je to tmavší oblast jádra se specifickými funkcemi.

V této oblasti jsou geny kódující ribozomální RNA seskupeny a transkribovány RNA polymerázou I. V lidské DNA se tyto geny nacházejí v satelitech následujících chromozomů: 13, 14, 15, 21 a 22. Jedná se o nukleolární organizátory.

Na druhé straně je jádro rozděleno do tří samostatných oblastí: fibrilární centra, fibrilární komponenty a granulární komponenty..

Nedávné studie nahromadily stále více důkazů o možných dalších funkcích jádra, které se neomezují pouze na syntézu a sestavení ribozomální RNA.

V současné době se předpokládá, že nukleolus může být zapojen do sestavování a syntézy různých proteinů. V této jaderné zóně byly také prokázány post-transkripční úpravy.

Nukleolus se také účastní regulačních funkcí. Studie ukázala, jak to souviselo s proteiny potlačujícími nádor.

Cajalova těla

Těla Cajal (také volal svinutá těla) nesou toto jméno na počest svého objevitele Santiaga Ramóna y Cajala. Tento výzkumník pozoroval tyto krvinky v neuronech v roce 1903.

Jsou to malé struktury ve formě koulí a existují od 1 do 5 kopií na jádro. Tato těla jsou velmi složitá a mají poměrně vysoký počet složek, včetně těchto transkripčních faktorů a souvisejících mechanismů. sestřih.

Tyto sférické struktury byly nalezeny v různých částech jádra, protože se jedná o mobilní struktury. Obvykle se nacházejí v nukleoplazmě, i když v rakovinných buňkách byly nalezeny v nukleolu.

V jádru jsou dva typy karoserií, které jsou klasifikovány podle velikosti: velké a malé.

Těla PML

Těla PML (pro zkratku v angličtině, promyelocytární leukémie) jsou malé sférické subnukleární oblasti s klinickým významem, protože souvisejí s virovými infekcemi a onkogenezí.

Jsou známy v literatuře různými jmény, jako je jaderná doména 10, Kremerova těla a PML onkogenní domény..

Jádro má 10 až 30 těchto domén a mají průměr 0,2 až 1,0 um. Mezi jeho funkcemi vyniká regulace genů a syntéza RNA..

Reference

1. Adam, S.A. (2001). Komplex jaderných pórů. Biologie genomu, dva(9), recenze 0007.1 - recenze 0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologie: život na Zemi. Pearsonovo vzdělání.
3. Boisvert, F. M., Hendzel, M. J. a Bazett-Jones, D. P. (2000). Jaderná těla promyelocytární leukémie (PML) jsou proteinové struktury, které nehromadí RNA. Žurnál buněčné biologie, 148(2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Buněčné jádro. Elsevier.
5. Cooper, G. M. a Hausman, R. E. (2000). Buňka: molekulární přístup. Sunderland, MA: Sinauer spolupracovníci.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologie. Panamerican Medical Ed..
7. Dundr, M. a Misteli, T. (2001). Funkční architektura v buněčném jádru. Biochemical Journal, 356(2), 297 - 310.
8. Eynard, A. R., Valentich, M. A., & Rovasio, R. A. (2008). Histologie a embryologie člověka: buněčné a molekulární základy. Panamerican Medical Ed..
9. Hetzer, M. W. (2010). Jaderná obálka. Perspektivy Cold Spring Harbor v biologii, dva(3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Stručná struktura a funkce jaderných pórů. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
11. Montaner, A. T. (2002). Cajalovo doplňkové tělo. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, J. W., a Forbes, D. J. (1987). Jádro: struktura, funkce a dynamika. Roční přehled biochemie, 56(1), 535-565.