Značajke, funkcije, struktura i sastav ćelijskog jezgre



jezgre stanica to je temeljni dio eukariotskih stanica. To je najvidljivija struktura ove vrste stanica i ima genetski materijal. Ona usmjerava sve stanične procese: sadrži sve upute koje su kodirane u DNK za provođenje potrebnih reakcija. Uključen je u procese stanične diobe.

Sve eukariotske stanice imaju jezgru, s izuzetkom nekih specifičnih primjera kao što su zrele crvene krvne stanice (eritrociti) u sisavaca i floemske stanice u biljkama. Isto tako, postoje stanice s više od jedne jezgre, kao što su neke mišićne stanice, hepatociti i neuroni.

Jezgra je 1802. godine otkrio Franz Bauer; Međutim, 1830. znanstvenik Robert Brown također je promatrao tu strukturu i postao popularan kao glavni otkrivač. Zbog svoje velike veličine, može se jasno vidjeti pod mikroskopom. Osim toga, to je jednostavna struktura za bojenje.

Jezgra nije homogena i statična sferna cjelina s raspršenom DNA. To je složena i zamršena struktura s različitim komponentama i dijelovima. Osim toga, ona je dinamična i stalno se mijenja tijekom staničnog ciklusa.

indeks

  • 1 Značajke
  • 2 Funkcije
    • 2.1
    • 2.2 Rezanje i spajanje
  • 3 Struktura i sastav
    • 3.1 Nuklearna omotnica
    • 3.2. Kompleks nuklearnih pora
    • 3.3 Kromatin
    • 3.4 Nukleolus
    • 3,5 korpus Cajala
    • 3.6 Tijela PML-a
  • 4 Reference

značajke

Jezgra je glavna struktura koja omogućuje diferencijaciju između eukariotskih i prokariotskih stanica. To je najveći odjeljak stanica. Općenito, jezgra je blizu središta stanice, ali postoje iznimke, kao što su plazma stanice i epitelne stanice..

To je organela u obliku kuglice promjera oko 5 μm u prosjeku, ali može doseći 12 μm, ovisno o tipu stanice. Mogu zauzimati oko 10% ukupnog volumena stanica.

Ima nuklearnu ovojnicu koju čine dvije membrane koje ga odvajaju od citoplazme. Genetski materijal je organiziran zajedno s proteinima unutar.

Unatoč činjenici da unutar jezgre nema drugih membranskih podkompozicija, može se razlikovati niz komponenti ili regija unutar strukture koje imaju specifične funkcije..

funkcije

Jezgra se pripisuje izvanrednom broju funkcija, jer sadrži zbirku svih genetskih informacija o stanici (isključujući mitohondrijsku DNA i kloroplastnu DNA) i usmjerava procese stanične diobe. Ukratko, glavne funkcije jezgre su sljedeće:

Regulacija gena

Postojanje lipidne barijere između genetskog materijala i ostatka citoplazmatskih komponenti pomaže u smanjenju interferencije drugih komponenti u funkcioniranju DNA. To predstavlja evolucijsku inovaciju od velike važnosti za skupine eukariota.

Rezanje i spajanje

Proces spajanja kurirske RNA pojavljuje se u jezgri, prije nego se molekula pomakne u citoplazmu.

Cilj ovog procesa je eliminacija introna ("komada" genetskog materijala koji ne kodiraju i koji prekidaju egzone, područja koja kodiraju) RNA. Nakon toga RNA napušta jezgru, gdje se prevodi u proteine.

Postoje i druge specifičnije funkcije svake temeljne strukture o kojima ćemo kasnije raspravljati.

Struktura i sastav

Jezgru čine tri definirana dijela: nuklearna ovojnica, kromatin i jezgra. Zatim ćemo detaljno opisati svaku strukturu:

Nuklearna omotnica

Nuklearna ovojnica se sastoji od membrana lipidne prirode i odvaja jezgru od ostalih staničnih komponenti. Ova membrana je dvostruka i između njih je mali prostor nazvan perinuklearni prostor.

Unutarnji i vanjski membranski sustav tvori kontinuiranu strukturu s endoplazmatskim retikulumom

Ovaj membranski sustav je prekinut nizom pora. Ovi nuklearni kanali dopuštaju razmjenu materijala s citoplazmom jer nukleus nije potpuno izoliran od ostalih komponenti.

Kompleks nuklearnih pora

Kroz te pore, razmjena tvari odvija se na dva načina: pasivno, bez potrebe za trošenjem energije; ili aktivni, s troškovima energije. Pasivni mogu ući i izaći iz malih molekula kao što su voda ili soli, manje od 9 nm ili 30-40 kDa.

To se događa suprotno molekulama visoke molekularne težine, koje zahtijevaju kretanje ATP-a (energija-adenozin trifosfat) kroz te odjeljke. Velike molekule uključuju dijelove RNA (ribonukleinske kiseline) ili druge biomolekule proteinske prirode.

Pore ​​nisu samo rupe kroz koje prolaze molekule. Proteini važne veličine su strukture koje mogu sadržavati 100 ili 200 proteina i nazivaju se "kompleks nuklearnih pora". Strukturno gledano, vrlo sliči košarkaškoj košarici. Ovi proteini nazivaju se nukleoporini.

Ovaj kompleks je pronađen u velikom broju organizama: od kvasaca do ljudi. Osim funkcije prijenosa stanica, ona je također uključena u regulaciju ekspresije gena. One su nezamjenjiva struktura za eukariote.

Što se tiče veličine i broja, kompleks može nositi veličinu od 125 MDa u kralježnjaka, a jezgra u ovoj životinjskoj skupini može sadržavati oko 2000 pora. Ove karakteristike variraju u skladu s istraživanom svojstvima.

kromatina

Kromatin se nalazi u jezgri, ali ga ne možemo smatrati odjeljkom jezgre. To ime dobiva zbog izvrsne sposobnosti bojanja i promatranja pod mikroskopom.

DNA je ekstremno duga linearna molekula u eukariotima. Njegovo zbijanje je ključni proces. Genetski materijal povezan je s nizom proteina zvanih histoni, koji imaju visok afinitet za DNK. Postoje i drugi tipovi proteina koji mogu djelovati s DNA i nisu histoni.

U histonima, DNK svici i tvori kromosome. To su dinamičke strukture i ne nalaze se stalno u njihovom tipičnom obliku (Xs i Ys koje smo navikli promatrati u ilustracijama knjiga). Ovaj se aranžman pojavljuje samo tijekom procesa stanične diobe.

U ostalim fazama (kada stanica nije u procesu podjele), pojedini kromosomi se ne mogu razlikovati. Ta činjenica ne sugerira da su kromosomi homogeno ili neuređeno raspršeni po jezgri.

Na sučelju, kromosomi su organizirani u specifične domene. U stanicama sisavaca, svaki kromosom zauzima specifično "područje".

Vrste kromatina

Razlikuju se dvije vrste kromatina: heterochromatin i euchromatin. Prvi je visoko kondenziran i smješten na periferiji jezgre, tako da stroj za transkripciju nema pristup tim genima. Eukromatin je organiziran labavo.

Heterokromatin je podijeljen u dva tipa: konstitutivni heterohromatin, koji nikada nije eksprimiran; i fakultativni heterochromatin, koji nije transkribiran u nekim stanicama iu drugima.

Najpoznatiji primjer heterohromatina kao regulatora ekspresije gena je kondenzacija i inaktivacija kromosoma X. Kod sisavaca ženke imaju XX spolnih kromosoma, dok su mužjaci XY.

Zbog doze gena, ženke ne mogu imati dvostruko više gena u X nego muškarci. Da bi se izbjegao ovaj sukob, X kromosom je inaktiviran (postaje heterohromatin) nasumce u svakoj stanici.

nukleolus

Jezgra je vrlo važna unutarnja jezgra. To nije odjeljak omeđen membranskim strukturama, to je tamnije područje jezgre sa specifičnim funkcijama.

U ovom području, geni koji kodiraju za ribosomalnu RNA, transkribirani s RNA polimerazom I, grupirani su. organizatori jezgre.

S druge strane, nukleolus je podijeljen u tri diskretna područja: fibrilarna središta, fibrilarne komponente i zrnate komponente.

Nedavne studije su prikupile sve više dokaza o mogućim dodatnim funkcijama nukleolusa, ne samo ograničenih na sintezu i sastavljanje ribosomske RNA.

Trenutno se vjeruje da nukleolus može biti uključen u sastavljanje i sintezu različitih proteina. U ovoj nuklearnoj zoni također su zabilježene postranscriptijske modifikacije.

Nukleolus je također uključen u regulatorne funkcije. Jedno istraživanje pokazalo je kako je to povezano s tumorskim supresorskim proteinima.

Korpus Cajala

Tijela Cajala (također zvana uvijena tijela) nazvani su u čast otkrivača, Santiago Ramón y Cajal. Ovaj je istraživač promatrao ove tjelešce u neuronima 1903. godine.

To su male strukture u obliku sfera i 1 do 5 kopija po jezgri. Ta tijela su vrlo složena s prilično velikim brojem komponenti, među tim transkripcijskim faktorima i strojevima vezanim za srastanje.

Ove sferne strukture nađene su u različitim dijelovima jezgre, jer su pokretne strukture. Obično se nalaze u nukleoplazmi, iako su stanice raka pronađene u jezgri.

Postoje dvije vrste tijela kutija u jezgri, klasificirane prema veličini: velike i male.

PML tijela

Tijela PML-a (za akronim na engleskom jeziku), promijelocitna leukemija) su male subnuklearne sferne zone s kliničkom važnošću, jer su povezane s virusnim infekcijama i onkogenezom.

U literaturi su poznati po različitim imenima, kao što su nuklearna domena 10, Kremer tijela i onkogene PML domene..

Jezgra posjeduje 10 do 30 ovih domena i ima promjer od 0,2 do 1,0 μm. Njegove funkcije uključuju regulaciju gena i sintezu RNA.

reference

  1. Adam, S.A. (2001). Kompleks nuklearnih pora. Biologija genoma, 2(9), pregledi0007.1-pregledi0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., i Byers, B. E. (2003). Biologija: život na zemlji. Pearsonovo obrazovanje.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., i Bazett-Jones, D.P. (2000). Nuklearna tijela promijelocitne leukemije (PML) su proteinske strukture koje ne akumuliraju RNA. Časopis biologije stanice, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Stanična jezgra. Elsevier.
  5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Stanica: molekularni pristup. Sunderland, MA: Sinauer suradnici.
  6. Curtis, H., i Schnek, A. (2008). Curtis. biologija. Ed Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funkcionalna arhitektura u staničnoj jezgri. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A.R., Valentich, M.A., i Rovasio, R.A. (2008). Histologija i embriologija ljudskog bića: stanične i molekularne baze. Ed Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M.W. (2010). Nuklearna omotnica. Cold Spring Harbor perspektive u biologiji, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Struktura i funkcija nuklearnih pora na prvi pogled. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A.T. (2002). Pomoćno tijelo Cajala. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J.W., & Forbes, D.J. (1987). Jezgra: struktura, funkcija i dinamika. Godišnji pregled biokemije, 56(1), 535-565.