CELIČNO JEDRO: ZNAČILNOSTI, FUNKCIJE, ZGRADBA - BIOLOGIJA - 2026

Celično jedro je temeljna predelek evkariontskih celic. Je najbolj vidna struktura te vrste celic in ima gensko snov. Usmerja vse celične procese: vsebuje vsa navodila, zapisana v DNK, za izvedbo potrebnih reakcij. Vključen je v procese delitve celic.

Vse evkariontske celice imajo jedro, razen nekaj specifičnih primerov, kot so zrele rdeče krvne celice (eritrociti) pri sesalcih in floemske celice v rastlinah. Podobno obstajajo celice z več jedri, kot so nekatere mišične celice, hepatociti in nevroni.

Jedro je leta 1802 odkril Franz Bauer; Vendar je leta 1830 znanstvenik Robert Brown opazoval to strukturo in postal priljubljen kot njen glavni odkritelj. Zaradi velike velikosti ga je mogoče jasno opaziti pod mikroskopom. Poleg tega je lahka struktura za obarvanje.

Jedro ni homogena in statična sferična entiteta z razpršeno DNK. Je zapletena in zapletena struktura z različnimi sestavnimi deli in deli v notranjosti. Poleg tega je dinamičen in se nenehno spreminja v celotnem celičnem ciklu.

značilnosti

Jedro je glavna struktura, ki omogoča razlikovanje med evkariontskimi in prokariotskimi celicami. Je največji predel za celice. Na splošno je jedro blizu središča celice, vendar obstajajo izjeme, na primer plazemske celice in epitelijske celice.

Je organela v obliki krogle v premeru približno 5 µm, vendar lahko doseže 12 µm, odvisno od vrste celice. Lahko zavzamem približno 10% celotne prostornine celice.

Ima jedrsko ovojnico, ki jo tvorita dve membrani, ki ju ločuje od citoplazme. Genetski material je organiziran skupaj z beljakovinami v njem.

Čeprav znotraj jedra ni drugih membranskih poddelkov, lahko ločimo vrsto komponent ali regij v strukturi, ki imajo posebne funkcije.

Lastnosti

Jedru je dodeljeno izjemno število funkcij, saj vsebuje zbiranje vseh genetskih informacij celice (razen mitohondrijske DNK in kloroplastne DNA) in usmerja procese delitve celic. Če povzamemo, so glavne funkcije jedra naslednje:

Genska regulacija

Obstoj lipidne pregrade med genskim materialom in preostalimi citoplazemskimi komponentami pomaga zmanjšati interferenco drugih komponent v delovanju DNK. To predstavlja evolucijsko inovacijo velikega pomena za skupine evkariotov.

Rezanje in spajanje

Postopek spajanja messenger RNA se zgodi v jedru, preden molekula potuje v citoplazmo.

Cilj tega procesa je odstranitev intronov ("kosov" genskega materiala, ki se ne kodirajo in prekinejo eksone, območja, ki jih kodirajo) iz RNK. Kasneje RNA zapusti jedro, kjer se prevede v beljakovine.

Obstajajo tudi druge bolj specifične funkcije vsake strukture jedra, o katerih bomo govorili kasneje.

Struktura in sestava

Jedro je sestavljeno iz treh opredeljenih delov: jedrske ovojnice, kromatina in nukleola. Vsako strukturo bomo podrobneje opisali v nadaljevanju:

Jedrska ovojnica

Jedrska ovojnica je sestavljena iz membran lipidne narave in ločuje jedro od preostalih celičnih komponent. Ta membrana je dvojna in med njimi je majhen prostor, ki se imenuje perinuklearni prostor.

Notranji in zunanji membranski sistem tvorita neprekinjeno strukturo z endoplazemskim retikulumom

Ta membranski sistem prekinja vrsta por. Ti jedrski kanali omogočajo izmenjavo materiala s citoplazmo, ker jedro ni popolnoma izolirano od preostalih komponent.

Kompleks jedrskih por

Skozi te pore se izmenjava snovi dogaja na dva načina: pasivno, brez potrebe po porabi energije; ali aktivna, z porabo energije. Pasivno lahko majhne molekule, kot sta voda ali soli, manjše od 9 nm ali 30-40 kDa, lahko vstopijo in zapustijo.

To se zgodi v nasprotju z molekulami z visoko molekulsko maso, ki potrebujejo ATP (energijsko-adenozin trifosfat) za premikanje skozi te predelke. Velike molekule vključujejo koščke RNA (ribonukleinska kislina) ali druge biomolekule proteinske narave.

Pore ​​niso zgolj luknje, skozi katere molekule prehajajo. So velike beljakovinske strukture, ki lahko vsebujejo 100 ali 200 beljakovin in jih imenujemo "jedrski pore kompleks". Strukturno je videti precej kot košarkarski obroč. Te beljakovine imenujemo nukleoporini.

Ta kompleks je bil najden v velikem številu organizmov: od kvasovk do ljudi. Poleg celične transportne funkcije sodeluje tudi pri uravnavanju genske ekspresije. So nepogrešljiva struktura za evkariote.

Po velikosti in številu lahko kompleks pri vretenčarjih doseže velikost 125 MDa, jedro v tej skupini živali pa lahko ima približno 2000 por. Te značilnosti se razlikujejo glede na preučeni takson.

Kromatin

Kromatin najdemo v jedru, vendar ga ne moremo obravnavati kot njegov del. Imenovan je po odlični sposobnosti barvanja in opazovanja pod mikroskopom.

DNK je izredno dolga linearna molekula v evkariotih. Njeno stiskanje je ključni postopek. Genetski material je povezan z vrsto beljakovin, imenovanih histoni, ki imajo visoko afiniteto do DNK. Obstajajo tudi druge vrste beljakovin, ki lahko medsebojno delujejo z DNK in niso histoni.

V histonih se DNA zvija in tvori kromosome. To so dinamične strukture in jih v svoji značilni obliki nenehno ne najdemo (X in Y, ki smo jih navajeni videti na ilustracijah v knjigah). Ta ureditev se pojavi samo med postopki delitve celic.

V preostalih fazah (ko celica ni v postopku delitve) posameznih kromosomov ni mogoče razlikovati. To dejstvo ne kaže, da so kromosomi homogeno ali neurejeno razpršeni po jedru.

Na vmesniku so kromosomi organizirani v posebne domene. V celicah sesalcev vsak kromosom zaseda določeno „ozemlje“.

Kromatinske vrste

Ločimo lahko dve vrsti kromatina: heterokromatin in evkromatin. Prva je močno kondenzirana in se nahaja na obrobju jedra, zato transkripcijski stroji nimajo dostopa do teh genov. Eukromatin je organiziran bolj ohlapno.

Heterokromatin je razdeljen na dve vrsti: konstitutivni heterokromatin, ki se nikoli ne izrazi; in fakultativni heterokromatin, ki se v nekaterih celicah ne prepisuje in je v drugih.

Najbolj znan primer heterokromatina kot regulatorja genske ekspresije je kondenzacija in inaktivacija kromosoma X. Pri sesalcih imajo samice XX spolnih kromosomov, medtem ko samci XY.

Zaradi odmerjanja genov samice v X ne morejo imeti dvakrat več genov kot moški. Da bi se izognili temu konfliktu, je X kromosom naključno inaktiviran (postane heterokromatin) v vsaki celici.

Nucleolus

Nukleolus je zelo pomembna notranja struktura jedra. To ni predel, ki ga omejujejo membranske strukture, temveč je temnejše območje jedra s specifičnimi funkcijami.

Na tem območju so združeni geni, ki kodirajo ribosomsko RNA, ki jo je prepisala RNA polimeraza I. V človeški DNK se ti geni nahajajo v satelitih naslednjih kromosomov: 13, 14, 15, 21 in 22. To so nukleolarni organizatorji.

Nukleolus je ločen na tri diskretne regije: fibrilarna središča, fibrilarne komponente in zrnate komponente.

Nedavne študije so zbrale vedno več dokazov o možnih dodatnih funkcijah nukleola, ki niso omejene le na sintezo in sestavljanje ribosomske RNA.

Trenutno verjamejo, da je nukleolus lahko vključen v sestavljanje in sintezo različnih beljakovin. Na tem jedrskem območju so bile zabeležene tudi post-transkripcijske spremembe.

Nukleolus je vključen tudi v regulativne funkcije. Ena izmed raziskav je pokazala, kako je povezana s proteini zaviralcev tumorjev.

Cajalova telesa

Tela Cajal (imenovana tudi zvita telesa) nosijo to ime v čast svojega odkritelja, Santiago Ramón y Cajal. Ta raziskovalec je te teleske opazoval v nevronih leta 1903.

So majhne strukture v obliki kroglic in obstajajo od 1 do 5 kopij na jedro. Ta telesa so zelo zapletena z dokaj visokim številom sestavnih delov, vključno s temi faktorji transkripcije in stroji, povezanimi z spajanjem.

Te sferične strukture najdemo v različnih delih jedra, saj so mobilne strukture. Na splošno jih najdemo v nukleoplazmi, čeprav so jih v rakavih celicah našli v nukleolusu.

V jedru sta dve vrsti teles Box, razvrščeni glede na njihovo velikost: velika in majhna.

Organi PML

Telesa PML (promielocitna levkemija) so majhna sferična subnuklearna območja kliničnega pomena, saj so bila povezana z virusnimi okužbami in onkogenezo.

Poznamo jih z različnimi imeni v literaturi, kot so jedrska domena 10, Kremerjeva telesa in onkogena področja PML.

Jedro ima 10 do 30 teh domen in ima premer od 0,2 do 1,0 µm. Med njegovimi funkcijami izstopata regulacija genov in sinteza RNA.

Reference

1. Adam, SA (2001). Kompleks jedrskih por. Biologija gena, 2 (9), pregledi0007.1-pregledi0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologija: življenje na zemlji. Pearsonova vzgoja.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ, in Bazett-Jones, DP (2000). Jedrska telesa promelocitne levkemije (PML) so beljakovinske strukture, ki ne kopičijo RNA. Časopis za celično biologijo, 148 (2), 283–292.
4. Busch, H. (2012). Celično jedro. Elsevier.
5. Cooper, GM in Hausman, RE (2000). Celica: molekularni pristop. Sunderland, MA: Sinauerjevi sodelavci.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologija. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funkcionalna arhitektura v jedru celice. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, in Rovasio, RA (2008). Histologija in embriologija človeka: celične in molekularne baze. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Jedrska ovojnica. Perspektive hladne pomladne luke v biologiji, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Kompleks jedrskih por - zgradba in delovanje na prvi pogled. Journal of Cell Science, 128 (3), 423–429.
11. Montaner, AT (2002). Telo dodatne opreme Cajal. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW, & Forbes, DJ (1987). Jedro: zgradba, delovanje in dinamika. Letni pregled biokemije, 56 (1), 535–565.