Ląstelės branduolio funkcijos

Įvadas

Ląstelės branduolys yra didžiausia eukariotinių ląstelių organelė ir yra citoplazmoje, atskirta dviguba membrana (branduolio apvalkalu). Kaip genetinės informacijos nešėjas, ląstelės branduolys yra genetinė informacija chromosomų (DNR grandinė) ir todėl vaidina esminį vaidmenį paveldime. Dauguma žinduolių ląstelių turi tik vieną branduolį; jis yra apvalus ir jo skersmuo yra nuo 5 iki 16 mikrometrų. Tam tikri ląstelių tipai, pavyzdžiui, raumenų skaidulos ar specializuotos kaulų ląstelės, gali turėti daugiau nei vieną branduolį.

Ląstelės branduolio funkcijos

Ląstelės branduolys yra svarbiausia ląstelės organelė ir sudaro 10–15% ląstelės tūrio. Ląstelės branduolyje yra didžioji genetinė ląstelės informacija. Žmonėse, be ląstelės branduolio, mitochondrijos taip pat yra DNR („mitochondrijų DNR“).

Tačiau mitochondrijų genomas koduoja tik kelis baltymai, kurių energijos gamybai daugiausia reikia kvėpavimo grandinėje. Būdamas dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) sandėliu, ląstelės branduolys laikomas ląstelės valdymo centru ir reguliuoja daugelį svarbių ląstelių metabolizmo procesų. Ląstelės branduolys yra būtinas ląstelės funkcijai.

Ląstelės be ląstelės branduolio paprastai negali išgyventi. Išimtis yra raudona be branduolio kraujas langeliai (eritrocitai). Be reguliavimo funkcijų, ląstelės branduolio užduotys apima DNR saugojimą, dubliavimą ir perdavimą.

DNR yra ląstelės branduolyje ilgos, į sruogą panašios dvigubos spiralės pavidalu, ir yra kompaktiškai supakuota su branduoliu. baltymai, histonai, susidaryti chromosomų. Chromosomos susideda iš chromatinas, kuris ląstelių dalijimosi metu kondensuojasi tik į mikroskopiškai matomas chromosomas. Kiekvienoje žmogaus ląstelėje yra 23 chromosomos, kurių kiekviena yra dubliuojama ir paveldima iš abiejų tėvų.

Todėl pusė ląstelės genų yra motinos, kita - tėvo. Ląstelės branduolys kontroliuoja medžiagų apykaitos procesus ląstelėje per RNR pasiuntinių molekules. Genetinė informacija koduoja baltymai kurie yra atsakingi už ląstelės funkciją ir struktūrą.

Prireikus tam tikros DNR dalys, vadinamos genais, yra transkribuojamos į agento medžiagą (pasiuntinio RNR arba iRNR). Susiformavusi MRNR palieka ląstelės branduolį ir tarnauja kaip atitinkamų baltymų sintezės šablonas. Galima įsivaizduoti, kad DNR yra tam tikra koduota kalba, susidedanti iš keturių raidžių.

Tai yra keturios bazės: adeninas, timinas, guaninas ir citozinas. Šios raidės sudaro žodžius, kurių kiekvienas susideda iš trijų pagrindų, vadinamų kodonais. Kiekvienas kodonas koduoja specifinę aminorūgštį ir taip sudaro baltymų biosintezės pagrindą, nes genų bazių seka virsta baltymu susiejant atitinkamas aminorūgštis.

Visa ši užkoduota informacija vadinama genetiniu kodu. Specifinė bazių seka daro mūsų DNR unikali ir nulemia mūsų genus. Tačiau DNR konstravime dalyvauja ne tik bazės.

DNR susideda iš sujungtų nukleotidų, kuriuos savo ruožtu sudaro cukrus, fosfatas ir bazė. Nukleotidai sudaro DNR stuburą, kuris yra spiralės formos dvigubos spiralės pavidalu. Be to, ši grandinė toliau kondensuojama, kad ji tilptų į mažų ląstelių branduolį.

Tai dar vadinama chromosomomis kaip DNR pakavimo forma. Kiekvieno ląstelės dalijimosi metu nukopijuojama visa DNR, kad kiekvienoje dukterinėje ląstelėje būtų visa identiška genetinė informacija. Chromosoma yra specifinė mūsų genetinės medžiagos (DNR) pakuotės forma, kuri matoma tik dalijantis ląstelėms.

DNR yra linijinė struktūra, kuri yra per ilga, kad tilptų į mūsų ląstelės branduolį natūralioje būsenoje. Šią problemą išsprendžia įvairios erdvę taupančios DNR spiralės ir mažų baltymų įtraukimas, aplink kuriuos DNR gali toliau apsivynioti. Kompaktiškiausia DNR forma yra chromosomos.

Po mikroskopu jie atrodo kaip lazdelės formos kūnai su centriniu susiaurėjimu. Šią DNR formą galima pastebėti tik dalijant ląsteles, ty mitozės metu. Ląstelių dalijimąsi savo ruožtu galima suskirstyti į kelias fazes, pagal kurias chromosomos geriausiai vaizduojamos metafazėje.

Normaliose somatinėse ląstelėse yra dvigubas chromosomų rinkinys, susidedantis iš 46 chromosomų. RNR apibūdina ribonukleino rūgštį, kurios struktūra yra panaši į DNR. Tačiau tai yra viengrandė struktūra, kuri nuo DNR skiriasi atskirais statybiniais blokais.

Be to, RNR taip pat yra daug trumpesnė nei DNR ir turi keletą skirtingų užduočių, palyginti su DNR. RNR galima toliau suskirstyti į skirtingus RNR pogrupius, atliekančius skirtingas užduotis. Be kita ko, MRNR vaidina svarbų vaidmenį dalijantis ląstelės branduoliui.

Kaip ir tRNR, ji taip pat naudojama gaminant baltymus ir fermentai (enzimai). Kitas RNR pogrupis yra rRNR, kuri yra ribosomos todėl dalyvauja ir baltymų gamyboje. Pirmasis baltymų biosintezės etapas yra DNR transkripcija į mRNR (transkripcija) ir vyksta ląstelės branduolyje.

Šio proceso metu viena DNR grandinė tarnauja kaip papildomos RNR sekos šablonas. Tačiau kadangi ląstelės branduolyje negali būti gaminami jokie baltymai, susidariusi mRNR turi būti išleidžiama į citoplazmą ir pernešama į ribosomos, kur galiausiai vyksta tikroji baltymų sintezė. per ribosomos, iRNR paverčiama aminorūgščių seka, kuri naudojama baltymams konstruoti.

Šis procesas vadinamas vertimu. Tačiau prieš pasiunčiant RNR iš branduolio, ji pirmiausia apdorojama keliais etapais, ty tam tikros sekos yra arba pritvirtintos, arba iškirptos ir surenkamos iš naujo. Tokiu būdu iš vieno nuorašo gali būti gaminami skirtingi baltymų variantai.

Šis procesas leidžia žmonėms gaminti daug skirtingų baltymų, turintiems palyginti nedaug genų. Kita svarbi ląstelės funkcija, vykstanti ląstelės branduolyje, yra DNR dubliavimasis (replikacija). Ląstelėje vyksta nuolatinis kaupimosi ir skaidymo ciklas: suskaidomi seni baltymai, teršalai ir medžiagų apykaitos produktai, tenka sintetinti naujus baltymus ir gaminti energiją.

Be to, ląstelė auga ir dalijasi į dvi identiškas dukterines ląsteles. Tačiau, kol ląstelė gali dalytis, pirmiausia reikia dubliuoti visą genetinę informaciją. Tai svarbu, nes visų organizmo ląstelių genetinė medžiaga yra visiškai identiška.

Replikacija vyksta tiksliai apibrėžtu ląstelės dalijimosi ląstelės branduolyje laiku; abu procesai yra glaudžiai susiję ir yra reguliuojami tam tikrų baltymų (fermentai (enzimai)). Pirmiausia atskiriama dviguba grandinė DNR ir kiekviena viela naudojama kaip vėlesnio dubliavimo šablonas. Šiuo tikslu įvairūs fermentai (enzimai) pritvirtinkite prie DNR ir užbaikite vieną grandinę, kad susidarytumėte naują dvigubą spiralę.

Šio proceso pabaigoje buvo pagaminta tiksli DNR kopija, kurią dalijant galima perduoti dukterinei ląstelei. Tačiau jei vienoje iš ląstelių ciklo fazių įvyksta klaidų, gali išsivystyti skirtingos mutacijos. Skirtingų ląstelių ciklo fazių metu spontaniškai gali atsirasti kelių tipų mutacijos.

Pavyzdžiui, jei genas yra sugedęs, tai vadinama geno mutacija. Tačiau jei defektas veikia tam tikras chromosomas ar jų dalis, tai vadinama chromosomų mutacija. Jei paveikiamas chromosomų skaičius, tai sukelia geno mutaciją.

Ši tema taip pat gali jus dominti: chromosomų aberacija - ką tai reiškia? Dviguba branduolio apvalkalo membrana turi poras, kurios tarnauja selektyviam baltymų, nukleino rūgščių ir signalinių medžiagų transportavimui iš branduolio arba į jį. Per šias poras tam tikri metaboliniai veiksniai ir signalinės medžiagos patenka į branduolį, kur jie daro įtaką tam tikrų baltymų transkripcijai.

Genetinės informacijos pavertimas baltymais yra griežtai stebimas ir reguliuojamas daugelio medžiagų apykaitos faktorių ir signalinių medžiagų, tai vadinama genų ekspresija. Daugybė signalinių takų, vykstančių ląstelėje, baigiasi branduoliu, kur jie daro įtaką tam tikrų baltymų genų ekspresijai. Eukariotinių ląstelių branduolyje yra branduolys, branduolio kūnas.

Ląstelėje gali būti vienas ar keli branduoliai, o labai aktyviose ir dažnai dalijančiose ląstelėse gali būti iki 10 branduolių. Branduolys yra sferinė, tanki struktūra, aiškiai matoma šviesos mikroskopu ir aiškiai apibrėžta ląstelės branduolyje. Jis sudaro funkciškai nepriklausomą branduolio plotą, tačiau nėra apsuptas savo membrana.

Branduolys susideda iš DNR, RNR ir baltymų, kurie yra kartu tankiame konglomerate. Ribosominių subvienetų brendimas vyksta branduolyje. Kuo daugiau ląstelėje sintetinama baltymų, tuo daugiau reikia ribosomų, todėl metaboliškai aktyvios ląstelės turi keletą branduolių.

Branduolys a nervinė ląstelė turi įvairių funkcijų. A branduolys nervinė ląstelė yra ląstelės kūne (somoje) kartu su kitais ląstelių komponentais (organeliais), tokiais kaip endoplazminis tinklas (ER) ir Golgi aparatas. Kaip ir visose kūno ląstelėse, taip ir ląstelės branduolyje yra genetinė informacija DNR pavidalu.

Dėl DNR buvimo kitos kūno ląstelės gali pasikartoti per mitozę. Tačiau nervų ląstelės yra labai specifinės ir labai diferencijuotos ląstelės, kurios yra dalis nervų sistema. Todėl jie nebegali savęs dublikuoti.

Tačiau ląstelės branduolys atlieka dar vieną svarbią užduotį. Be kita ko, nervinės ląstelės yra atsakingos už mūsų raumenų sužadinimą, kuris galiausiai veda prie raumenų judėjimo. Ryšys tarp nervų ląstelių tarpusavyje ir tarp nervų ląstelių ir raumenų vyksta per pasiuntines medžiagas (siųstuvus).

Šios cheminės medžiagos ir kitos svarbios gyvybę palaikančios medžiagos yra gaminamos pasitelkus ląstelės branduolį. Svarbų vaidmenį šiame procese vaidina ne tik ląstelės branduolys, bet ir kiti somos komponentai. Be to, ląstelės branduolys kontroliuoja visus medžiagų apykaitos kelius visose ląstelėse, įskaitant nervų ląsteles. Šiuo tikslu ląstelės branduolyje yra visi mūsų genai, kuriuos galima perskaityti ir paversti reikalingais baltymais ir fermentais, atsižvelgiant į jų naudojimą. Daugiau informacijos apie nervų ląstelės ypatybes galite rasti nervų ląstelėje