Bunkové jadro Vlastnosti, funkcie, štruktúra a zloženie



bunkové jadro je to základné oddelenie eukaryotických buniek. Je to najvýraznejšia štruktúra tohto bunkového typu a má genetický materiál. Riadi všetky bunkové procesy: obsahuje všetky inštrukcie zakódované v DNA na vykonanie potrebných reakcií. Podieľa sa na procesoch bunkového delenia.

Všetky eukaryotické bunky majú jadro, s výnimkou niektorých špecifických príkladov, ako sú zrelé červené krvinky (erytrocyty) u cicavcov a floemálnych buniek v rastlinách. Podobne existujú bunky s viac ako jedným jadrom, ako sú niektoré svalové bunky, hepatocyty a neuróny.

Jadro objavil v roku 1802 Franz Bauer; Avšak, v roku 1830 vedec Robert Brown tiež pozoroval túto štruktúru a stal sa populárny ako jeho hlavný objaviteľ. Vďaka svojej veľkej veľkosti je možné ho pozorovať jasne pod mikroskopom. Okrem toho je to ľahká štruktúra farbenia.

Jadro nie je homogénna a statická sférická entita s dispergovanou DNA. Je to zložitá a zložitá štruktúra s rôznymi komponentmi a časťami vo vnútri. Okrem toho je dynamický a neustále sa mení v celom bunkovom cykle.

index

  • 1 Charakteristiky
  • 2 Funkcie
    • 2.1 Regulácia génov
    • 2.2 Rezanie a spájanie
  • 3 Štruktúra a zloženie
    • 3.1 Jadrová obálka
    • 3.2 Komplex jadrových pórov
    • 3.3 Chromatín
    • 3.4 Nucleolus
    • 3.5 Cajalský zbor
    • 3.6 Orgány PML
  • 4 Odkazy

rysy

Jadro je hlavná štruktúra, ktorá umožňuje diferenciáciu medzi eukaryotickými a prokaryotickými bunkami. Je to najväčší bunkový priestor. Vo všeobecnosti je jadro blízko stredu bunky, ale existujú výnimky, ako sú plazmatické bunky a epitelové bunky..

V priemere je to guľa v tvare guľôčky s priemerom približne 5 μm, ale v závislosti od typu bunky môže dosiahnuť 12 μm. Môžem zaberať približne 10% celkového objemu buniek.

Má jadrový obal tvorený dvoma membránami, ktoré ho oddeľujú od cytoplazmy. Genetický materiál je organizovaný spolu s proteínmi vo vnútri.

Napriek skutočnosti, že vo vnútri jadra nie sú žiadne iné membránové podkomparty, ak je možné rozlíšiť sériu komponentov alebo oblastí v rámci štruktúry, ktoré majú špecifické funkcie..

funkcie

Jadro sa pripisuje mimoriadnemu počtu funkcií, pretože obsahuje zbierku všetkých genetických informácií bunky (okrem mitochondriálnej DNA a chloroplastovej DNA) a riadi procesy bunkového delenia. Stručne povedané, hlavné funkcie jadra sú nasledovné:

Génová regulácia

Existencia lipidovej bariéry medzi genetickým materiálom a zvyškom cytoplazmatických zložiek pomáha znižovať interferenciu iných zložiek vo fungovaní DNA. Predstavuje evolučnú inováciu, ktorá má veľký význam pre skupiny eukaryotov.

Rezanie a spájanie

Proces spájania messenger RNA sa vyskytuje v jadre, predtým ako sa molekula presunie do cytoplazmy.

Cieľom tohto procesu je eliminácia intrónov ("kusov" genetického materiálu, ktoré nie sú kódujúce a ktoré prerušujú exóny, oblasti, ktoré kódujú) RNA. Následne RNA opustí jadro, kde sa preloží do proteínov.

Existujú ďalšie špecifickejšie funkcie každej jadrovej štruktúry, o ktorých sa bude diskutovať neskôr.

Štruktúra a zloženie

Jadro sa skladá z troch definovaných častí: jadrového obalu, chromatínu a nukleolu. Ďalej podrobne opíšeme každú štruktúru:

Jadrová obálka

Jadrový obal sa skladá z membrán lipidovej povahy a oddeľuje jadro od zvyšku bunkových zložiek. Táto membrána je dvojitá a medzi nimi je malý priestor nazývaný perinukleárny priestor.

Vnútorný a vonkajší membránový systém tvorí spojitú štruktúru s endoplazmatickým retikulom

Tento membránový systém je prerušený radom pórov. Tieto jadrové kanály umožňujú výmenu materiálu s cytoplazmou, pretože jadro nie je úplne oddelené od zvyšku zložiek.

Komplex jadrových pórov

Prostredníctvom týchto pórov dochádza k výmene látok dvoma spôsobmi: pasívnym, bez potreby energetických výdavkov; alebo aktívne, s výdavkami na energiu. Pasívne môžu vstupovať a vystupovať z malých molekúl, ako je voda alebo soli, menej ako 9 nm alebo 30-40 kDa.

To sa vyskytuje na rozdiel od molekúl s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktoré vyžadujú, aby sa ATP (energia-adenozíntrifosfát) pohyboval týmito komorami. Veľké molekuly zahŕňajú kusy RNA (kyselina ribonukleová) alebo iné biomolekuly proteínovej povahy.

Póry nie sú len diery, ktorými prechádzajú molekuly. Proteíny dôležitej veľkosti sú štruktúry, ktoré môžu obsahovať 100 alebo 200 proteínov a nazývajú sa "jadrové komplexy pórov". Štrukturálne sa to skoro podobá basketbalovému koši. Tieto proteíny sa nazývajú nukleoporíny.

Tento komplex bol nájdený vo veľkom počte organizmov: od kvasiniek po človeka. Okrem funkcie bunkového transportu sa tiež podieľa na regulácii génovej expresie. Sú nevyhnutnou štruktúrou pre eukaryoty.

Čo sa týka veľkosti a počtu, komplex môže niesť veľkosť 125 MDa v stavovcoch a jadro v tejto skupine zvierat môže pojať približne 2000 pórov. Tieto charakteristiky sa líšia podľa študovaného taxónu.

chromatín

Chromatín sa nachádza v jadre, ale nemôžeme ho považovať za kompartment jadra. Tento názov získava pre vynikajúcu schopnosť farby a pozorovanie pod mikroskopom.

DNA je extrémne dlhá lineárna molekula v eukaryotoch. Kľúčovým procesom je jeho zhutňovanie. Genetický materiál je spojený s radom proteínov nazývaných históny, ktoré majú vysokú afinitu k DNA. Existujú aj iné typy proteínov, ktoré môžu interagovať s DNA a nie sú histónmi.

V histónoch, DNA cievky a tvoria chromozómy. Toto sú dynamické štruktúry a nie sú neustále nájdené v ich typickej forme (Xs a Ys, ktoré sme zvyknutí pozorovať na ilustráciách kníh). Toto usporiadanie sa objavuje len počas procesov bunkového delenia.

Vo zvyšných fázach (keď bunka nie je v procese delenia), jednotlivé chromozómy nemožno rozlíšiť. Táto skutočnosť nenaznačuje, že by chromozómy boli jadrom dispergované homogénne alebo neusporiadane.

Na rozhraní sú chromozómy usporiadané do špecifických domén. V cicavčích bunkách zaberá každý chromozóm špecifické "územie"..

Typy chromatínu

Rozlišujú sa dva typy chromatínu: heterochromatín a euchromatín. Prvý z nich je vysoko kondenzovaný a nachádza sa na okraji jadra, takže transkripčné zariadenie nemá prístup k týmto génom. Eukromatín je organizovaný voľnejšie.

Heterochromatín je rozdelený do dvoch typov: konštitutívny heterochromatín, ktorý sa nikdy neexprimuje; a fakultatívny heterochromatín, ktorý nie je transkribovaný v niektorých bunkách av iných.

Najznámejším príkladom heterochromatínu ako regulátora expresie génu je kondenzácia a inaktivácia chromozómu X. U cicavcov majú samice XX pohlavné chromozómy, zatiaľ čo muži sú XY..

Z dôvodov dávkovania génov nemôžu samice mať v X dvakrát toľko génov ako samci. Aby sa zabránilo tomuto konfliktu, X chromozóm je inaktivovaný (stáva sa heterochromatínom) náhodne v každej bunke.

jadierko

Nukleolus je veľmi relevantná štruktúra vnútorného jadra. Nie je to oddelenie ohraničené membránovými štruktúrami, je to tmavšia oblasť jadra so špecifickými funkciami.

V tejto oblasti sú zoskupené gény kódujúce ribozomálnu RNA, transkribovanú RNA polymerázou I. V ľudskej DNA sa tieto gény nachádzajú v satelitoch nasledujúcich chromozómov: 13, 14, 15, 21 a 22. Tieto gény sú organizátorov.

Na druhej strane je nukleol rozdelený do troch oddelených oblastí: fibrilárne centrá, fibrilárne zložky a granulované zložky.

Nedávne štúdie nahromadili čoraz viac dôkazov o možných ďalších funkciách jadra, ktoré sú obmedzené nielen na syntézu a zostavenie ribozomálnej RNA..

V súčasnosti sa predpokladá, že nukleolus môže byť zapojený do zostavovania a syntézy rôznych proteínov. V tejto jadrovej zóne sa tiež preukázali post-transkripčné úpravy.

Nukleolus je tiež zapojený do regulačných funkcií. Jedna štúdia ukázala, ako súvisí s nádorovými supresorovými proteínmi.

Zbor Cajal

Telo Cajal (tiež volal zvinuté telesá) sú pomenované na počesť svojho objaviteľa, Santiago Ramón y Cajal. Tento výskumník pozoroval tieto krvinky v neurónoch v roku 1903.

Sú to malé štruktúry vo forme guličiek a 1 až 5 kópií na jadro. Tieto orgány sú veľmi komplexné s pomerne vysokým počtom zložiek, medzi týmito transkripčnými faktormi a mechanizmami súvisiacimi s spájanie.

Tieto sférické štruktúry boli nájdené v rôznych častiach jadra, pretože ide o mobilné štruktúry. Obvykle sa nachádzajú v nukleoplazme, hoci rakovinové bunky sa našli v jadre.

Existujú dva typy karosérií v jadre, klasifikované podľa ich veľkosti: veľké a malé.

Orgány PML

Orgány PML (pre skratku v angličtine), leukémia promyelocytov) sú malé subjadrové sférické zóny s klinickým významom, pretože súvisia s vírusovými infekciami a onkogenézou.

V literatúre sú známe rôznymi názvami, ako napríklad jadrová doména 10, telá Kremer a onkogénne domény PML.

Jadro má 10 až 30 týchto domén a má priemer 0,2 až 1,0 um. Medzi jeho funkcie patrí regulácia génov a syntéza RNA.

referencie

  1. Adam, S. A. (2001). Komplex jadrových pórov. Genómová biológia, 2(9), recenzie0007,1 -000000.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B.E. (2003). Biológia: život na Zemi. Pearsonovo vzdelávanie.
  3. Boisvert, F. M., Hendzel, M. J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Jadrové orgány promyelocytovej leukémie (PML) sú proteínové štruktúry, ktoré sa akumulujú RNA. Žurnál bunkovej biológie, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Bunkové jadro. Elsevier.
  5. Cooper, G.M., & Hausman, R.E. (2000). Bunka: molekulárny prístup. Sunderland, MA: Sinauer združuje.
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biológie. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funkčná architektúra v bunkovom jadre. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Histológia a embryológia človeka: bunkové a molekulárne bázy. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Jadrový obal. Cold Spring Harbor perspektívy v biológii, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Jadrový komplex pórov - štruktúra a funkcia na prvý pohľad. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A. T. (2002). Príslušenstvo Cajal. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J. W., & Forbes, D. J. (1987). Jadro: štruktúra, funkcia a dynamika. Ročný prehľad biochémie, 56(1), 535-565.