Funcțiile nucleului celular

introducere

Nucleul (nucleu) formează cel mai mare organit al celulelor eucariote și este situat în citoplasmă, separat de o membrană dublă (înveliș nuclear). Ca purtător de informații genetice, nucleul celular conține informații genetice sub formă de cromozomi (catenă ADN) și joacă astfel un rol esențial în moștenire. Majoritatea celulelor de mamifere au un singur nucleu; aceasta este rotundă și are un diametru de 5 până la 16 micrometri. Anumite tipuri de celule, cum ar fi fibrele musculare sau celulele specializate în os, pot avea mai mult de un nucleu.

Obțineți mai multe informații despre Nucleul celular

Funcțiile nucleului celular

Nucleul celular este cel mai important organit al unei celule și reprezintă 10-15% din volumul celulei. Nucleul conține majoritatea informațiilor genetice ale unei celule. La om, pe lângă nucleul celular, mitocondriile conțin și ADN („ADN mitocondrial”). Cu toate acestea, genomul mitocondrial codifică doar câteva proteine, care sunt necesare în principal în lanțul respirator pentru producerea de energie.

Citiți mai multe despre acest lucru la:

• Mitocondriile
• Respirația celulară la om (lanț respirator)

Ilustrarea unui nucleu celular

1. Nucleul -
   Nucleu
2. Membrana nucleară exterioară
   (Plic nuclear)
   Nucleolemă
3. Membrană nucleară interioară
4. Corpusculi nucleari
   Nucleol
5. Plasma nucleară
   Nucleoplasma
6. Fir ADN
7. Porul nuclear
8. Cromozomi
9. celulă
   Celulla
   A - nucleu
   Celula B

Puteți găsi o prezentare generală a tuturor imaginilor de la Dr-Gumpert în: imagini medicale

Stocarea informațiilor genetice

Ca depozit de acid dezoxiribonucleic (ADN), nucleul celular este centrul de control al celulei și reglează multe procese importante ale metabolismului celular. Nucleul celular este esențial pentru ca o celulă să funcționeze. Celulele fără nucleu de obicei nu pot supraviețui. O excepție este celulele roșii din sânge nucleate (Eritrocite). Pe lângă funcțiile de reglare, sarcinile nucleului celular includ stocarea, duplicarea și transmiterea ADN-ului.

ADN-ul se află sub forma unei spirale duble, lungi, în nucleul celulei, unde este ambalat compact în cromozomi cu proteine ​​de bază, histonele. Cromozomii constau din cromatină, care se condensează numai în cromozomi vizibili microscopic în timpul diviziunii celulare. Fiecare celulă umană conține 23 de cromozomi în duplicat, care sunt moșteniți de la ambii părinți. Jumătate din genele dintr-o celulă provin de la mamă, cealaltă jumătate de la tată.

Nucleul celulei controlează procesele metabolice din interiorul celulei folosind molecule mesager fabricate din ARN. Codurile de informații genetice pentru proteinele care sunt responsabile pentru funcția și structura celulei. Dacă este necesar, anumite secțiuni ale ADN-ului, numite gene, sunt transcrise într-o substanță mesager (ARN mesager sau ARNm). ARNm care se formează părăsește nucleul celulei și servește drept șablon pentru sinteza proteinelor respective.

Gândiți-vă la ADN ca la un fel de limbaj criptat format din patru litere. Acestea sunt cele patru baze: adenină, timină, guanină și citozină. Aceste litere alcătuiesc cuvinte, fiecare alcătuit din trei baze, numite codoni.

Fiecare codon codifică un anumit aminoacid și formează astfel baza pentru biosinteza proteinelor, deoarece secvența bazelor genelor se traduce într-o proteină prin legarea respectivilor aminoacizi. Întreaga informație criptată se numește cod genetic. Secvența specifică a bazelor face ADN-ul nostru unic și ne determină genele.

Dar nu numai bazele sunt implicate în structura ADN-ului. ADN-ul este compus din nucleotide pe rând, care la rândul lor constau dintr-un zahăr, un fosfat și o bază. Nucleotidele reprezintă coloana vertebrală a ADN-ului, care este sub forma unei spirale duble elicoidale. În plus, această catenă este condensată în continuare, astfel încât să se încadreze în nucleul mic al celulei. Apoi se vorbește și despre cromozomi ca pe o formă de ambalare pentru ADN. Cu fiecare diviziune celulară, ADN-ul complet este copiat astfel încât fiecare celulă fiică să conțină și informațiile genetice complet identice.

Cromozomii utilizați pentru ambalarea ADN-ului

Un cromozom este o anumită formă de ambalare a materialului nostru genetic (ADN) care este vizibilă numai în timpul diviziunii celulare. ADN-ul este o structură liniară care este mult prea lungă pentru a se încadra în nucleul celular în starea sa naturală. Această problemă este rezolvată de diferite spirale de ADN care economisesc spațiu și de încorporarea de proteine ​​mici în jurul cărora ADN-ul poate continua să se înfășoare. Cea mai compactă formă de ADN sunt cromozomii. La microscop, acestea apar ca corpuri în formă de tijă cu constricție centrală. Această formă de ADN poate fi observată numai în timpul diviziunii celulare, adică în timpul mitozei. La rândul său, diviziunea celulară poate fi împărțită în mai multe faze, prin care cromozomii sunt cel mai bine reprezentați în metafază. Celulele normale ale corpului au un set dublu de cromozomi, care constă din 46 de cromozomi.

Informații suplimentare despre diviziunea nucleului celular sunt disponibile la: Mitoză

ARN ca parte a nucleului celular

ARN descrie acidul ribonucleic, care are o structură similară cu cea a ADN-ului. Cu toate acestea, aceasta este o structură monocatenară care diferă de ADN în ceea ce privește componentele individuale. În plus, ARN-ul este, de asemenea, mult mai scurt decât ADN-ul și are mai multe sarcini diferite în comparație cu acesta. În acest fel, ARN-ul poate fi împărțit în diferite subgrupuri de ARN care îndeplinesc sarcini diferite. Printre altele, ARNm joacă un rol important în timpul diviziunii nucleului celular. La fel ca ARNt, este utilizat și în producția de proteine ​​și enzime. Un alt subgrup de ARN este ARNr, care face parte din ribozomi și, prin urmare, este implicat și în producția de proteine.

Sinteza proteinei

Primul pas în biosinteza proteinelor este transcrierea ADN-ului în ARNm (transcriere) și are loc în nucleul celular. O catenă de ADN servește drept șablon pentru o secvență complementară de ARN. Cu toate acestea, deoarece nu pot fi produse proteine ​​în nucleul celular, ARNm format trebuie descărcat în citoplasmă și adus la ribozomi, unde are loc în cele din urmă sinteza efectivă a proteinelor. În cadrul ribozomilor, ARNm este transformat într-o secvență de aminoacizi care sunt utilizați pentru a construi proteine. Acest proces este cunoscut sub numele de traducere.

Înainte ca ARN-ul messenger să poată fi transportat în afara nucleului, totuși, acesta este mai întâi procesat în mai mulți pași, adică anumite secvențe sunt fie atașate, fie decupate și puse din nou împreună. Aceasta înseamnă că diferite variante de proteine ​​pot apărea dintr-o transcriere. Acest proces permite oamenilor să producă un număr mare de proteine ​​diferite, cu relativ puține gene.

Replicare

O altă funcție importantă a celulei, care are loc în nucleul celulei, este duplicarea ADN-ului (Replicare). Într-o celulă există un ciclu constant de acumulare și descompunere: proteinele vechi, poluanții și produsele metabolice sunt defalcate, proteinele noi trebuie sintetizate și energia trebuie produsă. În plus, celula crește și se împarte în două celule fiice identice. Cu toate acestea, înainte ca o celulă să se poată diviza, toate informațiile genetice trebuie mai întâi duplicate.Acest lucru este important, deoarece genomul tuturor celulelor dintr-un organism este absolut identic.

Replicarea are loc într-un moment precis definit în timpul diviziunii celulare în nucleul celulei; ambele procese sunt strâns legate și sunt controlate de anumite proteine ​​(Enzime) reglementat. În primul rând, ADN-ul cu catenă dublă este separat și fiecare catenă simplă servește drept șablon pentru duplicarea ulterioară. Pentru a face acest lucru, diverse enzime stau pe ADN și completează unicul fir pentru a forma o nouă helică dublă. La sfârșitul acestui proces, a fost creată o copie exactă a ADN-ului, care poate fi transmisă celulei fiice atunci când se divide.

Cu toate acestea, dacă apar erori într-una dintre fazele ciclului celular, se pot dezvolta diferite mutații. Există diferite tipuri de mutații care pot apărea spontan în diferite faze ale ciclului celular. De exemplu, dacă o genă este defectă, aceasta se numește mutație genică. Cu toate acestea, dacă eroarea afectează anumiți cromozomi sau părți ale cromozomului, atunci este o mutație a cromozomului. Dacă numărul de cromozomi este afectat, acesta duce la o mutație a genomului.

Subiectul ar putea fi, de asemenea, de interes pentru dumneavoastră: Aberația cromozomială - ce înseamnă?

Porii nucleari și căile de semnalizare

Membrana dublă a învelișului nuclear are pori care servesc la transportul selectiv al proteinelor, acizilor nucleici și al substanțelor semnal din și către nucleu.

Anumiți factori metabolici și substanțe semnal ajung în nucleu prin acești pori și influențează transcrierea anumitor proteine ​​de acolo. Conversia informațiilor genetice în proteine ​​este strict monitorizată și este reglementată de mulți factori metabolici și substanțe semnal, se vorbește despre expresia genelor. Multe căi de semnalizare care au loc într-o celulă se termină în nucleu și influențează expresia genică a anumitor proteine ​​de acolo.

Corp nuclear (nucleol)

În interiorul nucleului celulelor eucariote se află nucleul, corpul nuclear. O celulă poate conține unul sau mai mulți nucleoli, iar celulele care sunt foarte active și se divid frecvent pot conține până la 10 nucleoli.

Nucleul este o structură sferică, densă, care poate fi văzută clar la microscopul cu lumină și este clar delimitată în nucleul celulei. Formează o zonă funcțional independentă a miezului, dar nu este înconjurată de propria sa membrană. Nucleolul este format din ADN, ARN și proteine ​​care se află împreună într-un conglomerat dens. Maturarea subunităților ribozomale are loc în nucleol. Cu cât sunt sintetizate mai multe proteine ​​într-o celulă, cu atât sunt necesari mai mulți ribozomi și, prin urmare, celulele metabolice active au mai multe corpuri nucleare.

Funcția nucleului din celula nervoasă

Nucleul unei celule nervoase are o varietate de funcții. Nucleul unei celule nervoase este situat în corpul celulei (Soma) împreună cu alte componente celulare (organite), cum ar fi reticulul endoplasmatic (ER) și aparatul Golgi. La fel ca în toate celulele corpului, nucleul celular conține informații genetice sub formă de ADN. Datorită prezenței ADN-ului, alte celule ale corpului sunt capabile să se dubleze prin mitoză. Cu toate acestea, celulele nervoase sunt celule foarte specifice și foarte diferențiate, care fac parte din sistemul nervos. Drept urmare, nu mai sunt capabili să se dubleze. Cu toate acestea, nucleul celular își asumă o altă sarcină importantă. Printre altele, celulele nervoase sunt responsabile de excitația mușchilor noștri, ceea ce duce în cele din urmă la mișcarea mușchilor. Comunicarea dintre celulele nervoase și între celulele nervoase și mușchi are loc prin intermediul substanțelor mesager (Transmiţător). Aceste substanțe chimice și alte substanțe importante care susțin viața sunt produse cu ajutorul nucleului celular. Nu doar nucleul celular, ci și celelalte componente ale soma joacă un rol important. În plus, nucleul celular controlează toate căile metabolice din toate celulele, inclusiv celulele nervoase. Pentru a face acest lucru, nucleul celular conține toate genele noastre, care, în funcție de utilizare, pot fi citite și traduse în proteinele și enzimele necesare.

Puteți găsi mai multe informații despre particularitatea celulei nervoase la: Celula nervoasa