Особенности, функции, структура и состав клеточного ядра



клеточное ядро это фундаментальный компартмент эукариотических клеток. Это наиболее заметная структура этого типа клеток и имеет генетический материал. Он направляет все клеточные процессы: он содержит все инструкции, закодированные в ДНК для проведения необходимых реакций. Участвует в процессах деления клеток.

Все эукариотические клетки имеют ядро, за исключением некоторых конкретных примеров, таких как зрелые эритроциты (эритроциты) у млекопитающих и флоэмы у растений. Аналогично, существуют клетки с более чем одним ядром, такие как некоторые мышечные клетки, гепатоциты и нейроны..

Ядро было открыто в 1802 году Францем Бауэром; Тем не менее, в 1830 году ученый Роберт Браун также наблюдал эту структуру и стал популярен как ее главный первооткрыватель. Благодаря своим большим размерам его можно четко наблюдать под микроскопом. Кроме того, это легкая структура окрашивания.

Ядро не является однородной и статичной сферической сущностью с дисперсной ДНК. Это сложная и сложная структура с различными компонентами и частями внутри. Кроме того, он динамичен и постоянно меняется на протяжении всего клеточного цикла..

индекс

  • 1 Характеристики
  • 2 функции
    • 2.1 Генная регуляция
    • 2.2 Резка и сращивание
  • 3 Структура и состав
    • 3.1 Ядерная оболочка
    • 3.2 Ядерный комплекс пор
    • 3.3 Хроматин
    • 3.4 Нуклеолус
    • 3.5 Корпус Кахала
    • 3.6 PML тела
  • 4 Ссылки

черты

Ядро является основной структурой, которая позволяет дифференцировать эукариотические и прокариотические клетки. Это самый большой отсек камеры. Как правило, ядро ​​находится близко к центру клетки, но есть исключения, такие как плазматические клетки и эпителиальные клетки.

Это сферическая органелла диаметром около 5 мкм, но может достигать 12 мкм, в зависимости от типа клетки. Я могу занимать примерно 10% от общего объема клетки.

Он имеет ядерную оболочку, образованную двумя мембранами, отделяющими его от цитоплазмы. Генетический материал организован вместе с белками внутри.

Несмотря на то, что внутри ядра нет других мембранных подкомпонентов, можно выделить ряд компонентов или областей внутри структуры, которые имеют специфические функции..

функции

Ядру присваивается необычайное количество функций, поскольку оно содержит сбор всей генетической информации клетки (за исключением митохондриальной ДНК и ДНК хлоропластов) и направляет процессы деления клетки. Таким образом, основные функции ядра следующие:

Генная регуляция

Существование липидного барьера между генетическим материалом и остальными цитоплазматическими компонентами помогает уменьшить вмешательство других компонентов в функционирование ДНК. Это представляет собой эволюционное новшество, имеющее большое значение для групп эукариот.

Резка и сращивание

Процесс сплайсинга РНК-мессенджера происходит в ядре, прежде чем молекула перемещается в цитоплазму.

Целью этого процесса является устранение интронов («фрагментов» генетического материала, которые не кодируют и которые прерывают экзоны, области, которые кодируют) РНК. Впоследствии РНК покидает ядро, где она переводится в белки.

Есть другие более конкретные функции каждой базовой структуры, которые будут обсуждаться позже.

Структура и состав

Ядро состоит из трех определенных частей: ядерной оболочки, хроматина и ядрышка. Далее мы подробно опишем каждую структуру:

Ядерный конверт

Ядерная оболочка состоит из мембран липидной природы и отделяет ядро ​​от остальных клеточных компонентов. Эта мембрана двойная и между ними находится небольшое пространство, называемое перинуклеарным пространством..

Внутренняя и внешняя мембранные системы образуют непрерывную структуру с эндоплазматическим ретикулумом

Эта мембранная система прерывается рядом пор. Эти ядерные каналы позволяют обмен материала с цитоплазмой, потому что ядро ​​не полностью изолированы от остальных компонентов.

Комплекс ядерных пор

Через эти поры обмен веществ происходит двумя способами: пассивным, без необходимости расхода энергии; или активный, с расходом энергии. Пассивный может входить и выходить из небольших молекул, таких как вода или соли, менее 9 нм или 30-40 кДа.

Это происходит в отличие от молекул с высокой молекулярной массой, которым требуется АТФ (энергетический аденозинтрифосфат) для прохождения через эти компартменты. Большие молекулы включают кусочки РНК (рибонуклеиновой кислоты) или других биомолекул белковой природы.

Поры - это не просто отверстия, через которые проходят молекулы. Белки важного размера представляют собой структуры, которые могут содержать 100 или 200 белков и называются «комплексом ядерных пор». Конструктивно он очень напоминает баскетбольную корзину. Эти белки называются нуклеопоринами.

Этот комплекс был обнаружен в большом количестве организмов: от дрожжей до человека. Помимо клеточной транспортной функции, он также участвует в регуляции экспрессии генов. Они являются необходимой структурой для эукариот.

С точки зрения размера и количества, комплекс может нести размер 125 МДа у позвоночных, и ядро ​​в этой группе животных может содержать около 2000 пор. Эти характеристики варьируются в зависимости от изученного таксона.

хроматин

Хроматин находится в ядре, но мы не можем рассматривать его как компартмент ядра. Он получил это имя за отличную способность окрашивать и наблюдаться под микроскопом.

ДНК является чрезвычайно длинной линейной молекулой у эукариот. Его уплотнение является ключевым процессом. Генетический материал связан с рядом белков, называемых гистонами, которые имеют высокое сродство к ДНК. Есть также другие типы белков, которые могут взаимодействовать с ДНК и не являются гистонами.

В гистонах ДНК сворачивается и образует хромосомы. Это динамические структуры, которые не всегда встречаются в их типичной форме (X и Y, которые мы привыкли наблюдать на иллюстрациях книг). Такое расположение появляется только во время процессов деления клеток.

На остальных этапах (когда клетка не находится в процессе деления) отдельные хромосомы не могут быть выделены. Этот факт не говорит о том, что хромосомы распределены ядром гомогенно или беспорядочно.

На границе раздела хромосомы организованы в определенные домены. В клетках млекопитающих каждая хромосома занимает определенную «территорию».

Типы хроматина

Можно выделить два типа хроматина: гетерохроматин и эухроматин. Первый сильно конденсирован и расположен на периферии ядра, поэтому механизм транскрипции не имеет доступа к этим генам. Эвкроматин организован более свободно.

Гетерохроматин делится на два типа: конститутивный гетерохроматин, который никогда не экспрессируется; и факультативный гетерохроматин, который не транскрибируется в одних клетках и в других.

Наиболее известным примером гетерохроматина в качестве регулятора экспрессии генов является конденсация и инактивация хромосомы X. У млекопитающих самки имеют XX половых хромосом, а самцы - XY..

По причинам дозировки генов у женщин не может быть в два раза больше генов в X, чем у мужчин. Чтобы избежать этого конфликта, Х-хромосома инактивируется (превращаясь в гетерохроматин) случайным образом в каждой клетке..

ядрышко

Ядрышко является очень важной внутренней структурой ядра. Это не компартмент, ограниченный мембранными структурами, это более темная область ядра со специфическими функциями.

В этой области сгруппированы гены, кодирующие рибосомальную РНК, транскрибируемую РНК-полимеразой I. В ДНК человека эти гены обнаружены в сателлитах следующих хромосом: 13, 14, 15, 21 и 22. ядрышковые организаторы.

В свою очередь, ядрышко разделяется на три отдельные области: фибриллярные центры, фибриллярные компоненты и гранулярные компоненты.

Недавние исследования накапливали все больше доказательств возможных дополнительных функций ядрышка, не ограничиваясь только синтезом и сборкой рибосомальной РНК..

В настоящее время считается, что ядрышко может участвовать в сборке и синтезе различных белков. Постранскрипционные модификации также были обнаружены в этой ядерной зоне.

Ядрышко также участвует в регуляторных функциях. Одно исследование показало, как это было связано с белками-супрессорами опухолей..

Корпус Кахала

Тела Кахала (также называемые спиральные тела) названы в честь его первооткрывателя Сантьяго Рамона и Кахала. Этот исследователь наблюдал эти корпускулы в нейронах в 1903 году.

Они представляют собой небольшие структуры в форме сфер и имеют от 1 до 5 копий на ядро. Эти тела очень сложны с довольно большим количеством компонентов, среди этих факторов транскрипции и механизмов, связанных с сплайсинг.

Эти сферические структуры были обнаружены в разных частях ядра, поскольку они являются подвижными структурами. Они обычно находятся в нуклеоплазме, хотя раковые клетки были обнаружены в ядрышке.

В ядре имеется два типа корпусов ящиков, классифицированных по размеру: большие и маленькие..

Тела PML

Тела PML (для его сокращения на английском языке, промиелоцитарная лейкемия) являются небольшими субъядерными сферическими зонами, имеющими клиническое значение, поскольку они связаны с вирусными инфекциями и онкогенезом.

В литературе они известны под различными названиями, такими как ядерный домен 10, тела Кремера и онкогенные домены PML.

Ядро имеет от 10 до 30 из этих доменов и имеет диаметр от 0,2 до 1,0 мкм. В его функции входит регуляция генов и синтез РНК..

ссылки

  1. Adam S.A. (2001). Комплекс ядерных пор. Геномная биология, 2(9), Отзывы0007.1-Отзывы0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G. & Byers, B.E. (2003). Биология: жизнь на земле. Образование Пирсона.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Ядерные тела от промиелоцитарной лейкемии (ПМЛ) представляют собой белковые структуры, которые не накапливают РНК.. Журнал клеточной биологии, 148(2), 283-292.
  4. Буш, Х. (2012). Ядро клетки. Elsevier.
  5. Купер Дж. М. и Хаусман Р. Э. (2000). Клетка: молекулярный подход. Сандерленд, Массачусетс: Sinauer Associates.
  6. Кертис Х. & Шнек А. (2008). Кертис. биология. Ed. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M. & Misteli, T. (2001). Функциональная архитектура в клеточном ядре. Биохимический журнал, 356(2), 297-310.
  8. Эйнард А.Р., Валентич М.А. и Ровасио Р.А. (2008). Гистология и эмбриология человека: клеточные и молекулярные основы. Ed. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M.W. (2010). Ядерная оболочка. Перспективы Колд Спринг Харбор в биологии, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G. & Schwartz, T. U. (2015). Комплексная структура и функция ядерных пор с первого взгляда. Журнал клеточных наук, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A. T. (2002). Вспомогательное тело Кахала. Преподобный Эсп Патол, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J.W. & Forbes, D.J. (1987). Ядро: структура, функция и динамика. Ежегодный обзор биохимии, 56(1), 535-565.