Cellular Nucleus Egenskaber, Funktioner, Struktur og Sammensætning



den cellekernen det er et grundlæggende rum af eukaryote celler. Det er den mest iøjnefaldende struktur af denne celletype, og den har det genetiske materiale. Det styrer alle cellulære processer: den indeholder alle de instruktioner, der er kodet i DNA'et for at udføre de nødvendige reaktioner. Det er involveret i celledelingens processer.

Alle eukaryote celler har en kerne, bortset fra nogle specifikke eksempler som modne røde blodlegemer (erytrocytter) i pattedyr og phloemceller i planter. Tilsvarende er der celler med mere end én kerne, som nogle muskelceller, hepatocytter og neuroner.

Kernen blev opdaget i år 1802 af Franz Bauer; Men i 1830 observerede forskeren Robert Brown også denne struktur og blev populær som sin største opdagelsesvirksomhed. På grund af sin store størrelse kan det ses tydeligt under et mikroskop. Derudover er det en let farvningsstruktur.

Kernen er ikke en homogen og statisk sfærisk enhed med dispergeret DNA. Det er en kompleks og indviklet struktur med forskellige komponenter og dele inde. Derudover er det dynamisk og ændrer sig konstant gennem cellecyklussen.

indeks

  • 1 kendetegn
  • 2 funktioner
    • 2.1 Genregulering
    • 2.2 Skæring og splejsning
  • 3 Struktur og sammensætning
    • 3.1 Nukleær kuvert
    • 3.2 Nukleærporekompleks
    • 3.3 kromatin
    • 3,4 Nucleolus
    • 3.5 Corps of Cajal
    • 3,6 PML organer
  • 4 referencer

funktioner

Kernen er hovedstrukturen, som muliggør differentieringen mellem eukaryotiske og prokaryote celler. Det er den største celleplads. Kernen er generelt tæt på midten af ​​cellen, men der er undtagelser, såsom plasmaceller og epithelceller.

Det er en kugleformet organel med gennemsnitligt 5 μm i diameter, men kan nå 12 μm afhængigt af typen af ​​celle. Jeg kan besætte ca. 10% af det samlede cellevolumen.

Den har en nuklear kuvert dannet af to membraner, der adskiller den fra cytoplasma. Det genetiske materiale er organiseret sammen med proteiner inde.

På trods af det faktum, at der indenfor kernen ikke findes andre membranbaserede underkomponenter, hvis man kan skelne mellem en række komponenter eller regioner inden for strukturen, der har specifikke funktioner..

funktioner

Kernen tilskrives et ekstraordinært antal funktioner, og som indeholder kroppen af ​​alle de genetiske information i cellen (eksklusive mitokondrie-DNA og kloroplast DNA) og dirigerer celledelingsprocesser. Sammenfattende er de vigtigste centrale funktioner er:

Genregulering

Eksistensen af ​​en lipidbarriere mellem det genetiske materiale og resten af ​​de cytoplasmatiske komponenter hjælper med at reducere interferensen af ​​andre komponenter i DNA-funktionen. Dette repræsenterer en evolutionær innovation af stor betydning for grupper af eukaryoter.

Skæring og splejsning

Processen med splejsning af messenger-RNA forekommer i kernen, før molekylet bevæger sig til cytoplasma.

Formålet med denne proces er fjernelsen af ​​introner ( "bidder" af genetisk materiale, som er ikke-kodende og afbryder exoner, kodende områder er hvis) RNA. Efterfølgende RNA forlader kernen, hvor det er oversat til protein.

Der er andre mere specifikke funktioner i hver kernestruktur, der vil blive diskuteret senere.

Struktur og sammensætning

Kernen består af tre definerede dele: den nukleare kuvert, chromatin og nukleolus. Næste vil vi detaljeret beskrive hver struktur:

Nuklear kuvert

Den nukleare kappe er sammensat af membraner af en lipid natur og adskiller kernen fra resten af ​​de cellulære komponenter. Denne membran er dobbelt og mellem disse er et lille rum kaldet perinuclear rum.

Det indre og ydre membransystem danner en kontinuerlig struktur med det endoplasmatiske retikulum

Dette membransystem afbrydes af en række porer. Disse nukleare kanaler tillader udveksling af materiale med cytoplasma, fordi kernen ikke er fuldstændig isoleret fra resten af ​​komponenterne.

Nukleærporekompleks

Gennem disse porer forekommer udvekslingen af ​​stoffer på to måder: passiv uden behov for energiforbrug; eller aktiv, med energiforbrug. Passiv kan komme ind og ud af små molekyler, såsom vand eller salte, mindre end 9 nm eller 30-40 kDa.

Dette sker i modsætning til molekyler med høj molekylvægt, som kræver ATP (energiadenosintrifosfat) til at bevæge sig gennem disse rum. Store molekyler indbefatter stykker af RNA (ribonukleinsyre) eller andre biomolekyler af protein natur.

Porerne er ikke blot huller gennem hvilke molekyler passerer. Proteiner af en vigtig størrelse er strukturer, som kan indeholde 100 eller 200 proteiner og kaldes "nukleærporekompleks". Strukturelt ligner den stort set en basketballkurv. Disse proteiner kaldes nukleoporiner.

Dette kompleks er blevet fundet i et stort antal organismer: fra gær til mennesker. Ud over celletransportfunktionen er det også involveret i reguleringen af ​​genekspression. De er en uundværlig struktur for eukaryoter.

Med hensyn til størrelse og antal kan komplekset have en størrelse på 125 MDa hos hvirveldyr, og en kerne i denne dyregruppe kan holde omkring 2000 porer. Disse egenskaber varierer alt efter det undersøgte taxon.

kromatin

Kromatin findes i kernen, men vi kan ikke betragte det som et kammer af kernen. Det modtager dette navn for den fremragende evne til at farve og blive observeret under mikroskopet.

DNA er et ekstremt langt lineært molekyle i eukaryoter. Dens komprimering er en nøgleproces. Det genetiske materiale er forbundet med en række proteiner kaldet histoner, som har høj affinitet for DNA. Der er også andre typer af proteiner, som kan interagere med DNA og ikke er histoner.

I histoner danner DNA-spoler og danner kromosomer. Disse er dynamiske strukturer og findes ikke konstant i deres typiske form (de X'er og Y'er, som vi er vant til at observere i bøgerne). Denne ordning forekommer kun under celledelingens processer.

I de øvrige faser (når cellen ikke er i færd med division), kan de individuelle kromosomer ikke skelnes. Denne kendsgerning antyder ikke, at kromosomerne dispergeres homogent eller uordenligt af kernen.

Ved grænsefladen er kromosomerne organiseret i bestemte domæner. I pattedyrsceller indtager hvert kromosom et specifikt "territorium".

Typer af chromatin

To typer chromatin kan sondres: heterochromatin og euchromatin. Den første er meget kondenseret og befinder sig i periferien af ​​kernen, så transskriptionsmaskineriet har ikke adgang til disse gener. Eucromatin er organiseret mere løst.

Heterochromatin er opdelt i to typer: det konstitutive heterochromatin, som aldrig udtrykkes; og fakultativ heterochromatin, som ikke transkriberes i nogle celler og i andre.

Den mest berømte af heterochromatin og regulator af genekspression er kondensationsproduktet eksempel og X-kromosom inaktivering hos pattedyr, hunner har XX kønskromosomer, hvorimod hanner er XY.

Af grunde til gendosering kan kvinder ikke have dobbelt så mange gener i X end mænd. For at undgå denne konflikt inaktiveres et X-kromosom (bliver heterochromatin) tilfældigt i hver celle.

nucleolus

Nucleolus er en meget relevant indre kernestruktur. Det er ikke et rum afgrænset af membranøse strukturer, det er et mørkere område af kernen med specifikke funktioner.

På dette område generne, der koder for ribosomalt RNA, transkriberes af RNA-polymerase I. i humant DNA, er disse gener findes i satellitter er grupperet følgende kromosomer: 13, 14, 15, 21 og 22. Disse er de nukleolære arrangører.

Nukleolus er igen adskilt i tre diskrete regioner: fibrillære centre, fibrillære komponenter og granulære komponenter.

Nylige undersøgelser har akkumuleret flere og flere beviser for mulige yderligere funktioner af nucleolus, ikke kun begrænset til syntese og samling af ribosomalt RNA.

I øjeblikket menes det at nukleolus kan være involveret i samling og syntese af forskellige proteiner. Posttranskriptionelle ændringer er også blevet påvist i denne nukleare zone.

Nucleolus er også involveret i regulatoriske funktioner. En undersøgelse viste, hvordan den var relateret til tumor suppressor proteiner.

Corps of Cajal

Cajals legemer (også kaldet spirede legemer) er navngivet til ære for sin opdagelsesrejsende, Santiago Ramón y Cajal. Denne forsker observerede disse blodlegemer i neuroner i år 1903.

De er små strukturer i sfæriske figurer, og der er 1 til 5 kopier pr. Kerne. Disse organer er meget komplekse med et forholdsvis højt antal komponenter, blandt disse transkriptionsfaktorer og maskiner relateret til splejsning.

Disse sfæriske strukturer er blevet fundet i forskellige dele af kernen, da de er mobile strukturer. De findes sædvanligvis i nukleoplasmaet, selv om kræftceller er blevet fundet i nukleoluset.

Der er to typer kasser af kasser i kernen, klassificeret efter deres størrelse: stort og lille.

PML-legemer

PML-organerne (for dens akronym på engelsk, promyelocytisk leukæmi) er små subnuclear sfæriske zoner med klinisk betydning, da de har været relateret til virusinfektioner og onkogenese.

I litteraturen kendes de af en række navne, såsom nukleare domæne 10, Kremer-kroppe og onkogene PML-domæner.

En kerne besidder 10 til 30 af disse domæner og har en diameter på 0,2 til 1,0 μm. Dets funktioner omfatter genregulering og RNA-syntese.

referencer

  1. Adam, S.A. (2001). Det nukleare porekompleks. Genombiologi, 2(9), reviews0007.1-reviews0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologi: liv på jorden. Pearson uddannelse.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Promyelocytic leukæmi (PML) nukleare organer er proteinstrukturer, som ikke akkumulerer RNA. Journal of cellebiologi, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Cellekernen. Elsevier.
  5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Cellen: en molekylær tilgang. Sunderland, MA: Sinauer associerede.
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M. & Misteli, T. (2001). Funktionel arkitektur i cellekernen. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A. R., Valentich, M. A., & Rovasio, R. A. (2008). Histologi og embryologi af mennesket: cellulære og molekylære baser. Ed. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Den nukleare kuvert. Cold Spring Harbor perspektiver i biologi, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Den nukleare pore kompleks-struktur og fungere et overblik. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A. T. (2002). Cajal tilbehørslegeme. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J.W., & Forbes, D.J. (1987). Kernen: struktur, funktion og dynamik. Årlig gennemgang af biokemi, 56(1), 535-565.