Funcțiile nucleului celular

introducere

Nucleul celular (nucleu) formează cea mai mare organelă a celulelor eucariote și este localizată în citoplasmă, separată de o membrană dublă (înveliș nuclear). Ca purtător al informațiilor genetice, nucleul celular conține informațiile genetice sub formă de cromozomi (catena ADN) și, astfel, joacă un rol esențial în moștenire. Majoritatea celulelor mamifere au un singur nucleu; acesta este rotund și are un diametru de 5 până la 16 micrometri. Cu anumite tipuri de celule, de ex. Fibrele musculare sau celulele specializate din os pot avea mai mult de un nucleu.

Obțineți mai multe informații despre Nucleul celular

Funcțiile nucleului celular

Nucleul celular este cel mai important organel dintr-o celulă și constituie 10-15% din volumul celulei. Nucleul conține cea mai mare parte a informațiilor genetice ale unei celule. La om, pe lângă nucleul celular, mitocondriile conțin și ADN („ADN mitocondrial”). Cu toate acestea, genomul mitocondrial codează 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)

Ilustrația unui nucleu celular

1. Nucleul celular -
   Nucleu
2. Membrana nucleară exterioară
   (Plic nuclear)
   Nucleolemma
3. Membrana nucleară interioară
4. Corpusculi nucleari
   nucleoli
5. Plasma nucleară
   nucleoplasmei
6. Fir ADN
7. Porii nucleari
8. cromozomi
9. celulă
   Celulla
   A - nucleu
   B - celula

Puteți găsi o imagine de ansamblu a tuturor imaginilor de la Dr-Gumpert sub: 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 funcționarea unei celule. De obicei, celulele fără nucleu nu pot supraviețui. O excepție de la acestea sunt globulele roșii nucleate (eritrocite). Pe lângă funcțiile de reglementare, sarcinile nucleului celular includ stocarea, duplicarea și transferul ADN-ului.

ADN-ul se găsește sub forma unei duble helixuri lungi, asemănătoare, în nucleul celular, unde este împachetat compact în cromozomi cu proteine ​​de bază, histonele. Cromozomii constau din cromatină, care se condensează numai pentru a forma cromozomi vizibili microscopic în timpul diviziunii celulare. Fiecare celulă umană conține 23 de cromozomi, fiecare în duplicat, care sunt moștenite de la ambii părinți. Jumătate din gene dintr-o celulă provin de la mamă, cealaltă jumătate de la tată.

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

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

Fiecare codon codează un anumit aminoacid și astfel constituie baza biosintezei proteice, deoarece secvența bazelor genelor este tradusă într-o proteină prin legarea respectivă a aminoacizilor. Întreaga informație criptată se numește cod genetic. Secvența specifică a bazelor face ADN-ul nostru unic și determină genele noastre.

Dar nu numai bazele sunt implicate în structura ADN-ului. ADN-ul este compus din nucleotide la 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 duble helixuri elicoidale. În plus, această șuviță este condensată în continuare, astfel încât să se încadreze în nucleul mic al celulei. Apoi vorbim și de cromozomi ca forma de ambalare pentru ADN. Cu fiecare diviziune celulară, ADN-ul complet este copiat astfel încât fiecare celulă fiică conține și informații genetice complet identice.

Cromozomi utilizați pentru ambalarea ADN-ului

Un cromozom este o anumită formă de ambalare a materialului nostru genetic (ADN) care este vizibil numai în timpul diviziunii celulare. ADN-ul este o structură liniară care este mult prea lungă pentru a se încadra în nucleul nostru celular în starea sa naturală. Această problemă este rezolvată prin diferite spirale de economisire a spațiului ADN-ului și prin încorporarea de proteine ​​mici în jurul cărora ADN-ul poate continua să se înfășoare. Cea mai compactă formă de ADN sunt cromozomii. Sub microscop, acestea apar ca niște corpuri sub formă de tijă cu o constricție centrală.Această formă de ADN poate fi observată doar în timpul diviziunii celulare, adică în timpul mitozei. La rândul său, diviziunea celulară poate fi împărțită în mai multe faze, prin care cromozomii sunt cei mai bine reprezentați în metafază. Celulele normale ale corpului au un set dublu de cromozomi, care este format 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-ul în componente individuale. În plus, ARN 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 ARN care îndeplinesc sarcini diferite. Printre altele, mRNA joacă un rol important în timpul diviziunii nucleului celular. Ca și 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 producerea proteinelor.

Sinteza proteinei

Primul pas în biosinteza proteinelor este transcrierea ADN-ului în ARNm (transcriere) și are loc în nucleul celular. O secvență de ADN servește ca șablon pentru o secvență ARN complementară. Cu toate acestea, întrucât nu se pot produce proteine ​​în cadrul nucleului celular, mRNA format trebuie descărcat în citoplasmă și adus la ribozomi, unde are loc sinteza reală a proteinelor. În cadrul ribozomilor, mRNA este transformat într-o secvență de aminoacizi care sunt folosiți pentru a construi proteine. Acest proces este cunoscut sub numele de traducere.

Înainte ca ARN-ul mesager să poată fi transportat din nucleu, acesta este procesat mai întâi în mai multe etape, adică anumite secvențe sunt fie adăugate, fie decupate și reunite din nou. Aceasta înseamnă că diferite variante de proteine ​​pot apărea dintr-un transcript. Acest proces permite oamenilor să producă un număr mare de proteine ​​diferite, cu relativ puține gene.

replică

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

Replicarea are loc la un moment definit în timp, în timpul diviziunii celulare în nucleul celular; ambele procese sunt strâns legate și sunt controlate de anumite proteine ​​(enzimele) reglementat. În primul rând, ADN-ul dublu-catenar este separat și fiecare singură catenă servește ca un șablon pentru duplicarea ulterioară. Pentru a face acest lucru, diverse enzime se îmbracă pe ADN și completează cablul unic pentru a forma o nouă helixă dublă. La sfârșitul acestui proces, a fost creată o copie exactă a ADN-ului, care poate fi transmisă celulei fiice atunci când se împarte.

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

Subiectul ar putea de asemenea să vă intereseze: Aberație cromozomială - ce înseamnă?

Pori nucleari și căi de semnalizare

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

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

Corpul 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 luminos și care este clar definită în cadrul nucleului celular. Formează o zonă independentă funcțională a miezului, dar nu este înconjurată de propria membrană. Nucleul este format din ADN, ARN și proteine ​​care se află într-un conglomerat dens. Maturizarea subunităților ribozomale are loc în nucleol. Cu cât sunt mai multe proteine ​​sintetizate într-o celulă, cu atât sunt necesare mai multe ribozomi și, prin urmare, celulele metabolice active au mai multe corpuri nucleare.

Funcția nucleului în celula nervoasă

Nucleul dintr-o celulă nervoasă are o varietate de funcții. Nucleul unei celule nervoase este localizat în corpul celulei (Soma) împreună cu alte componente celulare (organele), cum ar fi reticulul endoplasmatic (ER) și aparatul Golgi. Ca și în toate celulele corpului, nucleul celular conține informațiile 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. Celulele nervoase sunt, printre altele, responsabile de excitația mușchilor noștri, ceea ce duce în final la mișcarea mușchilor. Comunicarea între celulele nervoase și între celulele nervoase și mușchi are loc prin substanțe de mesagerie (Transmiţător). Aceste substanțe chimice și alte substanțe importante care susțin viața sunt produse cu ajutorul nucleului celular. Nu numai 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.

Mai multe informații despre caracteristicile speciale ale celulei nervoase sunt disponibile la: Celula nervoasa