Nucleul

introducere

Nucleul celular sau nucleul este cel mai mare organel dintr-o celulă și este localizat în citoplasma celulelor eucariote. Nucleul cu celule rotunjite, delimitat de o membrană dublă (înveliș nuclear), conține informațiile genetice ambalate în cromatină, acidul dezoxiribonucleic (ADN). Ca depozit de informații genetice, nucleul celular are o importanță centrală pentru ereditate.

Funcția nucleului celular

Toate celulele umane, cu excepția eritrocitelor, au un nucleu în care ADN-ul este sub formă de cromozomi. Nucleul celular reglează și controlează toate procesele care au loc într-o celulă. De exemplu, instrucțiunile pentru sinteza proteinelor, transmiterea informațiilor genetice, diviziunea celulară și diverse procese metabolice.

Pe lângă stocarea informațiilor genetice, dublarea (replică) ADN-ului și sinteza acizilor ribonucleici (ARN) prin transcrierea ADN-ului (transcriere), precum și modificarea acestui ARN (procesare) la cele mai importante funcții ale nucleului celular.

În plus față de ADN-ul din nucleul celular, oamenii au și ADN mitocondrial în mitocondrii, a căror replicare este complet independentă de nucleu. Informațiile multor proteine ​​care sunt necesare pentru lanțul respirator sunt stocate aici.

Aflați mai multe despre acest subiect: Respirația celulară la om

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

Ce este substanța nucleară?

Substanța nucleară este informația genetică codificată în nucleu. Acesta este cunoscut și sub denumirea de ADN (acid dezoxiribonucleic). O moleculă de ADN sau ARN este la rândul ei alcătuită din blocuri chimice de bază, nucleotide și constă dintr-un zahăr (dezoxiriboză pentru ADN sau riboză pentru ARN), un reziduu acid fosfat și o bază. Bazele se numesc adenină, citozină, guanină sau timină (sau uracil în cazul ARN) ADN-ul este unic datorită secvenței fixe a celor patru baze, care diferă în fiecare persoană.

ADN-ul nu are forma unei catene libere, ci este înfășurat în jurul unor proteine ​​speciale (histone), care sunt cunoscute colectiv sub denumirea de cromatină. Dacă această cromatină este comprimată în continuare, cromozomii sunt în cele din urmă formate, care sunt vizibile la microscop în metafazele mitozei. Corpusculii în formă de tijă sunt, prin urmare, purtătorii informațiilor genetice și sunt implicați în diviziunea nucleului. O celulă normală din corpul uman are 46 de cromozomi care sunt aranjați în perechi (cromozom dublu sau diploid). 23 de cromozomi provin de la mamă și 23 de cromozomi de la tată.

Aflați mai multe despre DNA

Mai mult, nucleul conține nucleul, care se remarcă în special ca zonă compactată. Este format din ARN ribozomal (ARNr).

Citiți mai multe despre acest subiect ribozomii

Ce este carioplasma?

Caryoplasma este cunoscută și sub denumirea de plasmă nucleară sau nucleoplasmă. Descrie structurile care se află în membrana nucleară. În schimb, există și citoplasma, care este delimitată de membrana celulară externă (plasmalemm).

Citește și: Plasma celulară în corpul uman

Aceste două încăperi constau în mare parte din apă și aditivi variați. O diferență importantă între carioplasmă și citoplasmă sunt concentrațiile diferite de electroliți, cum ar fi Cl- (clorură) și Na + (sodiu). Acest mediu special în carioplasmă reprezintă mediul optim pentru procesele de replicare și transcripție.Cromatina, care conține materialul genetic și nucleolul sunt, de asemenea, depozitate în carioplasmă.

Mărimea nucleului

Nucleii celulelor eucariote au de obicei o formă rotunjită și un diametru de 5-16 um. Nucleul vizibil poate fi văzut clar la microscopul luminos și are un diametru de 2-6 µm. În general, aspectul și dimensiunea nucleului celular depind puternic de tipul și speciile celulare.

Membrana dublă a nucleului celular

Nucleul celular este separat de citoplasmă printr-o dublă membrană. Această membrană dublă se numește înveliș nuclear și constă dintr-o membrană nucleară interioară și exterioară, cu spațiul perinuclear între ele. Ambele membrane sunt conectate între ele prin pori și formează astfel o unitate fiziologică (vezi secțiunea următoare).

În general, membranele duble constau întotdeauna dintr-o stratură lipidică în care sunt încorporate diferite proteine.Aceste proteine ​​pot fi modificate cu diferite reziduuri de zahăr și permit funcțiile biologice specifice ale membranei nucleare.

Ca toate membranele duble, învelișul nuclear are atât un iubitor de apă (hidrofil) precum și evitarea apei (hidrofob) Porție și, prin urmare, este solubil în grăsimi și apă (amfifil). În soluții apoase, lipidele polare ale membranei duble formează agregate și sunt aranjate astfel încât partea hidrofilă să fie orientată spre apă, în timp ce părțile hidrofobe ale stratului dublu sunt atașate una de alta. Această structură specială creează condițiile pentru permeabilitatea selectivă a membranei duble, ceea ce înseamnă că membranele celulare sunt permeabile numai la anumite substanțe.

Pe lângă schimbul reglementat de substanțe, învelișul nuclear servește și la delimitarea (compartimentarea) din nucleul celular și formează o barieră fiziologică astfel încât doar anumite substanțe să poată intra și ieși din nucleul celular.

Citiți mai multe despre acest subiect: Membrana celulara

Pentru ce sunt necesari porii nucleari?

Porii din membrană sunt canale complexe cu un diametru de 60 până la 100 nm, care formează o barieră fiziologică între nucleu și citoplasmă. Sunt necesare pentru transportul anumitor molecule spre sau dinspre nucleul celular.

Aceste molecule includ, de exemplu, mRNA, care are o importanță deosebită în replicare și traducere ulterioară. ADN-ul este copiat pentru prima dată în nucleul celular, astfel încât să fie creat ARNm. Această copie a materialului genetic lasă nucleul celular printr-un por nuclear și ajunge la ribozomi, unde are loc traducerea.

Funcțiile nucleului celular

Două procese biologice elementare au loc în nucleul celular: pe de o parte, replicarea ADN-ului și, pe de altă parte, transcripția, adică transcrierea ADN-ului în ARN.

În timpul diviziunii celulare (mitoză), ADN-ul se dublează (replicare). Numai după ce întreaga informație genetică a fost dublată, celula se poate diviza și, astfel, poate constitui baza pentru creștere și reînnoire celulară.

În timpul transcrierii, una dintre cele două fire de ADN este utilizată ca șablon și convertită într-o secvență complementară de ARN. O varietate de factori de transcripție determină ce gene sunt transcrise. ARN-ul rezultat este modificat în multe etape suplimentare. Produsul final stabil care poate fi exportat în citoplasmă și tradus în cele din urmă în blocuri de proteine ​​se numește ARN mesager (ARNm).

Află mai multe despre asta: Sarcinile nucleului celular

Ce se întâmplă când nucleul celular se împarte?

Diviziunea nucleului celular se înțelege a fi diviziunea unui nucleu celular, care poate avea loc în două moduri diferite. Cele două tipuri, mitoză și meioză, diferă în procesul lor și, de asemenea, în funcția lor. În funcție de tipul de diviziune a nucleului care a avut loc, se obțin diferite celule fiice.

După ce mitoza s-a încheiat, aveți două celule fiice care sunt identice cu celula mamă și care au și un set diploid de cromozomi. Acest tip de diviziune a nucleului celular predomină în organismul uman. Funcția lor este reînnoirea tuturor celulelor, precum cele ale celulelor pielii sau cele ale celulelor mucoasei. Mitoza are loc în mai multe faze, dar există o singură diviziune reală a cromozomilor.

Spre deosebire de aceasta, meioza constă dintr-un total de două diviziuni de bază. Rezultatul unei meioze finalizate sunt patru celule care conțin un set haploid de cromozomi. Aceste celule germinale sunt necesare pentru reproducerea sexuală și, prin urmare, se găsesc doar în organele genitale.

La femei, celulele de ou sunt prezente în ovare de la naștere. În organismele de sex masculin, spermatozoizii sunt produși în testicule și sunt pregătiți pentru fertilizare.
Dacă sunteți interesat în continuare de acest subiect, citiți următorul nostru articol de mai jos: Mioosis - explicat pur și simplu!

Când celula de ou și sperma se contopește în timpul fertilizării, două seturi haploide de cromozomi formează o celulă cu un set de diploide.

Citiți mai multe despre acest subiect: Diviziunea nucleului celular

Ce este un transfer de nucleu celular?

Un transfer de nucleu (sinonim: transplant de nucleu) este introducerea unui nucleu într-o celulă de ou fără nucleu. Aceasta a fost produsă artificial în avans, de exemplu, folosind radiații UV. Celula de ou acum nucleată poate fi apoi introdusă într-un individ matur sexual și transportată la termen. În acest fel, fosta celulă nucleată primește informații genetice și se modifică ca urmare.

Această procedură reprezintă un tip de fertilizare asexuală și a fost utilizată pentru prima dată în 1968. Există abordări terapeutice care vizează producerea de țesuturi specifice din celulele stem care pot fi utilizate pentru transplanturi. În plus, transferul nuclear de celule somatice poate fi utilizat pentru clonare. Cu toate acestea, din motive etice, acest lucru este permis doar pentru animale, deși este controversat și aici, deoarece multe animale mor în timpul acestui proces sau se nasc bolnave. Cel mai cunoscut exemplu este oaia clonată Dolly. Această oaie clonată era identică genetic cu animalul-mamă.

Nucleul unei celule nervoase

Celulele nervoase (neuronii) sunt celule diferențiate definitiv. Spre deosebire de alte celule, ele nu se mai pot împărți. Cu toate acestea, neuronii au capacitatea de a se regenera și repetarea specifică a sarcinilor („antrenamentul creierului”) crește plasticitatea creierului.

Nucleul celular se află în corpul (soma) celulei nervoase. Plicul nuclear conține mielină, o substanță care apare în mod specific în sistemul nervos și are doar un conținut mai mic de proteine ​​decât alte membrane duble.

Recepția și transmiterea informațiilor sub formă de impulsuri electrice (potențiale de acțiune) este cea mai importantă sarcină a neuronilor. Neurotransmițătorii sunt mesageri chimici care permit celulelor nervoase să comunice între ele. Ca centru de control al neuronului, nucleul celular reglează în primul rând producția diferitelor substanțe de mesagerie și expresia receptorilor respectivi.

Prin legarea unui neurotransmițător la receptorul adecvat, efectul corespunzător este transferat celulei nervoase. Este crucial să nu existe efecte specifice emițătorului, ci doar efecte specifice receptorului. Aceasta înseamnă că efectul substanței mesager depinde de receptor.