CELLEKJERNEN: KJENNETEGN, FUNKSJONER, STRUKTUR - BIOLOGI - 2026

Den cellekjernen er en grunnleggende kammer i eukaryote celler. Det er den mest iøynefallende strukturen av denne celletypen og har arvestoffet. Den leder alle cellulære prosesser: den inneholder alle instruksjonene som er kodet i DNA for å utføre de nødvendige reaksjonene. Det er involvert i prosessene for celledeling.

Alle eukaryote celler har en kjerne, bortsett fra noen få spesifikke eksempler som modne røde blodceller (erytrocytter) hos pattedyr og floemceller i planter. Tilsvarende er det celler med mer enn en kjerne, for eksempel noen muskelceller, hepatocytter og nevroner.

Kjernen ble oppdaget i 1802 av Franz Bauer; I 1830 observerte imidlertid forskeren Robert Brown denne strukturen og ble populær som den viktigste oppdageren. På grunn av sin store størrelse kan den tydelig observeres under et mikroskop. I tillegg er det en lettfarget struktur.

Kjernen er ikke en homogen og statisk sfærisk enhet med spredt DNA. Det er en sammensatt og intrikat struktur med forskjellige komponenter og deler inne. I tillegg er den dynamisk og endres hele tiden gjennom cellesyklusen.

kjennetegn

Kjernen er hovedstrukturen som gjør det mulig å differensiere mellom eukaryote og prokaryote celler. Det er det største cellerommet. Generelt ligger kjernen nær sentrum av cellen, men det er unntak, som plasmaceller og epitelceller.

Det er en kuleformet organell med en gjennomsnittlig diameter på omtrent 5 um, men kan nå 12 um, avhengig av celletype. Jeg kan ta ca. 10% av det totale cellevolumet.

Den har en kjernekonvolutt dannet av to membraner som skiller den fra cytoplasma. Arvematerialet er organisert sammen med proteiner i det.

Selv om det ikke er andre membranøse underavdelinger i kjernen, kan en rekke komponenter eller regioner i strukturen som har spesifikke funksjoner skilles.

Egenskaper

Kjernen tilskrives et ekstraordinært antall funksjoner, siden den inneholder samlingen av all den genetiske informasjonen til cellen (unntatt mitokondriell DNA og kloroplast-DNA) og styrer prosessene for celledeling. Oppsummert er hovedfunksjonene til kjernen som følger:

Genregulering

Eksistensen av en lipidbarriere mellom det genetiske materialet og resten av cytoplasmatiske komponenter bidrar til å redusere interferensen av andre komponenter i DNA-funksjonen. Dette representerer en evolusjonær innovasjon av stor betydning for grupper av eukaryoter.

Klipping og skjøting

Spleisingsprosessen med messenger RNA skjer i kjernen, før molekylet reiser til cytoplasma.

Målet med denne prosessen er eliminering av introner (“stykker” av genetisk materiale som ikke er kodende og som avbryter eksonene, områdene som koder) fra RNA. Senere forlater RNA kjernen, der den blir oversatt til proteiner.

Det er andre mer spesifikke funksjoner i hver kjernestruktur som vil bli diskutert senere.

Struktur og sammensetning

Kjernen består av tre definerte deler: kjernekonvolutten, kromatinet og kjernen. Vi vil beskrive hver struktur i detalj nedenfor:

Kjernefysisk konvolutt

Atomkonvolutten er sammensatt av membraner av lipid karakter og skiller kjernen fra resten av de cellulære komponentene. Denne membranen er dobbel, og mellom disse er det et lite rom som kalles det perinuklare rom.

Det indre og ytre membransystemet danner en kontinuerlig struktur med den endoplasmatiske retikulum

Dette membransystemet blir avbrutt av en serie porer. Disse kjernekanalene tillater utveksling av materiale med cytoplasma fordi kjernen ikke er fullstendig isolert fra resten av komponentene.

Kjerneporekompleks

Gjennom disse porene skjer utvekslingen av stoffer på to måter: passiv, uten behov for energiforbruk; eller aktiv, med energiutgifter. Passivt kan små molekyler som vann eller salter, mindre enn 9 nm eller 30-40 kDa, komme inn og forlate.

Dette skjer i motsetning til molekyler med høy molekylvekt, som krever ATP (energi-adenosintrifosfat) for å bevege seg gjennom disse avdelingene. Store molekyler inkluderer deler av RNA (ribonukleinsyre) eller andre biomolekyler av proteinart.

Porene er ikke bare hull som molekyler passerer gjennom. De er store proteinstrukturer, som kan inneholde 100 eller 200 proteiner og kalles "kjerneporekompleks". Strukturelt sett ser det ut som en basketballbøyle. Disse proteinene kalles nukleoporiner.

Dette komplekset er funnet i et stort antall organismer: fra gjær til mennesker. I tillegg til den cellulære transportfunksjonen er den også involvert i reguleringen av genuttrykk. De er en uunnværlig struktur for eukaryoter.

Når det gjelder størrelse og antall, kan komplekset nå en størrelse på 125 MDa i virveldyr, og en kjerne i denne dyregruppen kan ha omtrent 2000 porer. Disse egenskapene varierer i henhold til taksonet som er studert.

kromatin

Kromatin finnes i kjernen, men vi kan ikke betrakte det som et rom for den. Den er oppkalt etter sin utmerkede evne til å fargelegge og observeres under mikroskopet.

DNA er et ekstremt langt lineært molekyl i eukaryoter. Dets komprimering er en sentral prosess. Arvematerialet er assosiert med en serie proteiner kalt histoner, som har en høy affinitet for DNA. Det er også andre typer proteiner som kan samhandle med DNA, og de er ikke histoner.

I histoner ruller DNA opp og danner kromosomer. Dette er dynamiske strukturer og er ikke konstant i sin typiske form (Xs og Ys som vi er vant til å se i bokillustrasjoner). Denne ordningen vises bare under prosessene for celledeling.

I resten av stadiene (når cellen ikke er i ferd med å dele seg), kan ikke de individuelle kromosomene skilles ut. Dette faktum antyder ikke at kromosomer er homogent eller uordentlig spredt i kjernen.

På grensesnittet er kromosomene organisert i spesifikke domener. I pattedyrceller opptar hvert kromosom et spesifikt "territorium".

Kromatintyper

To typer kromatin kan skilles ut: heterokromatin og eukromatin. Den første er sterkt kondensert og ligger i periferien av kjernen, så transkripsjonsmaskineriet har ikke tilgang til disse genene. Euchromatin er organisert mer løst.

Heterokromatin er delt inn i to typer: konstitutivt heterokromatin, som aldri kommer til uttrykk; og fakultativt heterokromatin, som ikke er transkribert i noen celler og er i andre.

Det mest kjente eksemplet på heterokromatin som regulator for genuttrykk er kondensasjon og inaktivering av X-kromosomet. Hos pattedyr har kvinner XX-kromosomer, mens menn er XY.

Av hensyn til gendosering kan ikke kvinner ha dobbelt så mange gener i X som hanner. For å unngå denne konflikten inaktiveres et X-kromosom tilfeldig (blir heterokromatin) i hver celle.

nucleolus

Kjernen er en veldig relevant indre struktur i kjernen. Det er ikke et rom avgrenset av membranstrukturer, det er et mørkere område av kjernen med spesifikke funksjoner.

Generene som koder for ribosomalt RNA, transkribert av RNA-polymerase I, er gruppert i dette området.I humant DNA finnes disse genene i satellittene til følgende kromosomer: 13, 14, 15, 21 og 22. Disse er nukleolare arrangører.

I sin tur blir kjernen separert i tre separate områder: fibrillar-sentre, fibrillar-komponenter og granulære komponenter.

Nyere studier har akkumulert mer og mer bevis på mulige tilleggsfunksjoner av kjernen, ikke bare begrenset til syntese og montering av ribosomalt RNA.

Det antas for øyeblikket at kjernen kan være involvert i sammensetningen og syntesen av forskjellige proteiner. Etter transkripsjonelle modifikasjoner er det også påvist i denne nukleære sonen.

Kjernen er også involvert i reguleringsfunksjoner. En studie viste hvordan det var relatert til tumorundertrykkende proteiner.

Cajals kropper

Cajal-kroppene (også kalt opprullede kropper) bærer dette navnet til ære for oppdageren deres, Santiago Ramón y Cajal. Denne forskeren observerte disse likene i nevroner i 1903.

De er små strukturer i form av kuler og eksisterer fra 1 til 5 eksemplarer per kjernekjerne. Disse kroppene er svært sammensatte med et ganske høyt antall komponenter, inkludert disse transkripsjonsfaktorene og skjøte-relaterte maskiner.

Disse sfæriske strukturene er funnet i forskjellige deler av kjernen, siden de er mobile strukturer. De finnes vanligvis i nukleoplasma, selv om de i kreftceller har blitt funnet i nukleolus.

Det er to typer bokslegemer i kjernen, klassifisert etter størrelse: stor og liten.

PML-organer

PML-organer (promyelocytisk leukemi) er små sfæriske subnukleære områder av klinisk betydning, ettersom de har blitt assosiert med virusinfeksjoner og onkogenese.

De er kjent med en rekke navn i litteraturen, for eksempel kjernedomene 10, Kremer-organer og PML-onkogene domener.

En kjerne har 10 til 30 av disse domenene og har en diameter på 0,2 til 1,0 um. Blant dens funksjoner skiller reguleringen av gener og RNA-syntese seg ut.

referanser

1. Adam, SA (2001). Det kjernefysiske porekomplekset. Genom biologi, 2 (9), anmeldelser0007.1-anmeldelser0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologi: liv på jorden. Pearson utdanning.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ, & Bazett-Jones, DP (2000). Promyelocytic leukemia (PML) kjernefysiske legemer er proteinstrukturer som ikke akkumulerer RNA. Journal of cell biology, 148 (2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Cellekjernen. Elsevier.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Cellen: en molekylær tilnærming. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologi. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funksjonell arkitektur i cellekjernen. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, & Rovasio, RA (2008). Histologi og embryologi hos mennesket: cellulære og molekylære baser. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Atomkonvolutten. Cold Spring Harbor-perspektiver i biologi, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Det kjernefysiske porekomplekset - struktur og funksjon på et øyeblikk. Journal of Cell Science, 128 (3), 423-429.
11. Montaner, AT (2002). Cajals tilbehørskropp. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW, & Forbes, DJ (1987). Kjernen: struktur, funksjon og dynamikk. Årlig gjennomgang av biokjemi, 56 (1), 535-565.