Cellular Nucleus Funktioner, Funktioner, Struktur och Sammansättning



den cellkärna det är ett grundläggande fack av eukaryota celler. Det är den mest iögonfallande strukturen av denna celltyp och den har det genetiska materialet. Det styr alla cellulära processer: den innehåller alla instruktioner som kodas i DNA för att utföra de nödvändiga reaktionerna. Det är inblandat i celldelningens processer.

Alla eukaryota celler har en kärna, med undantag för vissa specifika exempel som mogna röda blodkroppar (erytrocyter) i däggdjur och floem cellerna i växter. På samma sätt finns celler med mer än en kärna, såsom vissa muskelceller, hepatocyter och neuroner.

Kärnan upptäcktes år 1802 av Franz Bauer; Men år 1830 observerade forskaren Robert Brown också denna struktur och blev populär som sin främsta upptäckare. På grund av sin stora storlek kan den observeras tydligt under ett mikroskop. Dessutom är det en lätt färgningsstruktur.

Kärnan är inte en homogen och statisk sfärisk enhet med dispergerat DNA. Det är en komplex och invecklad struktur med olika komponenter och delar inuti. Dessutom är det dynamiskt och förändras ständigt under hela cellcykeln.

index

  • 1 Egenskaper
  • 2 funktioner
    • 2.1 Genreglering
    • 2.2 Skärning och splicing
  • 3 Struktur och sammansättning
    • 3.1 Kärnkuvert
    • 3.2 Kärnporekomplex
    • 3.3 kromatin
    • 3,4 Nucleolus
    • 3,5 Corps of Cajal
    • 3,6 PML-kroppar
  • 4 referenser

särdrag

Kärnan är huvudstrukturen som möjliggör differentieringen mellan eukaryotiska och prokaryota celler. Det är det största cellfacket. I allmänhet är kärnan nära cellens centrum, men det finns undantag, såsom plasmaceller och epitelceller.

Det är en sfärformad organell med en diameter om 5 μm i diameter, men kan nå 12 μm beroende på celltypen. Jag kan uppta cirka 10% av den totala cellvolymen.

Den har ett kärnämne som bildas av två membran som separerar det från cytoplasman. Det genetiska materialet är organiserat tillsammans med proteiner inuti.

Trots det faktum att inuti kärnan finns inga andra membranformiga delkroppar, om man kan skilja en serie komponenter eller regioner inom strukturen som har specifika funktioner..

funktioner

Kärnan skrivs ett extra antal funktioner, och innehållande kroppen av all den genetiska informationen i cellen (exklusive den mitokondriella DNA och kloroplast-DNA) och riktar celldelningsprocesser. Sammanfattningsvis är kärnans huvudfunktioner följande:

Genreglering

Förekomsten av en lipidbarriär mellan det genetiska materialet och resten av cytoplasmatiska komponenter bidrar till att minska interferensen av andra komponenter i DNA-funktionen. Detta representerar en evolutionär innovation av stor betydelse för grupper av eukaryoter.

Skärning och splicing

Processen med splicing messenger RNA förekommer i kärnan, innan molekylen rör sig till cytoplasman.

Syftet med detta förfarande är avlägsnandet av introner ( "bitar" av genetiskt material som är icke-kodande och avbryter exoner, kodande regioner är om) RNA. Därefter lämnar RNA kärnan, där den översätts till proteiner.

Det finns andra mer specifika funktioner i varje kärnstruktur som kommer att diskuteras senare.

Struktur och komposition

Kärnan består av tre definierade delar: kärnämnehöljet, kromatinet och nukleolen. Nästa kommer vi att beskriva i detalj varje struktur:

Kärnkuvert

Kärnämnehöljet är sammansatt av membraner av lipid natur och separerar kärnan från resten av de cellulära komponenterna. Detta membran är dubbelt och mellan dessa är ett litet utrymme som kallas perinuclearutrymme.

Det interna och yttre membransystemet bildar en kontinuerlig struktur med endoplasmatisk retikulum

Detta membransystem avbryts av en serie porer. Dessa kärnkanaler möjliggör utbyte av material med cytoplasman eftersom kärnan inte är helt isolerad från resten av komponenterna.

Kärnporer komplex

Genom dessa porer förekommer utbytet av ämnen på två sätt: passiv utan behov av energiförbrukning; eller aktiv, med energiförbrukning. Passiv kan komma in och ut ur små molekyler som vatten eller salter, mindre än 9 nm eller 30-40 kDa.

Detta sker i motsats till molekyler med hög molekylvikt, som kräver ATP (energiadenosintrifosfat) för att förflytta sig genom dessa fack. Stora molekyler innefattar bitar av RNA (ribonukleinsyra) eller andra biomolekyler av protein natur.

Porer är inte bara hål genom vilka molekyler passerar. Proteiner av en viktig storlek är strukturer, som kan innehålla 100 eller 200 proteiner och kallas "kärnporer komplex". Strukturellt liknar den ungefär en basketkorg. Dessa proteiner kallas nukleoporiner.

Detta komplex har hittats i ett stort antal organismer: från jäst till människor. Förutom celltransportfunktionen är det också inblandat i reglering av genuttryck. De är en oumbärlig struktur för eukaryoter.

När det gäller storlek och antal kan komplexet ha en storlek på 125 MDa hos ryggradsdjur, och en kärna i denna djurgrupp kan hålla omkring 2000 porer. Dessa egenskaper varierar beroende på den undersökta taxonen.

kromatin

Kromatin finns i kärnan, men vi kan inte betrakta det som en kärna av kärnan. Den mottar detta namn för den utmärkta förmågan att färga och observeras under mikroskopet.

DNA är en extremt lång linjär molekyl i eukaryoter. Dess komprimering är en nyckelprocess. Det genetiska materialet är associerat med en serie proteiner som kallas histoner, som har hög affinitet för DNA. Det finns också andra typer av proteiner som kan interagera med DNA och är inte histon.

I histoner, DNA-spolar och bildar kromosomer. Dessa är dynamiska strukturer och finns inte ständigt i sin typiska form (de X och Y som vi är vana vid att observera i böckernas illustrationer). Detta arrangemang uppträder endast under celldelningens processer.

I resten av stadierna (när cellen inte är delningsfördelad) kan de enskilda kromosomerna inte särskiljas. Detta faktum tyder inte på att kromosomerna dispergeras homogent eller oordning av kärnan.

Vid gränssnittet är kromosomerna organiserade i specifika domäner. I däggdjursceller upptar varje kromosom ett specifikt "territorium".

Typer av kromatin

Två typer av kromatin kan särskiljas: heterochromatin och euchromatin. Den första är mycket kondenserad och ligger i periferin av kärnan, så transkriptionsmaskinen har inte tillgång till dessa gener. Eukromatin är organiserad mer löst.

Heterokromatin är uppdelat i två typer: det konstitutiva heterochromatinet, som aldrig uttrycks; och fakultativt heterochromatin, som inte transkriberas i vissa celler och i andra.

Den mest kända av heterokromatin och regulator av genuttryck är kondens exempel och X-kromosominaktivering hos däggdjur, kvinnor har XX könskromosomer, medan män är XY.

Av anledning av gendosering kan kvinnor inte ha dubbelt så många gener i X än män. För att undvika denna konflikt inaktiveras en X-kromosom (blir heterochromatin) slumpmässigt i varje cell.

nucleolus

Nukleolus är en mycket relevant inre kärnstruktur. Det är inte ett fack som avgränsas av membranösa strukturer, det är ett mörkare område av kärnan med specifika funktioner.

På detta område de gener som kodar för ribosomalt RNA, transkriberas av RNA-polymeras I. i humant DNA, är dessa gener finns i satelliter är grupperade följande kromosomer: 13, 14, 15, 21 och 22. Dessa är de nukleolära arrangörerna.

I sin tur separeras nukleolusen i tre diskreta områden: fibrillära centra, fibrillära komponenter och granulära komponenter.

Nya studier har ackumulerat allt mer bevis på möjliga ytterligare funktioner hos nukleolus, inte bara begränsad till syntesen och sammansättningen av ribosomal RNA.

För närvarande menas att nukleolusen kan vara involverad i montering och syntes av olika proteiner. Posttranscriptionsändringar har också visats i denna kärnzon.

Nukleolus är också inblandad i regleringsfunktioner. En studie visade hur det var relaterat till tumörsuppressorproteiner.

Corps of Cajal

Cajals kroppar (även kallad spolade kroppar) heter för att hedra sin upptäckare, Santiago Ramón y Cajal. Denna forskare observerade dessa kroppar i neuroner år 1903.

De är små strukturer i form av sfärer och det finns 1 till 5 kopior per kärna. Dessa kroppar är mycket komplexa med ett ganska stort antal komponenter, bland dessa transkriptionsfaktorer och maskiner relaterade till splitsning.

Dessa sfäriska strukturer har hittats i olika delar av kärnan, eftersom de är mobila strukturer. De finns vanligtvis i nukleoplasman, även om cancerceller har hittats i nukleolusen.

Det finns två typer av lådor i kärnan, klassificerade enligt deras storlek: stor och liten.

PML-kroppar

PML-organen (för dess akronym på engelska, promyelocytisk leukemi) är små subnuclear sfäriska zoner med klinisk betydelse, eftersom de har varit relaterade till virusinfektioner och onkogenes.

I litteraturen är de kända av olika namn, såsom kärnområde 10, Kremer-kroppar och onkogena PML-domäner.

En kärna har 10 till 30 av dessa domäner och har en diameter av 0,2 till 1,0 um. Dess funktioner innefattar genreglering och RNA-syntes.

referenser

  1. Adam, S.A. (2001). Kärnporomplexet. Genombiologi, 2(9), reviews0007.1-reviews0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B.E. (2003). Biologi: livet på jorden. Pearson utbildning.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Promyelocytiska leukemi (PML) kärnkroppar är proteinkonstruktioner som inte ackumulerar RNA. Journal of cell biology, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Cellkärnan. Elsevier.
  5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Cellen: en molekylär tillvägagångssätt. Sunderland, MA: Sinauer associerade.
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funktionell arkitektur i cellkärnan. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A. R., Valentich, M. A., & Rovasio, R. A. (2008). Histologi och embryologi hos människa: cellulära och molekylära baser. Ed. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Nukleär kuvert. Cold Spring Harbor perspektiv inom biologi, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Kärnkomplexstrukturen och funktionen överblickar. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A. T. (2002). Cajal tillhörande kropp. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J.W., & Forbes, D.J. (1987). Kärnan: struktur, funktion och dynamik. Årlig granskning av biokemi, 56(1), 535-565.