Клетъчното ядро или ядрото се намира във всяка клетка на така наречените еукариоти (живи организми с ядро). Той е отделен от цитоплазмата, течното вещество в клетката чрез мембрана, но е способен на селективност маса трансфер с цитоплазмата през ядрени пори в ядрената мембрана. Ядрото, съдържащо се в него хроматин (ДНК плюс други протеини), функционира като контролен център на клетката.
Какво е ядрото?
Ядрото е органела, присъстваща във (почти) всички клетки на висшите организми. Живите същества с ядра се наричат еукариоти. Ядрата действат като контролен или команден център на клетката и съдържат цялата наследствена информация, с изключение на наследствената информация за митохондрии, които имат свое собствено ДНК. Генетичната информация присъства като т.нар хроматин, който се състои от нишки с двойна спирала и някои протеини. По време на фазата на разделяне на ядрото и клетката, нишките се подреждат хромозоми. В сравнение с цитоплазмата, вътрешността на клетката, обикновено сферичното ядро е отделено от двуслойна мембрана на липиди. Тъй като ядрото трябва да е способно да селективно маса трансфер с цитоплазмата, ядрената мембрана е осеяна с така наречените ядрени пори, през които се извършва селективен трансфер на маса. Приблизително в центъра на ядрото се намира ядрената корпускула (ядро), която копира инструкции за събиране на протеини от гените като така наречените тРНК и тРНК. ИРНК и тРНК на практика преминават през ядрените пори към рибозоми в цитоплазмата като инструкции за изграждане протеини.
Анатомия и структура
Ядрата, които обикновено са със сферична форма, се отделят от цитоплазмата на клетката чрез ядрената мембрана. При бозайниците ядрото достига диаметър от 5 до 16 µm. Ядрената мембрана с дебелина приблизително 35 nm се състои от двуслой от липиди и е почти непропусклив за водни решения поради хидрофобните си свойства. The клетъчната мембрана съдържа около 2,000 ядрени пори, през които се осъществява селективен, двустранен обмен на вещества. Външната страна на мембраната се слива в грубия ендоплазмен ретикулум, докато вътрешната страна на мембраната е облицована от слой микрофиламенти, които осигуряват стабилност на мембраната и образуват ясна граница с хроматин. Хроматинът е основният компонент на ядрената вътрешност и се състои от неподредени хроматинови нишки, които съдържат ДНК и други протеини и се подреждат в специфичните за вида видове хромозоми преди ядрено и клетъчно делене. Приблизително в центъра на ядрото се намира ядрената корпускула (ядро), която е съставена от конгломерат от рибозомна РНК.
Функция и задачи
Основните функции на ядрото са да съхранява генетичната информация на целия организъм и да контролира метаболитните процеси на клетката, включително ядреното и клетъчното делене по време на растежните процеси. Контролът на метаболитните процеси се извършва в съответствие с генетичните инструкции, достъпни за ядрото за тази цел. Генетичната информация за целия организъм се намира в клетъчното ядро под формата на хроматинови нишки. Клетъчните ядра на всички срещащи се видове тъкани винаги съдържат целия план на организма, с изключение на този на митохондрии, електроцентралите на клетката. The митохондрии съдържат собствена ДНК и са независими от контролния център на ядрото. Ядрото може селективно да репликира или транскрибира ДНК последователности посредством ядреното си тяло и да ги транспортира през ядрените пори в цитоплазмата, където в рибозоми РНК последователностите се превръщат в „реални“ аминокиселинни последователности за изграждане на протеини. За да контролира задачата за клетъчното делене, ядрото кара хроматиновите нишки да се събират в специфични за видовете хромозоми преди разделяне. Това улеснява разпределянето на ДНК до дъщерната клетка и гените могат да се държат заедно по-добре, тъй като ядрената мембрана се разтваря по време на фазата на делене, така че практически не остава разпознаваемо ядро. След завършване на фазата на разделяне ендоплазменият ретикулум отново развива ядрена мембрана и структурата на хромозомите се разтваря. Наследствената информация вече е селективно достъпна за ядрото под формата на хроматинови нишки.
Болести и разстройства
Неизправностите, произхождащи от ядрото, могат да причинят сериозни здраве проблеми. Специфичните симптоми могат да бъдат пряко или косвено свързани с неизправност в клетъчното ядро. Митохондриопатията, която се основава на определени наследствени генетични дефекти, първоначално се проявява във факта, че един или повече протеини, кодирани в клетъчното ядро, които се насочват в митохондриите чрез ядрените пори, олово до неизправности в митохондриите. Митохондриопатия може олово до сериозни проблеми дори в ранна възраст, тъй като енергийното снабдяване през митохондриите е нарушено. Това е по-малко истинска неизправност в кодирането и повече дефектна "инструкция" от мутирала ДНК последователност. Друга група заболявания, предизвикани от генетични дефекти и известни като синдром на Hutchinson-Gilford (HGPS), се дължи на факта, че определен протеин, който осигурява стабилност на ядрената мембрана, е неправилно кодиран. Това води до деформации на клетъчното ядро със сериозни последици. Всички известни форми на HGPS предизвикват драстично ускорен процес на стареене, така че средната продължителност на живота е само около 14 години. Изключително редкият HGPS се задейства от ген дефекти и впоследствие води до директни неизправности на ядрената мембрана. Връзки между германско-белгийска изследователска група амиотрофична латерална склероза (ALS) и фронтотемпорален деменция (FTD) до отказ на протеина TDP-43, който обикновено играе роля в кодирането на протеин в ядрото. Изследователският екип установи, че TD-43 се отлага извън ядрото и вече не може да влезе в ядрото през ядрените пори, което му пречи да изпълнява функцията си там.
