Въведение
Клетъчното ядро е най-голямата органела на еукариотните клетки и се намира в цитоплазмата, разделена от двойна мембрана (ядрена обвивка). Като носител на генетична информация, клетъчното ядро съдържа генетичната информация под формата на хромозоми (ДНК верига) и по този начин играе съществена роля за наследствеността. Повечето клетки на бозайници имат само едно ядро; това е кръгло и има диаметър от 5 до 16 микрометра. Някои видове клетки, като мускулни влакна или специализирани клетки в костите, могат да имат повече от едно ядро.
Функции на клетъчното ядро
Клетъчното ядро е най-важната органела на клетката и съставлява 10 -15% от обема на клетката. Клетъчното ядро съдържа по-голямата част от генетичната информация на клетката. При хората, освен клетъчното ядро, митохондрии също съдържат ДНК („митохондриална ДНК“).
Въпреки това, митохондриалният геном кодира само няколко протеини, които са главно необходими в дихателната верига за производство на енергия. Като склад на дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), клетъчното ядро се счита за контролен център на клетката и регулира много важни процеси на клетъчния метаболизъм. Клетъчното ядро е от съществено значение за функцията на клетката.
Клетките без клетъчно ядро обикновено не могат да оцелеят. Изключение от това е безядреното червено кръв клетки (еритроцити). В допълнение към регулаторните функции, задачите на клетъчното ядро включват съхранението, дублирането и предаването на ДНК.
ДНК се намира в клетъчното ядро под формата на дълга, подобна на нишка двойна спирала и е компактно натъпкана с ядрена протеини, хистоните, за да се образуват хромозоми. Хромозомите се състои от хроматин, който само кондензира в микроскопски видими хромозоми по време на клетъчното делене. Всяка човешка клетка съдържа 23 хромозоми, всяка от които се дублира и наследява от двамата родители.
Следователно едната половина от гените в клетката идва от майката, а другата от бащата. Клетъчното ядро контролира метаболитните процеси в клетката чрез обменни молекули на РНК. Кодовете за генетична информация за протеини които са отговорни за функцията и структурата на клетката.
Когато е необходимо, определени участъци от ДНК, известни като гени, се транскрибират в пратено вещество (пратеник РНК или иРНК). Образуваната иРНК напуска клетъчното ядро и служи като шаблон за синтеза на съответните протеини. Може да си представим, че ДНК е вид кодиран език, състоящ се от четири букви.
Това са четирите основи: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Тези букви образуват думи, всяка от които се състои от три основи, наречени кодони. Всеки кодон кодира специфична аминокиселина и по този начин формира основата за биосинтеза на протеини, тъй като последователността на основите на гените се превръща в протеин чрез свързване на съответните аминокиселини.
Цялата тази кодирана информация се нарича генетичен код. Конкретната последователност на основите прави нашата ДНК уникална и определя нашите гени. Но не само бази участват в изграждането на ДНК.
ДНК се състои от нанизани заедно нуклеотиди, които от своя страна се състоят от захар, фосфат и основа. Нуклеотидите образуват гръбнака на ДНК, която е под формата на спирална двойна спирала. Освен това тази верига се кондензира допълнително, така че да се побере в ядрото на малките клетки.
Това също се нарича хромозоми като опаковъчна форма на ДНК. При всяко клетъчно делене се копира пълната ДНК, така че всяка дъщерна клетка да съдържа пълната идентична генетична информация. Хромозомата е специфична опаковъчна форма на нашия генетичен материал (ДНК), която се вижда само по време на клетъчното делене.
ДНК е линейна структура, която е твърде дълга, за да се впише в нашето клетъчно ядро в естественото си състояние. Този проблем се решава от различни спестяващи пространство спирали на ДНК и включването на малки протеини, около които ДНК може да се увие допълнително. Най-компактната форма на ДНК са хромозомите.
Под микроскопа те се появяват като пръчковидни тела с централно свиване. Тази форма на ДНК може да се наблюдава само по време на клетъчното делене, т.е. по време на митоза. Клетъчното делене от своя страна може да бъде разделено на няколко фази, при което хромозомите са най-добре представени в метафазата.
Нормалните соматични клетки имат двоен набор от хромозоми, състоящ се от 46 хромозоми. РНК описва рибонуклеинова киселина, която има подобна структура на ДНК. Това обаче е едноверижна структура, която се различава от ДНК по отделни градивни елементи.
В допълнение, РНК също е много по-къса от ДНК и има няколко различни задачи в сравнение с ДНК. РНК може допълнително да бъде разделена на различни РНК подгрупи, които изпълняват различни задачи. Освен всичко друго, иРНК играе важна роля по време на деленето на клетъчното ядро.
Подобно на тРНК, тя се използва и при производството на протеини и ензими. Друга подгрупа на РНК е рРНК, която е компонент на рибозоми и следователно участва и в производството на протеини. Първата стъпка в биосинтеза на протеини е транскрипцията на ДНК в иРНК (транскрипция) и се извършва в клетъчното ядро.
По време на този процес една верига ДНК служи като шаблон за комплементарна РНК последователност. Тъй като обаче в клетъчното ядро не могат да се произведат протеини, образуваната иРНК трябва да бъде изхвърлена в цитоплазмата и транспортирана до рибозоми, където в крайна сметка се осъществява действителният синтез на протеините. В рамките на рибозоми, иРНК се превръща в последователност от аминокиселини, които се използват за изграждането на протеини.
Този процес се нарича превод. Въпреки това, преди пратената РНК да може да бъде транспортирана от ядрото, тя първо се обработва на много етапи, т.е. определени последователности или се прикачват, или се изрязват и сглобяват отново. По този начин от един препис могат да се получат различни варианти на протеини.
Този процес дава възможност на хората да произвеждат голям брой различни протеини с относително малко гени. Друга важна функция на клетката, която се осъществява в клетъчното ядро, е удвояването на ДНК (репликация). В клетката има постоянен цикъл на изграждане и разграждане: старите протеини, замърсители и метаболитни продукти се разграждат, трябва да се синтезират нови протеини и да се произвежда енергия.
Освен това клетката расте и се разделя на две еднакви дъщерни клетки. Преди обаче клетката да може да се раздели, първо трябва да се дублира цялата генетична информация. Това е важно, тъй като генетичният материал на всички клетки в организма е абсолютно идентичен.
Репликацията се извършва в точно определен момент на клетъчно делене в клетъчното ядро; и двата процеса са тясно свързани и се регулират от определени протеини (ензими). Първо се отделя двуверижната ДНК и всяка единична верига служи като шаблон за последващо дублиране. За тази цел различни ензими акостирайте до ДНК и завършете единичната верига, за да образувате нова двойна спирала.
В края на този процес е получено точно копие на ДНК, което може да бъде предадено на дъщерната клетка по време на делене. Ако обаче възникнат грешки в една от фазите на клетъчния цикъл, могат да се развият различни мутации. Има няколко вида мутации, които могат да възникнат спонтанно по време на различни фази на клетъчния цикъл.
Например, ако генът е дефектен, това се нарича генна мутация. Ако обаче дефектът засяга определени хромозоми или части от хромозомите, тогава той се нарича хромозомна мутация. Ако броят на хромозомите е засегнат, това води до генна мутация.
Темата може също да ви интересува: Хромозомна аберация - какво се разбира под това? Двойната мембрана на ядрената обвивка има пори, които обслужват селективния транспорт на протеини, нуклеинови киселини и сигнални вещества от или в ядрото. Чрез тези пори определени метаболитни фактори и сигнални вещества навлизат в ядрото, където влияят върху транскрипцията на определени протеини.
Превръщането на генетичната информация в протеини се наблюдава стриктно и се регулира от много метаболитни фактори и сигнални вещества, това се нарича генна експресия. Много сигнални пътища, които се появяват в клетката, завършват в ядрото, където влияят върху генната експресия на определени протеини. В ядрото на еукариотните клетки се намира ядрото, ядреното тяло.
Клетката може да съдържа едно или повече ядра, докато клетките, които са много активни и се делят често, могат да съдържат до 10 ядра. Ядрото е сферична, плътна структура, която е ясно видима под светлинния микроскоп и е ясно очертана в клетъчното ядро. Той образува функционално независима област на ядрото, но не е заобиколена от собствена мембрана.
Ядрото се състои от ДНК, РНК и протеини, които лежат заедно в плътен конгломерат. Съзряването на рибозомните субединици се извършва в ядрото. Колкото повече протеини се синтезират в клетка, толкова повече рибозоми са необходими и следователно метаболитно активните клетки имат няколко ядра.
Ядрото в a нервна клетка има разнообразни функции. Ядрото на a нервна клетка се намира в клетъчното тяло (сома) заедно с други клетъчни компоненти (органели), като ендоплазмения ретикулум (ER) и апарата на Голджи. Както във всички телесни клетки, клетъчното ядро съдържа генетичната информация под формата на ДНК.
Поради наличието на ДНК, други телесни клетки са в състояние да се дублират чрез митоза. Нервните клетки обаче са много специфични и силно диференцирани клетки, които формират част от нервната система. В резултат на това те вече не са в състояние да се дублират.
Клетъчното ядро обаче изпълнява друга важна задача. Освен всичко друго, нервните клетки са отговорни за възбуждането на нашите мускули, което в крайна сметка води до движение на мускулите. Комуникацията между нервните клетки помежду им и между нервните клетки и мускулите се осъществява чрез пратеници (предаватели).
Тези химични вещества, както и други важни вещества, поддържащи живота, се произвеждат с помощта на клетъчното ядро. Не само клетъчното ядро, но и останалите компоненти на сомата играят важна роля в този процес. Освен това клетъчното ядро контролира всички метаболитни пътища във всички клетки, включително нервните клетки. За тази цел клетъчното ядро съдържа всички наши гени, които могат да бъдат разчетени и преведени в необходимите протеини и ензими в зависимост от тяхната употреба. Допълнителна информация за специалната характеристика на нервната клетка може да се намери в нервната клетка
