Funkce buněčného jádra

úvod

Buněčné jádro (jádro) tvoří největší organelu eukaryotických buněk a nachází se v cytoplazmě, oddělené dvojitou membránou (jaderná obálka). Buněčné jádro jako nosič genetické informace obsahuje genetickou informaci ve formě chromozomů (řetězec DNA) a hraje tedy zásadní roli v dědičnosti. Většina savčích buněk má pouze jedno jádro; toto je kulaté a má průměr 5 až 16 mikrometrů. U určitých typů buněk, např. Svalová vlákna nebo specializované buňky v kosti mohou mít více než jedno jádro.

Získejte více informací o Buněčné jádro

Funkce buněčného jádra

Buněčné jádro je nejdůležitější organelou v buňce a tvoří 10 až 15% objemu buňky. Jádro obsahuje většinu genetické informace buňky. U lidí, kromě buněčného jádra, mitochondrie také obsahují DNA ("mitochondriální DNA"). Mitochondriální genom však kóduje pouze několik proteinů, které jsou hlavně potřebné v dýchacím řetězci pro výrobu energie.

Přečtěte si o tom více na:

• Mitochondrie
• Dýchání buněk u lidí (dýchací řetězec)

Ilustrace buněčného jádra

1. Buněčné jádro -
   Jádro
2. Vnější jaderná membrána
   (Jaderný obal)
   Nucleolemma
3. Vnitřní jaderná membrána
4. Jaderné tělíska
   Nucleolus
5. Jaderná plazma
   Nukleoplazma
6. Vlákno DNA
7. Jaderné póry
8. Chromozomy
9. buňka
   Celulla
   A - jádro
   B - buňka

Přehled všech obrázků z Dr-Gumpert najdete pod: medical images

Ukládání genetických informací

Jako zásoba kyseliny deoxyribonukleové (DNA) je buněčné jádro kontrolním centrem buňky a reguluje mnoho důležitých procesů buněčného metabolismu. Buněčné jádro je nezbytné pro fungování buňky. Buňky bez jádra obvykle nemohou přežít. Výjimkou jsou jaderné červené krvinky (Erytrocyty). Kromě regulačních funkcí patří mezi úkoly buněčného jádra skladování, duplikace a přenos DNA.

DNA leží ve formě dlouhého, vláknitého dvojitého šroubovice v buněčném jádru, kde je kompaktně zabalena do chromozomů s jádrovými proteiny, histony. Chromozomy se skládají z chromatinu, který během dělení buněk kondenzuje pouze za vzniku mikroskopicky viditelných chromozomů. Každá lidská buňka obsahuje 23 chromozomů, každý ve dvojím provedení, které jsou zděděny od obou rodičů. Polovina genů v buňce pochází od matky, druhá polovina od otce.

Buněčné jádro řídí metabolické procesy v buňce pomocí messengerových molekul vyrobených z RNA. Genetická informační kódy pro proteiny, které jsou zodpovědné za funkci a strukturu buňky. Je-li to nutné, určité části DNA, nazývané geny, se přepisují do poslové látky (messenger RNA nebo mRNA). Vytvořená mRNA opouští buněčné jádro a slouží jako templát pro syntézu příslušných proteinů.

Představte si DNA jako druh šifrovaného jazyka složeného ze čtyř písmen. Jedná se o čtyři báze: adenin, thymin, guanin a cytosin. Tato písmena tvoří slova, každé se skládá ze tří základen, které se nazývají kodony.

Každý kodon kóduje určitou aminokyselinu a tvoří tak základ pro biosyntézu proteinu, protože sekvence bází genů je převedena na protein propojením příslušných aminokyselin. Celá tato šifrovaná informace se nazývá genetický kód. Specifická sekvence bází dělá naši DNA jedinečnou a určuje naše geny.

Do struktury DNA však nejsou zapojeny pouze báze. DNA se skládá z nukleotidů v řadě, které se zase skládají z cukru, fosfátu a báze. Nukleotidy představují páteř DNA, která je ve formě spirálové dvojité šroubovice. Kromě toho je tento řetězec dále kondenzován tak, že zapadá do malého jádra buňky. Dále mluvíme také o chromozomech jako o formě obalů pro DNA. S každým buněčným dělením je zkopírována kompletní DNA, takže každá dceřinná buňka také obsahuje zcela identickou genetickou informaci.

Chromozomy používané k balení DNA

Chromozom je určitá forma balení našeho genetického materiálu (DNA), která je viditelná pouze při dělení buněk. DNA je lineární struktura, která je příliš dlouhá, než aby se vešla do jádra naší buňky v přirozeném stavu. Tento problém je vyřešen různými spirály DNA šetřícími prostor a začleněním malých proteinů, kolem kterých se může DNA dále obalovat. Nejkompaktnější formou DNA jsou chromozomy. Pod mikroskopem se jeví jako malá tyčovitá tělesa se středním zúžením.Tato forma DNA lze pozorovat pouze při dělení buněk, tj. Při mitóze. Dělení buněk může být dále rozděleno do několika fází, přičemž chromozomy jsou nejlépe reprezentovány v metafáze. Normální tělesné buňky mají dvojí sadu chromozomů, která se skládá ze 46 chromozomů.

Další informace o dělení buněčných jader jsou k dispozici na adrese: Mitóza

RNA jako součást buněčného jádra

RNA popisuje ribonukleovou kyselinu, která má strukturu podobnou struktuře DNA. Jde však o jednovláknovou strukturu, která se liší od DNA v jednotlivých složkách. Kromě toho je RNA také mnohem kratší než DNA a má oproti ní několik různých úkolů. Tímto způsobem může být RNA rozdělena do různých RNA podskupin, které provádějí různé úkoly. Kromě jiného hraje mRNA důležitou roli při dělení buněčného jádra. Stejně jako tRNA se také používá při produkci proteinů a enzymů. Další podskupinou RNA je rRNA, která je součástí ribozomů, a proto se také podílí na produkci proteinů.

Proteosyntéza

Prvním krokem v biosyntéze proteinu je transkripce DNA do mRNA (transkripce) a probíhá v buněčném jádru. Řetězec DNA slouží jako templát pro komplementární RNA sekvenci. Protože však v buněčném jádru nemohou být produkovány žádné proteiny, musí být vytvořená mRNA vypuštěna do cytoplazmy a přenesena do ribozomů, kde probíhá skutečná syntéza proteinů. V ribozomech je mRNA přeměněna na sekvenci aminokyselin, které se používají k vytváření proteinů. Tento proces se nazývá překlad.

Předtím, než může být messengerová RNA transportována z jádra, je nejprve zpracována v mnoha krocích, to znamená, že určité sekvence jsou buď připojeny nebo vystřiženy a znovu spojeny. To znamená, že z jednoho transkriptu mohou vznikat různé proteinové varianty. Tento proces umožňuje lidem produkovat velké množství různých proteinů s relativně malým počtem genů.

Replikace

Další důležitou funkcí buňky, která se odehrává v buněčném jádru, je duplikace DNA (Replikace). V buňce je stálý cyklus nahromadění a rozkladu: staré proteiny, znečišťující látky a metabolické produkty se rozkládají, nové proteiny musí být syntetizovány a musí být produkována energie. Kromě toho buňka roste a dělí se na dvě identické dceřiné buňky. Než se však buňka může rozdělit, musí být nejprve duplikovány všechny genetické informace. To je důležité, protože genom všech buněk v organismu je naprosto totožný.

Replikace probíhá v přesně definovaném časovém okamžiku během dělení buněk v buněčném jádru; oba procesy jsou úzce propojeny a jsou řízeny určitými proteiny (Enzymy) regulované. Nejprve se dvouvláknová DNA oddělí a každý jednotlivý řetězec slouží jako templát pro následnou duplikaci. K tomu se připojí různé enzymy k DNA a doplní jeden řetězec tak, aby vytvořily novou dvojitou spirálu. Na konci tohoto procesu byla vytvořena přesná kopie DNA, kterou lze při dělení přenést na dceřinnou buňku.

Pokud se však v jedné z fází buněčného cyklu vyskytnou chyby, mohou se vyvinout různé mutace. Existují různé typy mutací, které se mohou vyskytnout spontánně během různých fází buněčného cyklu. Pokud je například gen vadný, nazývá se genová mutace. Pokud však chyba ovlivní určité chromozomy nebo části chromozomů, jedná se o chromozomovou mutaci. Pokud je ovlivněno číslo chromozomu, vede to k mutaci genomu.

Toto téma by vás také mohlo zajímat: Chromozomální aberace - co to znamená?

Jaderné póry a signální dráhy

Dvojitá membrána jaderného obalu má póry, které slouží k selektivnímu transportu proteinů, nukleových kyselin a signálních látek z a do jádra.

Těmito póry vstupují do jádra určité metabolické faktory a signální látky a ovlivňují tam transkripci určitých proteinů. Konverze genetické informace na proteiny je přísně monitorována a je regulována mnoha metabolickými faktory a signálními látkami, jedna se týká genové exprese. Mnoho signálních drah, které se odehrávají na buněčném konci v jádru, kde ovlivňují genovou expresi určitých proteinů.

Jaderné tělo (nukleolus)

Uvnitř jádra eukaryotických buněk je jádro, jaderné tělo. Buňka může obsahovat jeden nebo více jader a buňky, které jsou velmi aktivní a často se dělí, mohou obsahovat až 10 jader.

Jádro je sférická, hustá struktura, která je jasně vidět pod světelným mikroskopem a je jasně definována uvnitř buněčného jádra. Tvoří funkčně nezávislou oblast jádra, ale není obklopena svou vlastní membránou. Jádro je tvořeno DNA, RNA a proteiny, které leží spolu v hustém konglomerátu. V jádru dochází k maturaci ribozomálních podjednotek. Čím více proteinů je syntetizováno v buňce, tím více ribozomů je potřeba, a proto metabolicky aktivní buňky mají několik jaderných těl.

Funkce jádra v nervové buňce

Jádro v nervové buňce má řadu funkcí. Jádro nervové buňky je lokalizováno v buněčném těle (Soma) společně s dalšími buněčnými složkami (organely), jako je endoplazmatické retikulum (ER) a Golgiho aparát. Jako ve všech tělesných buňkách, buněčné jádro obsahuje genetickou informaci ve formě DNA. V důsledku přítomnosti DNA jsou další buňky těla schopny se duplikovat prostřednictvím mitózy. Nervové buňky jsou však velmi specifické a vysoce diferencované buňky, které jsou součástí nervového systému. V důsledku toho již nejsou schopni zdvojnásobit se. Buněčné jádro však přebírá další důležitý úkol. Nervové buňky jsou mimo jiné odpovědné za excitaci našich svalů, což nakonec vede k pohybu svalů. Komunikace mezi nervovými buňkami a mezi nervovými buňkami a svaly probíhá prostřednictvím poselských látek (Vysílač). Tyto chemické látky a další důležité látky udržující život se vyrábějí pomocí buněčného jádra. Důležitou roli hrají nejen buněčné jádro, ale i další složky soma. Kromě toho buněčné jádro řídí všechny metabolické dráhy ve všech buňkách, včetně nervových buněk. K tomu obsahuje buněčné jádro všechny naše geny, které lze v závislosti na použití číst a převádět do požadovaných proteinů a enzymů.

Další informace o zvláštních vlastnostech nervové buňky jsou k dispozici na adrese: Nervová buňka