Funkce buněčného jádra

úvod

Jádro (jádro) tvoří největší organelu eukaryotických buněk a nachází se v cytoplazmě, oddělené dvojitou membránou (jaderný obal). Jako nosič genetické informace obsahuje buněčné jádro genetickou informaci ve formě chromozomů (vlákno 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. Některé typy buněk, jako jsou svalová vlákna nebo specializované buňky v kostech, mohou mít více než jedno jádro.

Získejte více informací o Buněčné jádro

Funkce buněčného jádra

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

Přečtěte si o tom více na:

• Mitochondrie
• Buněčné dýchání u lidí (dýchací řetězec)

Ilustrace buněčného jádra

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

Přehled všech snímků od Dr-Gumperta najdete pod: lékařské snímky

Uchovávání genetické informace

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

DNA spočívá ve formě dlouhé dvojité šroubovice podobné vláknu v buněčném jádru, kde je kompaktně zabalena do chromozomů s jádrovými proteiny, histony. Chromozomy sestávají z chromatinu, který během dělení buněk pouze kondenzuje na mikroskopicky viditelné chromozomy. Každá lidská buňka obsahuje duplikátně 23 chromozomů, 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. Genetické informační kódy pro proteiny, které jsou zodpovědné za funkci a strukturu buňky. Pokud je to nutné, určité části DNA, nazývané geny, se přepisují do nosné látky (messenger RNA nebo mRNA). Vzniklá 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 přeložena do proteinu spojením příslušných aminokyselin. Celá tato šifrovaná informace se nazývá genetický kód. Specifická sekvence bází činí naši DNA jedinečnou a určuje naše geny.

Ve struktuře DNA se však podílejí nejen 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 spirálovité dvojité šroubovice. Kromě toho je toto vlákno dále kondenzováno, takže zapadá do malého jádra buňky. Pak se také mluví o chromozomech jako o formě obalu pro DNA. S každým buněčným dělením je zkopírována kompletní DNA, takže každá dceřiná buňka obsahuje také zcela identickou genetickou informaci.

Chromozomy používané k balení DNA

Chromozom je určitá forma balení našeho genetického materiálu (DNA), která je viditelná pouze během buněčného dělení. DNA je lineární struktura, která je příliš dlouhá na to, aby se vešla do našeho buněčného jádra v přirozeném stavu. Tento problém je vyřešen různými prostorově úspornými spirálami DNA a začleněním malých proteinů, kolem kterých se DNA může dále obalit. Nejkompaktnější formou DNA jsou chromozomy. Pod mikroskopem se jeví jako tyčinkovitá těla s centrálním zúžením.Tato forma DNA může být pozorována pouze během buněčného dělení, tj. Během mitózy. Buněčné dělení lze zase rozdělit do několika fází, přičemž chromozomy jsou nejlépe zastoupeny v metafázi. Normální buňky těla mají dvojitou sadu chromozomů, která se skládá ze 46 chromozomů.

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

RNA jako součást buněčného jádra

RNA popisuje ribonukleovou kyselinu, která má strukturu podobnou struktuře DNA. Jedná se však o jednořetězcovou strukturu, která se liší od DNA, pokud jde o jednotlivé složky. Kromě toho je RNA také mnohem kratší než DNA a ve srovnání s ní má několik různých úkolů. Tímto způsobem lze RNA rozdělit do různých podskupin RNA, které provádějí různé úkoly. Mimo jiné hraje mRNA důležitou roli během dělení buněčných jader. Stejně jako tRNA se také používá při výrobě bílkovin a enzymů. Další podskupinou RNA je rRNA, která je součástí ribozomů, a proto se také podílí na produkci proteinů.

Proteosyntéza

Prvním krokem v biosyntéze bílkovin je transkripce DNA do mRNA (transkripce) a probíhá v buněčném jádru. Vlákno DNA slouží jako templát pro komplementární sekvenci RNA. Protože však v buněčném jádře nelze produkovat žádné proteiny, musí být vytvořená mRNA vypuštěna do cytoplazmy a přivedena do ribozomů, kde nakonec probíhá skutečná syntéza proteinů. V ribozomech je mRNA přeměněna na sekvenci aminokyselin, které se používají k tvorbě proteinů. Tento proces se nazývá překlad.

Předtím, než může být poselská RNA transportována z jádra, je však nejprve zpracována v mnoha krocích, to znamená, že určité sekvence jsou buď připojeny, nebo vyříznuty a znovu spojeny dohromady. To znamená, že z jednoho transkriptu mohou vzniknout různé varianty proteinu. 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 dochází k neustálému cyklu hromadění a rozpadu: staré bílkoviny, znečišťující látky a metabolické produkty se rozkládají, musí se syntetizovat nové bílkoviny a musí se vyrábět energie. Buňka navíc roste a dělí se na dvě identické dceřiné buňky. Předtím, než se buňka může rozdělit, musí být nejprve duplikována veškerá genetická informace.To je důležité, protože genom všech buněk v organismu je naprosto totožný.

Replikace probíhá v přesně definovaném časovém okamžiku během buněčného dělení v buněčném jádru; oba procesy jsou úzce spojeny a jsou řízeny určitými proteiny (Enzymy) regulováno. Nejprve je oddělena dvouvláknová DNA a každé jedno vlákno slouží jako templát pro následnou duplikaci. Za tímto účelem se na DNA zakotví různé enzymy a doplňují jednořetězce za vzniku nové dvojité šroubovice. Na konci tohoto procesu byla vytvořena přesná kopie DNA, která může být předána dceřiné buňce, když se rozdělí.

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

Toto téma by vás mohlo také zajímat: Chromozomová 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.

Určité metabolické faktory a signální látky se těmito póry dostávají do jádra a ovlivňují tam transkripci určitých proteinů. Konverze genetické informace na bílkoviny je přísně sledována a je regulována mnoha metabolickými faktory a signálními látkami, hovoří se o genové expresi. Mnoho signálních drah, které probíhají v buňce, končí v jádru a ovlivňuje tam genovou expresi určitých proteinů.

Jaderné tělo (jádro)

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

Jádro je sférická, hustá struktura, kterou lze jasně vidět pod světelným mikroskopem a je jasně ohraničena v buněčném jádru. Tvoří funkčně nezávislou oblast jádra, ale není obklopena vlastní membránou. Nukleolus se skládá z DNA, RNA a proteinů, které leží pohromadě v hustém konglomerátu. Zrání ribozomálních podjednotek probíhá v jádře. Čím více proteinů je v buňce syntetizováno, tím více ribozomů je zapotřebí, a proto mají metabolicky aktivní buňky několik jaderných těl.

Funkce jádra v nervové buňce

Jádro v nervové buňce má řadu funkcí. Jádro nervové buňky se nachází v těle buňky (Soma) spolu s dalšími složkami buněk (organely), jako je endoplazmatické retikulum (ER) a Golgiho aparát. Stejně jako ve všech buňkách těla obsahuje buněčné jádro genetickou informaci ve formě DNA. Vzhledem k přítomnosti DNA jsou další buňky těla schopné duplikovat se mitózou. Nervové buňky jsou však velmi specifické a vysoce diferencované buňky, které jsou součástí nervového systému. Výsledkem je, že již nejsou schopni zdvojnásobit se. Buněčné jádro však přebírá další důležitý úkol. Nervové buňky jsou mimo jiné zodpovědné za buzení 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 hraje nejen buněčné jádro, ale také další složky soma. Kromě toho buněčné jádro řídí všechny metabolické dráhy ve všech buňkách, včetně nervových. Za tímto účelem obsahuje buněčné jádro všechny naše geny, které lze v závislosti na použití číst a překládat do požadovaných proteinů a enzymů.

Více informací o zvláštnosti nervové buňky najdete na: Nervová buňka