Cellular Nucleus funkcijas, funkcijas, struktūra un sastāvs



The šūnu kodols tā ir būtiska eukariotisko šūnu daļa. Tā ir šīs šūnu tipa visredzamākā struktūra un tai ir ģenētiskais materiāls. Tā vada visus šūnu procesus: tā satur visus DNS kodētos norādījumus, lai veiktu nepieciešamās reakcijas. Tā ir iesaistīta šūnu dalīšanās procesos.

Visām eukariotiskajām šūnām ir kodols, izņemot dažus konkrētus piemērus, piemēram, nobriedušās sarkano asins šūnu (eritrocītu) veidošanos zīdītājiem un pākšaugu šūnām augos. Tāpat ir arī šūnas ar vairāk nekā vienu kodolu, piemēram, dažas muskuļu šūnas, hepatocīti un neironi.

Kodolu 1802. gadā atklāja Franz Bauer; Tomēr 1830. gadā zinātnieks Roberts Brauns arī novēroja šo struktūru un kļuva populārs kā galvenais atklājējs. Lielā izmēra dēļ to var skaidri redzēt mikroskopā. Turklāt tā ir viegla krāsošanas struktūra.

Kodols nav viendabīga un statiska sfēriska vienība ar izkliedētu DNS. Tā ir sarežģīta un sarežģīta struktūra ar dažādām sastāvdaļām un detaļām. Turklāt tas ir dinamisks un nepārtraukti mainās visā šūnas ciklā.

Indekss

  • 1 Raksturojums
  • 2 Funkcijas
    • 2.1 Gēnu regulēšana
    • 2.2 Griešana un savienošana
  • 3 Struktūra un sastāvs
    • 3.1 Kodolmateriālu aploksne
    • 3.2 Kodolmateriālu poru komplekss
    • 3.3. Hromatīns
    • 3.4 Nucleolus
    • 3.5. Cajal korpuss
    • 3.6. PML struktūras
  • 4 Atsauces

Funkcijas

Kodols ir galvenā struktūra, kas ļauj diferencēt eukariotiskās un prokariotiskās šūnas. Tas ir lielākais šūnu nodalījums. Parasti kodols ir tuvu šūnas centram, bet pastāv izņēmumi, piemēram, plazmas šūnas un epitēlija šūnas..

Tas ir lodveida organels, kura diametrs ir vidēji 5 μm, bet var sasniegt 12 μm atkarībā no šūnas veida. Es varu aizņemt aptuveni 10% no kopējā šūnu apjoma.

Tam ir kodols, ko veido divas membrānas, kas to atdala no citoplazmas. Ģenētiskais materiāls tiek organizēts kopā ar iekšējiem proteīniem.

Neskatoties uz to, ka kodola iekšienē nav citu membrānu apakšgrupu, ja var atšķirt virkni komponentu vai reģionu, kuriem ir specifiskas funkcijas..

Funkcijas

Kodolam ir piešķirts ārkārtas funkciju skaits, jo tajā ir apkopota visa šūnas ģenētiskā informācija (izņemot mitohondriju DNS un hloroplastu DNS) un virzīta šūnu dalīšanās procesi. Kopumā galvenās pamatfunkcijas ir šādas:

Gēnu regulējums

Lipīdu barjera pastāvēšana starp ģenētisko materiālu un pārējiem citoplazmas komponentiem palīdz samazināt citu komponentu traucējumus DNS funkcionēšanā. Tas ir evolucionārs jauninājums, kas ir ļoti svarīgs eukariotu grupām.

Griešana un splicināšana

Ziņotāja RNS splicēšanas process notiek kodolā, pirms molekula pārceļas uz citoplazmu..

Šī procesa mērķis ir novērst intronus (ģenētiskā materiāla "gabalus", kas nav kodēti un kas pārtrauc eksonus, RNR kodējošās zonas). Pēc tam RNS atstāj kodolu, kur tas tiek pārvērsts proteīnos.

Katrai pamatstruktūrai ir vēl citas specifiskas funkcijas, kas tiks apspriestas vēlāk.

Struktūra un sastāvs

Kodols sastāv no trim definētām daļām: kodolmateriāla aploksnes, hromatīna un kodola. Tālāk mēs detalizēti aprakstīsim katru struktūru:

Kodolmateriālu aploksne

Kodolmateriāla aploksne sastāv no lipīdu rakstura membrānām un atdala kodolu no pārējiem šūnu komponentiem. Šī membrāna ir dubultā un starp tām ir maza telpa, ko sauc par perinuclear telpu.

Iekšējā un ārējā membrānas sistēma veido nepārtrauktu struktūru ar endoplazmatisko retikulātu

Šo membrānas sistēmu pārtrauc virkne poru. Šie kodolkanāli ļauj apmainīties ar materiālu ar citoplazmu, jo kodols nav pilnībā izolēts no pārējām sastāvdaļām..

Kodolmateriālu poru komplekss

Izmantojot šīs poras, vielu apmaiņa notiek divos veidos: pasīvi, bez enerģijas patēriņa; vai aktīvi, ar enerģijas izdevumiem. Pasīvie var iekļūt un iziet mazās molekulās, piemēram, ūdenī vai sāļos, kas ir mazāki par 9 nm vai 30-40 kDa.

Tas notiek atšķirībā no lielas molekulmasas molekulām, kurām ir nepieciešams ATP (enerģijas adenozīna trifosfāts) pārvietoties pa šiem nodalījumiem. Lielas molekulas ietver RNS (ribonukleīnskābes) vai citu olbaltumvielu biomolekulu gabalus.

Poras nav vienkārši caurumi, caur kuriem iet molekulas. Svarīga lieluma olbaltumvielas ir struktūras, kas var saturēt 100 vai 200 olbaltumvielas un ko sauc par "kodola poru kompleksu". Strukturāli tas diezgan daudz atgādina basketbola grozu. Šīs olbaltumvielas sauc par nukleoporīniem.

Šis komplekss ir atrodams daudzos organismos: no raugiem uz cilvēkiem. Papildus šūnu transportēšanas funkcijai tā ir iesaistīta arī gēnu ekspresijas regulēšanā. Tie ir neaizstājama eukariotu struktūra.

Attiecībā uz izmēru un skaitu, komplekss var pārvadāt 125 MDa lielumu mugurkaulniekiem, un kodolam šajā dzīvnieku grupā var būt aptuveni 2000 poru. Šīs īpašības atšķiras atkarībā no pētītā taksona.

Hromatīns

Hromatīns atrodams kodolā, bet mēs nevaram to uzskatīt par kodola nodalījumu. Tas saņem šo nosaukumu par izcilu krāsu un redzamību zem mikroskopa.

DNS ir ļoti ilga lineāra molekula eukariotos. Tās sablīvēšanās ir galvenais process. Ģenētiskais materiāls ir saistīts ar virkni proteīnu, ko sauc par histoniem, kuriem ir augsta afinitāte pret DNS. Ir arī citi proteīnu veidi, kas var mijiedarboties ar DNS un nav histoni.

Histonos DNS veidojas un veido hromosomas. Tie ir dinamiska struktūra, un tie nav pastāvīgi atrodami to tipiskajā formā (Xs un Ys, ko mēs esam pieraduši ievērot grāmatu ilustrācijās). Šī vienošanās parādās tikai šūnu dalīšanas procesos.

Pārējos posmos (kad šūna nav sadalīšanas procesā), atsevišķās hromosomas nevar atšķirt. Šis fakts neliecina, ka hromosomas ir kodīgas vai viendabīgi izkliedētas.

Interfeisā hromosomas ir sakārtotas noteiktās jomās. Zīdītāju šūnās katrai hromosomai ir īpaša "teritorija"..

Kromatīna veidi

Var izšķirt divus hromatīna veidus: heterochromatin un euchromatin. Pirmais ir ļoti kondensēts un atrodas kodola perifērijā, tāpēc transkripcijas iekārtām nav piekļuves šiem gēniem. Eukromatīns tiek organizēts brīvāk.

Heterochromatīns ir sadalīts divos veidos: konstitutīvais heterohromatīns, kas nekad nav izteikts; un fakultatīvs heterochromatīns, kas nav transkripts dažās šūnās un citās.

Slavenākais heterohromatīna piemērs kā gēnu ekspresijas regulators ir X hromosomas kondensācija un inaktivācija, zīdītājiem sievietēm ir XX dzimuma hromosomas, kamēr vīrieši ir XY.

Gēnu devas dēļ sievietēm nav divreiz vairāk gēnu X nekā vīriešiem. Lai izvairītos no šī konflikta, katrā šūnā nejauši izvēlas X hromosomu (kļūst heterohromatīns).

Nucleolus

Nukleols ir ļoti būtiska iekšējā kodola struktūra. Tā nav nodalījums, ko norobežo membrānas struktūras, tā ir tumšāka kodola zona ar īpašām funkcijām.

Šajā jomā grupēti ir gēni, kas kodē RNS polimerāzes I transkribēto ribosomu RNS, un cilvēka DNS šajos gēnos atrodami šādu hromosomu satelītos: 13, 14, 15, 21 un 22. kodolu organizatori.

Savukārt nukleoluss ir sadalīts trīs atsevišķos reģionos: fibrillāros centros, fibrillāros komponentos un granulāros komponentos..

Nesenie pētījumi ir uzkrājuši arvien vairāk pierādījumu par nukleolusa iespējamām papildu funkcijām, ne tikai ierobežojot ribosomu RNS sintēzi un montāžu..

Pašlaik tiek uzskatīts, ka nukleols var būt iesaistīts dažādu proteīnu montāžā un sintēze. Pēcreģistrācijas izmaiņas ir pierādītas arī šajā kodolzonā.

Nukleols ir iesaistīts arī regulēšanas funkcijās. Viens pētījums parādīja, kā tas bija saistīts ar audzēja supresoru proteīniem.

Cajal korpuss

Cajalas ķermeņi spirāli) tiek nosaukti par godu tās atklātājam Santiago Ramón y Cajal. Šis pētnieks 1903. gadā šos neironus novēroja.

Tās ir mazas struktūras sfēras formā un ir 1 līdz 5 kopijas uz kodolu. Šīs struktūras ir ļoti sarežģītas ar diezgan lielu komponentu skaitu, starp šiem transkripcijas faktoriem un mehānismiem, kas saistīti ar splicing.

Šīs sfēriskās struktūras ir atrodamas dažādās kodola daļās, jo tās ir pārvietojamas struktūras. Tās parasti atrodamas nukleoplazmā, lai gan kodolā ir konstatētas vēža šūnas.

Kodolā ir divu veidu kastes, kas klasificētas pēc lieluma: lielas un mazas.

PML struktūras

PML struktūras (tās akronīms angļu valodā), promielocītiskā leikēmija) ir nelielas kodolskābes sfēriskas zonas ar klīnisku nozīmi, jo tās ir saistītas ar vīrusu infekcijām un onkogēzi..

Literatūrā tie ir pazīstami ar dažādiem nosaukumiem, piemēram, kodolieroču domēnu 10, Kremera ķermeņiem un onkogēniem PML domēniem..

Kodolam ir no 10 līdz 30 no šiem domēniem un to diametrs ir 0,2 līdz 1,0 μm. Tās funkcijas ietver gēnu regulēšanu un RNS sintēzi.

Atsauces

  1. Adam, S. A. (2001). Kodolmateriālu poru komplekss. Genoma bioloģija, 2(9), atsauksmes0007.1-atsauksmes0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., un Byers, B.E. (2003). Bioloģija: dzīve uz zemes. Pearson izglītība.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. Promielocītiskās leikēmijas (PML) kodoliekārtas ir olbaltumvielu struktūras, kas neuzkrājas RNS. Šūnu bioloģijas žurnāls, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Šūnu kodols. Elsevier.
  5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Šūna: molekulārā pieeja. Sunderland, MA: Sinauer partneri.
  6. Curtis, H., un Schnek, A. (2008). Curtis. Bioloģija. Ed. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., un Misteli, T. (2001). Funkcionālā arhitektūra šūnu kodolā. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
  8. Einards, A.R., Valentichs, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Cilvēka histoloģija un embrioloģija: šūnu un molekulārā bāze. Ed. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Kodolmateriālu aploksne. Aukstā pavasara ostas perspektīvas bioloģijā, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., un Schwartz, T. U. (2015). Kodolu poru kompleksa struktūra un funkcija īsumā. Žurnāls "Cell Science", 128(3), 423-429.
  11. Montaners, A. T. (2002). Cajal papildpiederums. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J. W., & Forbes, D. J. (1987). Kodols: struktūra, funkcija un dinamika. Ikgadējais bioķīmijas pārskats, 56(1), 535-565.