LĄSTELĖS BRANDUOLYS: SAVYBĖS, FUNKCIJOS, STRUKTŪRA - BIOLOGIJA

Ląstelių branduolys yra pagrindinė skyriaus, eukariotinių ląstelių. Tai yra labiausiai pastebima šio tipo ląstelių struktūra ir turi genetinę medžiagą. Jis nukreipia visus ląstelių procesus: jame yra visos DNR užkoduotos instrukcijos, reikalingos reikalingoms reakcijoms atlikti. Jis dalyvauja ląstelių dalijimosi procesuose.

Visos eukariotinės ląstelės turi branduolį, išskyrus keletą konkrečių pavyzdžių, tokių kaip subrendę raudonieji kraujo kūneliai (eritrocitai) žinduoliuose ir floemo ląstelės augaluose. Panašiai yra ląstelės, turinčios daugiau nei vieną branduolį, tokios kaip kai kurios raumenų ląstelės, hepatocitai ir neuronai.

Branduolį atrado 1802 m. Franzas Baueris; Tačiau 1830 m. Mokslininkas Robertas Brownas taip pat pastebėjo šią struktūrą ir išpopuliarėjo kaip pagrindinis atradėjas. Dėl didelio dydžio jį galima aiškiai pastebėti po mikroskopu. Be to, tai yra lengvai dažanti struktūra.

Branduolys nėra homogeninis ir statinis sferinis darinys su išsklaidyta DNR. Tai sudėtinga ir sudėtinga struktūra, kurios viduje yra skirtingi komponentai ir dalys. Be to, jis yra dinamiškas ir nuolat keičiasi per visą ląstelių ciklą.

charakteristikos

Branduolys yra pagrindinė struktūra, leidžianti atskirti eukariotines ir prokariotines ląsteles. Tai didžiausias ląstelių skyrius. Paprastai branduolys yra arti ląstelės centro, tačiau yra išimčių, tokių kaip plazmos ląstelės ir epitelio ląstelės.

Tai yra rutulio formos organelė, kurios skersmuo vidutiniškai yra apie 5 µm, tačiau ji gali pasiekti 12 µm, priklausomai nuo ląstelės tipo. Aš galiu užimti maždaug 10% viso ląstelių tūrio.

Jis turi branduolinį apvalkalą, suformuotą iš dviejų membranų, atskiriančių jį nuo citoplazmos. Genetinė medžiaga yra organizuota kartu su baltymais.

Nors branduolyje nėra jokių kitų membraninių poskyrių, struktūroje galima išskirti keletą komponentų ar regionų, kurie turi specifines funkcijas.

funkcijos

Branduoliui priskiriamas nepaprastas funkcijų skaičius, nes jame kaupiama visa ląstelės genetinė informacija (išskyrus mitochondrijų DNR ir chloroplastų DNR) ir nurodomi ląstelių dalijimosi procesai. Apibendrinant, pagrindinės branduolio funkcijos yra šios:

Genų reguliavimas

Lipidų barjero tarp genetinės medžiagos ir likusių citoplazminių komponentų buvimas padeda sumažinti kitų komponentų įsikišimą į DNR funkcionavimą. Tai yra evoliucinė naujovė, turinti didelę reikšmę eukariotų grupėms.

Pjaustymas ir suklijavimas

Messenger RNR susiejimo procesas vyksta branduolyje, prieš molekulę keliaujant į citoplazmą.

Šio proceso tikslas yra pašalinti RNR intronus (nekoduojančius genetinės medžiagos „gabalus“, kurie pertraukia egzonus, koduojančias sritis). Vėliau RNR palieka branduolį, kur ji virsta baltymais.

Yra ir kitos konkretesnės kiekvieno branduolio struktūros funkcijos, kurios bus aptartos vėliau.

Struktūra ir sudėtis

Branduolį sudaro trys apibrėžtos dalys: branduolinis apvalkalas, chromatinas ir branduolys. Toliau išsamiai apibūdinsime kiekvieną struktūrą:

Branduolinis vokas

Branduolinis apvalkalas yra sudarytas iš lipidų pobūdžio membranų ir atskiria branduolį nuo likusių ląstelių komponentų. Ši membrana yra dviguba ir tarp jų yra maža erdvė, vadinama perinuklearine erdve.

Vidinė ir išorinė membranų sistema sudaro ištisinę struktūrą su endoplazminiu retikuliu

Šią membranos sistemą pertraukia poros. Šie branduoliniai kanalai leidžia keistis medžiaga su citoplazma, nes branduolys nėra visiškai izoliuotas nuo likusių komponentų.

Branduolinių porų kompleksas

Per šias poras medžiagų mainai vyksta dviem būdais: pasyviai, nereikalaujant energijos sąnaudų; arba aktyvus, su energijos sąnaudomis. Pasyviai mažos molekulės, tokios kaip vanduo ar druskos, mažesnės nei 9 nm arba 30–40 kDa, gali patekti ir išeiti.

Tai įvyksta priešingai nei didelės molekulinės masės molekulės, kurioms judėti per šiuos skyrius reikia ATP (energijos adenozino trifosfato). Didelėms molekulėms priskiriami RNR (ribonukleino rūgšties) gabaliukai arba kitos baltyminio pobūdžio biomolekulės.

Poros nėra vien tik skylės, pro kurias praeina molekulės. Jie yra didelių baltymų struktūros, kuriuose gali būti 100 arba 200 baltymų ir yra vadinami „branduolinių porų kompleksu“. Struktūriškai jis panašus į krepšinio lanką. Šie baltymai vadinami nukleoporinais.

Šis kompleksas rastas daugelyje organizmų: nuo mielių iki žmonių. Be ląstelių transportavimo funkcijos, jis taip pat dalyvauja geno ekspresijos reguliavime. Jie yra nepakeičiama eukariotų struktūra.

Remiantis dydžiu ir skaičiumi, kompleksas gali pasiekti 125 MDa dydį stuburiniuose gyvūnuose, o šios gyvūnų grupės branduolys gali turėti apie 2000 porų. Šios charakteristikos skiriasi priklausomai nuo tirto taksono.

Chromatinas

Chromatinas randamas branduolyje, bet mes negalime jo laikyti jo skyriumi. Jis įvardijamas kaip puikus gebėjimas spalvinti ir būti stebimas po mikroskopu.

DNR yra nepaprastai ilga linijinė molekulė eukariotuose. Jo sutankinimas yra pagrindinis procesas. Genetinė medžiaga yra susijusi su daugybe baltymų, vadinamų histonais, kurie turi didelį afinitetą DNR. Taip pat yra ir kitų rūšių baltymų, kurie gali sąveikauti su DNR, ir jie nėra histonai.

Histonuose DNR susisuka ir sudaro chromosomas. Tai yra dinamiškos struktūros ir ne visada randamos tipiškos formos (X ir Y, kuriuos mes esame įpratę matyti iliustracijose knygose). Ši struktūra pasirodo tik ląstelių dalijimosi procesų metu.

Likusiais etapais (kai ląstelė dar nedalijama) atskiros chromosomos negali būti atskirtos. Šis faktas nereiškia, kad chromosomos yra tolygiai ar netvarkingai pasklidusios visame branduolyje.

Sąsajoje chromosomos yra suskirstytos į tam tikras sritis. Žinduolių ląstelėse kiekviena chromosoma užima tam tikrą „teritoriją“.

Chromatino rūšys

Galima išskirti du chromatino tipus: heterochromatiną ir euchromatiną. Pirmasis yra labai kondensuotas ir yra branduolio periferijoje, todėl transkripcijos mechanizmas neturi galimybės naudotis šiais genais. Euchromatinas organizuojamas laisviau.

Heterochromatinas skirstomas į dvi rūšis: konstitucinis heterochromatinas, kuris niekada nėra ekspresuojamas; ir fakultatyvusis heterochromatinas, kuris kai kuriose ląstelėse nėra perrašomas, o kitose -.

Garsiausias heterochromatino, kaip genų ekspresijos reguliatoriaus, pavyzdys yra X chromosomos kondensacija ir inaktyvacija. Žinduose moterys turi XX lytinės chromosomos, vyrai - XY.

Dėl genų dozės moterys negali turėti dvigubai daugiau genų X nei vyrai. Siekiant išvengti šio konflikto, kiekvienoje ląstelėje atsitiktinai inaktyvuojama X chromosoma (tampa heterochromatinu).

Branduolys

Branduolys yra labai svarbi vidinė branduolio struktūra. Tai nėra skyrius, kurį riboja membraninės struktūros, tai yra tamsesnė branduolio sritis, turinti specifines funkcijas.

Genai, koduojantys ribosominę RNR, perrašyti RNR polimerazės I, yra sugrupuoti šioje srityje. Žmogaus DNR šie genai randami šių chromosomų palydovuose: 13, 14, 15, 21 ir 22. Tai yra branduolių organizatoriai.

Savo ruožtu branduolys yra padalintas į tris atskiras sritis: fibrillinius centrus, fibrillinius komponentus ir granulinius komponentus.

Naujausi tyrimai sukaupė vis daugiau įrodymų apie galimas papildomas branduolio funkcijas, neapsiribojant ribosomų RNR sinteze ir surinkimu.

Šiuo metu manoma, kad branduolys gali būti susijęs su skirtingų baltymų surinkimu ir sinteze. Postranskripciniai pokyčiai taip pat buvo pastebėti šioje branduolinėje zonoje.

Branduolys taip pat dalyvauja reguliavimo funkcijose. Vienas tyrimas parodė, kaip tai buvo susiję su naviko slopintuosius baltymus.

Cajal kūnai

Kajalo kūnai (dar vadinami suvyniotais kūnais) nešini tokiu vardu yra atradėjo Santiago Ramón y Cajal garbei. Šis tyrėjas šiuos lavonus neuronuose pastebėjo 1903 m.

Jie yra mažos struktūros sferų pavidalu ir egzistuoja nuo 1 iki 5 kopijų viename branduolyje. Šie kūnai yra labai sudėtingi ir turi gana daug komponentų, įskaitant šiuos transkripcijos faktorius ir su susiuvimo technika susijusius įrenginius.

Šios sferinės struktūros buvo rastos skirtingose branduolio dalyse, nes jos yra judančios struktūros. Paprastai jie randami branduolio plazmoje, nors vėžio ląstelėse jie buvo rasti branduolyje.

Šerdyje yra dviejų tipų „Box“ kūnai, klasifikuojami pagal jų dydį: dideli ir maži.

PML kūnai

PML (promielocitinės leukemijos) kūnai yra mažos sferinės klinikinės reikšmės subnuklearinės zonos, nes jie buvo siejami su virusinėmis infekcijomis ir onkogeneze.

Jie literatūroje žinomi įvairiais pavadinimais, tokiais kaip branduolinis domenas 10, Kremerio kūnai ir PML onkogeniniai domenai.

Branduolys turi nuo 10 iki 30 šių domenų, o jo skersmuo yra nuo 0,2 iki 1,0 μm. Tarp jo funkcijų išsiskiria genų reguliavimas ir RNR sintezė.

Nuorodos

Adomas, SA (2001). Branduolinių porų kompleksas. Genomo biologija, 2 (9), atsiliepimai0007.1-atsiliepimai0007.6.
Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologija: gyvenimas žemėje. Pearsono išsilavinimas.
Boisvertas, FM, Hendzelis, MJ, & Bazett-Jones, DP (2000). Promielocitinės leukemijos (PML) branduoliniai kūnai yra baltymų struktūros, kurios nekaupia RNR. Žurnalas apie ląstelių biologiją, 148 (2), 283–292.
Buschas, H. (2012). Ląstelės branduolys. Elsevier.
Cooperis, GM ir Hausmanas, RE (2000). Ląstelė: molekulinis metodas. Sunderland, MA: Sinauer partneriai.
Curtis, H., ir Schnek, A. (2008). Kurtis. Biologija. Panamerican Medical Ed.
Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funkcinė ląstelės branduolio architektūra. Biocheminis žurnalas, 356 (2), 297-310.
Eynard, AR, Valentich, MA, ir Rovasio, RA (2008). Žmogaus histologija ir embriologija: ląstelės ir molekulinės bazės. Panamerican Medical Ed.
Hetzeris, MW (2010). Branduolinis vokas. Šaltojo pavasario uosto biologinės perspektyvos, 2 (3), a000539.
Kabachinski, G., ir Schwartz, TU (2015). Branduolinių porų kompleksas - struktūra ir funkcijos iš pirmo žvilgsnio. Journal of Cell Science, 128 (3), 423–429.
Montaneris, AT (2002). „Cajal“ aksesuaras. „Rev esp patol“, 35, (4), 529–532.
Newport, JW, & Forbes, DJ (1987). Branduolys: struktūra, funkcijos ir dinamika. Metinė biochemijos apžvalga, 56 (1), 535–565.

LĄSTELĖS BRANDUOLYS: SAVYBĖS, FUNKCIJOS, STRUKTŪRA - BIOLOGIJA - 2025