Introducere
Nucleul celular este cel mai mare organit al celulelor eucariote și este situat în citoplasmă, separat printr-o membrană dublă (înveliș nuclear). Ca purtător de informații genetice, nucleul celular conține informațiile genetice sub formă de cromozomi (Catenă ADN) și astfel joacă un rol esențial în ereditate. Majoritatea celulelor de mamifere au un singur nucleu; acesta este rotund și are un diametru de 5 până la 16 micrometri. Anumite tipuri de celule, cum ar fi fibrele musculare sau celulele specializate în os, pot avea mai mult de un nucleu.
Funcțiile nucleului celular
Nucleul celular este cel mai important organit al unei celule și reprezintă 10-15% din volumul celulei. Nucleul celular conține majoritatea informațiilor genetice ale unei celule. La om, pe lângă nucleul celular, mitocondriile conțin și ADN („ADN mitocondrial”).
Cu toate acestea, genomul mitocondrial codifică doar câteva proteine, care sunt necesare în principal în lanțul respirator pentru producerea de energie. Ca depozit de acid dezoxiribonucleic (ADN), nucleul celular este considerat centrul de control al celulei și reglează multe procese importante ale metabolismului celular. Nucleul celular este esențial pentru funcția unei celule.
Celulele fără nucleu celular de obicei nu pot supraviețui. O excepție de la aceasta este roșu fără nucleu sânge celule (eritrocite). Pe lângă funcțiile de reglare, sarcinile nucleului celular includ stocarea, duplicarea și transmiterea ADN-ului.
ADN-ul este localizat în nucleul celulei sub forma unei spirale duble lungi, asemănătoare unor catene și este compact ambalat cu nucleare proteine, histonele, să se formeze cromozomi. Cromozomii constau din cromatină, care se condensează numai în cromozomi vizibili microscopic în timpul diviziunii celulare. Fiecare celulă umană conține 23 de cromozomi, fiecare dintre aceștia fiind duplicat și moștenit de la ambii părinți.
O jumătate din genele dintr-o celulă provin, așadar, de la mamă, cealaltă de la tată. Nucleul celulei controlează procesele metabolice din interiorul celulei prin intermediul moleculelor mesager de ARN. Codurile de informații genetice pentru proteine care sunt responsabili pentru funcția și structura celulei.
Când este necesar, anumite secțiuni ale ADN-ului, cunoscute sub numele de gene, sunt transcrise într-o substanță mesager (ARN mesager sau ARNm). ARNm format părăsește nucleul celulei și servește drept șablon pentru sinteza proteinelor respective. Ne putem imagina că ADN-ul este un fel de limbaj codificat format din patru litere.
Acestea sunt cele patru baze: adenină, timină, guanină și citozină. Aceste litere formează cuvinte, fiecare constând din trei baze, numite codoni. Fiecare codon codifică un aminoacid specific și formează astfel baza pentru biosinteza proteinelor, deoarece secvența bazelor genelor se traduce într-o proteină prin legarea aminoacizilor respectivi.
Toate aceste informații codificate se numesc cod genetic. Secvența specifică de baze face ADN-ul nostru unic și ne determină genele. Dar nu numai bazele sunt implicate în construcția ADN-ului.
ADN-ul este alcătuit din nucleotide care sunt strânse împreună, care la rândul lor constau dintr-un zahăr, un fosfat și o bază. Nucleotidele formează coloana vertebrală a ADN-ului, care este sub forma unei spirale duble elicoidale. În plus, această catenă este condensată în continuare, astfel încât să se încadreze în nucleul celulei mici.
Aceasta este denumită și cromozomi ca formă de ambalare a ADN-ului. Cu fiecare diviziune celulară, ADN-ul complet este copiat astfel încât fiecare celulă fiică să conțină informațiile genetice identice complete. Un cromozom este o formă specifică de ambalare a materialului nostru genetic (ADN) care este vizibilă numai în timpul diviziunii celulare.
ADN-ul este o structură liniară care este mult prea lungă pentru a se încadra în nucleul celular în starea sa naturală. Această problemă este rezolvată de diferite spirale de ADN care economisesc spațiu și de încorporarea proteinelor mici în jurul cărora ADN-ul se poate înfășura în continuare. Cea mai compactă formă de ADN sunt cromozomii.
La microscop, acestea apar ca niște corpuri în formă de tijă cu o constricție centrală. Această formă de ADN poate fi observată numai în timpul diviziunii celulare, adică în timpul mitozei. La rândul său, diviziunea celulară poate fi împărțită în mai multe faze, prin care cromozomii sunt reprezentați cel mai bine în metafază.
Celulele somatice normale au un set dublu de cromozomi, format din 46 de cromozomi. ARN descrie acidul ribonucleic, care are o structură similară ADN-ului. Cu toate acestea, este o structură monocatenară care diferă de ADN-ul din blocurile individuale.
În plus, ARN-ul este, de asemenea, mult mai scurt decât ADN-ul și are mai multe sarcini diferite în comparație cu ADN-ul. ARN poate fi împărțit în continuare în diferite subgrupuri de ARN care îndeplinesc sarcini diferite. Printre altele, ARNm joacă un rol important în timpul diviziunii nucleului celular.
La fel ca ARNt, este utilizat și în producția de proteine și enzime. Un alt subgrup de ARN este ARNr, care este o componentă a ribozomi și, prin urmare, este implicat și în producția de proteine. Primul pas în biosinteza proteinelor este transcrierea ADN-ului în ARNm (transcripție) și are loc în nucleul celular.
În timpul acestui proces, o catenă de ADN servește ca șablon pentru o secvență complementară de ARN. Cu toate acestea, deoarece nu pot fi produse proteine în nucleul celulei, ARNm format trebuie descărcat în citoplasmă și transportat la ribozomi, unde sinteza efectivă a proteinelor are loc în cele din urmă. În cadrul ribozomi, ARNm este transformat într-o secvență de aminoacizi care sunt utilizați pentru construirea proteinelor.
Acest proces se numește traducere. Cu toate acestea, înainte ca ARN-ul mesager să poată fi transportat în afara nucleului, acesta este mai întâi procesat în mai multe etape, adică anumite secvențe sunt fie atașate, fie decupate și reasamblate. În acest fel, pot fi produse diferite variante de proteine dintr-o transcriere.
Acest proces permite oamenilor să producă un număr mare de proteine diferite, cu relativ puține gene. O altă funcție importantă a celulei, care are loc în nucleul celulei, este duplicarea ADN-ului (replicarea). Într-o celulă, există un ciclu constant de acumulare și descompunere: proteinele vechi, poluanții și produsele metabolice sunt defalcate, proteinele noi trebuie sintetizate și energia trebuie produsă.
În plus, celula crește și se împarte în două celule fiice identice. Cu toate acestea, înainte ca o celulă să se poată diviza, întreaga informație genetică trebuie mai întâi duplicată. Acest lucru este important, deoarece materialul genetic al tuturor celulelor din cadrul unui organism este absolut identic.
Replicarea are loc la un moment precis definit de diviziune celulară în nucleul celular; ambele procese sunt strâns legate și sunt reglementate de anumite proteine (enzime). Mai întâi ADN-ul cu catenă dublă este separat și fiecare catenă simplă servește drept șablon pentru duplicarea ulterioară. În acest scop, diverse enzime andocați la ADN și completați firul unic pentru a forma o nouă helică dublă.
La sfârșitul acestui proces, a fost produsă o copie exactă a ADN-ului, care poate fi transmisă celulei fiice în timpul diviziunii. Cu toate acestea, dacă apar erori într-una dintre fazele ciclului celular, se pot dezvolta diferite mutații. Există mai multe tipuri de mutații care pot apărea spontan în diferite faze ale ciclului celular.
De exemplu, dacă o genă este defectă, aceasta se numește mutație genică. Cu toate acestea, dacă defectul afectează anumiți cromozomi sau părți ale cromozomilor, atunci se numește mutație cromozomială. Dacă numărul de cromozomi este afectat, acesta duce la o mutație genetică.
Subiectul ar putea fi, de asemenea, de interes pentru dvs.: Aberația cromozomială - ce se înțelege prin aceasta? Membrana dublă a învelișului nuclear are pori care servesc transportului selectiv al proteinelor, acizilor nucleici și substanțelor de semnalizare din sau în nucleu. Prin acești pori, anumiți factori metabolici și substanțe de semnalizare intră în nucleu unde influențează transcrierea anumitor proteine.
Conversia informațiilor genetice în proteine este strict monitorizată și este reglementată de mulți factori metabolici și substanțe de semnalizare, aceasta se numește expresie genetică. Multe căi de semnalizare care apar într-o celulă se termină în nucleu unde influențează expresia genică a anumitor proteine. În nucleul celulelor eucariote se află nucleul, corpul nucleic.
O celulă poate conține unul sau mai mulți nucleoli, în timp ce celulele care sunt foarte active și se divid frecvent pot conține până la 10 nucleoli. Nucleolul este o structură sferică, densă, care este clar vizibilă la microscopul cu lumină și este clar delimitată în nucleul celulei. Formează o zonă funcțional independentă a nucleului, dar nu este înconjurată de propria sa membrană.
Nucleolul este format din ADN, ARN și proteine, care se află împreună într-un conglomerat dens. Maturarea subunităților ribozomale are loc în nucleol. Cu cât sunt sintetizate mai multe proteine într-o celulă, cu atât sunt necesari mai mulți ribozomi și, prin urmare, celulele metabolice active au mai mulți nucleoli.
Nucleul dintr-o celula nervoasa are o varietate de funcții. Nucleul unei celula nervoasa este localizat în corpul celulei (soma) împreună cu alte componente ale celulelor (organite), cum ar fi reticulul endoplasmatic (ER) și aparatul Golgi. La fel ca în toate celulele corpului, nucleul celular conține informații genetice sub formă de ADN.
Datorită prezenței ADN-ului, alte celule ale corpului sunt capabile să se dubleze prin mitoză. Cu toate acestea, celulele nervoase sunt celule foarte specifice și foarte diferențiate care fac parte din sistem nervos. Ca urmare, nu mai sunt capabili să se dubleze.
Cu toate acestea, nucleul celular îndeplinește o altă sarcină importantă. Printre altele, celulele nervoase sunt responsabile de excitația mușchilor noștri, ceea ce duce în cele din urmă la mișcarea musculară. Comunicarea dintre celulele nervoase între ele și între celulele nervoase și mușchi are loc prin substanțe mesager (emițătoare).
Aceste substanțe chimice și alte substanțe importante care susțin viața sunt produse cu ajutorul nucleului celular. Nu numai nucleul celular, ci și celelalte componente ale soma joacă un rol important în acest proces. În plus, nucleul celular controlează toate căile metabolice din toate celulele, inclusiv celulele nervoase. În acest scop, nucleul celular conține toate genele noastre, care pot fi citite și traduse în proteinele și enzimele necesare în funcție de utilizarea lor. Informații suplimentare despre caracteristica specială a celulei nervoase pot fi găsite la celula nervoasă
