Cellkärnans egenskaper, funktioner, struktur

De cellkärnan det är ett grundläggande fack av eukaryota celler. Det är den mest iögonfallande strukturen av denna celltyp och har det genetiska materialet. Den styr alla cellulära processer: den innehåller alla instruktioner kodade i DNA för att utföra nödvändiga reaktioner. Det är involverat i celldelningsprocesserna.

Alla eukaryota celler har en kärna, med undantag för några specifika exempel, såsom mogna röda blodkroppar (erytrocyter) hos däggdjur och floemceller i växter. På samma sätt finns det celler med mer än en kärna, såsom vissa muskelceller, hepatocyter och nervceller..

Kärnan upptäcktes 1802 av Franz Bauer; Men 1830 observerade forskaren Robert Brown också denna struktur och blev populär som dess huvudsakliga upptäckter. På grund av dess stora storlek kan den tydligt observeras under ett mikroskop. Dessutom är det en struktur som är lätt att fläcka..

Kärnan är inte en homogen och statisk sfärisk enhet med dispergerat DNA. Det är en komplex och invecklad struktur med olika komponenter och delar inuti. Dessutom är den dynamisk och förändras ständigt under hela cellcykeln..

Artikelindex

• 1 Egenskaper hos cellkärnan
• 2 funktioner
  • 2.1 Genreglering
  • 2.2 Skärning och skarvning
• 3 Struktur och sammansättning
  • 3.1 Kärnkuvert
  • 3.2 Kärnporskomplex
  • 3.3 Kromatin
  • 3,4 kärnkärna
  • 3.5 Cajal kroppar
  • 3.6 PML-kroppar
• 4 Referenser

Cellkärnans egenskaper

Kärnan är huvudstrukturen som möjliggör differentiering mellan eukaryota och prokaryota celler. Det är det största cellfacket. Generellt är kärnan nära cellens centrum, men det finns undantag, såsom plasmaceller och epitelceller..

Det är en sfärformad organell med en diameter på cirka 5 µm i genomsnitt, men kan nå 12 µm beroende på celltyp. Jag kan uppta ungefär 10% av den totala cellvolymen.

Den har ett kärnhölje bildat av två membran som skiljer det från cytoplasman. Genetiskt material organiseras tillsammans med proteiner i det.

Trots det faktum att det inte finns några andra membranösa underkomponenter inom kärnan, kan en serie komponenter eller regioner inom strukturen som har specifika funktioner urskiljas..

Funktioner

Kärnan tilldelas ett extraordinärt antal funktioner, eftersom den innehåller insamlingen av all cellens genetiska information (exklusive mitokondrialt DNA och kloroplast-DNA) och styr processerna för celldelning. Sammanfattningsvis är kärnans huvudfunktioner följande:

Genreglering

Förekomsten av en lipidbarriär mellan det genetiska materialet och resten av de cytoplasmiska komponenterna hjälper till att minska störningen av andra komponenter i DNA-funktionen. Detta representerar en evolutionär innovation av stor betydelse för grupper av eukaryoter..

Skärning och skarvning

Splitsningsprocessen för budbärar-RNA sker i kärnan innan molekylen färdas till cytoplasman.

Syftet med denna process är att eliminera introner ("bitar" av genetiskt material som inte kodar och som avbryter exonerna, områden som kodar) från RNA. Därefter lämnar RNA kärnan, där det översätts till proteiner..

Det finns andra mer specifika funktioner för varje kärnstruktur som kommer att diskuteras senare..

Struktur och sammansättning

Kärnan består av tre definierade delar: kärnhöljet, kromatinet och kärnkärnan. Vi kommer att beskriva varje struktur i detalj nedan:

Kärnhölje

Kärnhöljet består av membran av lipid karaktär och skiljer kärnan från resten av cellulära komponenter. Detta membran är dubbelt och mellan dessa finns det ett litet utrymme som kallas perinukleärt utrymme.

Det inre och yttre membransystemet bildar en kontinuerlig struktur med det endoplasmiska nätverket

Detta membransystem avbryts av en serie porer. Dessa kärnkanaler möjliggör utbyte av material med cytoplasman eftersom kärnan inte är helt isolerad från resten av komponenterna..

Kärnporskomplex

Genom dessa porer sker utbytet av ämnen på två sätt: passivt, utan behov av energiförbrukning; eller aktiv, med energiförbrukning. Passivt kan små molekyler som vatten eller salter, mindre än 9 nm eller 30-40 kDa, komma in och lämna.

Detta sker i kontrast till högmolekylära molekyler, som kräver ATP (energi-adenosintrifosfat) för att röra sig genom dessa fack. Stora molekyler inkluderar bitar av RNA (ribonukleinsyra) eller andra biomolekyler av proteinkaraktär.

Porer är inte bara hål som molekyler passerar genom. De är stora proteinstrukturer, som kan innehålla 100 eller 200 proteiner och kallas "kärnporekomplex". Strukturellt ser det mycket ut som en basketkorg. Dessa proteiner kallas nukleoporiner..

Detta komplex har hittats i ett stort antal organismer: från jäst till människor. Förutom den cellulära transportfunktionen är den också involverad i regleringen av genuttryck. De är en oumbärlig struktur för eukaryoter.

När det gäller storlek och antal kan komplexet nå en storlek på 125 MDa hos ryggradsdjur, och en kärna i denna djurgrupp kan ha cirka 2000 porer. Dessa egenskaper varierar beroende på taxon som studerats..

Kromatin

Kromatin finns i kärnan, men vi kan inte betrakta det som ett fack i det. Det får detta namn för den utmärkta förmågan att färgas och observeras i mikroskopet.

DNA är en extremt lång linjär molekyl i eukaryoter. Dess komprimering är en nyckelprocess. Det genetiska materialet är associerat med en serie proteiner som kallas histoner, som har hög affinitet för DNA. Det finns också andra typer av proteiner som kan interagera med DNA och inte är histoner.

I histoner spolar DNA och bildar kromosomer. Dessa är dynamiska strukturer och är inte ständigt i sin typiska form (Xs och Ys som vi är vana vid att se i bokillustrationer). Detta arrangemang visas bara under celldelningsprocesserna.

I resten av stegen (när cellen inte är i uppdelningsprocessen) kan de enskilda kromosomerna inte särskiljas. Detta faktum antyder inte att kromosomerna är dispergerade homogent eller oordning i hela kärnan..

Vid gränssnittet är kromosomerna organiserade i specifika domäner. I däggdjursceller upptar varje kromosom ett specifikt "territorium".

Kromatintyper

Två typer av kromatin kan urskiljas: heterokromatin och eukromatin. Den första är mycket kondenserad och ligger i kärnans periferi, så transkriptionsmaskineriet har inte tillgång till dessa gener. Euchromatin är mer löst organiserat.

Heterokromatin är uppdelat i två typer: konstitutivt heterokromatin, som aldrig uttrycks; och fakultativt heterokromatin, som inte transkriberas i vissa celler och transkriberas i andra.

Det mest kända exemplet på heterokromatin som en regulator för genuttryck är kondensering och inaktivering av X-kromosomen. Hos däggdjur har kvinnor XX-könskromosomer, medan män är XY..

På grund av gendosering kan kvinnor inte ha dubbelt så många gener i X som män. För att undvika denna konflikt inaktiveras en X-kromosom slumpmässigt (blir heterokromatin) i varje cell..

Nucleolus

Kärnan är en mycket relevant inre struktur i kärnan. Det är inte ett fack som avgränsas av membranstrukturer, det är ett mörkare område i kärnan med specifika funktioner.

I detta område grupperas generna som kodar för ribosomalt RNA, transkriberat av RNA-polymeras I. I humant DNA finns dessa gener i satelliterna i följande kromosomer: 13, 14, 15, 21 och 22. Dessa är nukleolära organisatörer.

I sin tur separeras kärnan i tre separata regioner: fibrillära centra, fibrillära komponenter och granulära komponenter..

Nya studier har ackumulerat mer och mer bevis på möjliga ytterligare funktioner i nucleolus, inte bara begränsade till syntes och sammansättning av ribosomalt RNA.

Man tror för närvarande att kärnan kan vara involverad i sammansättningen och syntesen av olika proteiner. Modifieringar efter transkription har också bevisats i denna kärnkraftszon.

Kärnan är också involverad i regleringsfunktioner. En studie visade hur det var relaterat till tumörundertryckande proteiner.

Cajals kroppar

Kropparna av Cajal (även kallad lindade kroppar) bär detta namn till ära för deras upptäckare, Santiago Ramón y Cajal. Denna forskare observerade dessa kroppar i nervceller 1903.

De är små strukturer i form av sfärer och finns från 1 till 5 kopior per kärna. Dessa kroppar är mycket komplexa med ett ganska stort antal komponenter, inklusive dessa transkriptionsfaktorer och relaterade maskiner. skarvning.

Dessa sfäriska strukturer har hittats i olika delar av kärnan, eftersom de är mobila strukturer. De finns vanligtvis i nukleoplasman, även om de i cancerceller har hittats i nukleolen.

Det finns två typer av lådkroppar i kärnan, klassificerade efter storlek: stora och små.

PML-kroppar

PML-organ (för dess förkortning på engelska, promyelocytisk leukemi) är små sfäriska subnukleära områden med klinisk betydelse, eftersom de har varit relaterade till virusinfektioner och onkogenes.

De är kända av en mängd olika namn i litteraturen, såsom kärndomän 10, Kremer-kroppar och PML-onkogena domäner..

En kärna har 10 till 30 av dessa domäner och de har en diameter på 0,2 till 1,0 pm. Bland dess funktioner sticker regleringen av gener och RNA-syntes ut..

Referenser

1. Adam, S. A. (2001). Kärnporskomplexet. Genombiologi, två(9), recensioner0007.1-recensioner0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologi: liv på jorden. Pearson utbildning.
3. Boisvert, F. M., Hendzel, M. J., & Bazett-Jones, D. P. (2000). Promyelocytisk leukemi (PML) kärnkroppar är proteinstrukturer som inte ackumulerar RNA. Journal of cellbiology, 148(2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Cellkärnan. Elsevier.
5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Cellen: ett molekylärt tillvägagångssätt. Sunderland, MA: Sinauer-medarbetare.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologi. Panamerican Medical Ed..
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funktionell arkitektur i cellkärnan. Biokemisk tidskrift, 356(2), 297-310.
8. Eynard, A. R., Valentich, M. A., & Rovasio, R. A. (2008). Människans histologi och embryologi: cellulära och molekylära baser. Panamerican Medical Ed..
9. Hetzer, M. W. (2010). Kärnkraftshöljet. Cold Spring Harbour perspektiv i biologi, två(3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). En kärnporer komplex struktur och funktion i en överblick. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
11. Montaner, A. T. (2002). Cajals tillbehörskropp. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, J. W., & Forbes, D. J. (1987). Kärnan: struktur, funktion och dynamik. Årlig granskning av biokemi, 56(1), 535-565.