JADRO BUNKY: CHARAKTERISTIKA, FUNKCIE, ŠTRUKTÚRA - BIOLÓGIE

Bunkové jadro je základný priehradka z eukaryotických buniek. Je to najnápadnejšia štruktúra tohto typu bunky a má genetický materiál. Riadi všetky bunkové procesy: obsahuje všetky pokyny kódované v DNA na vykonanie potrebných reakcií. Podieľa sa na procesoch bunkového delenia.

Všetky eukaryotické bunky majú jadro, s výnimkou niekoľkých konkrétnych príkladov, ako sú zrelé červené krvinky (erytrocyty) u cicavcov a krvavé bunky v rastlinách. Podobne existujú bunky s viac ako jedným jadrom, ako sú napríklad niektoré svalové bunky, hepatocyty a neuróny.

Jadro objavil v roku 1802 Franz Bauer; V roku 1830 však vedec Robert Brown pozoroval túto štruktúru a stal sa populárnym ako jej hlavný objaviteľ. Vďaka svojej veľkej veľkosti môže byť zreteľne pozorovaný pod mikroskopom. Okrem toho je to ľahká zafarbovacia štruktúra.

Jadro nie je homogénna a statická sférická entita s dispergovanou DNA. Je to zložitá a zložitá štruktúra s rôznymi komponentmi a časťami vo vnútri. Okrem toho je dynamický a neustále sa mení počas celého bunkového cyklu.

vlastnosti

Jadro je hlavnou štruktúrou, ktorá umožňuje rozlíšenie medzi eukaryotickými a prokaryotickými bunkami. Je to najväčší bunkový oddiel. Všeobecne je jadro blízko centra bunky, ale existujú výnimky, ako napríklad plazmové bunky a epitelové bunky.

Je to guľovitá organela s priemerom približne 5 μm, ale v závislosti od typu bunky môže dosiahnuť 12 μm. Dokážem zaberať približne 10% celkového objemu buniek.

Má jadrový obal tvorený dvoma membránami, ktoré ho oddeľujú od cytoplazmy. Genetický materiál je organizovaný spolu s proteínmi v ňom.

Aj keď v jadre nie sú žiadne ďalšie membránové podčasti, je možné rozlíšiť rad komponentov alebo oblastí v rámci štruktúry, ktoré majú špecifické funkcie.

Vlastnosti

Jadru sa pripisuje mimoriadny počet funkcií, pretože obsahuje zbierku všetkých genetických informácií bunky (okrem mitochondriálnej DNA a chloroplastovej DNA) a riadi procesy bunkového delenia. V súhrne sú hlavné funkcie jadra nasledujúce:

Génová regulácia

Existencia lipidovej bariéry medzi genetickým materiálom a zvyškom cytoplazmatických zložiek pomáha znižovať interferenciu ostatných zložiek vo fungovaní DNA. Toto predstavuje evolučnú inováciu, ktorá má veľký význam pre skupiny eukaryotov.

Rezanie a spájanie

Proces zostrihu messengerovej RNA nastáva v jadre predtým, ako molekula prejde do cytoplazmy.

Cieľom tohto procesu je eliminácia intrónov („častí“ genetického materiálu, ktoré nie sú kódujúce a ktoré prerušujú exóny, oblasti, ktoré kódujú) z RNA. Neskôr RNA opustí jadro, kde sa prevedie na proteíny.

Existujú ďalšie špecifickejšie funkcie každej štruktúry jadra, o ktorej sa bude diskutovať neskôr.

Štruktúra a zloženie

Jadro pozostáva z troch definovaných častí: jadrový obal, chromatín a jadro. Každú štruktúru podrobne opíšeme nižšie:

Jadrová obálka

Jadrový obal sa skladá z membrán lipidovej povahy a oddeľuje jadro od zvyšku bunkových zložiek. Táto membrána je dvojitá a medzi nimi je malý priestor nazývaný perinukleárny priestor.

Vnútorná a vonkajšia membránová sústava tvorí súvislú štruktúru s endoplazmatickým retikulom

Tento membránový systém je prerušený sériou pórov. Tieto jadrové kanály umožňujú výmenu materiálu s cytoplazmou, pretože jadro nie je úplne izolované od zvyšku zložiek.

Komplex jadrových pórov

Prostredníctvom týchto pórov dochádza k výmene látok dvoma spôsobmi: pasívne, bez potreby výdavkov na energiu; alebo aktívne, s energetickými výdajmi. Pasívne malé molekuly ako voda alebo soli, menšie ako 9 nm alebo 30-40 kDa, môžu vstúpiť a odísť.

Toto nastáva na rozdiel od molekúl s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktoré vyžadujú, aby sa ATP (energia-adenozíntrifosfát) pohyboval v týchto kompartmentoch. Veľké molekuly zahŕňajú kúsky RNA (kyselina ribonukleová) alebo iné biomolekuly proteínovej povahy.

Póry nie sú iba diery, ktorými prechádzajú molekuly. Sú to veľké proteínové štruktúry, ktoré môžu obsahovať 100 alebo 200 proteínov a nazývajú sa „komplex jadrových pórov“. Štruktúrne to vyzerá podobne ako basketbalový kôš. Tieto proteíny sa nazývajú nukleoporíny.

Tento komplex sa našiel vo veľkom počte organizmov: od kvasiniek po človeka. Okrem funkcie bunkového transportu sa podieľa aj na regulácii génovej expresie. Sú nevyhnutnou štruktúrou eukaryotov.

Pokiaľ ide o veľkosť a počet, komplex môže dosiahnuť veľkosť 125 MDa na stavovcoch a jadro v tejto skupine zvierat môže mať asi 2000 pórov. Tieto charakteristiky sa líšia podľa študovaného taxónu.

chromatínu

Chromatín sa nachádza v jadre, nemôžeme ho však považovať za jeho súčasť. Je pomenovaný pre svoju vynikajúcu schopnosť sfarbenia a je pozorovaný pod mikroskopom.

DNA je extrémne dlhá lineárna molekula v eukaryotoch. Jeho zhutnenie je kľúčovým procesom. Genetický materiál je spojený s radom proteínov nazývaných históny, ktoré majú vysokú afinitu k DNA. Existujú aj iné typy proteínov, ktoré môžu interagovať s DNA a nie sú to históny.

V histónoch sa DNA zhlukuje a vytvára chromozómy. Sú to dynamické štruktúry a nie sú neustále nájdené v ich typickom tvare (X a Y, na ktoré sme zvyknutí vidieť v ilustráciách v knihách). Toto usporiadanie sa objaví iba počas procesov bunkového delenia.

V ostatných fázach (keď sa bunka nerozdeľuje) nie je možné rozlíšiť jednotlivé chromozómy. Táto skutočnosť nenaznačuje, že chromozómy sú homogénne alebo narušené v jadre.

Na rozhraní sú chromozómy usporiadané do konkrétnych domén. V cicavčích bunkách zaberá každý chromozóm konkrétne „územie“.

Typy chromatínov

Rozlišujú sa dva typy chromatínu: heterochromatín a euchromatín. Prvý je vysoko kondenzovaný a je umiestnený na periférii jadra, takže transkripčné zariadenie nemá prístup k týmto génom. Euchromatín je organizovaný voľnejšie.

Heterochromatín sa delí na dva typy: konštitutívny heterochromatín, ktorý sa nikdy neexprimuje; a fakultatívny heterochromatín, ktorý nie je transkribovaný v niektorých bunkách a je v iných.

Najznámejším príkladom heterochromatínu ako regulátora génovej expresie je kondenzácia a inaktivácia chromozómu X. U cicavcov majú samice chromozómy XX pohlavia, zatiaľ čo samce XY.

Z dôvodu dávkovania génov nemôžu mať ženy v X dvakrát toľko génov ako muži. Aby sa zabránilo tomuto konfliktu, X chromozóm je náhodne inaktivovaný (stáva sa heterochromatín) v každej bunke.

jadierko

Jadro je veľmi dôležitá vnútorná štruktúra jadra. Nie je to kompartment ohraničený membránovými štruktúrami, je to tmavšia oblasť jadra so špecifickými funkciami.

V tejto oblasti sú zoskupené gény, ktoré kódujú ribozomálnu RNA, transkribované pomocou RNA polymerázy I. V ľudskej DNA sa tieto gény nachádzajú v satelitoch nasledujúcich chromozómov: 13, 14, 15, 21 a 22. Sú to nukleárne organizéry.

Na druhej strane je jadro rozdelené na tri diskrétne oblasti: fibrilárne centrá, fibrilárne komponenty a granulované komponenty.

Nedávne štúdie nazhromaždili stále viac dôkazov o možných dodatočných funkciách jadra, nielen na syntézu a zostavenie ribozomálnej RNA.

V súčasnosti sa predpokladá, že jadro sa môže podieľať na zostavovaní a syntéze rôznych proteínov. V tejto jadrovej zóne sa preukázali aj post-transkripčné modifikácie.

Jadro je tiež zapojené do regulačných funkcií. Jedna štúdia ukázala, ako to súvisí s tumor-supresorovými proteínmi.

Cajalove telá

Cajalské telá (nazývané tiež stočené telá) nesú toto meno na počesť svojho objaviteľa, Santiago Ramón y Cajal. Tento výskumník pozoroval tieto krvinky v neurónoch v roku 1903.

Sú to malé štruktúry vo forme sfér a existujú od 1 do 5 kópií na jadro. Tieto telá sú veľmi komplexné s pomerne vysokým počtom komponentov, vrátane týchto transkripčných faktorov a zostrihových strojov.

Tieto sférické štruktúry boli nájdené v rôznych častiach jadra, pretože sú to mobilné štruktúry. Zvyčajne sa nachádzajú v nukleoplazme, hoci v rakovinových bunkách sa nachádzajú v jadre.

V jadre sú dva typy telies boxu, rozdelené podľa veľkosti: veľké a malé.

Telá PML

Telá PML (promyelocytická leukémia) sú malé sférické subnukleárne oblasti klinického významu, pretože boli spojené s vírusovými infekciami a onkogenézou.

Sú známe pod rôznymi názvami v literatúre, ako napríklad jadrová doména 10, telá Kremera a PML onkogénne domény.

Jadro má 10 až 30 z týchto domén a má priemer 0,2 až 1,0 um. Medzi jej funkcie patrí vynikajúca regulácia syntézy génov a RNA.

Referencie

Adam, SA (2001). Komplex jadrových pórov. Genómová biológia, 2 (9), recenzie0007.1-reviews0007.6.
Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biológia: život na Zemi. Pearsonovo vzdelávanie.
Boisvert, FM, Hendzel, MJ a Bazett-Jones, DP (2000). Jadrové telá promyelocytovej leukémie (PML) sú proteínové štruktúry, ktoré ne akumulujú RNA. The Journal of Celí Biology, 148 (2), 283-292.
Busch, H. (2012). Bunkové jadro. Elsevier.
Cooper, GM, a Hausman, RE (2000). Bunka: molekulárny prístup. Sunderland, MA: Sinauerov spolupracovníci.
Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biológia. Panamerican Medical Ed.
Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funkčná architektúra v bunkovom jadre. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
Eynard, AR, Valentich, MA a Rovasio, RA (2008). Histológia a embryológia človeka: bunkové a molekulárne základy. Panamerican Medical Ed.
Hetzer, MW (2010). Jadrová obálka. Perspektívy Cold Spring Harbor v biológii, 2 (3), a000539.
Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Stručný prehľad jadrových komplexov - štruktúra a fungovanie. Journal of Cell Science, 128 (3), 423-429.
Montaner, AT (2002). Cajalove príslušenstvo. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
Newport, JW, a Forbes, DJ (1987). Jadro: štruktúra, funkcia a dynamika. Ročný prehľad biochémie, 56 (1), 535-565.

JADRO BUNKY: CHARAKTERISTIKA, FUNKCIE, ŠTRUKTÚRA - BIOLÓGIE - 2025