Cellular Nucleus funktsioonid, funktsioonid, struktuur ja koostis



The raku tuum see on eukarüootsete rakkude põhiosa. See on selle rakutüübi kõige nähtavam struktuur ja sellel on geneetiline materjal. See juhib kõiki rakulisi protsesse: see sisaldab kõiki DNA-s kodeeritud juhiseid, et viia läbi vajalikud reaktsioonid. See on seotud rakkude jagunemise protsessidega.

Kõigil eukarüootsetel rakkudel on tuum, välja arvatud mõned spetsiifilised näited, nagu näiteks küpsed punased vererakud (erütrotsüüdid) imetajatel ja phloem rakud taimedes. Samuti on rakke, millel on rohkem kui üks tuum, nagu mõned lihasrakud, hepatotsüüdid ja neuronid.

Tuum avastati aastal 1802 Franz Bauer; 1830. aastal täheldas teadlane Robert Brown ka seda struktuuri ja sai populaarseks selle peamise avastajana. Tänu oma suurele suurusele võib seda selgelt näha mikroskoobi all. Lisaks on see lihtne värvimisstruktuur.

Tuum ei ole homogeenne ja staatiline sfääriline üksus, millel on dispergeeritud DNA. See on keeruline ja keerukas struktuur, mis sisaldab erinevaid komponente ja osi. Lisaks on see dünaamiline ja muutub pidevalt kogu rakutsükli vältel.

Indeks

  • 1 Omadused
  • 2 Funktsioonid
    • 2.1 Geeni reguleerimine
    • 2.2 Lõikamine ja splaissimine
  • 3 Struktuur ja koostis
    • 3.1 Tuumamaterjal
    • 3.2 Tuuma pooride kompleks
    • 3.3 Kromatiin
    • 3.4 Nucleolus
    • 3.5 Cajalsi korpus
    • 3.6 PML-organid
  • 4 Viited

Omadused

Tuum on peamine struktuur, mis võimaldab eristada eukarüootseid ja prokarüootseid rakke. See on suurim rakukamber. Üldiselt on tuum raku keskosa lähedal, kuid on ka erandeid, nagu plasma rakud ja epiteelirakud.

See on kerakujuline organelle, mille läbimõõt on keskmiselt umbes 5 μm, kuid võib sõltuvalt raku liigist ulatuda 12 μm-ni. Võin hõivata umbes 10% kogu raku mahust.

Sellel on tuumaümbris, mis on moodustatud kahe membraaniga, mis eraldab selle tsütoplasmas. Geneetiline materjal on organiseeritud koos valkudega.

Hoolimata asjaolust, et tuumas ei ole teisi membraanseid alamkomponente, kui on võimalik eristada struktuuri komponente või piirkondi, millel on spetsiifilised funktsioonid..

Funktsioonid

Tuumale omistatakse erakordne hulk funktsioone, kuna see sisaldab kogu raku geneetilise informatsiooni kogumist (va mitokondriaalne DNA ja kloroplasti DNA) ning suunab rakkude jagunemise protsesse. Kokkuvõttes on tuumiku põhifunktsioonid järgmised:

Geeni reguleerimine

Geneetilise materjali ja ülejäänud tsütoplasmaatiliste komponentide vahelise lipiidi barjääri olemasolu aitab vähendada teiste komponentide häiret DNA toimimises. See kujutab endast eukarüootide rühmade jaoks väga olulist evolutsioonilist innovatsiooni.

Lõikamine ja splaissimine

Messengeri RNA splaissimise protsess toimub tuumas, enne kui molekul liigub tsütoplasmasse.

Selle protsessi eesmärgiks on RNA-de intronite (geneetilise materjali "tükid", mis ei kodeeri ja mis katkestavad eksoneid, alasid, mis kodeerivad) kõrvaldamine. Seejärel lahkub RNA tuumast, kus see transleeritakse valkudeks.

Iga põhistruktuuri funktsioon on veel üks, mida arutatakse hiljem.

Struktuur ja koostis

Tuum koosneb kolmest kindlaksmääratud osast: tuumaümbrisest, kromatiinist ja nukleiinist. Järgnevalt kirjeldame üksikasjalikult iga struktuuri:

Tuuma ümbrik

Tuumaümbris koosneb lipiidse iseloomuga membraanidest ja eraldab tuuma ülejäänud rakukomponentidest. See membraan on kahekordne ja nende vahel on väike ruum, mida nimetatakse perinukleaarseks ruumiks.

Sise- ja välismembraanisüsteem moodustab endoplasmaatilise retikulumiga pideva struktuuri

Seda membraanisüsteemi katkestab mitmed poorid. Need tuumakanalid võimaldavad materjali vahetamist tsütoplasmaga, sest tuum ei ole ülejäänud komponentidest täielikult eraldatud..

Tuuma pooride kompleks

Nende pooride kaudu toimub ainete vahetamine kahel viisil: passiivne, ilma energiakulu vajaduseta; energiakuluga. Passiivne võib siseneda ja väljuda väikestest molekulidest, nagu vesi või soolad, vähem kui 9 nm või 30-40 kDa.

See juhtub erinevalt suure molekulmassiga molekulidest, mis nõuavad ATP-d (energia-adenosiintrifosfaat), et liikuda läbi nende kambrite. Suurte molekulide hulka kuuluvad RNA (ribonukleiinhape) või teiste valgu iseloomuga biomolekulide tükid.

Poorid ei ole lihtsalt augud, mille kaudu molekulid läbivad. Olulise suurusega valgud on struktuurid, mis võivad sisaldada 100 või 200 valku ja mida nimetatakse "tuuma pooride kompleksiks". Struktuuriliselt sarnaneb see päris palju korvpalli korvile. Neid valke nimetatakse nukleoporiinideks.

See kompleks on leitud paljudes organismides: pärmidest inimesteni. Lisaks raku transpordifunktsioonile on see kaasatud ka geeniekspressiooni reguleerimisse. Need on eukarüootide hädavajalik struktuur.

Suuruse ja arvu poolest võib kompleks omada selgroogsetel 125 MDa suurust ja selle loomarühma tuum võib olla umbes 2000 pooriga. Need omadused varieeruvad sõltuvalt uuritud taksonist.

Kromatiin

Kromatiin leidub tuumas, kuid me ei saa seda pidada tuuma sektsiooniks. See saab selle nime suurepärase värvusvõime ja mikroskoobi all vaadeldava nime eest.

DNA on eukarüootides äärmiselt pikk lineaarne molekul. Selle tihendamine on oluline protsess. Geneetiline materjal seostub rea valkudega, mida nimetatakse histoonideks ja millel on kõrge DNA afiinsus. On ka teisi valke, mis võivad DNA-ga suhelda ja mis ei ole histoonid.

Histoonides tekitab ja tekitab DNA kromosoome. Need on dünaamilised struktuurid ja neid ei leita pidevalt nende tüüpilisel kujul (Xs ja Ys, mida oleme harjunud raamatute illustratsioonides jälgima). See paigutus ilmub ainult rakkude jagunemise protsesside ajal.

Ülejäänud etappides (kui rakk ei ole jagunemise protsessis) ei saa üksikuid kromosoome eristada. See asjaolu ei viita sellele, et kromosoomid on tuuma poolt homogeenselt või ebakorrapäraselt hajutatud.

Liideses on kromosoomid organiseeritud konkreetsetesse domeenidesse. Imetajate rakkudes on igal kromosoomil konkreetne "territoorium"..

Kromatiini tüübid

On võimalik eristada kahte tüüpi kromatiini: heterokromatiin ja euchromatiin. Esimene neist on väga kondenseerunud ja asub tuuma äärealadel, nii et transkriptsioonimasinatel ei ole juurdepääsu nendele geenidele. Eukromatiin korraldatakse lõdvalt.

Heterokromatiin on jagatud kahte liiki: konstitutiivne heterokromatiin, mida ei avaldata kunagi; ja fakultatiivne heterokromatiin, mida mõnedes rakkudes ja teistes ei transkribeerita.

Kõige tuntum heterokromatiini näide geeniekspressiooni regulaatorina on X-kromosoomi kondenseerumine ja inaktiveerimine, imetajatel on naistel XX sugukromosoome, samas kui mehed on XY.

Geeni annustamise põhjustel ei saa naistel X-s olla kaks korda rohkem geene kui meestel. Selle konflikti vältimiseks inaktiveeritakse X-kromosoomi (muutudes heterokromatiiniks) igas rakus.

Nucleolus

Nukleool on väga oluline sisemine tuumstruktuur. See ei ole membraanstruktuuridega piiritletud kamber, see on tuuma tumedam ala, millel on spetsiifilised funktsioonid.

Selles piirkonnas rühmitatakse RNA polümeraasi I poolt transkribeeritud ribosomaalset RNA-d kodeerivad geenid. tuumorite korraldajad.

Nukleool jaguneb omakorda kolme eraldiseisvaks piirkonnaks: fibrillaarsed keskused, fibrillaarsed komponendid ja graanulid.

Hiljutised uuringud on kogunud üha rohkem tõendeid tuumori võimalike täiendavate funktsioonide kohta, mitte ainult ribosomaalse RNA sünteesi ja monteerimise osas..

Praegu arvatakse, et nukleolus võib olla seotud erinevate valkude kokkupanekuga ja sünteesiga. Antud tuumavööndis on tõendatud ka transkriptsioonijärgseid muudatusi.

Nukleool osaleb ka regulatiivsetes funktsioonides. Üks uuring näitas, kuidas see oli seotud kasvaja supressorvalkudega.

Cajalsi korpus

Cajalsi kehad (nimetatakse ka rullitud kehad) nimetatakse selle avastaja Santiago Ramón y Cajal'i auks. See teadlane täheldas neid rakke neuronites 1903. aastal.

Need on väikesed struktuurid sfääridena ja tuumal on 1 kuni 5 koopiat. Need kehad on väga keerulised, kusjuures nende transkriptsioonitegurite ja masinaga seotud masinate vahel on üsna suur osa komponente splaissimine.

Need kerakujulised struktuurid on leitud tuuma erinevates osades, kuna need on liikuvad struktuurid. Tavaliselt leidub neid nukleoplasmas, kuigi tuumoris on leitud vähirakke.

Südamikus on kahte tüüpi karpe, mis on liigitatud vastavalt nende suurusele: suured ja väikesed.

PML-organid

PMLi organid (akronüüm inglise keeles, promüelotsüütiline leukeemia) on väikesed tuuma tuuma sfäärilised tsoonid, millel on kliiniline tähtsus, kuna need on seotud viirusnakkustega ja onkogeneesiga..

Kirjanduses tuntakse neid mitmesuguste nimede järgi, nagu tuumavaldkond 10, Kremeri kehad ja onkogeensed PML-domeenid..

Nendel domeenidel on 10 kuni 30 südamikku ja selle läbimõõt on 0,2 kuni 1,0 um. Selle funktsioonid hõlmavad geeni reguleerimist ja RNA sünteesi.

Viited

  1. Adam, S. A. (2001). Tuuma pooride kompleks. Genoomi bioloogia, 2(9), ülevaated0007.1-ülevaateid0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., ja Byers, B.E. (2003). Bioloogia: elu maa peal. Pearsoni haridus.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. Promüelotsüütiline leukeemia (PML) tuumakehad on valgustruktuurid, mis ei kogune RNA-d. Rakubioloogia ajakiri, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Raku tuum. Elsevier.
  5. Cooper, G. M., & Hausman, R.E.. Rakk: molekulaarne lähenemine. Sunderland, MA: Sinaueri partnerid.
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Bioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funktsionaalne arhitektuur raku tuumas. Biokeemiline ajakiri, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Inimese histoloogia ja embrüoloogia: rakulised ja molekulaarsed alused. Ed. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Tuuma ümbrik. Külma kevadise sadama perspektiivid bioloogias, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., ja Schwartz, T. U. (2015). Tuuma pooride kompleksi struktuur ja funktsioon lühidalt. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A. T. (2002). Cajal'i lisaseade. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J. W., & Forbes, D. J. (1987). Tuum: struktuur, funktsioon ja dünaamika. Biokeemia iga-aastane ülevaade, 56(1), 535-565.