Funksjoner av cellekjernen

introduksjon

Cellekjernen (cellekjernen) danner den største organellen av eukaryote celler og er lokalisert i cytoplasmaet, atskilt med en dobbel membran (kjernekonvolutt). Som bærer av den genetiske informasjonen inneholder cellekjernen den genetiske informasjonen i form av kromosomer (DNA-streng) og spiller dermed en essensiell rolle i arv. De fleste pattedyrceller har bare en kjerne; denne er rund og har en diameter på 5 til 16 mikrometer. Med visse celletyper, f.eks. Muskelfibre, eller spesialiserte celler i bein, kan ha mer enn en kjerne.

Få mer informasjon om Cellekjernen

Funksjoner av cellekjernen

Cellekjernen er den viktigste organellen i en celle og utgjør 10-15% av cellevolumet. Kjernen inneholder det meste av cellens genetiske informasjon. Hos mennesker, i tillegg til cellekjernen, inneholder mitokondriene også DNA ("mitokondrielt DNA"). Imidlertid koder mitokondrielt genom kun for noen få proteiner, som hovedsakelig er nødvendige i luftveiene for energiproduksjon.

Les mer om dette på:

  • mitokondrier
  • Celleånding hos mennesker (respirasjonskjede)

Illustrasjon av en cellekjerne

Figur cellekjernen
  1. Cellekjernen -
    Cellekjernen
  2. Ytre kjernemembran
    (Kjernefysisk konvolutt)
    Nucleolemma
  3. Indre kjernefysisk membran
  4. Kjernekorpuskler
    nucleolus
  5. Kjerneplasma
    nukleoplasma
  6. DNA-tråd
  7. Kjernepore
  8. kromosomer
  9. celle
    Celulla
    A - kjernen
    B - celle

Du kan finne en oversikt over alle bilder fra Dr-Gumpert under: medisinske bilder

Lagring av genetisk informasjon

Som et lager av deoksyribonukleinsyre (DNA), er cellekjernen kontrollsenter for cellen og regulerer mange viktige prosesser for cellemetabolisme. Cellekjernen er essensiell for at en celle skal fungere. Celler uten en kjerne kan vanligvis ikke overleve. Et unntak fra dette er de kjemiske røde blodlegemene (erytrocytter). I tillegg til reguleringsfunksjoner inkluderer oppgavene til cellekjernen lagring, duplisering og overføring av DNA.

DNAet ligger i form av en lang, trådlignende dobbelt helix i cellekjernen, der den pakkes kompakt i kromosomer med kjerneproteiner, histonene. Kromosomer består av kromatin, som bare kondenserer for å danne mikroskopisk synlige kromosomer under celledeling. Hver menneskecelle inneholder 23 kromosomer, hver i duplikat, som er arvet fra begge foreldrene. Halvparten av genene i en celle kommer fra moren, den andre halvparten fra faren.

Cellekjernen kontrollerer metabolske prosesser i cellen ved hjelp av messenger-molekyler laget av RNA. Den genetiske informasjonen koder for proteiner som er ansvarlige for cellens funksjon og struktur. Om nødvendig blir visse seksjoner av DNA, kjent som gener, transkribert til et messenger-stoff (messenger RNA eller mRNA). MRNA som er dannet forlater cellekjernen og fungerer som en mal for syntesen av de respektive proteiner.

Tenk på DNA som et slags kryptert språk som består av fire bokstaver. Dette er de fire basene: adenin, timin, guanin og cytosin. Disse bokstavene danner ord, hver består av tre baser, kalt kodoner.

Hvert kodon koder for en viss aminosyre og danner dermed grunnlaget for proteinbiosyntese, fordi sekvensen av basene til genene blir oversatt til et protein ved å koble de respektive aminosyrene. Hele denne krypterte informasjonen kalles den genetiske koden. Den spesifikke sekvensen til basene gjør vårt DNA unikt og bestemmer genene våre.

Men ikke bare baser er involvert i strukturen til DNA. DNAet er sammensatt av nukleotider på rad, som igjen består av et sukker, et fosfat og en base. Nukleotidene representerer ryggraden i DNAet, som er i form av en spiralformet dobbel helix. I tillegg blir denne strengen kondensert videre slik at den passer inn i den lille kjernen i cellen. Da snakker vi også om kromosomer som emballasjeform for DNA. Ved hver celledeling kopieres det komplette DNAet slik at hver dattercelle også inneholder den helt identiske genetiske informasjonen.

Kromosomer brukes til å pakke DNA

Et kromosom er en viss form for emballasje av genetisk materiale (DNA) som bare er synlig under celledeling. DNA er en lineær struktur som er altfor lang til å passe inn i cellekjernen vår i sin naturlige tilstand. Dette problemet løses ved forskjellige plassbesparende spiraler av DNAet og inkorporering av små proteiner som DNAet kan fortsette å vikle rundt. Den mest kompakte formen for DNA er kromosomene. Under mikroskopet vises disse som små stavformede kropper med en sentral innsnevring. Denne formen for DNA kan bare observeres under celledeling, dvs. under mitose. Celledeling kan på sin side deles inn i flere faser, hvorved kromosomene er best representert i metafasen. De normale kroppscellene har et dobbelt sett med kromosomer, som består av 46 kromosomer.

Mer informasjon om cellekjernedeling er tilgjengelig på: mitose

RNA som en del av cellekjernen

RNA beskriver ribonukleinsyren, som har en struktur som tilsvarer DNA. Imidlertid er dette en enkeltstrenget struktur, som skiller seg fra DNA i individuelle komponenter. I tillegg er RNA også mye kortere enn DNA og har flere forskjellige oppgaver sammenlignet med det. På denne måten kan RNA deles inn i forskjellige RNA-undergrupper som utfører forskjellige oppgaver. Blant annet spiller mRNA en viktig rolle under celledeling. I likhet med tRNA brukes den også i produksjonen av proteiner og enzymer. En annen undergruppe av RNA er rRNA, som er en del av ribosomene og er derfor også involvert i produksjonen av proteiner.

Protein syntese

Det første trinnet i proteinbiosyntese er transkripsjon av DNA til mRNA (transkripsjon) og finner sted i cellekjernen. En streng med DNA fungerer som en mal for en komplementær RNA-sekvens. Siden ingen proteiner kan produseres i cellekjernen, må imidlertid det dannede mRNA ledes ut i cytoplasmaet og bringes til ribosomene, der den faktiske syntesen av proteinene finner sted. Innenfor ribosomene omdannes mRNA til en sekvens av aminosyrer som brukes til å bygge proteiner. Denne prosessen er kjent som oversettelse.

Før messenger-RNA kan transporteres ut av kjernen, behandles det først i mange trinn, det vil si at visse sekvenser enten legges til eller kuttes ut og settes sammen igjen. Dette betyr at forskjellige proteinvarianter kan oppstå fra ett transkript. Denne prosessen gjør det mulig for mennesker å produsere et stort antall forskjellige proteiner med relativt få gener.

Replication

En annen viktig funksjon av cellen, som finner sted i cellekjernen, er duplisering av DNA (Replication). I en celle er det en konstant syklus av oppbygging og nedbrytning: gamle proteiner, miljøgifter og metabolske produkter brytes ned, nye proteiner må syntetiseres og energi må produseres. I tillegg vokser cellen og deler seg i to identiske datterceller. Før en celle kan dele seg, må all genetisk informasjon imidlertid først dupliseres. Dette er viktig fordi genomet til alle celler i en organisme er helt identisk.

Replikering skjer på et nøyaktig definert tidspunkt under celledeling i cellekjernen; begge prosessene er nært knyttet sammen og kontrolleres av visse proteiner (enzymer) regulert. Først skilles det dobbeltstrengede DNA og hver enkelt tråd tjener som en mal for den påfølgende duplikasjonen. For å gjøre dette, dokker forskjellige enzymer på DNAet og komplementerer enkeltstrengen for å danne en ny dobbelt helix. På slutten av denne prosessen er det opprettet en nøyaktig kopi av DNAet, som kan overføres til dattercellen når det deler seg.

Imidlertid hvis feil oppstår i en av cellesyklusfasene, kan forskjellige mutasjoner utvikle seg. Det er forskjellige typer mutasjoner som kan oppstå spontant i forskjellige faser av cellesyklusen. For eksempel, hvis et gen er mangelfullt, kalles det en genmutasjon. Imidlertid, hvis feilen påvirker visse kromosomer eller kromosomdeler, er det en kromosommutasjon. Hvis kromosomtallet påvirkes, fører det til en genommutasjon.

Emnet kan også være av interesse for deg: Kromosomavvik - hva betyr det?

Kjerneporer og signalveier

Den doble membranen til kjernekonvolutten har porer som tjener selektiv transport av proteiner, nukleinsyrer og signalstoffer ut og inn i kjernen.

Visse metabolske faktorer og signalstoffer kommer inn i kjernen gjennom disse porene og påvirker transkripsjonen av visse proteiner der. Konvertering av genetisk informasjon til proteiner overvåkes strengt og reguleres av mange metabolske faktorer og signalstoffer, man snakker om genuttrykk. Mange signalveier som finner sted i en celleender i kjernen, der de påvirker genuttrykket til visse proteiner.

Atomlegeme (nucleolus)

Inne i kjernen til eukaryote celler er kjernen, kjernekroppen. En celle kan inneholde en eller flere nukleoli, og celler som er veldig aktive og deler seg ofte, kan inneholde opptil 10 nukleoli.

Kjernen er en sfærisk, tett struktur som tydelig kan sees under lysmikroskopet og er tydelig definert i cellekjernen. Det danner et funksjonelt uavhengig område av kjernen, men er ikke omgitt av sin egen membran. Kjernen består av DNA, RNA og proteiner som ligger sammen i et tett konglomerat. Modning av ribosomale underenheter finner sted i kjernen. Jo flere proteiner som blir syntetisert i en celle, desto flere ribosomer trengs og derfor har metabolsk aktive celler flere kjernefysiske legemer.

Funksjonen til kjernen i nervecellen

Kjernen i en nervecelle har en rekke funksjoner. Kjernen i en nervecelle er lokalisert i cellelegemet (Soma) sammen med andre cellekomponenter (organeller), for eksempel endoplasmatisk retikulum (ER) og Golgi-apparatet. Som i alle kroppsceller inneholder cellekjernen den genetiske informasjonen i form av DNA. På grunn av tilstedeværelsen av DNA, er andre kroppsceller i stand til å duplisere seg via mitose. Imidlertid er nerveceller veldig spesifikke og sterkt differensierte celler som er en del av nervesystemet. Som et resultat er de ikke lenger i stand til å doble seg opp. Cellekjernen tar imidlertid på seg en annen viktig oppgave. Nervecellene er blant annet ansvarlige for eksitasjonen av musklene våre, noe som til slutt fører til bevegelse av musklene. Kommunikasjon mellom nerveceller og mellom nerveceller og muskler foregår via messenger-stoffer (Transmitter). Disse kjemiske stoffene og andre viktige livsopprettholdende stoffer produseres ved hjelp av cellekjernen. Ikke bare cellekjernen, men også de andre komponentene i soma spiller en viktig rolle. I tillegg kontrollerer cellekjernen alle metabolske veier i alle celler, inkludert nerveceller. For å gjøre dette inneholder cellekjernen alle genene våre, som, avhengig av bruk, kan leses og oversettes til de nødvendige proteiner og enzymer.

Mer informasjon om nervecellens spesielle funksjoner er tilgjengelig fra: Nervecelle