STANIČNA JEZGRA: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE, STRUKTURA - BIOLOGIJA - 2025

Stanica jezgra je temeljni odjeljak eukariotskih stanica. To je najvidljivija struktura ove vrste stanica i ima genetski materijal. Usmjerava sve stanične procese: sadrži sve upute kodirane u DNK za provođenje potrebnih reakcija. Sudjeluje u procesima diobe stanica.

Sve eukariotske stanice imaju jezgru, osim nekoliko specifičnih primjera kao što su zrele crvene krvne stanice (eritrociti) u sisavaca i phloem ćelije u biljkama. Slično tome, postoje stanice s više jezgara, poput nekih mišićnih stanica, hepatocita i neurona.

Jedro je otkrio Franz Bauer 1802. godine; Međutim, 1830. godine, znanstvenik Robert Brown također je promatrao ovu strukturu i postao popularan kao njen glavni otkrivač. Zbog velike veličine može se jasno promatrati pod mikroskopom. Pored toga, to je lako obojenje strukture.

Jezgro nije homogena i statična sferna cjelina s dispergiranom DNK. To je složena i zamršena struktura s različitim komponentama i dijelovima unutar. Osim toga, dinamična je i stalno se mijenja tijekom staničnog ciklusa.

karakteristike

Jezgro je glavna struktura koja omogućuje razlikovanje između eukariotskih i prokariotskih stanica. To je najveći odjeljak ćelija. Općenito, jezgro je blizu središta stanice, ali postoje iznimke, poput plazma stanica i epitelnih stanica.

Organela u obliku kugle u prosjeku je promjera oko 5 µm, ali može doseći 12 µm, ovisno o vrsti stanice. Mogu zauzeti otprilike 10% ukupnog volumena stanica.

Ima nuklearnu ovojnicu koju čine dvije membrane koje ga odvajaju od citoplazme. Genetski materijal je organiziran zajedno s proteinima u njemu.

Iako u jezgri nema drugih membranskih podbrojeva, može se razlikovati niz komponenti ili regija unutar strukture koji imaju određene funkcije.

Značajke

Jezusu se pripisuje izvanredan broj funkcija, jer sadrži prikupljanje svih genetskih podataka stanice (isključujući mitohondrijsku DNA i kloroplast DNK) i usmjerava procese diobe stanica. Ukratko, glavne funkcije kernela su sljedeće:

Regulacija gena

Postojanje lipidne barijere između genetskog materijala i ostatka citoplazmatskih komponenti pomaže smanjiti interferenciju ostalih komponenti u funkcioniranju DNK. Ovo predstavlja evolucijsku inovaciju od velikog značaja za grupe eukariota.

Rezanje i spajanje

Proces spajanja messenger RNA odvija se u jezgri, prije nego što molekula putuje u citoplazmu.

Cilj ovog procesa je uklanjanje introna („komada“ genetskog materijala koji se ne kodiraju i koji prekidaju egzone, područja koja se kodiraju) iz RNK. Kasnije RNA napušta jezgro, gdje se prevodi u proteine.

Postoje i druge specifične funkcije svake strukture jezgre o kojima će biti govora kasnije.

Struktura i sastav

Jezgro se sastoji od tri definirana dijela: nuklearne ovojnice, kromatina i nukleola. U nastavku ćemo detaljno opisati svaku strukturu:

Nuklearna omotnica

Nuklearna ovojnica sastoji se od membrana lipidne prirode i odvaja jezgru od ostalih staničnih komponenata. Ova membrana je dvostruka i između njih postoji mali prostor koji se naziva perinuklearni prostor.

Sustav unutarnje i vanjske membrane tvori kontinuiranu strukturu s endoplazmatskim retikulumom

Ovaj membranski sustav prekida se nizom pora. Ti nuklearni kanali omogućuju razmjenu materijala s citoplazmom jer jezgro nije potpuno izolirano od ostalih komponenti.

Kompleks nuklearnih pora

Kroz ove pore dolazi do razmjene tvari na dva načina: pasivno, bez potrebe za trošenjem energije; ili aktivan, s potrošnjom energije. Pasivno, male molekule poput vode ili soli, manje od 9 nm ili 30-40 kDa, mogu ući i napustiti.

To se događa za razliku od molekula velike molekulske težine, kojima je potrebno da se ATP (energetski-adenosin trifosfat) kreće kroz ove odjeljke. Velike molekule uključuju komadiće RNA (ribonukleinska kiselina) ili druge biomolekule proteinske prirode.

Pore ​​nisu samo rupe kroz koje molekule prolaze. Oni su velike proteinske strukture, koje mogu sadržavati 100 ili 200 proteina i nazivaju se "nuklearnim kompleksom pora". Konstrukcijski djeluje vrlo slično košarkarskom obruču. Ti se proteini nazivaju nukleoporini.

Ovaj je kompleks pronađen u velikom broju organizama: od kvasca do čovjeka. Osim stanične transportne funkcije, također sudjeluje u regulaciji ekspresije gena. Oni su nezamjenjiva struktura za eukariote.

S obzirom na veličinu i brojnost, kompleks kod kralježnjaka može doseći veličinu od 125 MDa, a jezgra u ovoj životinjskoj skupini može imati oko 2000 pora. Te se karakteristike razlikuju ovisno o proučenom taksonu.

kromatina

Kromatin se nalazi u jezgri, ali ne možemo ga smatrati njegovim odjeljkom. Ime je nazvano po izvrsnoj sposobnosti bojenja i promatranja pod mikroskopom.

DNA je izuzetno dugačka linearna molekula u eukariotama. Njegovo sabijanje je ključni proces. Genetski materijal povezan je s nizom proteina zvanih histoni koji imaju visoki afinitet prema DNK. Postoje i druge vrste proteina koji mogu komunicirati s DNK i nisu histoni.

U histonovima se DNK kotrlja i formira kromosome. To su dinamične strukture i nisu neprestano u svom tipičnom obliku (X i Y na koje smo navikli vidjeti u ilustracijama knjiga). Taj se raspored pojavljuje samo tijekom procesa diobe stanica.

U ostalim fazama (kada stanica nije u procesu dijeljenja) pojedinačni kromosomi se ne mogu razlikovati. Ova činjenica ne sugerira da su kromosomi homogeno ili neuredno dispergirani po jezgri.

Na sučelju su kromosomi organizirani u određene domene. U stanicama sisavaca svaki kromosom zauzima specifični "teritorij".

Kromatinske vrste

Mogu se razlikovati dvije vrste kromatina: heterokromatin i eukromatin. Prva je visoko kondenzirana i nalazi se na periferiji jezgre, tako da transkripcijski strojevi nemaju pristup tim genima. Eukromatin je organiziran slobodnije.

Heterokromatin je podijeljen u dvije vrste: konstitutivni heterokromatin koji se nikada ne izražava; i fakultativni heterokromatin, koji se u nekim stanicama ne prepisuje, a u drugim.

Najpoznatiji primjer heterokromatina kao regulatora ekspresije gena je kondenzacija i inaktivacija kromosoma X. U sisavaca ženke imaju XX spolne kromosome, dok su mužjaci XY.

Iz razloga doziranja gena, žene ne mogu imati dvostruko više gena u X od mužjaka. Kako bi se izbjegao ovaj sukob, X kromosom je nasumično inaktiviran (postaje heterokromatin) u svakoj stanici.

nukleolus

Nukleolus je vrlo relevantna unutarnja struktura jezgre. To nije odjeljak ograničen membranskim strukturama, to je tamnije područje jezgre sa specifičnim funkcijama.

U ovom se području grupiraju geni koji kodiraju ribosomalnu RNK, prepisuju RNA polimerazom I. U ljudskoj DNK ti se geni nalaze u satelitima sljedećih kromosoma: 13, 14, 15, 21 i 22. To su nukleolarni organizatori.

Zauzvrat, nukleolus je odvojen u tri diskretna područja: fibrilarni centri, fibrilarne komponente i granulirane komponente.

Nedavne studije sakupile su sve više dokaza o mogućim dodatnim funkcijama nukleola, koje nisu ograničene samo na sintezu i sastavljanje ribosomalne RNA.

Trenutno se vjeruje da nukleolus može biti uključen u sastavljanje i sintezu različitih proteina. Post-transkripcijske izmjene također su evidentirane u ovoj nuklearnoj zoni.

Nukleolus je također uključen u regulatorne funkcije. Jedno istraživanje pokazalo je kako je to povezano sa proteinima supresorskih tumora.

Cajalova tijela

Cajal tijela (koja se nazivaju zavojna tijela) nose ovo ime u čast svog otkrivača, Santiago Ramón y Cajal. Ovaj je istraživač promatrao ove truplice u neuronima 1903. godine.

Oni su male strukture u obliku sfera i postoje od 1 do 5 primjeraka po jezgri. Ta su tijela vrlo složena s prilično velikim brojem komponenti, uključujući ove faktore transkripcije i strojeve povezane sa spajanjem.

Te sferne strukture pronađene su u različitim dijelovima jezgre, budući da su pokretne strukture. Obično se nalaze u nukleoplazmi, mada se u stanicama raka nalaze u nukleolusu.

Postoje dva tipa kućišta u jezgri, razvrstana prema njihovoj veličini: velika i mala.

PML tijela

PML (promielocitna leukemija) tijela su mala sferna subnuklearna područja kliničkog značaja, budući da su povezana s virusnim infekcijama i onkogenezom.

Poznata su po raznim imenima u literaturi, kao što su nuklearna domena 10, Kremerova tijela i onkogeni domeni PML.

Jezgro ima 10 do 30 ovih domena i ima promjer od 0,2 do 1,0 um. Među njegovim funkcijama ističe se regulacija gena i sinteza RNA.

Reference

1. Adam, SA (2001). Kompleks nuklearnih pora. Biologija genoma, 2 (9), recenzije0007.1-recenzije0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologija: život na zemlji. Pearsonovo obrazovanje.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ, i Bazett-Jones, DP (2000). Nuklearna tijela Promyelocytic leukemia (PML) proteinske su strukture koje ne akumuliraju RNA. Časopis za staničnu biologiju, 148 (2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Stanično jezgro. Elsevier.
5. Cooper, GM i Hausman, RE (2000). Stanica: molekularni pristup. Sunderland, MA: Sinauerovi suradnici.
6. Curtis, H., i Schnek, A. (2008). Curtis. Biologija. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., i Misteli, T. (2001). Funkcionalna arhitektura u jezgri stanice. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, i Rovasio, RA (2008). Histologija i embriologija čovjeka: stanične i molekularne baze. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Nuklearna ovojnica. Perspektive Cold Spring Harbor u biologiji, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Kompleks nuklearnih pora - struktura i funkcija na prvi pogled. Journal of Cell Science, 128 (3), 423-429.
11. Montaner, AT (2002). Cajalovo pomoćno tijelo. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW, i Forbes, DJ (1987). Jezgro: struktura, funkcija i dinamika. Godišnji pregled biokemije, 56 (1), 535-565.