Merkmale, Funktionen, Struktur und Zusammensetzung des Zellkerns

Die Zellkern es ist ein fundamentales Kompartiment von eukaryotischen Zellen. Es ist die auffälligste Struktur dieses Zelltyps und es hat das genetische Material. Es steuert alle zellulären Prozesse: Es enthält alle in der DNA kodierten Instruktionen, um die notwendigen Reaktionen auszuführen. Es ist an den Prozessen der Zellteilung beteiligt.

Alle eukaryotischen Zellen haben einen Kern, mit Ausnahme einiger spezifischer Beispiele wie reife rote Blutkörperchen (Erythrozyten) in Säugetieren und Phloemzellen in Pflanzen. Ebenso gibt es Zellen mit mehr als einem Kern, wie zum Beispiel einige Muskelzellen, Hepatozyten und Neuronen.

Der Kern wurde im Jahr 1802 von Franz Bauer entdeckt; Im Jahr 1830 beobachtete der Wissenschaftler Robert Brown diese Struktur und wurde als Hauptentdecker populär. Aufgrund seiner Größe kann es unter dem Mikroskop gut beobachtet werden. Darüber hinaus ist es eine Struktur der leichten Färbung.

Der Kern ist keine homogene und statische kugelförmige Einheit mit dispergierter DNA. Es ist eine komplexe und komplizierte Struktur mit verschiedenen Komponenten und Teilen im Inneren. Darüber hinaus ist es dynamisch und verändert sich ständig während des gesamten Zellzyklus.

Index

• 1 Eigenschaften
• 2 Funktionen
  • 2.1 Genregulation
  • 2.2 Schneiden und Spleißen
• 3 Struktur und Zusammensetzung
  • 3.1 Kernhülle
  • 3.2 Kernporenkomplex
  • 3.3 Chromatin
  • 3.4 Nucléolo
  • 3.5 Korps von Cajal
  • 3.6 PML-Körper
• 4 Referenzen

Eigenschaften

Der Kern ist die Hauptstruktur, die die Unterscheidung zwischen eukaryotischen und prokaryotischen Zellen ermöglicht. Es ist das größte Zellkompartiment. Im Allgemeinen befindet sich der Kern in der Nähe des Zellzentrums, aber es gibt Ausnahmen wie Plasmazellen und Epithelzellen.

Es handelt sich um eine kugelförmige Organelle mit einem Durchmesser von durchschnittlich 5 μm, die je nach Zelltyp bis zu 12 μm erreichen kann. Ich kann ungefähr 10% des gesamten Zellvolumens einnehmen.

Es hat eine Kernhülle aus zwei Membranen, die es vom Zytoplasma trennt. Das genetische Material ist zusammen mit Proteinen in ihm organisiert.

Trotz der Tatsache, dass sich innerhalb des Kerns keine anderen membranartigen Unterkompartimente befinden, wenn man eine Reihe von Komponenten oder Regionen innerhalb der Struktur unterscheiden kann, die spezifische Funktionen haben.

Funktionen

Dem Kern wird eine außerordentliche Anzahl von Funktionen zugeschrieben, da er die Sammlung aller genetischen Informationen der Zelle enthält (mit Ausnahme von mitochondrialer DNA und Chloroplasten-DNA) und die Prozesse der Zellteilung steuert. Zusammenfassend sind die Hauptfunktionen des Kerns folgende:

Genregulation

Die Existenz einer Lipidbarriere zwischen dem genetischen Material und dem Rest der cytoplasmatischen Komponenten hilft, die Interferenz anderer Komponenten in der Funktion der DNA zu reduzieren. Dies stellt eine evolutionäre Innovation dar, die für Gruppen von Eukaryoten von großer Bedeutung ist.

Schneiden und spleißen

Der Vorgang des Bindens von Boten-RNA findet im Kern statt, bevor sich das Molekül in das Cytoplasma bewegt.

Das Ziel dieses Prozesses ist die Eliminierung von Introns ("Stücke" von genetischem Material, die nicht kodieren und die Exons unterbrechen, Bereiche, die codieren) von RNA. Anschließend verlässt die RNA den Zellkern, wo sie in Proteine ​​übersetzt wird.

Es gibt andere spezifischere Funktionen jeder Kernstruktur, die später diskutiert werden.

Struktur und Zusammensetzung

Der Kern besteht aus drei definierten Teilen: der Kernhülle, dem Chromatin und dem Nukleolus. Als nächstes werden wir jede Struktur im Detail beschreiben:

Kernhülle

Die Kernhülle besteht aus Lipidmembranen und trennt den Zellkern vom Rest der Zellkomponenten. Diese Membran ist doppelt und zwischen diesen ist ein kleiner Raum, der perinuklearer Raum genannt wird.

Das innere und äußere Membransystem bildet mit dem endoplasmatischen Retikulum eine kontinuierliche Struktur

Dieses Membransystem ist durch eine Reihe von Poren unterbrochen. Diese nuklearen Kanäle ermöglichen den Austausch von Material mit dem Zytoplasma, da der Zellkern nicht vollständig von den übrigen Komponenten isoliert ist.

Kernporenkomplex

Durch diese Poren erfolgt der Stoffaustausch auf zwei Arten: passiv, ohne Energieaufwand; oder aktiv, mit Energieaufwand. Passive, kleine Moleküle wie Wasser oder Salze können ein- und austreten, weniger als 9 nm oder 30-40 kDa.

Dies geschieht im Gegensatz zu Molekülen mit hohem Molekulargewicht, die erfordern, dass ATP (Energie-Adenosin-Triphosphat) durch diese Kompartimente wandert. Große Moleküle umfassen Stücke von RNA (Ribonukleinsäure) oder andere Biomoleküle mit Proteincharakter.

Poren sind nicht einfach Löcher, durch die Moleküle verlaufen. Proteine ​​sind Strukturen einer wichtigen Größe, die 100 oder 200 Proteine ​​enthalten können und als "Kernporenkomplex" bezeichnet werden. Strukturell ähnelt es ziemlich einem Basketballkorb. Diese Proteine ​​werden Nukleoporine genannt.

Dieser Komplex wurde in einer Vielzahl von Organismen gefunden: von Hefen bis zu Menschen.Neben der Zelltransportfunktion ist es auch an der Regulation der Genexpression beteiligt. Sie sind eine unverzichtbare Struktur für Eukaryoten.

In Bezug auf die Größe und die Anzahl kann der Komplex auf eine Größe von 125 MDa in Wirbeltieren führen und eine Kerngruppe in diesem Tier kann etwa 2000 Poren aufweisen. Diese Eigenschaften variieren je nach dem untersuchten Taxon.

Chromatin

Chromatin befindet sich im Kern, aber wir können es nicht als eine Abteilung des Kerns betrachten. Es erhält diesen Namen für die ausgezeichnete Fähigkeit zu färben und unter dem Mikroskop beobachtet werden.

DNA ist ein extrem langes lineares Molekül in Eukaryoten. Seine Verdichtung ist ein Schlüsselprozess. Das genetische Material ist mit einer Reihe von Proteinen verbunden, die Histone genannt werden und eine hohe Affinität für DNA aufweisen. Es gibt auch andere Arten von Proteinen, die mit DNA interagieren können und keine Histone sind.

In Histonen spinnt die DNA und bildet Chromosomen. Dies sind dynamische Strukturen und sind nicht ständig auf ihre typische Form (die Xs und Ys wir werden verwendet, in den Illustrationen der Bücher zu sehen). Diese Anordnung erscheint nur während Zellteilungsprozessen.

In den restlichen Phasen (wenn die Zelle nicht in Teilung ist) können die einzelnen Chromosomen nicht unterschieden werden. Diese Tatsache legt nicht nahe, dass die Chromosomen vom Kern homogen oder ungeordnet verteilt sind.

An der Schnittstelle sind die Chromosomen in spezifische Domänen organisiert. In Säugerzellen besetzt jedes Chromosom ein spezifisches "Territorium".

Arten von Chromatin

Zwei Arten von Chromatin können unterschieden werden: Heterochromatin und Euchromatin. Die erste ist stark kondensiert und befindet sich in der Peripherie des Kerns, so dass die Transkriptionsmaschinerie keinen Zugang zu diesen Genen hat. Eucromatin ist lockerer organisiert.

Heterochromatin wird in zwei Typen unterteilt: das konstitutive Heterochromatin, das niemals exprimiert wird; und fakultatives Heterochromatin, das in einigen Zellen und in anderen ja nicht transkribiert wird.

Die bekanntesten von Heterochromatin und Regulator der Genexpression ist die Kondensations Beispiel und X-Chromosom Inaktivierung bei Säugetieren haben Weibchen Geschlechtschromosomen XX, während Männer XY sind.

Aus Gründen der Gen-Dosierung können Weibchen in X nicht doppelt so viele Gene haben wie Männchen. Um diesen Konflikt zu vermeiden, wird ein X-Chromosom in jeder Zelle zufällig (Heterochromatin) inaktiviert.

Nucleolus

Der Nukleolus ist eine sehr relevante innere Kernstruktur. Es ist kein durch membranartige Strukturen begrenztes Kompartiment, es ist eine dunklere Zone des Kerns mit spezifischen Funktionen.

In diesem Bereich für die ribosomale RNA kodierenden Gene, die von RNA-Polymerase I in der menschlichen DNA transkribiert werden, werden diese Gene in Satelliten entsprechen die folgenden Chromosomen gruppiert sind: 13, 14, 15, 21 und 22. Diese sind die Nucleolar-Organisatoren.

Der Nukleolus wiederum ist in drei getrennte Bereiche unterteilt: fibrilläre Zentren, fibrillare Komponenten und granuläre Komponenten.

Jüngste Studien haben immer mehr Hinweise auf mögliche zusätzliche Merkmale der Kernkörperchen angesammelt hat, nicht nur auf die Synthese und Zusammenbau der ribosomalen RNA beschränkt.

Gegenwärtig wird angenommen, dass der Nukleolus beim Zusammenbau und der Synthese verschiedener Proteine ​​beteiligt sein kann. Posttranskriptionelle Modifikationen wurden auch in dieser nuklearen Zone nachgewiesen.

Der Nucleolus ist auch an regulatorischen Funktionen beteiligt. Eine Studie zeigte, wie sie mit Tumorsuppressorproteinen zusammenhing.

Korps von Cajal

Die Körper von Cajal (auch genannt gewickelte Körper) sind zu Ehren ihres Entdeckers Santiago Ramón y Cajal benannt. Dieser Forscher beobachtete diese Körperchen in Neuronen im Jahr 1903.

Sie sind kleine Strukturen in Form von Kugeln und es gibt 1 bis 5 Kopien pro Kern. Diese Körper sind sehr komplex mit einer ziemlich hohen Anzahl von Komponenten, unter diesen Transkriptionsfaktoren und Maschinen im Zusammenhang mit der Spleißen.

Diese kugelförmigen Strukturen wurden in verschiedenen Teilen des Kerns gefunden, da sie bewegliche Strukturen sind. Sie werden normalerweise im Nukleoplasma gefunden, obwohl Krebszellen im Nukleolus gefunden wurden.

Es gibt zwei Arten von Kistenkörpern im Kern, die nach ihrer Größe klassifiziert sind: groß und klein.

PML-Körper

Die PML-Körperschaften (für ihr Akronym in Englisch, promyelozytische Leukämie) sind kleine subnukleare sphärische Zonen mit klinischer Bedeutung, da sie mit Virusinfektionen und Onkogenese in Zusammenhang gebracht wurden.

In der Literatur werden sie durch eine Vielzahl von Namen bekannt, Nuklearbereich 10 Kremer Körper einschließlich, und PML onkogenen Domänen.

Ein Kern besitzt 10 bis 30 dieser Domänen und einen Durchmesser von 0,2 bis 1,0 μm. Seine Funktionen umfassen Genregulation und RNA-Synthese.

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