Nucleus: Definition, struktur og funktion (med diagram)

Cellen er den grundlæggende organisatoriske og funktionelle komponent i levende ting, idet den er den enkleste naturlige konstruktion, der inkluderer alle de egenskaber, der er tildelt til livet. Faktisk består nogle organismer kun af en enkelt celle.

Det mest fremragende visuelle og funktionelle træk ved en typisk celle er dens kerne.

Den bedste cellekerneanalogi er det, i det mindste i < em> eukaryoter
, det er cellenes "hjerne". stort set på samme måde som en bogstavelig hjerne som kontrolcenter for moderdyret.

I prokaryoter
, som ikke har nogen kerner, sidder det genetiske materiale i en karakteristisk løs klynge i cytoplasma af cellen. Mens nogle eukaryotiske celler er anukleat (f.eks. Røde blodlegemer), indeholder de fleste humane celler en eller flere kerner, der lagrer information, sender kommandoer og udfører andre "højere" cellefunktioner.
Strukturen af kernen

Vogt af fæstningen: Kernen er en af mange organeller (fransk for "lille organ"), der findes i eukaryote celler.

Alle celler er membranbundet af en dobbeltmembran, normalt bare kaldet cellen membran
; alle organeller har også en dobbelt plasmamembran, der adskiller organellen fra cytoplasmaet, det gelatinøse stof, der udgør det meste af massen i en celle's indre.

Kernen er normalt den mest fremtrædende organelle, når en celle ses under et mikroskop, og det er utvivlsomt fremtrædende med hensyn til vigtigheden af funktion.

Ligesom et dyrs hjerne, skønt omhyggeligt afskærmet i et så sikkert fysisk rum som muligt, skal kommunikere med resten af kroppen på forskellige måder udveksler den velbeskyttede kerne materiale med resten af cellen gennem en række forskellige mekanismer.

Mens den menneskelige hjerne er heldig at være beskyttet af en benkran, afhænger kernen af en nukleare konvolut til beskyttelse.

Da kernen er inden for en struktur, der i sig selv er beskyttet mod den ydre verden af en cellemembran (og i tilfælde af planter og nogle svampe, en cellevæg), bør specifikke trusler mod kernen være minimal.

Mød th e Nuclear Security Team: Atomhylsteret har egenskaberne ved en dobbelt plasmamembran, ligesom den, der omgiver alle organeller.

Den indeholder åbninger kaldet nukleare porer, gennem hvilke stoffer kan udveksles med cellecytoplasma i overensstemmelse med reelle -tidskrav.

Disse porer kontrollerer aktivt transporten af større molekyler, såsom proteiner, ind og ud af selve kernen. Mindre molekyler, som vand, ioner (f.eks. Calcium) og nukleinsyrer, såsom ribonukleinsyre (RNA) og adenosintriphosphat (ATP, en energikilde), kan passere frit frem og tilbage gennem porerne.

På denne måde bidrager selve kernekonvolutten, bortset fra dens indhold, til reguleringen af information, der transmitteres fra kernen til resten af cellen.

Atom regeringens forretning: Kernen indeholder deoxyribonucleic syre (DNA) pakket i opviklede molekylære strenge kaldet kromatin.

Dette fungerer som det genetiske materiale i cellen, og kromatinet er opdelt i mennesker i 46 parrede enheder kaldet kromosomer.

Hvert kromosom er virkelig intet andet end en ekstremt lang DNA-streng sammen med en rigelig sprængning af proteiner kaldet histoner
.

Endelig indeholder kernen også en eller flere nucleoli
( ental nucleolus
).

Dette er en kondensation af DNA, der koder for org aneller kendt som ribosomer. Ribosomer er på sin side ansvarlige for fremstilling af næsten alle proteiner i kroppen. Under et mikroskop forekommer nucleolus mørk i forhold til dens omgivelser.
Genetisk information Nucleus

Som bemærket er det grundlæggende molekyle af kromatin og kromosomer i kernen, og dermed det grundlæggende molekyle af genetisk information , er DNA.

DNA består af monomerer kaldet nukleotider, som hver især har tre underenheder
: en fem-carbon sukker kaldet deoxyribose, en phosphatgruppe og en nitrogenholdig base
. Sukker- og fosfatsektionerne i molekylet er uafhængige, men den nitrogenholdige base kommer i fire typer: adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og thymin (T).

Et enkelt nucleotid således indeholder et fosfat bundet til deoxyribose, der er bundet på sin modsatte side til hvilken nitrogenholdig base der er til stede. Nukleotider er logisk set navngivet efter den nitrogenholdige base, de indeholder (f.eks. A, C, G eller T).

Endelig er fosfatet i det ene nucleotid bundet til deoxyribosen til det næste, hvilket skaber en lang kæde eller streng af DNA.

At få DNA i form: I naturen er DNA imidlertid ikke enkeltstrenget, men dobbeltstrenget
. Dette sker via binding mellem nitrogenholdige baser i tilstødende strenge. Kritisk set er de typer bindinger, der kan dannes i dette arrangement, begrænset til AT og CG.

Dette har forskellige funktionelle implikationer, hvoraf den ene er, at hvis sekvensen af nukleotiderne i en DNA-streng er kendt, kan sekvensen af den streng, som den kan binde til, udledes. Baseret på dette forhold, i dobbeltstrenget DNA, er den ene streng komplementær til den anden.

Dobbeltstrenget DNA er, når den ikke er forstyrret af eksterne faktorer, i form af en dobbelt helix .

Dette betyder, at komplementære bundne tråde er forbundet med bindinger mellem deres nitrogenholdige baser, der danner noget som en stige, og at enderne af denne stigelignende konstruktion er snoede i modsatte retninger fra hinanden.

Hvis du har set en vindeltrappe, har du på en måde set, hvad en DNA-dobbelt helix ligner. I kernen er DNA'et imidlertid meget tæt pakket; faktisk for at fungere i en dyrecelle skal hver celle indeholde nok DNA til at nå en forbløffende 6 fod, hvis den blev strakt fra ende til ende.

Dette opnås gennem dannelsen af kromatin.

Chromatin, den cellulære effektivitetsekspert: Chromatin består af DNA og proteiner, der kaldes histoner.

Dele, der indeholder DNA alene, skiftevis med sektioner, der indeholder DNA pakket rundt om histonerne. Histonkomponenterne består faktisk af oktetter eller grupper på otte. Disse otte underenheder findes i fire par. Hvor DNA møder disse histonoktetter, vikles det sig rundt om histonerne som tråd, der vikles omkring en spole.

Det resulterende DNA-histon-kompleks kaldes et nukleosom.

Nukleosomerne vikles ind i strukturer kaldet solenoider
, som yderligere samles ind i andre strukturer og så videre; denne udsøgte lagdeling af spiral og pakning er det, der i sidste ende tillader, at så meget genetisk information kondenseres til et så lille rum.

Kromatinet hos mennesker er opdelt i 46 forskellige stykker, som er kromosomerne.

Alle får 23 kromosomer fra hver forælder. 44 af disse 46 kromosomer er nummereret og parret, så alle får to kopier af kromosom 1, to af kromosom 2 og så videre op til 22. De resterende kromosomer er kønskromosomerne.

En mand har en X og et Y-kromosom, mens en kvinde har to X-kromosomer.

23 betragtes som det haploide antal hos mennesker, mens 46 kaldes diploidtallet. Med undtagelse af celler, der kaldes gameter, indeholder alle en persons celler et diploid antal kromosomer, en enkelt komplet kopi af kromosomer, der er arvet fra hver forælder.

Chromatin findes faktisk i to typer, heterochromatin
og euchromatin
. Heterochromatin er meget tæt pakket selv efter standarderne for kromatin generelt, og dets DNA transkriberes normalt ikke til RNA, der koder for et funktionelt proteinprodukt.

Euchromatin er mindre tæt bundet, og det transkriberes typisk.

Det løsere arrangement af euchromatin gør det lettere for molekylerne, der deltager i transkriptionen, at få adgang til DNA på tæt hold.
••• Sciencing Gen Expression and the Nucleus

Transkription, den proces, hvormed DNA bruges til at skabe et messenger-RNA (mRNA) -molekyle, finder sted i kernen.

Dette er det første trin i den såkaldte "centrale dogme" i molekylærbiologi: DNA transkriberes for at fremstille messenger-mRNA, der derefter oversættes til proteiner. DNA indeholder generne, som simpelthen er unikke længder af DNA, der koder for givne proteiner.

Den ultimative syntese af proteinproduktet er, hvad forskere mener, når de nævner genudtryk
.

Ved starten af transkriptionen afvikles den dobbelte DNA-helix i regionen, der skal transkriberes delvist, hvilket resulterer i en transkriptionsboble. På dette tidspunkt er enzymer og andre proteiner, der bidrager til transkription, migreret til regionen. Nogle af disse binder til en DNA-sekvens af nukleotider kaldet en promotor
.

Responsen på promotorstedet bestemmer, om genet "nedstrøms" vil blive transkribert eller om det vil blive ignoreret.

Messenger-RNA er sammensat af nukleotider, som er de samme som findes i DNA undtagen for to karakteristika: Sukkeret er ribose i stedet for deoxyribose, og den nitrogenholdige base uracil (U) indtager stedet for thymin.

Disse nukleotider forbindes for at skabe et molekyle, der er næsten identisk med den komplementære streng
af det DNA, der bruges som en skabelon til transkription.

Således er en streng med DNA med basesekvensen ATCGGCT ville have en komplementær DNA-streng af TAGCCGA og et mRNA-transkriptionsprodukt af UAGCCGU.