ŠŪNAS KODOLS: RAKSTUROJUMS, FUNKCIJAS, STRUKTŪRA - BIOLOĢIJA - 2025

Šūna kodols ir galvenais nodalījums no eikariotu šūnās. Tā ir visievērojamākā šī tipa tipa struktūra, un tai ir ģenētiskais materiāls. Tas vada visus šūnu procesus: tajā ir visas instrukcijas, kas kodētas DNS, lai veiktu nepieciešamās reakcijas. Tas ir iesaistīts šūnu dalīšanas procesos.

Visām eikariotu šūnām ir kodols, izņemot dažus īpašus piemērus, piemēram, nobriedušus sarkanos asinsķermenīšus (eritrocītus) zīdītājiem un flomošūnas augos. Līdzīgi ir šūnas ar vairāk nekā vienu kodolu, piemēram, dažas muskuļu šūnas, hepatocīti un neironi.

Kodolu 1802. gadā atklāja Francs Bauers; Tomēr 1830. gadā arī zinātnieks Roberts Brauns novēroja šo struktūru un kļuva populārs kā tās galvenais atklājējs. Lielā izmēra dēļ to var skaidri novērot mikroskopā. Turklāt tā ir viegli krāsojoša struktūra.

Kodols nav viendabīga un statiska sfēriska vienība ar izkliedētu DNS. Tā ir sarežģīta un sarežģīta struktūra, kuras iekšpusē ir dažādas sastāvdaļas un daļas. Turklāt tas ir dinamisks un pastāvīgi mainās visā šūnu ciklā.

raksturojums

Kodols ir galvenā struktūra, kas ļauj atšķirt eikariotu un prokariotu šūnas. Tas ir lielākais kameru nodalījums. Parasti kodols atrodas tuvu šūnas centram, taču ir arī izņēmumi, piemēram, plazmas šūnas un epitēlija šūnas.

Tas ir lodes formas organells, kura diametrs ir vidēji aptuveni 5 µm, bet atkarībā no šūnas veida var sasniegt 12 µm. Es varu aizņemt apmēram 10% no kopējā šūnu apjoma.

Tam ir kodolu apvalks, ko veido divas membrānas, kas to atdala no citoplazmas. Ģenētiskais materiāls tajā tiek organizēts kopā ar olbaltumvielām.

Neskatoties uz to, ka kodolā nav citu membrānu apakšsekciju, struktūrā var atšķirt virkni komponentu vai reģionu, kuriem ir īpašas funkcijas.

Iespējas

Kodolam tiek piešķirts ārkārtējs funkciju skaits, jo tajā ir visas šūnas ģenētiskās informācijas kolekcija (izņemot mitohondriju DNS un hloroplastu DNS) un tas vada šūnu dalīšanas procesus. Kopumā kodola galvenās funkcijas ir šādas:

Gēnu regulēšana

Lipīdu barjeras pastāvēšana starp ģenētisko materiālu un pārējiem citoplazmatiskajiem komponentiem palīdz mazināt citu komponentu iejaukšanos DNS darbībā. Tas ir evolūcijas jauninājums, kam ir liela nozīme eikariotu grupās.

Griešana un salīmēšana

Messenger RNS splicēšanas process notiek kodolā, pirms molekula nonāk citoplazmā.

Šī procesa mērķis ir intronu (ģenētiskā materiāla “gabalu”, kas nekodē un pārtrauc eksonus, kodēšanas zonas) noņemšana no RNS. Vēlāk RNS atstāj kodolu, kur to pārveido olbaltumvielās.

Katrai kodola struktūrai ir arī citas specifiskākas funkcijas, kuras tiks apskatītas vēlāk.

Uzbūve un sastāvs

Kodolu veido trīs noteiktas daļas: kodola apvalks, hromatīns un kodols. Mēs detalizēti aprakstīsim katru struktūru:

Kodola aploksne

Kodola apvalks sastāv no lipīdu veida membrānām un atdala kodolu no pārējiem šūnas komponentiem. Šī membrāna ir dubultā, un starp tām ir maza telpa, ko sauc par perinukleāro telpu.

Iekšējā un ārējā membrānas sistēma veido nepārtrauktu struktūru ar endoplazmatisko retikulumu

Šo membrānas sistēmu pārtrauc virkne poru. Šie kodolkanāli ļauj apmainīties ar materiālu ar citoplazmu, jo kodols nav pilnībā izolēts no pārējiem komponentiem.

Kodolu poru komplekss

Caur šīm porām vielu apmaiņa notiek divos veidos: pasīvi, bez enerģijas patēriņa; vai aktīvs, ar enerģijas patēriņu. Pasīvi var iekļūt un iziet mazas molekulas, piemēram, ūdens vai sāļi, mazāki par 9 nm vai 30–40 kDa.

Tas notiek pretstatā lielmolekulārām molekulām, kurām, lai pārvietotos pa šiem nodalījumiem, nepieciešams ATP (enerģijas adenozīna trifosfāts). Pie lielām molekulām pieder RNS (ribonukleīnskābe) vai citas olbaltumvielu biomolekulas.

Poras nav vienkārši caurumi, caur kuriem iziet molekulas. Tās ir lielas olbaltumvielu struktūras, kas var saturēt 100 vai 200 olbaltumvielu un tiek sauktas par “kodola poru kompleksu”. Strukturāli tas daudz izskatās pēc basketbola stīpas. Šīs olbaltumvielas sauc par nukleoporīniem.

Šis komplekss ir atrasts daudzos organismos: no raugiem līdz cilvēkiem. Papildus šūnu transportēšanas funkcijai tas ir iesaistīts arī gēnu ekspresijas regulēšanā. Tās ir neaizstājama eikariotu struktūra.

Lieluma un skaita ziņā mugurkaulniekiem komplekss var sasniegt 125 MDa, un kodoliem šajā dzīvnieku grupā var būt apmēram 2000 poras. Šīs īpašības atšķiras atkarībā no pētāmā taksona.

Hromatīns

Hromatīns ir atrodams kodolā, bet mēs to nevaram uzskatīt par tā nodalījumu. Tas ir nosaukts par izcilu krāsošanas spēju un tiek novērots mikroskopā.

DNS ir ārkārtīgi gara lineāra molekula eikariotos. Tās sablīvēšana ir galvenais process. Ģenētiskais materiāls ir saistīts ar virkni olbaltumvielu, ko sauc par histoniem, kam ir augsta afinitāte pret DNS. Ir arī citi proteīnu veidi, kas var mijiedarboties ar DNS, un tie nav histoni.

Histonos DNS sakrājas un veido hromosomas. Tās ir dinamiskas struktūras un ne vienmēr ir atrodamas to tipiskajā formā (X un Y, ko mēs esam pieraduši redzēt ilustrācijās grāmatās). Šis izvietojums parādās tikai šūnu dalīšanas procesos.

Pārējos posmos (kad šūna vēl nedalās) atsevišķās hromosomas nevar atšķirt. Šis fakts neliecina, ka hromosomas būtu vienmērīgi vai nepareizi izkliedētas visā kodolā.

Saskarnē hromosomas ir sakārtotas noteiktos domēnos. Zīdītāju šūnās katra hromosoma aizņem noteiktu “teritoriju”.

Hromatīna veidi

Var izdalīt divus hromatīna veidus: heterochromatin un euchromatin. Pirmais ir ļoti kondensēts un atrodas kodola perifērijā, tāpēc transkripcijas mašīnām nav piekļuves šiem gēniem. Eihromatīns tiek organizēts brīvāk.

Heterohromatīns ir sadalīts divos veidos: konstitutīvs heterohromatīns, kas nekad netiek izteikts; un fakultatīvs heterohromatīns, kas dažās šūnās netiek transkribēts, bet citās -.

Slavenākais heterohromatīna kā gēnu ekspresijas regulatora piemērs ir X hromosomas kondensācija un inaktivācija.Zīdītājiem sievietēm ir XX dzimuma hromosomas, bet vīriešiem XY.

Gēnu devas dēļ sievietēm nevar būt divreiz vairāk gēnu X kā vīriešiem. Lai izvairītos no šī konflikta, katrā šūnā nejauši tiek inaktivēta X hromosoma (kļūstot par heterohromatīnu).

Kodols

Kodols ir ļoti būtiska kodola iekšējā struktūra. Tas nav nodalījums, ko norobežo membrānas struktūras, tas ir tumšāks kodola apgabals ar specifiskām funkcijām.

Šajā apgabalā ir sagrupēti gēni, kas kodē ribosomālu RNS, ko pārraksta RNS polimerāze I. Cilvēka DNS šie gēni ir atrodami šādu hromosomu satelītos: 13, 14, 15, 21 un 22. Tie ir kodolieroču organizatori.

Savukārt kodols tiek sadalīts trīs diskrētos reģionos: fibrilāri centri, fibrillāri komponenti un granulēti komponenti.

Jaunākajos pētījumos ir uzkrāts arvien vairāk pierādījumu par iespējamām nukleola papildu funkcijām, kas nav tikai aprobežošanās ar ribosomu RNS sintēzi un montāžu.

Pašlaik tiek uzskatīts, ka nukleols var būt iesaistīts dažādu olbaltumvielu montāžā un sintēzē. Šajā kodolzonā ir pierādītas arī post-transkripcijas modifikācijas.

Kodols ir iesaistīts arī regulatīvās funkcijās. Viens pētījums parādīja, kā tas bija saistīts ar audzēju nomācošiem proteīniem.

Kajala ķermeņi

Kajalas ķermeņi (saukti arī par sapulcinātiem ķermeņiem) šo vārdu nes par godu atklājējam Santjago Ramonam un Kajalam. Šis pētnieks novēroja šos asinsķermenīšus neironos 1903. gadā.

Tās ir mazas struktūras sfēru formā un eksistē no 1 līdz 5 kopijām vienā kodolā. Šie korpusi ir ļoti sarežģīti ar diezgan lielu komponentu skaitu, ieskaitot šos transkripcijas faktorus un ar splicing saistītās mašīnas.

Šīs sfēriskās struktūras ir atrastas dažādās kodola daļās, jo tās ir kustīgas struktūras. Parasti tie ir atrodami nukleoplazmā, lai arī vēža šūnās tie ir atrodami nukleolā.

Kodolā ir divu veidu Box korpusi, kas klasificēti pēc to lieluma: lieli un mazi.

PML struktūras

PML ķermeņi (promielocītiskā leikēmija) ir nelielas sfēriskas subnukleāras zonas, kurām ir klīniska nozīme, jo tās ir saistītas ar vīrusu infekcijām un onkoģenēzi.

Tie ir pazīstami ar dažādiem nosaukumiem literatūrā, piemēram, kodoldomēns 10, Krēmera ķermeņi un PML onkogēnie domēni.

Kodolā ir no 10 līdz 30 no šiem domēniem, un tā diametrs ir no 0,2 līdz 1,0 μm. Starp tās funkcijām izceļas gēnu regulēšana un RNS sintēze.

Atsauces

1. Ādams, SA (2001). Kodolu poru komplekss. Genoma bioloģija, 2 (9), atsauksmes0007.1-atsauksmes0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Bioloģija: dzīve uz zemes. Pīrsona izglītība.
3. Boisverts, FM, Hendzels, MJ, un Bazett-Jones, DP (2000). Promyelocytic leikēmijas (PML) kodolķermeņi ir olbaltumvielu struktūras, kas neuzkrāj RNS. The Journal of cell biology, 148 (2), 283–292.
4. Bušs, H. (2012). Šūnas kodols. Elsevier.
5. Kūpers, GM, un Hausmans, RE (2000). Šūna: molekulārā pieeja. Sunderland, MA: Sinauer partneri.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Kurts. Bioloģija. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funkcionālā arhitektūra šūnas kodolā. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, un Rovasio, RA (2008). Cilvēka histoloģija un embrioloģija: šūnu un molekulu bāzes. Panamerican Medical Ed.
9. Heisers, MW (2010). Kodolieroču aploksne. Cold Spring Harbor perspektīvas bioloģijā, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Kodolu poru komplekss - struktūra un funkcijas īsumā. Journal of Cell Science, 128 (3), 423–429.
11. Montaner, AT (2002). Kajala piederumu korpuss. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Ņūports, JW, un Forbes, DJ (1987). Kodols: struktūra, funkcijas un dinamika. Gada bioķīmijas pārskats, 56 (1), 535–565.