Rakutuuma funktsioonid

sissejuhatus

Tuum (tuum) moodustab eukarüootsete rakkude suurima organelli ja asub tsütoplasmas, eraldatud kahekordse membraaniga (tuumaümbrik). Geneetilise teabe kandjana sisaldab rakutuum geneetilist teavet kromosoomide kujul (DNA ahel) ja mängib seega pärilikkuses olulist rolli. Enamikul imetajarakkudel on ainult üks tuum; see on ümmargune ja selle läbimõõt on 5 kuni 16 mikromeetrit. Teatud tüüpi rakkudel, näiteks lihaskiududel või luu spetsialiseeritud rakkudel, võib olla rohkem kui üks tuum.

Hankige lisateavet Rakutuum

Rakutuuma funktsioonid

Rakutuum on raku kõige olulisem organell ja moodustab 10–15% raku mahust. Tuum sisaldab enamikku raku geneetilisest teabest. Inimestel sisaldavad mitokondrid lisaks rakutuumale ka DNA-d ("mitokondriaalne DNA"). Mitokondriaalne genoom kodeerib aga ainult väheseid valke, mida energia tootmiseks vajatakse peamiselt hingamisahelas.

Lisateavet selle kohta leiate aadressilt:

• Mitokondrid
• Rakkude hingamine inimestel (hingamisahel)

Rakutuuma illustratsioon

1. Tuum -
   Tuum
2. Väline tuumamembraan
   (Tuumaümbris)
   Nucleolemma
3. Sisemine tuumamembraan
4. Tuumakehad
   Nucleolus
5. Tuumaplasma
   Nukleoplasm
6. DNA niit
7. Tuumapoor
8. Kromosoomid
9. kamber
   Celulla
   A - tuum
   B - rakk

Ülevaate kõigist Dr-Gumperti piltidest leiate alt: meditsiinilised pildid

Geneetilise teabe säilitamine

Deoksüribonukleiinhappe (DNA) varuna on rakutuum raku juhtimiskeskus ja reguleerib paljusid olulisi rakkude ainevahetuse protsesse. Rakutuum on raku toimimiseks hädavajalik. Tuumata rakud ei suuda tavaliselt ellu jääda. Erandiks on tuumastatud punalibled (Erütrotsüüdid). Lisaks regulatiivsetele funktsioonidele hõlmavad rakutuuma ülesanded ka DNA salvestamist, dubleerimist ja edastamist.

DNA peitub rakutuumas pika ahelataolise topeltheliksi kujul, kus see on kompaktselt kromosoomidesse tuumavalkude ehk histoonidega. Kromosoomid koosnevad kromatiinist, mis kondenseerub mikroskoopiliselt nähtavateks kromosoomideks ainult rakkude jagunemise ajal. Iga inimrakk sisaldab kahes eksemplaris 23 kromosoomi, mis on päritud mõlemalt vanemalt. Pool raku geenidest pärineb emalt, teine ​​pool isalt.

Rakutuum kontrollib metaboolseid protsesse rakus, kasutades RNA-st valmistatud messenger-molekule. Geeni teave kodeerib valke, mis vastutavad raku funktsiooni ja struktuuri eest. Vajadusel transkribeeritakse teatud DNA osad, mida nimetatakse geenideks, messenger-aineks (messenger RNA või mRNA). Moodustunud mRNA lahkub rakutuumast ja on malliks vastavate valkude sünteesiks.

Mõelge DNA-le kui omamoodi krüptitud keelele, mis koosneb neljast tähest. Need on neli alust: adeniin, tümiin, guaniin ja tsütosiin. Need tähed moodustavad sõnad, millest igaüks koosneb kolmest alusest, mida nimetatakse koodoniteks.

Iga koodon kodeerib teatud aminohapet ja moodustab seega valgu biosünteesi aluse, kuna geenide aluste järjestus tõlgitakse vastavate aminohapete ühendamise teel valguks. Selle krüpteeritud teabe tervikut nimetatakse geneetiliseks koodiks. Aluste spetsiifiline järjestus muudab meie DNA ainulaadseks ja määrab meie geenid.

Kuid mitte ainult alused ei ole seotud DNA struktuuriga. DNA koosneb järjestikusest nukleotiididest, mis omakorda koosnevad suhkrust, fosfaadist ja alusest. Nukleotiidid esindavad DNA selgroogu, mis on spiraalse topeltheeliksi kujul. Lisaks on see ahel veelgi kondenseerunud, nii et see sobib raku väikesesse tuuma. Siis räägitakse ka kromosoomidest kui DNA pakendamise vormist. Iga rakkude jagunemise korral kopeeritakse täielik DNA, nii et iga tütarrakk sisaldab ka täiesti identset geneetilist teavet.

DNA pakkimiseks kasutatud kromosoomid

Kromosoom on meie geneetilise materjali (DNA) kindel vorm, mis on nähtav ainult rakkude jagunemise ajal. DNA on lineaarne struktuur, mis on loomulikus olekus meie rakutuumasse mahtumiseks liiga pikk. Selle probleemi lahendavad erinevad ruumisäästlikud DNA spiraalid ja väikeste valkude lisamine, mille ümber DNA saab jätkata mähkimist. DNA kõige kompaktsem vorm on kromosoomid. Mikroskoobi all ilmuvad need varrakujuliste kehadena, millel on keskne kitsendus. Seda DNA vormi saab täheldada ainult rakkude jagunemise ajal, see tähendab mitoosi ajal. Rakkude jagunemise võib omakorda jagada mitmeks faasiks, kusjuures kromosoomid on metafaasis kõige paremini esindatud. Normaalsetes keharakkudes on kahekordne kromosoomikomplekt, mis koosneb 46 kromosoomist.

Lisateavet rakutuuma jagunemise kohta leiate aadressilt: Mitoos

RNA rakutuuma osana

RNA kirjeldab ribonukleiinhapet, mille struktuur sarnaneb DNA struktuuriga. Kuid see on üheahelaline struktuur, mis erineb DNA-st üksikute komponentide poolest. Lisaks on RNA ka DNA-st palju lühem ja sellel on sellega võrreldes mitu erinevat ülesannet. Sel viisil saab RNA jagada erinevateks RNA alarühmadeks, mis täidavad erinevaid ülesandeid. Muuhulgas mängib mRNA olulist rolli rakutuuma jagunemisel. Sarnaselt tRNA-ga kasutatakse seda ka valkude ja ensüümide tootmisel. Teine RNA alarühm on rRNA, mis on osa ribosoomidest ja on seetõttu seotud ka valkude tootmisega.

Valkude süntees

Valgu biosünteesi esimene etapp on DNA transkriptsioon mRNA-ks (transkriptsioon) ja toimub rakutuumas. DNA ahel toimib komplementaarse RNA järjestuse matriitsina. Kuid kuna rakutuumas ei saa valke toota, tuleb moodustunud mRNA viia tsütoplasmasse ja viia ribosoomidesse, kus lõpuks toimub valkude tegelik süntees. Ribosoomides muundatakse mRNA aminohapete järjestuseks, mida kasutatakse valkude ehitamiseks. Seda protsessi nimetatakse tõlkeks.

Enne kui messenger RNA saab südamikust välja transportida, töödeldakse seda kõigepealt mitmel etapil, see tähendab, et teatud järjestused kas lisatakse või lõigatakse välja ja pannakse uuesti kokku. See tähendab, et ühest transkriptist võivad tekkida erinevad valgu variandid. See protsess võimaldab inimestel toota suurt hulka erinevaid valke suhteliselt väheste geenidega.

Replikatsioon

Teine raku oluline funktsioon, mis toimub rakutuumas, on DNA dubleerimine (Replikatsioon). Rakus toimub pidev kogunemise ja lagunemise tsükkel: vanad valgud, saasteained ja ainevahetusproduktid lagundatakse, uusi valke tuleb sünteesida ja energiat toota. Lisaks kasvab rakk ja jaguneb kaheks identseks tütarrakuks. Enne raku jagunemist tuleb aga kogu geneetiline teave kõigepealt dubleerida.See on oluline, kuna organismi kõigi rakkude genoom on absoluutselt identne.

Replikatsioon toimub täpselt määratletud ajahetkel raku jagunemise ajal rakutuumas; mõlemad protsessid on tihedalt seotud ja neid kontrollivad teatud valgud (Ensüümid) reguleeritud. Esiteks eraldatakse kaheahelaline DNA ja iga üksik ahel on matriits järgnevaks dubleerimiseks. Selleks dokkivad erinevad ensüümid DNA-le ja täiendavad ühte ahelat, moodustades uue topeltheeliksi. Selle protsessi lõpus on loodud DNA täpne koopia, mille saab jagunemisel edasi anda tütarrakule.

Kui aga ühes rakutsükli faasis ilmnevad vead, võivad tekkida erinevad mutatsioonid. Rakutsükli erinevates faasides võib spontaanselt esineda mitmesuguseid mutatsioone. Näiteks kui geen on defektne, nimetatakse seda geenimutatsiooniks. Kui aga viga mõjutab teatud kromosoome või kromosoomiosi, siis on see kromosoomimutatsioon. Kui see mõjutab kromosoomide arvu, viib see siis genoomi mutatsioonini.

Teema võiks teile ka huvi pakkuda: Kromosoomide kõrvalekalle - mida see tähendab?

Tuumapoorid ja signaalirajad

Tuumaümbrise topeltmembraanil on poorid, mis teenivad valkude, nukleiinhapete ja signaalainete selektiivset transporti tuumast välja ja tuumasse.

Teatud metaboolsed tegurid ja signaalained jõuavad nende pooride kaudu tuumasse ja mõjutavad seal teatud valkude transkriptsiooni. Geneetilise teabe muundumist valkudeks jälgitakse rangelt ja seda reguleerivad paljud metaboolsed tegurid ja signaalained, räägitakse geeniekspressioonist. Paljud signaalirajad, mis toimuvad rakus, lõpevad tuumas ja mõjutavad seal teatud valkude geeniekspressiooni.

Tuumakeha (tuum)

Eukarüootsete rakkude tuuma sees on tuum, tuumakeha. Rakk võib sisaldada ühte või enamat nukleooli ning väga aktiivsed ja sageli jagunevad rakud võivad sisaldada kuni 10 nukleooli.

Tuum on kerakujuline, tihe struktuur, mida on valguse mikroskoobi all selgelt näha ja mis on rakutuumas selgelt piiritletud. See moodustab südamiku funktsionaalselt sõltumatu ala, kuid pole ümbritsetud oma membraaniga. Tuum koosneb DNA-st, RNA-st ja valkudest, mis asuvad tihedas konglomeraadis. Ribosomaalsete subühikute küpsemine toimub tuumas. Mida rohkem rakus sünteesitakse valke, seda rohkem on vaja ribosoome ja seetõttu on metaboolselt aktiivsetel rakkudel mitu tuumakeha.

Tuuma funktsioon närvirakus

Närviraku tuumal on mitmesugused funktsioonid. Närviraku tuum asub rakukehas (Soma) koos teiste rakukomponentidega (organellid), nagu näiteks endoplasmaatiline retikulum (ER) ja Golgi aparaat. Nagu kõigis keharakkudes, sisaldab ka rakutuum geneetilist teavet DNA kujul. DNA olemasolu tõttu suudavad teised keharakud end mitoosi kaudu dubleerida. Närvirakud on aga väga spetsiifilised ja väga diferentseerunud rakud, mis on osa närvisüsteemist. Seetõttu ei suuda nad enam kahekordistada. Kuid rakutuum võtab endale veel ühe olulise ülesande. Muu hulgas vastutavad närvirakud meie lihaste ergastamise eest, mis viib lõpuks lihaste liikumiseni. Närvirakkude ning närvirakkude ja lihaste vaheline side toimub messenger-ainete kaudu (Saatja). Neid keemilisi aineid ja muid olulisi elu säilitavaid aineid toodetakse rakutuuma abil. Olulist rolli mängivad mitte ainult rakutuum, vaid ka soma muud komponendid. Lisaks kontrollib rakutuum kõiki metaboolseid radu kõigis rakkudes, sealhulgas närvirakkudes. Selleks sisaldab rakutuum kõiki meie geene, mida olenevalt kasutamisest saab lugeda ja teisendada vajalikeks valkudeks ja ensüümideks.

Närviraku eripära kohta leiate lisateavet aadressilt: Närvirakk