Rakutuuma funktsioonid

sissejuhatus

Rakutuum (tuum) moodustab eukarüootsete rakkude suurima organelle ja asub tsütoplasmas, eraldatud kahekordse membraaniga (tuumaümbris). Geneetilise teabe kandjana sisaldab rakutuum geneetilist teavet kromosoomide (DNA ahel) kujul ja mängib seega olulist rolli pärimisel. Enamikul imetajarakkudel on ainult üks tuum; see on ümmargune ja selle läbimõõt on 5 kuni 16 mikromeetrit. Teatud tüüpi rakkudega, nt. Lihaskiududel või luu spetsiaalsetel rakkudel võib olla rohkem kui üks tuum.

Lisateavet saidi kohta Rakutuum

Rakutuuma funktsioonid

Rakutuum on raku tähtsaim organell ja see moodustab 10–15% raku mahust. Tuum sisaldab suurema osa raku geneetilist teavet. Inimestel sisaldavad mitokondrid lisaks raku tuumale ka DNA-d ("mitokondriaalne DNA"). Mitokondriaalne genoom kodeerib siiski vaid mõnda valku, mida energia tootmiseks vajatakse peamiselt hingamisahelas.

Loe selle kohta lähemalt:

• Mitokondrid
• Inimeste rakkude hingamine (hingamisahel)

Rakutuuma illustratsioon

1. Rakutuum -
   Tuuma
2. Tuuma väline membraan
   (Tuumaümbrik)
   Nucleolemma
3. Tuuma sisemine membraan
4. Tuumakehad
   Nukleool
5. Tuumaplasma
   Nukleoplasm
6. DNA niit
7. Tuumapoor
8. Kromosoomid
9. kamber
   Celulla
   A - tuum
   B - rakk

Kõigi Dr-Gumperti piltide ülevaate leiate alt: meditsiinipildid

Geneetilise teabe säilitamine

Deoksüribonukleiinhappe (DNA) hoidlana on raku tuum raku juhtimiskeskus ja reguleerib paljusid olulisi rakkude metabolismi protsesse. Rakutuum on raku funktsioneerimiseks hädavajalik. Tuumavabad rakud tavaliselt ei suuda ellu jääda. Erandiks on tuumas olevad punased verelibled (Erütrotsüüdid). Lisaks regulatiivsetele funktsioonidele hõlmavad rakutuuma ülesanded ka DNA säilitamist, dubleerimist ja ülekandmist.

DNA paikneb rakutuumas pika, ahelakujulise topeltheeliksi kujul, kus see on kompaktselt pakitud kromosoomidesse koos tuumvalkudega - histoonidega. Kromosoomid koosnevad kromatiinist, mis kondenseerub ainult rakkude jagunemise ajal mikroskoopiliselt nähtavate kromosoomide moodustamiseks. Iga inimese rakk sisaldab 23 kromosoomi, igaüks kahes eksemplaris, mis on päritud mõlemalt vanemalt. Pool raku geenidest pärineb emalt, teine ​​pool isalt.

Rakutuum kontrollib rakusiseseid metaboolseid protsesse, kasutades RNA-st valmistatud messenger-molekule. Raku funktsiooni ja struktuuri eest vastutavate valkude geeniteabe koodid. Vajadusel transkribeeritakse teatud DNA lõigud, mida tuntakse geenidena, virgatsaineks (Messenger RNA või mRNA) .Moodustunud mRNA lahkub raku tuumast ja toimib mallina vastavate valkude sünteesil.

Mõelge DNA-le kui omamoodi krüpteeritud keelele, mis koosneb neljast tähest. Need on neli alust: adeniin, tümiin, guaniin ja tsütosiin. Need tähed moodustavad sõnu, mis kõik koosnevad kolmest alusest ja mida nimetatakse koodoniteks.

Iga koodon kodeerib konkreetset aminohapet ja moodustab seega aluse valkude biosünteesiks, kuna geenide aluste jada teisendatakse valguks, sidudes vastavad aminohapped. Kogu seda krüptitud teavet nimetatakse geneetiliseks koodiks. Aluste konkreetne järjestus muudab meie DNA ainulaadseks ja määrab meie geenid.

Kuid DNA struktuuris ei osale mitte ainult alused. DNA koosneb reas olevatest nukleotiididest, mis omakorda koosnevad suhkrust, fosfaadist ja alusest. Nukleotiidid tähistavad DNA selgroogu, mis on spiraalse kaksikheeliksi kujul. Lisaks on see ahel veelgi kondenseerunud, nii et see sobib raku väikesesse tuuma. Siis räägime ka kromosoomidest kui DNA pakendi vormist. Iga rakujagunemise korral kopeeritakse täielik DNA nii, et iga tütarrakk sisaldab ka täiesti identset geneetilist teavet.

DNA pakendamiseks kasutatud kromosoomid

Kromosoom on meie geneetilise materjali (DNA) teatud pakend, mis on nähtav ainult rakkude jagunemise ajal. DNA on lineaarne struktuur, mis on liiga pikk, et meie loomulikus olekus raku tuumasse mahtuda. See probleem lahendatakse DNA mitmesuguste ruumisäästlike spiraalide abil ja väikeste valkude sisseviimisega, mille ümber DNA saab edasi mähkida. Kõige kompaktsemad DNA vormid on kromosoomid. Mikroskoobi all ilmuvad need väikeste vardakujuliste kehadena, millel on tsentraalne ahenemine.Selle DNA vormi saab täheldada ainult rakkude jagunemise ajal, st mitoosi ajal. Rakkude jagunemist saab omakorda jagada mitmeks faasiks, kusjuures kromosoomid on metafaasis kõige paremini esindatud. Normaalsetel keharakkudel on topelt kromosoomide komplekt, mis koosneb 46 kromosoomist.

Lisateave raku tuuma jagunemise kohta on saadaval aadressil: Mitoos

RNA kui rakutuuma osa

RNA kirjeldab ribonukleiinhapet, mille struktuur sarnaneb DNA struktuuriga. See on aga üheahelaline struktuur, mis erineb üksikute komponentide DNA-st. Lisaks on RNA ka palju lühem kui DNA ja tal on sellega võrreldes mitu erinevat ülesannet. Sel moel saab RNA jagada erinevateks RNA alarühmadeks, mis täidavad erinevaid ülesandeid. Muu hulgas mängib mRNA olulist rolli raku tuuma jagunemisel. Nagu tRNA, kasutatakse seda ka valkude ja ensüümide tootmisel. RNA teine ​​alarühm on rRNA, mis on osa ribosoomidest ja on seetõttu seotud ka valkude tootmisega.

Valkude süntees

Valkude biosünteesi esimene samm on DNA transkriptsioon mRNA-ks (transkriptsioon) ja toimub raku tuumas. DNA ahel toimib komplementaarse RNA järjestuse mallina. Kuna rakutuumas ei saa valke toota, tuleb moodustunud mRNA viia tsütoplasmasse ja viia ribosoomidesse, kus toimub valkude tegelik süntees. Ribosoomides muundatakse mRNA aminohapete järjestuseks, mida kasutatakse valkude moodustamiseks. Seda protsessi nimetatakse tõlkeks.

Enne kui Messenger RNA saab tuumast välja transportida, töödeldakse seda kõigepealt mitme sammuga, see tähendab, et teatud järjestused kas lisatakse või lõigatakse välja ja pannakse uuesti kokku. See tähendab, et ühest ärakirjast võivad tuleneda erinevad valguvariandid. See protsess võimaldab inimestel toota suurt hulka erinevaid valke, millel on suhteliselt vähe geene.

Replikatsioon

Raku teine ​​oluline funktsioon, mis toimub raku tuumas, on DNA dubleerimine (Replikatsioon). Rakus toimub pidev kogunemis- ja lagunemistsükkel: vanad valgud, saasteained ja ainevahetusproduktid lagunevad, tuleb sünteesida uued valgud ja toota energiat. Lisaks kasvab rakk ja jaguneb kaheks identseks tütarrakuks. Enne raku jagunemist tuleb esmalt kogu geneetiline teave dubleerida. See on oluline, kuna organismi kõigi rakkude genoom on absoluutselt identne.

Replikatsioon toimub täpselt määratletud ajahetkel raku tuumas rakkude jagunemise ajal; mõlemad protsessid on tihedalt seotud ja neid kontrollivad teatud valgud (Ensüümid) reguleeritud. Esiteks eraldatakse kaheahelaline DNA ja iga üksik ahel on malliks järgnevaks dubleerimiseks. Selleks dokivad erinevad ensüümid DNA-d ja täiendavad ühte ahelat, moodustades uue topelt-spiraali. Selle protsessi lõpus on loodud täpne DNA koopia, mida saab tütarrakule jagada, kui see jaguneb.

Kui aga rakutsükli ühes faasis ilmnevad vead, võivad tekkida mitmesugused mutatsioonid. Rakutsükli erinevates faasides võib spontaanselt tekkida erinevat tüüpi mutatsioone. Näiteks kui geen on puudulik, nimetatakse seda geenimutatsiooniks. Kui aga viga mõjutab teatud kromosoome või kromosoomi osi, on tegemist kromosoomi mutatsiooniga. Kui see mõjutab kromosoomi arvu, põhjustab see genoomi mutatsiooni.

Teema võiks teile ka huvi pakkuda: Kromosoomi aberratsioon - mida see tähendab?

Tuumapoorid ja signaalimisteed

Tuumaümbrise topeltmembraanil on poorid, mis teenivad valkude, nukleiinhapete ja signaalide selektiivset transporti tuuma ja tuuma.

Teatud metaboolsed tegurid ja signaal ained sisenevad tuuma nende pooride kaudu ja mõjutavad teatud valkude transkriptsiooni seal. Geneetilise teabe muundamist valkudeks jälgitakse rangelt ja seda reguleerivad paljud metaboolsed tegurid ja signaalmaterjalid, millest üks räägib geeniekspressioonist. Paljud signaalirajad, mis leiavad aset rakus, tuumas, kus need mõjutavad teatud valkude geeniekspressiooni.

Tuumakeha (nucleolus)

Eukarüootsete rakkude tuumas on tuumakeha - tuumakeha. Rakk võib sisaldada ühte või mitut nukleooli ning väga aktiivsed ja sageli jagunevad rakud võivad sisaldada kuni 10 nukleooli.

Tuum on sfääriline, tihe struktuur, mida saab valguse mikroskoobi all selgelt näha ja mis on raku tuumas selgelt määratletud. See moodustab südamiku funktsionaalselt iseseisva ala, kuid ei ole ümbritsetud oma membraaniga. Nukleool koosneb DNA-st, RNA-st ja valkudest, mis asuvad tihedas konglomeraadis. Ribosoomi alaühikute küpsemine toimub nukleoolis. Mida rohkem valku sünteesitakse rakus, seda rohkem on vaja ribosoome ja seetõttu on metaboolselt aktiivsetel rakkudel mitu tuumakeha.

Tuuma funktsioon närvirakus

Närvirakus sisalduval tuumal on mitmesuguseid funktsioone. Närviraku tuum asub raku kehas (Soma) koos teiste rakukomponentidega (organellid), nagu endoplasmaatiline retikulum (ER) ja Golgi aparaat. Nagu kõigis keharakkudes, sisaldab rakutuum geneetilist teavet DNA kujul. DNA olemasolu tõttu on teised keharakud võimelised end mitoosi kaudu dubleerima. Närvirakud on aga väga spetsiifilised ja väga diferentseerunud rakud, mis on osa närvisüsteemist. Selle tulemusel ei saa nad enam kahekordistada. Rakutuum võtab aga teise olulise ülesande. Närvirakud vastutavad muu hulgas meie lihaste erutuse eest, mis viib lõpuks lihaste liikumiseni. Side närvirakkude vahel ning närvirakkude ja lihaste vahel toimub virgatsainete kaudu (Saatja). Neid keemilisi aineid ja muid olulisi elu säilitavaid aineid toodetakse rakutuuma abil. Olulist rolli mängivad mitte ainult raku tuum, vaid ka muud soma komponendid. Lisaks kontrollib rakutuum kõigis rakkudes, sealhulgas närvirakkudes, kõiki metaboolseid teid. Selleks sisaldab rakutuum kõiki meie geene, mida olenevalt kasutamisest saab lugeda ja transleerida vajalikesse valkudesse ja ensüümidesse.

Lisateavet närviraku eripärade kohta saate aadressilt: Närvirakk