Tuum

sissejuhatus

Tuum ehk tuum on raku suurim organell ja asub eukarüootsete rakkude tsütoplasmas. Ümardatud rakutuum, mis on piiratud topeltmembraaniga (tuumaümbrik), sisaldab geneetilist teavet, mis on pakitud kromatiini, deoksüribonukleiinhappesse (DNA). Geneetilise teabe varuna on rakutuum pärilikkuse jaoks keskse tähtsusega.

Rakutuuma funktsioon

Kõigil inimrakkudel, välja arvatud erütrotsüüdid, on tuum, milles DNA on kromosoomide kujul. Rakutuum reguleerib ja kontrollib kõiki rakus toimuvaid protsesse. Näiteks juhised valkude sünteesiks, geneetilise teabe edastamiseks, rakkude jagunemiseks ja erinevateks ainevahetusprotsessideks.

Lisaks geneetilise teabe säilitamisele tuleb kahekordistada (Replikatsioon) DNA ja ribonukleiinhapete (RNA) sünteesimine DNA (transkriptsioon), samuti selle RNA modifitseerimine (töötlemine) rakutuuma kõige olulisemateks funktsioonideks.

Lisaks rakutuumas olevale DNA-le on inimestel mitokondrites ka mitokondriaalne DNA, mille replikatsioon on tuumast täiesti sõltumatu. Siia on salvestatud teave paljude hingamisteede jaoks vajalike valkude kohta.

Lisateave selle teema kohta: Rakuline hingamine inimestel

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

Mis on tuuma aine?

Tuumamaterjal on tuumas kodeeritud geneetiline teave. Seda nimetatakse ka DNA-ks (desoksüribonukleiinhape). DNA või RNA molekul koosneb omakorda põhilistest keemilistest ehitusplokkidest, nukleotiididest, ja koosneb suhkrust (deoksüriboos DNA jaoks või riboos RNA jaoks), happelisest fosfaadijäägist ja alusest. Aluseid nimetatakse adeniiniks, tsütosiiniks, guaniiniks või tümiiniks (või RNA korral uratsiiliks). DNA on ainulaadne nelja aluse fikseeritud järjestuse tõttu, mis on igal inimesel erinev.

DNA ei ole vaba ahela kujul, vaid on ümbritsetud spetsiaalsete valkude (histoonide) ümber, mis on ühiselt tuntud kui kromatiin. Kui seda kromatiini veelgi kokku surutakse, moodustuvad lõpuks kromosoomid, mis on nähtavad mikroskoobi all. mitoosi metafaas. Vardakujulised korpused on seega geneetilise teabe kandjad ja osalevad tuuma jagunemises. Inimese tavalisel keharakul on 46 kromosoomi, mis on paigutatud paaridesse (topelt- või diploidne kromosoomikomplekt). 23 kromosoomi pärineb emalt ja 23 kromosoomi isalt.

Lisateave DNA

Lisaks sisaldab tuum tuuma, mis on eriti märgatav tihendatud tsoonina. See koosneb ribosomaalsest RNA-st (rRNA).

Lisateavet selle teema kohta Ribosoomid

Mis on karüoplasma?

Karüoplasma on tuntud ka kui tuumaplasma või nukleoplasma. See kirjeldab tuumamembraanis asuvaid struktuure. Seevastu on ka tsütoplasma, mida piirab raku välimine membraan (plasmalemm).

Selle kohta saate lugeda ka järgmist: Rakuplasma inimkehas

Need kaks tuba koosnevad suures osas veest ja erinevatest lisanditest. Oluline erinevus karü- ja tsütoplasmas on elektrolüütide, näiteks Cl- (kloriid) ja Na + (naatrium), erinevad kontsentratsioonid. See eriline miljöö karüoplasmas esindab replikatsiooni- ja transkriptsiooniprotsesside jaoks optimaalset keskkonda. Karatiin, mis sisaldab geneetilist materjali, ja tuum on samuti salvestatud karüoplasmas.

Tuuma suurus

Eukarüootsete rakutuumade kuju on tavaliselt ümardatud ja läbimõõt on 5-16 um. Silmatorkav tuum on valgusmikroskoobis selgelt nähtav ja selle läbimõõt on 2 - 6 um. Üldiselt sõltub rakutuuma välimus ja suurus tugevalt rakutüübist ja liigist.

Rakutuuma topeltmembraan

Rakutuum eraldatakse tsütoplasmast topeltmembraaniga. Seda topeltmembraani nimetatakse tuumaümbrikuks ja see koosneb sisemisest ja välimisest tuumamembraanist, mille vahel on perinukleaarruum. Mõlemad membraanid on pooride abil üksteisega ühendatud ja moodustavad seega füsioloogilise üksuse (vt järgmist jaotist).

Üldiselt koosnevad topeltmembraanid alati lipiididest kaksikkihist, millesse on kinnitatud erinevad valgud. Neid valke saab modifitseerida erinevate suhkrujääkidega ja need võimaldavad tuumamembraani spetsiifilisi bioloogilisi funktsioone.

Nagu kõigil topeltmembraanidel, on ka tuumaümbrisel nii vett armastav (hüdrofiilne) samuti vett vältiv (hüdrofoobne) Osa ja on seetõttu rasvas ja vees lahustuv (amfifiilne). Vesilahustes moodustavad kahekordse membraani polaarsed lipiidid agregaadid ja on paigutatud nii, et hüdrofiilne osa on suunatud veega, samas kui topeltkihi hüdrofoobsed osad on üksteise külge kinnitatud.See eriline struktuur loob eelduse kahekordse membraani selektiivseks läbilaskvuseks, mis tähendab, et rakumembraanid on läbitavad ainult teatud aineid.

Lisaks reguleeritud ainevahetusele on tuumaümbris ka piiritletud (Lahterdamine) raku tuumast ja moodustab füsioloogilise barjääri, nii et raku tuuma ja sealt välja pääsevad ainult teatud ained.

Loe teemast lähemalt: Rakumembraan

Milleks vajate tuumapoore?

Membraani poorid on keerukad kanalid läbimõõduga 60 kuni 100 nm, mis moodustavad tuuma ja tsütoplasma vahel füsioloogilise barjääri. Neid on vaja teatud molekulide transportimiseks rakutuuma või sealt välja.

Nende molekulide hulka kuulub näiteks mRNA, millel on replikatsioonis ja järgnevas translatsioonis peamine roll. DNA kopeeritakse kõigepealt rakutuumas, nii et tekib mRNA. See geneetilise materjali koopia lahkub rakutuumast läbi tuumapooride ja jõuab ribosoomidesse, kus toimub translatsioon.

Rakutuuma funktsioonid

Rakutuumas toimub kaks elementaarset bioloogilist protsessi: ühelt poolt DNA replikatsioon ja teiselt poolt transkriptsioon, st DNA transkriptsioon RNA-ks.

Rakkude jagunemise (mitoosi) ajal DNA kahekordistub (replikatsioon). Alles pärast kogu geneetilise teabe kahekordistumist saab rakk jagada ja seeläbi moodustada kasvu ja rakkude uuenemise aluse.

Transkriptsiooni ajal kasutatakse ühte kahest DNA ahelast matriitsina ja muundatakse komplementaarseks RNA järjestuseks. Mitmed transkriptsioonifaktorid määravad, millised geenid transkribeeritakse. Saadud RNA modifitseeritakse paljudes edasistes etappides. Stabiilset lõpp-produkti, mida saab tsütoplasmasse eksportida ja lõpuks muuta valgu ehitusplokkideks, nimetatakse messenger RNA-ks (mRNA).

Lisateave selle kohta: Rakutuuma funktsioonid

Mis juhtub, kui rakutuum jaguneb?

Rakutuuma jagunemise all mõistetakse rakutuuma jagunemist, mis võib toimuda kahel erineval viisil. Need kaks tüüpi, mitoos ja meioos, erinevad oma protsessi ja ka funktsiooni poolest. Sõltuvalt rakutuuma jagunemise tüübist saadakse erinevad tütarrakud.

Pärast mitoosi lõppu on teil kaks emarakuga identset tütarrakku, millel on ka diploidne kromosoomikomplekt. Seda tüüpi rakutuumade jagunemine on inimorganismis ülekaalus. Nende funktsioon on kõigi rakkude, näiteks naharakkude või limaskestarakkude, uuendamine. Mitoos toimub mitmes faasis, kuid kromosoomide tegelik jagunemine on ainult üks.

Vastupidiselt sellele koosneb meioos kokku kahest põhiosast. Lõppenud meioosi tulemuseks on neli rakku, mis sisaldavad haploidset kromosoomikomplekti. Need sugurakud on vajalikud sugulisel paljunemisel ja seetõttu leiduvad neid ainult suguelundites.

Naistel on munarakkudes sünnist saati munarakud. Isasorganismides toodetakse seemnerakke munandites ja need on viljastamiseks valmis.
Kui see teema teid veel huvitab, lugege meie järgmist artiklit allpool: Meioos - lihtsalt selgitatud!

Kui munarakk ja seemnerakk viljastumise käigus ühinevad, luuakse kahest haploidsest kromosoomikomplektist ühe diploidse kromosoomikomplektiga rakk.

Loe teemast lähemalt: Rakutuuma jagunemine

Mis on rakutuuma ülekandmine?

Tuuma ülekandmine (sünonüüm: tuuma siirdamine) on tuuma sissetoomine ilma tuumata munarakkudesse. Seda toodeti kunstlikult ette, näiteks kasutades UV-kiirgust. Nüüd saab tuumastatud munaraku sisestada suguküpsesse indiviidi ja viia lõpuni. Sel moel saab varem tuumastatud rakk geneetilist teavet ja muutub selle tagajärjel.

See protseduur kujutab endast mittesugulist viljastamist ja seda kasutati esmakordselt 1968. aastal. On terapeutilisi lähenemisviise, mille eesmärk on toota tüvirakkudest spetsiifilisi kudesid, mida saab siirdamiseks kasutada. Lisaks saab kloonimiseks kasutada somaatiliste rakkude tuumaülekannet. Eetilistel põhjustel on see lubatud ainult loomadele, kuigi ka siin on see vastuoluline, kuna paljud loomad surevad selle protsessi käigus või sünnivad haigena. Tuntuim näide on kloonitud lammas Dolly. See kloonitud lammas oli geneetiliselt identne emaga.

Närviraku tuum

Närvirakud (neuronid) on lõplikult diferentseerunud rakud. Erinevalt teistest rakkudest ei saa nad enam jagada. Neuronitel on aga võime taastuda ja ülesannete spetsiifiline kordamine ("aju treenimine") suurendab aju plastilisust.

Rakutuum istub närviraku rakukehas (soma). Tuumaümbris sisaldab müeliini - ainet, mis esineb spetsiifiliselt närvisüsteemis ja milles on ainult väiksem valkude osakaal kui teistel topeltmembraanidel.

Informatsiooni vastuvõtt ja edastamine elektriliste impulsside kujul (tegevuspotentsiaalid) on neuronite kõige olulisem ülesanne. Neurotransmitterid on keemilised käskjalad, mis võimaldavad närvirakkudel omavahel suhelda. Neuroni juhtimiskeskusena reguleerib rakutuum peamiselt erinevate messenger-ainete tootmist ja vastavate retseptorite ekspressiooni.

Seondudes neurotransmitter vastava retseptoriga, kandub vastav toime närvirakku. On ülioluline, et puuduksid saatjaspetsiifilised efektid, vaid ainult retseptorspetsiifilised mõjud. See tähendab, et messenger-aine toime sõltub retseptorist.