Tuum

sissejuhatus

Rakutuum või tuum on raku suurim organell ja paikneb eukarüootsete rakkude tsütoplasmas. Topeltmembraaniga (tuumaümbrisega) piiratud ümar rakutuum sisaldab kromatiini, desoksüribonukleiinhapet (DNA) pakitud geneetilist teavet. Geneetilise teabe säilitajana on rakutuum pärilikkuse jaoks keskse tähtsusega.

Rakutuuma funktsioon

Kõigil inimese rakkudel, välja arvatud erütrotsüüdid, on tuum, milles DNA on kromosoomide kujul. Rakutuum reguleerib ja kontrollib kõiki rakus toimuvaid protsesse. Näiteks valkude sünteesi, geneetilise teabe edastamise, rakkude jagunemise ja mitmesuguste ainevahetusprotsesside juhised.

Lisaks geneetilise teabe talletamisele (Replikatsioon) ja ribonukleiinhapete (RNA) sünteesi, transkribeerides DNA (transkriptsioon), samuti selle RNA modifitseerimine (töötlemine) rakutuuma kõige olulisemateks funktsioonideks.

Lisaks rakutuumas sisalduvale DNA-le on inimestel mitokondrites ka mitokondriaalne DNA, mille replikatsioon on tuumast täiesti sõltumatu. Siin hoitakse teavet paljude hingamisahela jaoks vajalike valkude kohta.

Lisateave selle teema kohta: Inimeste rakuhingamine

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

Mis on tuumaaine?

Tuumaine on tuumas kodeeritud geneetiline teave. Seda nimetatakse ka DNAks (desoksüribonukleiinhape). DNA või RNA molekul koosneb omakorda põhilistest keemilistest ehitusplokkidest, nukleotiididest, ja see koosneb suhkrust (DNA desoksüriboos või RNA jaoks riboosist), happelisest fosfaadijäägist ja alusest. Aluseid nimetatakse adeniiniks, tsütosiiniks, guaniiniks või tümiiniks (või RNA korral uratsiiliks). DNA on ainulaadne nelja aluse fikseeritud järjestuse tõttu, mis erineb kõigil inimestel.

DNA ei ole vaba ahela kujul, vaid on mähitud spetsiaalsete valkude (histoonide) ümber, mida ühiselt tuntakse kromatiini nime all.Kui seda kromatiini veelgi tihendatakse, moodustuvad lõpuks kromosoomid, mis on mitoosi metafaasis mikroskoobi all nähtavad. Vardakujulised korpused on seetõttu geneetilise teabe kandjad ja osalevad tuuma jagunemises. Inimese normaalsel keharakul on 46 kromosoomi, mis on paigutatud paaridesse (kahe- või diploidsed kromosoomikomplektid). 23 kromosoomi pärinevad emalt ja 23 kromosoomi isalt.

Lisateave DNA

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

Loe teema kohta lähemalt Ribosoomid

Mis on karüoplasm?

Karüoplasmat nimetatakse ka tuumaplasmaks või nukleoplasmaks. See kirjeldab tuumamembraanis paiknevaid struktuure. Seevastu on ka tsütoplasma, mida piirab raku välimine membraan (plasmalemm).

Loe ka: Raku plasma inimkehas

Need kaks tuba koosnevad suures osas veest ja mitmesugustest lisanditest. Oluline erinevus karüoplasma ja tsütoplasma vahel on erinevad elektrolüütide kontsentratsioonid, näiteks Cl- (kloriid) ja Na + (naatrium). See eriline miljöö karüoplasmas esindab optimaalset keskkonda replikatsiooni- ja transkriptsiooniprotsesside jaoks. Geneetilist materjali sisaldav kromatiin ja nukleool asuvad ka karüoplasmas.

Tuuma suurus

Eukarüootsed rakutuumad on tavaliselt ümara kujuga ja läbimõõduga 5-16 um. Silmatorkav nukleool on valgusmikroskoobis selgelt nähtav ja selle läbimõõt on 2–6 urn. Üldiselt sõltub rakutuuma välimus ja suurus tugevasti rakutüübist ja liigist.

Rakutuuma topeltmembraan

Rakutuum eraldatakse tsütoplasmast topeltmembraaniga. Seda topeltmembraani nimetatakse tuumaümbriseks ja see koosneb sisemisest ja välimisest tuumembraanist, mille vahel on perinukleaarne ruum. Mõlemad membraanid on üksteisega ühendatud pooride abil ja moodustavad seega füsioloogilise üksuse (vt järgmine lõik).

Üldiselt koosnevad topeltmembraanid alati lipiidide kaksikkihist, millesse on põimitud erinevad valgud.Neid valke saab modifitseerida mitmesuguste suhkrujääkidega ja need võimaldavad tuumamembraani spetsiifilisi bioloogilisi funktsioone.

Nagu kõigil topeltmembraanidel, on ka tuumaümbrisel nii vett armastav (hüdrofiilne) ning vett vältiv (hüdrofoobne) Osa ja on seetõttu rasvas ja vees lahustuv (amfifiilne). Vesilahustes moodustavad topeltmembraani polaarsed lipiidid agregaadid ja on paigutatud nii, et hüdrofiilsed osad on vee poole suunatud, samas kui topeltkihi hüdrofoobsed osad on üksteise külge kinnitatud. See eriline struktuur loob tingimused topeltmembraani selektiivseks läbilaskvuseks, mis tähendab, et rakumembraanid on läbilaskvad ainult teatud ainetele.

Lisaks reguleeritud ainete vahetusele on tuumaümbris ka (Lahterdamine) ja moodustab füsioloogilise barjääri, nii et rakutuumasse pääsevad ja sealt väljuvad ainult teatud ained.

Loe teema kohta lähemalt: Rakumembraan

Milleks on vajalikud tuumapoorid?

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

Need molekulid hõlmavad näiteks mRNA-d, millel on suur tähtsus replikatsioonis ja järgnevas translatsioonis. DNA kopeeritakse kõigepealt raku tuumas, nii et luuakse mRNA. See geneetilise materjali koopia väljub rakutuumast läbi tuumapoori ja jõuab ribosoomidesse, kus toimub translatsioon.

Rakutuuma funktsioonid

Rakutuumas toimub kaks elementaarset bioloogilist protsessi: ühelt poolt DNA replikatsioon ja teiselt poolt transkriptsioon, s.o DNA transkriptsioon RNA-sse.

Rakkude jagunemise (mitoosi) ajal DNA kahekordistub (replikatsioon). Ainult pärast kogu geneetilise teabe kahekordistumist saavad rakud jaguneda ja seeläbi olla aluseks kasvule ja rakkude uuenemisele.

Transkriptsiooni ajal kasutatakse ühte kahest DNA ahelast matriitsina ja muundatakse komplementaarseks RNA järjestuseks. Transkribeeritavaid geene määravad erinevad transkriptsioonifaktorid. Saadud RNA modifitseeritakse veel paljudes etappides. Stabiilset lõpptoodet, mida saab eksportida tsütoplasmasse ja lõpuks transleerida valgu ehitusplokkideks, nimetatakse messenger RNA-ks (mRNA).

Selle kohta saate lisateavet: Rakutuuma ülesanded

Mis juhtub, kui raku tuum jaguneb?

Rakutuuma jagunemise all mõistetakse rakutuuma jagunemist, mis võib toimuda kahel erineval viisil. Kaks tüüpi, mitoos ja meioos, erinevad protsessis ja ka funktsioonis. Sõltuvalt toimunud tuuma jagunemise tüübist saadakse erinevad tütarrakud.

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

Vastupidiselt sellele koosneb meioos kokku kahest põhijaotusest. Lõppenud meioosi tulemus on neli rakku, mis sisaldavad haploidset kromosoomide komplekti. Need sugurakud on vajalikud seksuaalseks paljunemiseks ja seetõttu leidub neid ainult suguelundites.

Naistel esinevad munarakud munasarjades alates sünnist. Meesorganismides toodetakse seemnerakke munandites ja on viljastamiseks valmis.
Kui teid see teema veelgi huvitab, lugege meie järgmist artiklit allpool: Meioos - lihtsalt lahti seletatud!

Kui munarakk ja sperma viljastamise ajal sulanduvad, moodustavad kaks haploidset kromosoomi komplekti raku, milles on üks diploidide komplekt.

Loe teema kohta lähemalt: Rakutuuma jagunemine

Mis on raku tuuma ülekanne?

Tuuma ülekandmine (sünonüüm: tuuma siirdamine) on tuuma sisestamine tuumavabasse munarakku. See oli eelnevalt kunstlikult toodetud, kasutades näiteks UV-kiirgust. Nüüd tuumastunud munaraku saab seejärel sisestada seksuaalselt küpsesse isendisse ja viia lõpuni. Sel moel saab varem tuuma moodustunud rakk geneetilist teavet ja selle tulemusel muutub.

See protseduur kujutab aseksuaalse viljastamise tüüpi ja seda kasutati esmakordselt 1968. aastal. On olemas terapeutilisi lähenemisviise, mille eesmärk on toota tüvirakkudest spetsiifilisi kudesid, mida saab kasutada siirdamiseks. Lisaks saab kloonimiseks kasutada somaatiliste rakkude tuumaülekannet. Eetilistel põhjustel on see lubatud ainult loomade jaoks, ehkki ka siin on see vaieldav, kuna paljud loomad surevad selle käigus või sünnivad haigena. Kõige kuulsam näide on kloonitud lammas Dolly. See kloonitud lammas oli geneetiliselt identne oma emasloomaga.

Närviraku tuum

Närvirakud (neuronid) on terminaalselt diferentseeritud rakud. Erinevalt teistest lahtritest ei saa nad enam jagada. Kuid neuronitel on võime taastuda ja ülesannete spetsiifiline kordamine ("ajutreening") suurendab aju plastilisust.

Rakutuum asub närviraku rakukehas (somas). Tuumaümbris sisaldab müeliini - ainet, mis esineb konkreetselt närvisüsteemis ja mille proteiinisisaldus on ainult madalam kui teistes kaksikmembraanides.

Teabe vastuvõtmine ja edastamine elektriliste impulsside (aktsioonipotentsiaalide) kujul on neuronite kõige olulisem ülesanne. Neurotransmitterid on keemilised kullerid, mis võimaldavad närvirakkudel üksteisega suhelda. Neuroni juhtimiskeskusena reguleerib rakutuum peamiselt mitmesuguste messenger-ainete tootmist ja vastavate retseptorite ekspressiooni.

Sidudes neurotransmitteri vastava retseptoriga, kandub vastav efekt närvirakku. On ülioluline, et puuduvad saatjaspetsiifilised mõjud, vaid ainult retseptori-spetsiifilised toimed. See tähendab, et virgatsaine toime sõltub retseptorist.