Funksjoner i cellekjernen

introduksjon

Kjernen (cellekjernen) danner den største organellen av eukaryote celler og ligger i cytoplasmaet, atskilt med en dobbel membran (kjernekapsling). Som bærer av genetisk informasjon inneholder cellekjernen genetisk informasjon i form av kromosomer (DNA-streng) og spiller dermed en viktig rolle i arv. De fleste pattedyrceller har bare en kjerne; denne er rund og har en diameter på 5 til 16 mikrometer. Visse celletyper, som muskelfibre eller spesialiserte celler i bein, kan ha mer enn en kjerne.

Få mer informasjon om Cellekjernen

Funksjoner i cellekjernen

Cellekjernen er den viktigste organellen i en celle og utgjør 10-15% av cellevolumet. Kjernen inneholder det meste av cellens genetiske informasjon. Hos mennesker inneholder mitokondriene, i tillegg til cellekjernen, også DNA ("mitokondrie-DNA"). Imidlertid koder mitokondriegenomet bare for noen få proteiner, som hovedsakelig er nødvendig i luftveiskjeden for energiproduksjon.

Les mer om dette på:

• Mitokondrier
• Celleånding hos mennesker (respirasjonskjede)

Illustrasjon av en cellekjerne

1. Cellekjernen -
   Cellekjernen
2. Ytre kjernefysisk membran
   (Kjernefysisk konvolutt)
   Nukleolemma
3. Indre kjernemembran
4. Atomkropp
   Nucleolus
5. Atomplasma
   Nukleoplasma
6. DNA-tråd
7. Kjernepore
8. Kromosomer
9. celle
   Celulla
   A - kjerne
   B - celle

Du finner en oversikt over alle bilder fra Dr-Gumpert under: medisinske bilder

Lagring av genetisk informasjon

Som en butikk av deoksyribonukleinsyre (DNA) er cellekjernen kontrollcentret i cellen og regulerer mange viktige prosesser for cellemetabolisme. Cellekjernen er viktig for at en celle skal fungere. Celler uten en kjerne kan vanligvis ikke overleve. Et unntak fra dette er kjernefysiske røde blodlegemer (Erytrocytter). I tillegg til regulatoriske funksjoner inkluderer oppgavene til cellekjernen lagring, duplisering og overføring av DNA.

DNA ligger i form av en lang, strenglignende dobbel helix i cellekjernen, der den er kompakt pakket i kromosomer med kjerneproteiner, histonene. Kromosomer består av kromatin, som bare kondenserer til mikroskopisk synlige kromosomer under celledeling. Hver menneskecelle inneholder 23 kromosomer i duplikat, som arves fra begge foreldrene. Halvparten av genene i en celle kommer fra moren, den andre halvparten fra faren.

Cellekjernen styrer metabolske prosesser i cellen ved hjelp av messenger-molekyler laget av RNA. Den genetiske informasjonskoden for proteiner som er ansvarlige for funksjonen og strukturen til cellen. Om nødvendig transkriberes visse seksjoner av DNA, kalt gener, til en messenger substans (messenger RNA eller mRNA). MRNA som dannes forlater cellekjernen og fungerer som en mal for syntesen av de respektive proteinene.

Tenk på DNA som et slags kryptert språk som består av fire bokstaver. Dette er de fire basene: adenin, tymin, guanin og cytosin. Disse bokstavene utgjør ord, hver bestående av tre baser, kalt kodoner.

Hver kodon koder for en viss aminosyre og danner dermed grunnlaget for proteinbiosyntese, fordi sekvensen av baser av genene blir oversatt til et protein ved å koble de respektive aminosyrene. Helheten av denne krypterte informasjonen kalles den genetiske koden. Basenes spesifikke sekvens gjør DNA vårt unikt og bestemmer genene våre.

Men ikke bare baser er involvert i strukturen til DNA. DNA er sammensatt av nukleotider på rad, som igjen består av et sukker, et fosfat og en base. Nukleotidene representerer DNA-ryggraden, som er i form av en helisk dobbel helix. I tillegg kondenseres denne strengen ytterligere slik at den passer inn i den lille kjernen i cellen. Så snakker man også om kromosomer som en form for emballasje for DNA. For hver celledeling kopieres komplett DNA slik at hver dattercelle også inneholder den helt identiske genetiske informasjonen.

Kromosomer som brukes til å pakke DNA

Et kromosom er en viss form for pakking av vårt genetiske materiale (DNA) som bare er synlig under celledeling. DNA er en lineær struktur som er altfor lang til å passe inn i cellekjernen i sin naturlige tilstand. Dette problemet løses av forskjellige plassbesparende spiraler av DNA og inkorporering av små proteiner som DNA kan fortsette å vikle rundt. Den mest kompakte formen for DNA er kromosomene. Under mikroskopet fremstår disse som stavformede legemer med en sentral innsnevring. Denne formen for DNA kan bare observeres under celledeling, dvs. under mitose. Celledeling kan i sin tur deles inn i flere faser, hvorved kromosomene er best representert i metafasen. De normale kroppscellene har et dobbelt sett med kromosomer, som består av 46 kromosomer.

Mer informasjon om celledeling av celler er tilgjengelig på: Mitose

RNA som en del av cellekjernen

RNA beskriver ribonukleinsyre, som har en struktur som ligner på DNA. Dette er imidlertid en enkeltstrenget struktur som skiller seg fra DNA når det gjelder individuelle komponenter. I tillegg er RNA også mye kortere enn DNA og har flere forskjellige oppgaver i forhold til det. På denne måten kan RNA deles inn i forskjellige RNA-undergrupper som utfører forskjellige oppgaver. Blant annet spiller mRNA en viktig rolle under celledeling av celler. I likhet med tRNA brukes den også i produksjonen av proteiner og enzymer. En annen undergruppe av RNA er rRNA, som er en del av ribosomene og derfor også er involvert i produksjonen av proteiner.

Protein syntese

Det første trinnet i proteinbiosyntese er transkripsjon av DNA til mRNA (transkripsjon) og foregår i cellekjernen. En DNA-streng fungerer som en mal for en komplementær RNA-sekvens. Imidlertid, siden ingen proteiner kan produseres i cellekjernen, må mRNA som dannes slippes ut i cytoplasmaet og føres til ribosomene, hvor den faktiske syntesen av proteinene til slutt finner sted. Innen ribosomene omdannes mRNA til en sekvens av aminosyrer som brukes til å bygge proteiner. Denne prosessen er kjent som oversettelse.

Før messenger-RNA kan transporteres ut av kjernen, behandles det imidlertid først i mange trinn, det vil si at visse sekvenser enten blir lagt til eller kuttet ut og satt sammen igjen. Dette betyr at forskjellige proteinvarianter kan oppstå fra ett transkripsjon. Denne prosessen gjør det mulig for mennesker å produsere et stort antall forskjellige proteiner med relativt få gener.

Replikering

En annen viktig funksjon av cellen, som finner sted i cellekjernen, er duplisering av DNA (Replikering). I en celle er det en konstant syklus av oppbygging og nedbrytning: gamle proteiner, forurensende stoffer og metabolske produkter brytes ned, nye proteiner må syntetiseres og energi må produseres. I tillegg vokser cellen og deler seg i to identiske datterceller. Før en celle kan dele seg, må all genetisk informasjon imidlertid dupliseres.Dette er viktig fordi genomet til alle celler i en organisme er helt identisk.

Replikering finner sted på et nøyaktig definert tidspunkt under celledeling i cellekjernen; begge prosessene er nært knyttet sammen og kontrolleres av visse proteiner (Enzymer) regulert. Først skilles det dobbeltstrengede DNA, og hver enkelt streng fungerer som en mal for den påfølgende dupliseringen. For å gjøre dette legger forskjellige enzymer til på DNA og kompletterer enkeltstrengen for å danne en ny dobbel helix. På slutten av denne prosessen er det opprettet en nøyaktig kopi av DNA som kan overføres til dattercellen når den deler seg.

Imidlertid, hvis det oppstår feil i en av cellesyklusfasene, kan forskjellige mutasjoner utvikles. Det er forskjellige typer mutasjoner som kan oppstå spontant i forskjellige faser av cellesyklusen. For eksempel, hvis et gen er defekt, kalles det en genmutasjon. Imidlertid, hvis feilen påvirker visse kromosomer eller kromosomdeler, så er det en kromosommutasjon. Hvis kromosontallet påvirkes, fører det til en genommutasjon.

Temaet kan også være av interesse for deg: Kromosomavvik - hva betyr det?

Kjerneporer og signalveier

Den doble membranen i kjernekapslingen har porer som tjener selektiv transport av proteiner, nukleinsyrer og signalstoffer ut av og inn i kjernen.

Visse metabolske faktorer og signalstoffer når kjernen gjennom disse porene og påvirker transkripsjonen av visse proteiner der. Omdannelsen av genetisk informasjon til proteiner overvåkes strengt og reguleres av mange metabolske faktorer og signalstoffer, man snakker om genuttrykk. Mange signalveier som finner sted i en celle ender i kjernen og påvirker genuttrykket til visse proteiner der.

Kjernekropp (nucleolus)

Inne i kjernen til eukaryote celler er kjernen, kjernekroppen. En celle kan inneholde en eller flere nukleoler, og celler som er veldig aktive og deler seg ofte kan inneholde opptil 10 nukleoler.

Kjernen er en sfærisk, tett struktur som kan sees tydelig under lysmikroskopet og er tydelig avgrenset i cellekjernen. Den danner et funksjonelt uavhengig område av kjernen, men er ikke omgitt av sin egen membran. Nukleolus består av DNA, RNA og proteiner som ligger sammen i et tett konglomerat. Modning av de ribosomale underenhetene finner sted i nucleolus. Jo flere proteiner som syntetiseres i en celle, jo mer kreves det ribosomer, og derfor har metabolsk aktive celler flere kjernefysiske legemer.

Funksjonen til kjernen i nervecellen

Kjernen i en nervecelle har en rekke funksjoner. Kjernen til en nervecelle ligger i cellekroppen (Soma) sammen med andre cellekomponenter (organeller), som endoplasmatisk retikulum (ER) og Golgi-apparatet. Som i alle kroppsceller inneholder cellekjernen den genetiske informasjonen i form av DNA. På grunn av tilstedeværelsen av DNA er andre kroppsceller i stand til å duplisere seg selv via mitose. Imidlertid er nerveceller veldig spesifikke og svært differensierte celler som er en del av nervesystemet. Som et resultat er de ikke lenger i stand til å doble opp. Imidlertid tar cellekjernen en annen viktig oppgave. Blant annet er nervecellene ansvarlige for eksitasjonen av musklene våre, noe som til slutt fører til bevegelse av musklene. Kommunikasjon mellom nerveceller og mellom nerveceller og muskler skjer via messenger stoffer (Senderen). Disse kjemiske stoffene og andre viktige livsopprettholdende stoffer produseres ved hjelp av cellekjernen. Ikke bare cellekjernen, men også de andre komponentene i somaen spiller en viktig rolle. I tillegg kontrollerer cellekjernen alle metabolske veier i alle celler, inkludert nerveceller. For å gjøre dette inneholder cellekjernen alle genene våre, som avhengig av bruk kan leses og oversettes til nødvendige proteiner og enzymer.

Du finner mer informasjon om nervecellens særegenhet på: Nervecelle