Funktioner af cellekernen

introduktion

Cellekernen (kerne) danner den største organelle af eukaryote celler og er placeret i cytoplasmaet, adskilt af en dobbelt membran (nukleærhylster). Som bærer af den genetiske information indeholder cellekernen den genetiske information i form af kromosomer (DNA-streng) og spiller således en væsentlig rolle i arv. De fleste pattedyrceller har kun en kerne; denne er rund og har en diameter på 5 til 16 mikrometer. Med visse celletyper, f.eks. Muskelfibre eller specialiserede celler i knogler kan have mere end en kerne.

Få mere information om Cellekernen

Funktioner af cellekernen

Cellekernen er den vigtigste organelle i en celle og udgør 10-15% af cellevolumenet. Kernen indeholder det meste af en celles genetiske information. Hos mennesker indeholder mitokondrierne udover cellekernen også DNA ("mitokondrielt DNA"). Imidlertid koder mitokondrielt genom kun for et par proteiner, som hovedsageligt er nødvendige i åndedræts-kæden til energiproduktion.

Læs mere om dette på:

• Mitokondrier
• Celleånding hos mennesker (luftvejskæde)

Illustration af en cellekerne

1. Cellekernen -
   nucleus
2. Ydre kernemembran
   (Nuklear kuvert)
   Nucleolemma
3. Indre kernemembran
4. Kernekorpuskler
   nukleolus
5. Kerneplasma
   nukleoplasma
6. DNA-tråd
7. Kernepore
8. kromosomer
9. celle
   Celulla
   A - kerne
   B - celle

Du kan finde en oversigt over alle billeder fra Dr-Gumpert under: medicinske billeder

Opbevaring af genetisk information

Som en lager af deoxyribonukleinsyre (DNA) er cellekernen cellens kontrolcenter og regulerer mange vigtige processer i cellemetabolismen. Cellekernen er vigtig for, at en celle kan fungere. Celler uden en kerne kan normalt ikke overleve. En undtagelse fra dette er de nukleare røde blodlegemer (erythrocytter). Ud over regulatoriske funktioner inkluderer cellekernens opgaver lagring, duplikering og overførsel af DNA.

DNA'et ligger i form af en lang, strenglignende dobbelt spiral i cellekernen, hvor det pakkes kompakt i kromosomer med kerneproteiner, histonerne. Kromosomer består af kromatin, der kun kondenseres til dannelse af mikroskopisk synlige kromosomer under celledeling. Hver menneskelig celle indeholder 23 kromosomer, hver i duplikat, som er arvet fra begge forældre. Halvdelen af ​​generne i en celle kommer fra moderen, den anden halvdel fra faderen.

Cellekernen styrer metaboliske processer i cellen ved hjælp af messenger-molekyler fremstillet af RNA. Den genetiske information koder for proteiner, der er ansvarlige for cellens funktion og struktur. Om nødvendigt transkriberes visse sektioner af DNA, kaldet gener, til et messenger-stof (messenger-RNA eller mRNA). Det mRNA, der dannes, forlader cellekernen og tjener som en skabelon til syntesen af ​​de respektive proteiner.

Tænk på DNA som et slags krypteret sprog, der består af fire bogstaver. Dette er de fire baser: adenin, thymin, guanin og cytosin. Disse bogstaver danner ord, der hver består af tre baser, kaldet kodoner.

Hver kodon koder for en specifik aminosyre og danner således grundlaget for proteinbiosyntesen, fordi sekvensen af ​​baser af generne oversættes til et protein ved at forbinde de respektive aminosyrer. Hele denne krypterede information kaldes den genetiske kode. Den specifikke sekvens af baserne gør vores DNA unikt og bestemmer vores gener.

Men ikke kun baser er involveret i strukturen af ​​DNA. DNA'et er sammensat af nukleotider i en række, der igen består af et sukker, et fosfat og en base. Nukleotiderne repræsenterer rygraden i DNA'et, som er i form af en spiralformet dobbelt helix. Derudover kondenseres denne streng yderligere, så den passer ind i den lille kerne i cellen. Derefter taler vi også om kromosomer som form for emballering til DNA. Ved hver celledeling kopieres det komplette DNA, så hver dattercelle også indeholder den fuldstændigt identiske genetiske information.

Kromosomer brugt til at pakke DNA

Et kromosom er en bestemt form for emballering af vores genetiske materiale (DNA), der kun er synlig under celledeling. DNA er en lineær struktur, der er alt for lang til at passe ind i vores cellekerne i dens naturlige tilstand. Dette problem løses ved forskellige pladsbesparende spiraler af DNA og inkorporering af små proteiner, som DNA'et kan fortsætte med at vikle rundt om. Den mest kompakte form for DNA er kromosomerne. Under mikroskopet forekommer disse som små stavformede legemer med en central indsnævring.Denne form af DNA kan kun observeres under celledeling, dvs. under mitose. Celleinddelingen kan til gengæld opdeles i flere faser, hvorved kromosomerne bedst repræsenteres i metafasen. De normale kropsceller har et dobbelt sæt kromosomer, der består af 46 kromosomer.

Yderligere information om cellekernedeling er tilgængelig på: mitose

RNA som en del af cellekernen

RNA'en beskriver ribonukleinsyren, som har en struktur, der ligner strukturen i DNA. Dette er imidlertid en enkeltstrenget struktur, der adskiller sig fra DNA i individuelle komponenter. Derudover er RNA også meget kortere end DNA'et og har adskillige forskellige opgaver sammenlignet med det. På denne måde kan RNA opdeles i forskellige RNA-undergrupper, der udfører forskellige opgaver. Blandt andet spiller mRNA en vigtig rolle under cellekernedeling. Ligesom tRNA bruges det også til produktion af proteiner og enzymer. En anden undergruppe af RNA er rRNA, som er en del af ribosomerne og derfor også er involveret i produktionen af ​​proteiner.

Proteinsyntese

Det første trin i proteinbiosyntesen er transkriptionen af ​​DNA'et til mRNA (transkription) og finder sted i cellekernen. En DNA-streng tjener som en skabelon for en komplementær RNA-sekvens. Da der imidlertid ikke kan produceres proteiner inden i cellekernen, skal det dannede mRNA udledes i cytoplasmaet og bringes til ribosomerne, hvor den faktiske syntese af proteinerne finder sted. Indenfor ribosomerne omdannes mRNA til en sekvens af aminosyrer, der bruges til at opbygge proteiner. Denne proces kaldes oversættelse.

Inden messenger-RNA kan transporteres ud af kernen, behandles det først i mange trin, det vil sige, at visse sekvenser enten tilføjes eller skæres ud og sættes sammen igen. Dette betyder, at forskellige proteinvarianter kan opstå fra en transkription. Denne proces giver mennesker mulighed for at producere et stort antal forskellige proteiner med relativt få gener.

Replikation

En anden vigtig funktion af cellen, der finder sted i cellekernen, er duplikationen af ​​DNA (Replikation). I en celle er der en konstant cyklus af opbygning og nedbrydning: gamle proteiner, forurenende stoffer og metaboliske produkter nedbrydes, nye proteiner skal syntetiseres, og der skal produceres energi. Derudover vokser cellen og opdeles i to identiske datterceller. Før en celle kan dele sig, skal alle genetiske oplysninger dog først duplikeres. Dette er vigtigt, fordi genomet til alle celler i en organisme er absolut identisk.

Replikation finder sted på et nøjagtigt defineret tidspunkt under celledeling i cellekernen; begge processer er tæt forbundet og styres af visse proteiner (Enzymer) reguleret. Først separeres det dobbeltstrengede DNA, og hver enkelt streng tjener som en skabelon til den efterfølgende duplikering. For at gøre dette docking forskellige enzymer på DNA'et og komplementerer den enkelte streng for at danne en ny dobbelt helix. Ved afslutningen af ​​denne proces er der oprettet en nøjagtig kopi af DNA'et, som kan overføres til dattercellen, når det deler sig.

Hvis der dog forekommer fejl i en af ​​cellecyklusfaserne, kan forskellige mutationer udvikle sig. Der er forskellige typer mutationer, der kan forekomme spontant i forskellige faser af cellecyklussen. For eksempel, hvis et gen er defekt, kaldes det en genmutation. Hvis fejlen imidlertid påvirker visse kromosomer eller kromosomdele, er det en kromosommutation. Hvis kromosomnummeret påvirkes, fører det derefter til en genommutation.

Emnet kan også være af interesse for dig: Kromosomafvigelse - hvad betyder det?

Kerneporer og signalveje

Den dobbelte membran i nukleærhylsteret har porer, der tjener den selektive transport af proteiner, nukleinsyrer og signalstoffer ud og ind i kernen.

Visse metaboliske faktorer og signalstoffer trænger ind i kernen gennem disse porer og påvirker transkriptionen af ​​visse proteiner der. Konvertering af genetisk information til proteiner overvåges strengt og reguleres af mange metaboliske faktorer og signalstoffer, man taler om genekspression. Mange signalveje, der finder sted i en celleende i kernen, hvor de påvirker genekspressionen af ​​visse proteiner.

Atomlegeme (nucleolus)

Inde i kernen i eukaryote celler er kernen, kernekroppen. En celle kan indeholde en eller flere nucleoli, og celler, der er meget aktive og deler sig ofte, kan indeholde op til 10 nucleoli.

Kernen er en sfærisk, tæt struktur, der tydeligt kan ses under lysmikroskopet og er klart defineret i cellekernen. Det danner et funktionelt uafhængigt område af kernen, men er ikke omgivet af sin egen membran. Kernen består af DNA, RNA og proteiner, der ligger sammen i et tæt konglomerat. Modning af ribosomale underenheder finder sted i kernen. Jo flere proteiner der syntetiseres i en celle, jo flere ribosomer er nødvendige, og derfor har metabolisk aktive celler adskillige nukleære organer.

Funktion af kernen i nervecellen

Kernen i en nervecelle har en række funktioner. Kernen i en nervecelle er placeret i cellelegemet (Soma) sammen med andre cellekomponenter (organeller), såsom det endoplasmatiske retikulum (ER) og Golgi-apparatet. Som i alle kropsceller indeholder cellekernen den genetiske information i form af DNA. På grund af tilstedeværelsen af ​​DNA er andre kropsceller i stand til at duplikere sig selv via mitose. Imidlertid er nerveceller meget specifikke og stærkt differentierede celler, der er en del af nervesystemet. Som et resultat er de ikke længere i stand til at fordoble sig. Cellekernen påtager sig imidlertid en anden vigtig opgave. Nervecellerne er blandt andet ansvarlige for ophidselsen af ​​vores muskler, hvilket i sidste ende fører til bevægelse af musklerne. Kommunikation mellem nerveceller og mellem nerveceller og muskler foregår via messenger-stoffer (Transmitter). Disse kemiske stoffer og andre vigtige livsbærende stoffer produceres ved hjælp af cellekernen. Ikke kun cellekernen, men også de andre komponenter i somaen spiller en vigtig rolle. Derudover kontrollerer cellekernen alle metaboliske veje i alle celler, herunder nerveceller. For at gøre dette indeholder cellekernen alle vores gener, som kan læses afhængigt af brug og oversættes til de krævede proteiner og enzymer.

Yderligere information om nervecellens særlige egenskaber er tilgængelig fra: Nervecelle