Når man ser på en plante- eller dyrecelle under et mikroskop, er det vanligvis lett å få øye på kjernen da det er den mer iøynefallende strukturen inne i cellen. Kjernen var den første celleorganellen som ble oppdaget. Kjernen i en eukaryot celle omslu*tter DNA (deoksyribonukleinsyre). DNAet inneholder spesifikasjonene for cellefunksjonen; derfor kontrollerer kjernen all celleaktivitet.
Cellekjernestruktur
Cellekjernen er karakteristisk for eukaryote celler; eukaryot betyr "ekte kjerne", i kontrast til prokaryote celler (i bakterier og archaea) som ikke har en kjerne. I prokaryote celler er det genetiske materialet konsentrert i en region av cytoplasmaet kalt nukleoiden. Under et mikroskop er det lett å skille eukaryote fra prokaryote celler på grunn av kjernen (og tilstedeværelsen av andre organeller som beskrevet i artikkelen vår om eukaryote celler).
Cellekjernediagram
Decellekjernen(flertall, kjerner) har en sfærisk eller elliptisk form og er avgrenset av to membraner (se figur 1 og 2). Hver av disse membranene er et fosfolipid-dobbeltlag, som det som utgjør plasmamembranen (plasmamembranen har ett dobbeltlag, kjernen har to dobbeltlag)
Strukturen dannet av den indre (vendt mot innsiden av kjernen) og ytre (mot cytoplasma) tolagsmembraner kalleskjernefysisk konvolutt. Den ytre membranen er kontinuerlig med det endoplasmatiske retikulumet i cytoplasmaet, og begge organellene jobber sammen som en del av cellens endomembransystem.
Decellekjernener den membranbundne organellen som inneholder genetisk materiale (kromosomer) i en eukaryot celle og kontrollerer cellulær aktivitet.
Diagram over en eukaryot celles kjerne og dens komponenter. Det endoplasmatiske retikulumet er kontinuerlig med den ytre membranen til kjernekappen
Det erkjernefysiske porerover hele kjernehylsen som ioner og molekyler beveger seg gjennom mellom kjernens indre og cytoplasma. Proteiner omgir hver kjernepore og danner enporekomplekssom kontrollerer passasjen av proteiner, RNA-molekyler og større komponenter.
Den indre delen av atomkonvolutten er dekket avkjernefysisk lamina(bortsett fra der porene er), en mesh-lignende struktur sammensatt av proteinfilamenter. Lamellen gir støtte til kjernefysisk konvolutt og opprettholder kjerneformen.
Funksjonene til kjernefysiske konvolutten og dens lamina er ikke godt forstått; imidlertid ser de ut til å være involvert i grunnleggende prosesser for cellen. Minst åtte menneskelige sykdommer skyldes mutasjoner i genet LMNA, som bærer informasjonen for en type kjernefysiske laminer. Disse sykdommene har likheter med defekter relatert til aldring, som reduksjon i funksjoner som cellulær spredning og evnen til å reparere vev. En av disse er progeria, et arvelig syndrom som gir symptomer på for tidlig aldring (inkludert tap av subkutant fett, redusert muskelutvikling og bentetthet, og alopecia). Den gjennomsnittlige dødsalderen for progeriapasienter er 12-15 år.
Vi finner det meste av cellens genetiske materiale og ett eller flerenukleoler(entallnukleolus) inne i kjernen. Nukleolen ser ut som en tett masse av granuler og fibre, ikke avgrenset av en membran. Denne massen er sammensatt av regioner av kromatin involvert i ribosomsyntese, assosiert med RNA-molekyler ogproteiner. Kjernekomponentene er nedsenket i en halvfast væske som fyller innsiden av kjernen, kaltnukleoplasma.
DNAet ieukaryote celler(plante, dyr,sopp, og protistceller) er organisert i flere lineærekromosomer. DNA er et ekstremt stort og tynt molekyl som lett kan bli flokete og knekke. Dermed er det forbundet medproteinersom bidrar til å opprettholde strukturen. Komplekset av DNA og proteiner kalleskromatinog utgjørkromosomer. I en celle som ikke deler seg eller formerer seg, er kromosomene noe løse og ser ut som et granulært agglomerat av tråder. Det er først under delingsprosessen at kromatinet kondenserer (det spoler seg opp og tykner) og blir synlig (figur 2, B-D, viser plantekjernenecellersom deler).
Du kan sjekke mer om kromosomer her ogcelledelingher.
Vi sier at kjernen inneholder det meste av cellens genetiske materiale (kjernefysisk DNA) fordi mitokondrier og kloroplaster har noen egne gener (begge disse organellene stammer mest sannsynlig fra forfedres frittlevende bakterier som ble oppslukt av en forfedres vertscelle gjennom endosymbiose, og derfor hadde sitt eget genetiske materiale i utgangspunktet).
Cellekjernefunksjon
Cellekjernen har to hovedfunksjoner:
- Lagring av det meste av cellens genetiske materiale.
- Duplisering av det genetiskemateriale (kromosomer) under interfasen av cellesyklusen, som skal distribueres til dattercellene under celledeling (se figur 2), inkludert transkripsjonav spesifikasjonene for proteinsyntese fra DNA til RNA.
Figur 2. Utsnitt av en løkrotspiss. Fargede cellekjerner er synlige i forskjellige cellesyklusstadier. A) interfase, B) tidlig stadium av celledeling, C og D) celler som gjennomgår mitose. Kilde: modifisert fra Berkshire Community College Bioscience Image Library, offentlig domene, flickr.com.
Kjernen er cellens kontrollsenter fordi den omslu*tter det genetiske materialet, som inneholder informasjonen som spesifiserer all celleaktivitet.Et kromosom består av hundrevis til tusenvis av mindre segmenter som inneholdergenetisk informasjonfor spesifikke egenskaper (for eksempel fargen på et dyrs pels). Hvert av disse segmentene er engenet. Rekkefølgen avnukleotideri et gen fungerer som en kode (kalt den genetiske koden) for å lage et protein.
Generikke syntetisere proteiner direkte. Prosessen for å gå fra gen til protein kallesgenuttrykk(fordi proteiner er det tilsvarende uttrykket av gener) og involverer to trinn,transkripsjonogoversettelse.Kjernen er stedet der transkripsjon skjer.Kjernen transkriberer (eller kopierer) nukleotidsekvensen fra et gen til den tilsvarende RNA-sekvensen, som kallesmessenger RNA -mRNA-(husk franukleinsyrerstruktur at RNA ligner på et DNA-molekyl, bortsett fra at i RNA er sukkerdelen ribose i stedet for deoksyribose og har en uracilbase i stedet for tymin).
Med andre ord fungerer DNA-sekvensen som en mal som transkriberes til mRNA. Dette segmentet av mRNA forlater deretter kjernen gjennom kjerneporene og vil bli oversatt til det tilsvarende proteinet av ribosomer i cytoplasmaet.
Dette er en forenklet beskrivelse av transkripsjon; vi studerer hele prosessen med genuttrykk mer detaljert i Reguleringen avGenuttrykkog transkripsjonsforskriftsartikler.
Nukleolus transkriberer også segmenter av DNA som koder forribosomalt RNA-rRNA-. Som navnet indikerer, er rRNA involvert i produksjonen av en annen celleorganell, denribosom.Proteinerfra cytoplasma kommer inn i kjernen gjennom kjerneporene og, i kjernen, settes sammen med rRNA-molekylene til ribosomunderenheter.Ribosomerbestår av en stor og en liten underenhet. Ribosomunderenhetene forlater kjernen til cytoplasmaet, hvor ribosomsammenstillingen er fullført.
Alleenzymerog andre proteiner som trengs inne i kjernen (som proteinene assosiert med DNA eller de som kreves for å lage ribosomunderenhetene) syntetiseres i cytoplasmaet av ribosomer og kommer deretter inn i kjernen gjennom kjerneporene. På den annen side må RNA-molekyler og ribosomunderenheter syntetisert i kjernen forlate porene for å delta iprotein syntesei cytoplasmaet.
Plante- og dyrecellekjernen: Er det en forskjell?
Alleeukaryote cellerhar en kjerne, inkludert dyr, plante,sopp, og protistceller. Det er ingen store forskjeller i strukturen eller funksjonene til kjernen blant eukaryote organismer. Noen eukaryote celler kan miste kjernen som en del av utviklingen (som røde blodceller ipattedyr), eller noen ganger oppstår feil undercelledeling, og en av dattercellene kan beholde begge kjernene mens den andre ikke har noen kjerne (er anukleert).
Har blodceller en kjerne?
Modne røde blodlegemer ipattedyrikke har en kjerne. Røde blodlegemer (RBC), som alle andreeukaryote celler, har en kjerne når den dannes. Men deres funksjon er å transportere oksygen til hver celle i kroppen vår. Jo mer hemoglobin (molekylet som binder seg til oksygen) en RBC kan bære, jo mer effektiv vil den være. Derfor støter RBC ut kjernen og andre organeller når de modnes for å ha mer plass til hemoglobinmolekyler.
Hva betyr det at en celle ikke har en kjerne? Som forventet utføres ikke kjernens funksjoner i modne røde blodlegemer. De transkriberer ikke DNA til RNA og syntetiserer heller ikke proteiner (som en konsekvens har de ikke de fleste organeller til å gjøre dette heller). RBC kan heller ikke dele seg og produseres derfor i benmargen; de har en levetid på 100-120 dager og skiftes fortløpende ut. RBC i andre virveldyr (fisk,reptiler, fugler) er større enn hos pattedyr, og de har en kjerne, men den er inaktiv.
Cell Nucleus - Viktige takeaways
- Cellekjernen inneholder det meste av arvestoffet i en eukaryot celle og kontrollerer cellulær aktivitet.
- Cellekjernen er avgrenset av kjernekappen, som er sammensatt av to tolags membraner. Kjernekonvolutten er en del av cellens endomembransystem.
- Cellekjernen har to hovedfunksjoner: duplisering av arvestoffet (kromosomer) som skal distribueres undercelledeling; ogtranskripsjonavprotein syntese’ spesifikasjoner fra DNA til RNA.
- Kjernen er stedet fortranskripsjon, hvor et DNA-segment transkriberes til et molekyl av messenger-RNA (mRNA), som vil bli oversatt til det tilsvarende proteinet i cytoplasmaet.
- Nukleolus transkriberer segmenter av DNA som koder for ribosomalt RNA (rRNA) og setter dem sammen medproteinerå danne underenhetene tilribosomer.
- Alleproteinernødvendig inne i kjernen syntetiseres i cytoplasma avribosomerog deretter gå inn i kjernen gjennom kjernefysiske porer. På den annen side må RNA-molekyler som syntetiseres i kjernen gå ut i cytoplasmaet for å delta iprotein syntese.
Referanser
Leslie Mounkes og Colin Stewart, Aldring og kjernefysisk organisasjon: laminer og progeria,Nåværende mening i cellebiologi, 2004
Cristin Carr, Hvor rødtblod cellernuke their nuclei, 10. februar 2008. Whitehead Institute.
https://wi.mit.edu/news/how-red-blood-cells-nuke-their-nuclei
