Funktioner af cellekernen

introduktion

Kernen (kerne) danner den største organelle af eukaryote celler og er placeret i cytoplasmaet adskilt af en dobbelt membran (nuklear hylster). Som bærer af genetisk information indeholder cellekernen genetisk 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. Visse celletyper, såsom muskelfibre eller specialiserede celler i knogler, kan have mere end en kerne.

Få mere information om Cellekerne

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 ud over cellekernen også DNA ("mitokondrie-DNA"). Imidlertid koder det mitokondrie genom kun for et par proteiner, som hovedsagelig er nødvendige i åndedrætskæden til energiproduktion.

Læs mere om dette på:

• Mitokondrier
• Celleånding hos mennesker (åndedrætskæde)

Illustration af en cellekerne

1. Kerne -
   Kerne
2. Ydre kernemembran
   (Atomkonvolut)
   Nukleolemma
3. Indre nuklear membran
4. Atomkropper
   Nucleolus
5. Nukleart plasma
   Nukleoplasma
6. DNA-tråd
7. Nuklear pore
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 et lager af deoxyribonukleinsyre (DNA) er cellekernen cellens kontrolcenter og regulerer mange vigtige processer med cellemetabolisme. Cellekernen er vigtig for, at en celle kan fungere. Celler uden en kerne kan normalt ikke overleve. En undtagelse herfra er de kerneholdige røde blodlegemer (Erytrocytter). Ud over regulatoriske funktioner inkluderer cellekernens opgaver lagring, duplikering og transmission af DNA.

DNA'et ligger i form af en lang, strenglignende dobbelt spiral i cellekernen, hvor den kompakt pakkes i kromosomer med kerneproteiner, histonerne. Kromosomer består af kromatin, som kun kondenserer til mikroskopisk synlige kromosomer under celledeling. Hver menneskelig celle indeholder 23 kromosomer i duplikat, som arves 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. De genetiske informationskoder for proteiner, der er ansvarlige for cellens funktion og struktur. Om nødvendigt transskriberes visse sektioner af DNA, kaldet gener, til et messenger-stof (messenger-RNA eller mRNA). Det mRNA, der dannes, forlader cellekernen og fungerer som en skabelon til syntesen af ​​de respektive proteiner.

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

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

Men ikke kun baser er involveret i DNA-strukturen. DNA'et består af nukleotider i træk, som igen består af et sukker, et fosfat og en base. Nukleotiderne repræsenterer rygraden i DNA'et, som er i form af en spiralformet dobbelt spiral. Derudover kondenseres denne streng yderligere, så den passer ind i cellens lille kerne. Derefter taler man også om kromosomer som en form for emballage til DNA. Med hver celledeling kopieres det komplette DNA, så hver dattercelle også indeholder den helt identiske genetiske information.

Kromosomer, der bruges til at pakke DNA

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

Yderligere information om celledeling af celler findes på: Mitose

RNA som en del af cellekernen

RNA beskriver ribonukleinsyren, som har en struktur svarende til den af ​​DNA. Dette er imidlertid en enkeltstrenget struktur, der adskiller sig fra DNA med hensyn til individuelle komponenter. Derudover er RNA også meget kortere end DNA'et og har flere forskellige opgaver i forhold til det. På denne måde kan RNA opdeles i forskellige RNA-undergrupper, der udfører forskellige opgaver. Blandt andet spiller mRNA en vigtig rolle under celledeling af celler. 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 proteinbiosyntese er transkriptionen af ​​DNA'et til mRNA (transkription) og finder sted i cellekernen. En DNA-streng fungerer som en skabelon til en komplementær RNA-sekvens. Da der imidlertid ikke kan produceres proteiner i cellekernen, skal det dannede mRNA udledes i cytoplasmaet og bringes til ribosomerne, hvor den faktiske syntese af proteinerne i sidste ende finder sted. Inden i ribosomerne omdannes mRNA til en sekvens af aminosyrer, der bruges til at opbygge proteiner. Denne proces kaldes oversættelse.

Inden messenger-RNA'et kan transporteres ud af kernen, behandles det imidlertid 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 et udskrift. Denne proces gør det muligt for mennesker at producere et stort antal forskellige proteiner med relativt få gener.

Replikation

En anden vigtig funktion af cellen, som finder sted i cellekernen, er duplikering af DNA (Replikation). I en celle er der en konstant 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. Inden en celle kan dele sig, skal alle genetiske oplysninger dog først duplikeres.Dette er vigtigt, fordi genomet på alle celler i en organisme er helt identisk.

Replikering finder sted på et nøjagtigt defineret tidspunkt under celledeling i cellekernen; begge processer er tæt forbundet og styres af visse proteiner (Enzymer) reguleret. For det første adskilles det dobbeltstrengede DNA, og hver enkelt streng tjener som en skabelon til den efterfølgende duplikering. For at gøre dette dokker forskellige enzymer på DNA'et og supplerer enkeltstrengen for at danne en ny dobbelt helix. I slutningen af ​​denne proces er der oprettet en nøjagtig kopi af DNA'et, som kan videregives til dattercellen, når den deler sig.

Men hvis der opstår fejl i en af ​​cellecyklusfaserne, kan forskellige mutationer udvikles. 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. Men hvis fejlen påvirker visse kromosomer eller kromosomdele, er det en kromosommutation. Hvis kromosomtallet påvirkes, fører det til en genommutation.

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

Nukleare porer og signalveje

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

Visse metaboliske faktorer og signalstoffer når kernen gennem disse porer og påvirker transkriptionen af ​​visse proteiner der. Konverteringen af ​​genetisk information til proteiner overvåges nøje og reguleres af mange metaboliske faktorer og signalstoffer, man taler om genekspression. Mange signalveje, der finder sted i en celle, ender i kernen og påvirker genekspressionen af ​​visse proteiner der.

Atomlegeme (nucleolus)

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

Kernen er en sfærisk, tæt struktur, der kan ses tydeligt under lysmikroskopet og er klart afgrænset inden i cellekernen. Det danner et funktionelt uafhængigt område af kernen, men er ikke omgivet af sin egen membran. Nukleolus består af DNA, RNA og proteiner, der ligger sammen i et tæt konglomerat. Modning af de ribosomale underenheder finder sted i nucleolus. Jo flere proteiner der syntetiseres i en celle, jo flere ribosomer kræves, og derfor har metabolisk aktive celler flere nukleare 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. Cellekernen påtager sig imidlertid en anden vigtig opgave. Blandt andet er nervecellerne ansvarlige for excitationen af ​​vores muskler, hvilket i sidste ende fører til bevægelse af musklerne. Kommunikation mellem nerveceller og mellem nerveceller og muskler finder sted via messenger-stoffer (Senderen). 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 styrer cellekernen alle metaboliske veje i alle celler, inklusive nerveceller. For at gøre dette indeholder cellekernen alle vores gener, som afhængigt af brugen kan læses og oversættes til de krævede proteiner og enzymer.

Du kan finde flere oplysninger om nervecellens ejendommelighed på: Nervecelle