Nucleul celular, funcții, structură și compoziție



nucleu celular este un compartiment fundamental al celulelor eucariote. Este cea mai vizibilă structură a acestui tip de celulă și are materialul genetic. Acesta direcționează toate procesele celulare: conține toate instrucțiunile codificate în ADN pentru a efectua reacțiile necesare. Este implicat în procesele de diviziune celulară.

Toate celulele eucariote au un nucleu, cu excepția unor exemple specifice, cum ar fi celulele roșii sanguine mature (eritrocite) la mamifere și celulele phloem în plante. De asemenea, există celule cu mai mult de un nucleu, cum ar fi unele celule musculare, hepatocite și neuroni.

Nucleul a fost descoperit în anul 1802 de către Franz Bauer; Totuși, în 1830, omul de știință Robert Brown a observat, de asemenea, această structură și a devenit popular ca descoperitorul său principal. Datorită mărimii sale mari, aceasta poate fi observată în mod clar sub microscop. În plus, este o structură de colorare ușoară.

Nucleul nu este o entitate sferică omogenă și statică cu ADN dispersat. Este o structură complexă și complexă, cu componente și componente diferite în interior. În plus, este dinamic și se schimbă constant în întregul ciclu celular.

index

  • 1 Caracteristici
  • 2 Funcții
    • 2.1 Reglementarea genetică
    • 2.2 Tăierea și îmbinarea
  • 3 Structura și compoziția
    • 3.1 Plicul nuclear
    • 3.2 Complexul cu pori nucleari
    • 3.3 Cromatină
    • 3.4 Nucléolo
    • 3.5 Corpul lui Cajal
    • 3.6 Organismele LMP
  • 4 Referințe

caracteristici

Nucleul este structura principală care permite diferențierea între celulele eucariote și procariotice. Este cel mai mare compartiment celular. În general, nucleul este aproape de centrul celulei, dar există și excepții, cum ar fi celulele plasmatice și celulele epiteliale.

Este o organelle în formă de sferă cu diametrul de aproximativ 5 μm în medie, dar poate ajunge la 12 μm, în funcție de tipul de celulă. Pot ocupa aproximativ 10% din volumul total al celulelor.

Are un înveliș nuclear format din două membrane care îl separă de citoplasmă. Materialul genetic este organizat împreună cu proteinele din interior.

În ciuda faptului că în interiorul nucleului nu există alte subcompartimente membranoase, dacă se poate distinge o serie de componente sau regiuni din cadrul structurii care au funcții specifice.

funcții

Nucleului i se atribuie un număr extraordinar de funcții, deoarece conține colecția tuturor informațiilor genetice ale celulei (excluzând ADN-ul mitocondrial și ADN-ul cloroplast) și direcționează procesele de diviziune celulară. Pe scurt, principalele funcții ale nucleului sunt următoarele:

Reglementarea genetică

Existența unei barieri lipidice între materialul genetic și restul componentelor citoplasmatice ajută la reducerea interferenței altor componente în funcționarea ADN-ului. Aceasta reprezintă o inovație evolutivă de mare importanță pentru grupurile de eucariote.

Tăiere și îmbinare

Procesul de împărțire a ARN-ului mesager apare în nucleu, înainte ca molecula să se mute la citoplasmă.

Obiectivul acestui proces este eliminarea intronilor ("bucăți" de material genetic care nu codifică și exonii de întrerupere, zone care codifică) de ARN. Ulterior, ARN-ul părăsește nucleul, unde este transformat în proteine.

Există și alte funcții mai specifice ale fiecărei structuri de bază care vor fi discutate mai târziu.

Structura și compoziția

Nucleul constă din trei părți definite: anvelopa nucleară, cromatina și nucleul. Mai jos vom descrie în detaliu fiecare structură:

Plic nuclear

Invelisul nuclear este compus din membrane de natură lipidică și separă nucleul de restul componentelor celulare. Această membrană este dublă, iar între acestea se află un spațiu mic numit spațiu perinuclear.

Sistemul membranar intern și extern formează o structură continuă cu reticulul endoplasmatic

Acest sistem de membrană este întrerupt de o serie de pori. Aceste canale nucleare permit schimbul de material cu citoplasma deoarece nucleul nu este complet izolat de restul componentelor.

Complexul porilor nucleari

Prin aceste pori, schimbul de substanțe are loc în două moduri: pasiv, fără a fi nevoie de cheltuieli cu energia; sau activ, cu cheltuieli de energie. În mod pasiv, molecule mici, cum ar fi apă sau săruri, pot intra și ieși, mai puțin de 9 nm sau 30-40 kDa.

Acest lucru se întâmplă în contrast cu moleculele cu greutate moleculară mare, care necesită ATP (energie-adenozin trifosfat) să circule prin aceste compartimente. Moleculele mari includ bucăți de ARN (acid ribonucleic) sau alte biomolecule de natură proteică.

Porii nu sunt doar găuri prin care moleculele trec. Proteinele sunt structuri de dimensiuni importante, care pot conține 100 sau 200 de proteine ​​și se numesc "complexe cu pori nucleare". Structurally, seamănă cu un coș de baschet. Aceste proteine ​​se numesc nucleoporine.

Acest complex a fost găsit într-un număr mare de organisme: de la drojdii la oameni.În plus față de funcția de transport celular, ea este, de asemenea, implicată în reglarea exprimării genelor. Ele sunt o structură indispensabilă pentru eucariote.

În ceea ce privește mărimea și numărul, complexul poate duce la o dimensiune de 125 mda la vertebrate, și un grup de bază în acest animal poate avea aproximativ 2.000 de pori. Aceste caracteristici variază în funcție de taxonul studiat.

cromatinei

Cromatina se găsește în nucleu, dar nu o putem considera ca un compartiment al nucleului. Acesta primește acest nume pentru capacitatea excelentă de colorare și este observat sub microscop.

ADN-ul este o moleculă liniară extrem de lungă în eucariote. Compactizarea sa este un proces cheie. Materialul genetic este asociat cu o serie de proteine ​​numite histone, care au o mare afinitate pentru ADN. Există, de asemenea, alte tipuri de proteine ​​care pot interacționa cu ADN-ul și nu sunt histone.

În histone, bobinele ADN formează cromozomi. Acestea sunt structuri dinamice și nu sunt în mod constant pe forma lor tipică (Xs și YS ne sunt folosite pentru a vedea în ilustrațiile de cărți). Acest aranjament apare numai în timpul proceselor de diviziune celulară.

În restul etapelor (când celula nu se află în proces de divizare), nu se pot distinge cromozomii individuali. Acest fapt nu sugerează că cromozomii sunt dispersați omogen sau dezordonat de nucleu.

La interfață, cromozomii sunt organizați în domenii specifice. În celulele mamifere, fiecare cromozom ocupă un "teritoriu" specific.

Tipuri de cromatină

Se pot distinge două tipuri de cromatină: heterochromatină și eucromatină. Primul este puternic condensat și este situat în periferia nucleului, astfel încât mecanismele de transcriere nu au acces la aceste gene. Eucromatinul este organizat mai slab.

Heterochromatina este împărțită în două tipuri: heterochromatina constitutivă, care nu este niciodată exprimată; și heterocromatină facultativă, care nu este transcrisă în unele celule și în altele da.

Cel mai cunoscut dintre heterocromatinei și regulator al expresiei genei este exemplul de condensare și cromozomului X inactivării la mamifere, femelele au XX cromozomi sexuali, în timp ce masculii sunt XY.

Din motive de dozare a genei, femeile nu pot avea de două ori mai multe gene în X decât bărbații. Pentru a evita acest conflict, un cromozom X este inactivat (devenind heterochromatin) la întâmplare în fiecare celulă.

nucleoli

Nucleul este o structură centrală foarte relevantă. Nu este un compartiment delimitat de structuri membranoase, este o zonă mai închisă a nucleului cu funcții specifice.

In acest domeniu, genele care codifică pentru ARN ribozomal, transcris de ARN polimeraza I. In ADN-ul uman, aceste gene sunt găsite în sateliți sunt grupați următorii cromozomi: 13, 14, 15, 21 și 22. Acestea sunt organizatorii nucleolari.

La rândul său, nucleolul este separat în trei regiuni discrete: centrele fibrilare, componentele fibrilare și componentele granulare.

Studii recente au acumulat din ce în ce dovezi posibile caracteristici suplimentare ale nucleol, nu limitează doar la sinteza și asamblarea ARN-ului ribozomal.

În prezent se crede că nucleolul poate fi implicat în asamblarea și sinteza diferitelor proteine. Au fost evidențiate și modificări post-transcripționale în această zonă nucleară.

Nucleul este, de asemenea, implicat în funcțiile de reglementare. Un studiu a arătat cum a fost legată de proteinele supresoare tumorale.

Corpul lui Cajal

Corpurile lui Cajal (numite și corpuri spiralate) sunt numiți în onoarea descoperitorului său, Santiago Ramón y Cajal. Acest cercetator a observat aceste corpusculi in neuroni in anul 1903.

Ele sunt structuri mici sub formă de sfere și există 1 până la 5 copii pe nucleu. Aceste organisme sunt foarte complexe, cu un număr destul de mare de componente, printre acești factori de transcripție și mașini legate de despicare.

Aceste structuri sferice s-au găsit în diferite părți ale nucleului, deoarece sunt structuri mobile. Acestea sunt de obicei găsite în nucleoplasmă, deși celulele canceroase au fost găsite în nucleol.

Există două tipuri de corpuri de cutii în nucleu, clasificate în funcție de mărimea lor: mari și mici.

LMP

Organele LMP (pentru acronimul său în limba engleză, leucemie promyelocitară) sunt mici zone sferice subunitare cu importanță clinică, deoarece au fost legate de infecții virale și oncogeneză.

În literatura de specialitate, ele sunt cunoscute printr-o varietate de nume, cum ar fi domeniul nuclear 10, corpurile Kremer și domeniile PML oncogene.

Un nucleu posedă 10 până la 30 din aceste domenii și are un diametru de la 0,2 la 1,0 μm. Funcțiile sale includ reglarea genelor și sinteza ARN.

referințe

  1. Adam, S. A. (2001). Complexul porilor nucleari. Genomă biologie, 2(9), recenzii0007.1-reviews0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologie: viața pe pământ. Educație Pearson.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Corpurile nucleare de leucemie promielocitară (LMP) sunt structuri de proteine ​​care nu acumulează ARN. Jurnalul de biologie celulară, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Nucleul celular. Elsevier.
  5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Celula: o abordare moleculară. Sunderland, MA: Asociații din Sinauer.
  6. Curtis, H., și Schnek, A. (2008). Curtis. biologie. Ed. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Arhitectură funcțională în nucleul celular. Biochemical Journal, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Histologia și embriologia ființei umane: baze celulare și moleculare. Ed. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Plicul nuclear. Perspective Cold Spring Harbor în biologie, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G. și Schwartz, T. U. (2015). Structura complexă a porilor nucleari și funcția dintr-o privire. Jurnalul de Cell Science, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A.T. (2002). Corpul auxiliar al lui Cajal. Rev Esp Patol, 35 de ani, (4), 529-532.
  12. Newport, J.W., & Forbes, D.J. (1987). Nucleul: structura, funcția și dinamica. Revizuirea anuală a biochimiei, 56(1), 535-565.