Caracteristicile nucleului celular, funcții, structură

nucleul celular este un compartiment fundamental al celulelor eucariote. Este cea mai vizibilă structură a acestui tip de celulă și are materialul genetic. Conduce 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 din sânge (eritrocite) mature la mamifere și celulele floemice din plante. În mod similar, există celule cu mai mult de un nucleu, cum ar fi unele celule musculare, hepatocite și neuroni..

Nucleul a fost descoperit în 1802 de Franz Bauer; Cu toate acestea, în 1830, omul de știință Robert Brown a observat, de asemenea, această structură și a devenit popular ca principalul său descoperitor. Datorită dimensiunilor sale mari, poate fi observat clar la microscop. În plus, este o structură ușor de pătat..

Nucleul nu este o entitate sferică omogenă și statică cu ADN dispersat. Este o structură complexă și complicată cu diferite componente și părți în interior. În plus, este dinamic și se modifică constant pe tot parcursul ciclului celular..

Indice articol

• 1 Caracteristicile nucleului celular
• 2 Funcții
  • 2.1 Reglarea genelor
  • 2.2 Tăierea și îmbinarea
• 3 Structura și compoziția
  • 3.1 Plic nuclear
  • 3.2 Complexul porilor nucleari
  • 3.3 Cromatina
  • 3.4 nucleol
  • 3.5 Corpuri Cajal
  • 3.6 corpuri PML
• 4 Referințe

Caracteristicile nucleului celular

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

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

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

În ciuda faptului că nu există alte subcompartimente membranare în nucleu, se pot distinge o serie de componente sau regiuni din structură care au funcții specifice..

Caracteristici

Nucleului i se atribuie un număr extraordinar de funcții, deoarece conține colectarea tuturor informațiilor genetice ale celulei (excluzând ADN-ul mitocondrial și ADN-ul cloroplastului) și dirijează procesele de diviziune celulară. În rezumat, principalele funcții ale nucleului sunt următoarele:

Reglarea genelor

Existența unei bariere 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..

Tăierea și îmbinarea

Procesul de îmbinare a ARN-ului mesager are loc în nucleu, înainte ca molecula să călătorească în citoplasmă.

Obiectivul acestui proces este eliminarea intronilor („bucăți” de material genetic care nu codifică și care întrerup exonii, zone care codifică) din ARN. Ulterior, ARN-ul părăsește nucleul, unde este tradus în proteine..

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

Structura și compoziția

Nucleul este format din trei părți definite: anvelopa nucleară, cromatina și nucleolul. Vom descrie fiecare structură în detaliu mai jos:

Plic nuclear

Învelișul nuclear este compus din membrane de natură lipidică și separă nucleul de restul componentelor celulare. Această membrană este dublă și între acestea există un spațiu mic numit spațiu perinuclear.

Sistemul de membrană interioară și exterioară formează o structură continuă cu reticulul endoplasmatic

Acest sistem de membrane 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 acești pori schimbul de substanțe are loc în două moduri: pasiv, fără a fi nevoie de cheltuieli energetice; sau activ, cu cheltuieli de energie. Pasiv, molecule mici, cum ar fi apa sau sărurile, mai mici de 9 nm sau 30-40 kDa, pot intra și ieși.

Acest lucru se întâmplă în contrast cu moleculele cu greutate moleculară ridicată, care necesită ATP (energie-adenozin trifosfat) pentru a se deplasa prin aceste compartimente. Moleculele mari includ bucăți de ARN (acid ribonucleic) sau alte biomolecule cu caracter proteic.

Porii nu sunt pur și simplu găuri prin care trec moleculele. Sunt structuri proteice mari, care pot conține 100 sau 200 de proteine ​​și sunt numite „complex de pori nucleari”. Structural, seamănă mult cu un cerc de baschet. Aceste proteine ​​se numesc nucleoporine..

Acest complex a fost găsit într-un număr mare de organisme: de la drojdii la oameni. Pe lângă funcția de transport celular, este implicată și în reglarea expresiei genelor. Sunt o structură indispensabilă pentru eucariote.

În ceea ce privește dimensiunea și numărul, complexul poate atinge o dimensiune de 125 MDa la vertebrate, iar un nucleu din această grupă de animale poate avea aproximativ 2000 de pori. Aceste caracteristici variază în funcție de taxonul studiat..

Cromatina

Cromatina se găsește în nucleu, dar nu o putem considera ca un compartiment al acesteia. Acesta primește acest nume pentru capacitatea excelentă de a fi colorat și de a fi observat la microscop.

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

În histone, ADN-ul se înfășoară și formează cromozomi. Acestea sunt structuri dinamice și nu sunt în mod constant în forma lor tipică (X-urile și Y-urile pe care suntem obișnuiți să le vedem în ilustrațiile cărților). Acest aranjament apare doar în timpul proceselor de diviziune celulară.

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

La interfață, cromozomii sunt organizați în domenii specifice. În celulele mamiferelor, fiecare cromozom ocupă un „teritoriu” specific.

Tipuri de cromatină

Se pot distinge două tipuri de cromatină: heterocromatină și euchromatină. Primul este foarte condensat și este situat la periferia nucleului, astfel încât mașinile de transcriere nu au acces la aceste gene. Euchromatina este mai slab organizată.

Heterocromatina se împarte în două tipuri: heterocromatină constitutivă, care nu este niciodată exprimată; și heterocromatină facultativă, care nu este transcrisă în unele celule și este transcrisă în altele.

Cel mai faimos exemplu de heterocromatină ca regulator al expresiei genelor este condensarea și inactivarea cromozomului X. La mamifere, femelele au XX cromozomi sexuali, în timp ce masculii sunt XY..

Din motive de dozare a genelor, femelele nu pot avea de două ori mai multe gene în X decât bărbații. Pentru a evita acest conflict, un cromozom X este inactivat aleator (devenind heterocromatină) în fiecare celulă..

Nucleol

Nucleolul este o structură internă foarte relevantă a nucleului. Nu este un compartiment delimitat de structuri membranare, este o zonă mai întunecată a nucleului cu funcții specifice.

În această zonă, genele care codifică ARN ribozomal sunt grupate, transcrise de ARN polimeraza I. În ADN-ul uman, aceste gene se găsesc în sateliții următorilor cromozomi: 13, 14, 15, 21 și 22. Aceștia sunt organizatori nucleolari.

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

Studii recente au acumulat din ce în ce mai multe dovezi ale unor funcții suplimentare posibile ale nucleolului, nu numai limitate la sinteza și asamblarea ARN-ului ribozomal..

În prezent, se crede că nucleolul poate fi implicat în asamblarea și sinteza diferitelor proteine. Modificări post-transcripționale au fost, de asemenea, evidențiate în această zonă nucleară.

Nucleolul este implicat și în funcțiile de reglare. Un studiu a arătat cum a fost legat de proteinele supresoare tumorale.

Corpurile lui Cajal

Corpurile lui Cajal (numit și corpuri înfășurate) poartă acest nume în onoarea descoperitorului lor, Santiago Ramón y Cajal. Acest cercetător a observat aceste corpusculi în neuroni în 1903.

Sunt structuri mici sub formă de sfere și există de la 1 la 5 copii pe nucleu. Aceste corpuri sunt foarte complexe, cu un număr destul de mare de componente, inclusiv acești factori de transcripție și mașini conexe. îmbinarea.

Aceste structuri sferice au fost găsite în diferite părți ale nucleului, deoarece sunt structuri mobile. Ele se găsesc în general în nucleoplasmă, deși în celulele canceroase au fost găsite în nucleol.

Există două tipuri de corpuri de cutie în miez, clasificate în funcție de dimensiunea lor: mare și mic.

Corpuri PML

Corpuri PML (pentru acronimul său în engleză, leucemie promielocitară) sunt mici zone subnucleare sferice cu importanță clinică, deoarece au fost legate de infecții virale și oncogeneză.

Acestea sunt cunoscute printr-o varietate de nume din literatură, cum ar fi domeniul nuclear 10, corpurile Kremer și domeniile oncogene PML..

Un nucleu are 10 până la 30 din aceste domenii și au un diametru de 0,2 până la 1,0 µm. Printre funcțiile sale se remarcă reglarea genelor și sinteza ARN..

Referințe

1. Adam, S. A. (2001). Complexul porilor nucleari. Biologia genomului, Două(9), recenzii0007.1-recenzii0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G. și Byers, B. E. (2003). Biologie: viața pe pământ. Educația Pearson.
3. Boisvert, F. M., Hendzel, M. J. și Bazett-Jones, D. P. (2000). Corpurile nucleare de leucemie promielocitară (LMP) sunt structuri proteice care nu acumulează ARN. Jurnalul de biologie celulară, 148(2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Nucleul celular. Elsevier.
5. Cooper, G. M. și Hausman, R. E. (2000). Celula: o abordare moleculară. Sunderland, MA: asociați Sinauer.
6. Curtis, H. și Schnek, A. (2008). Curtis. biologie. Panamerican Medical Ed..
7. Dundr, M. și Misteli, T. (2001). Arhitectura funcțională în nucleul celular. Jurnal Biochimic, 356(2), 297-310.
8. Eynard, A. R., Valentich, M. A. și Rovasio, R. A. (2008). Histologia și embriologia ființei umane: baze celulare și moleculare. Panamerican Medical Ed..
9. Hetzer, M. W. (2010). Plicul nuclear. Perspectivele Cold Spring Harbor în biologie, Două(3), a000539.
10. Kabachinski, G. și Schwartz, T. U. (2015). Complexul porilor nucleari-structură și funcție dintr-o privire. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
11. Montaner, A. T. (2002). Corpul accesoriu al lui Cajal. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, J. W. și Forbes, D. J. (1987). Nucleul: structură, funcție și dinamică. Revizuirea anuală a biochimiei, 56(1), 535-565.