Funkcie bunkového jadra

úvod

Jadro (jadro) tvorí najväčšiu organelu eukaryotických buniek a je umiestnená v cytoplazme oddelená dvojitou membránou (jadrový obal). Ako nosič genetickej informácie obsahuje bunkové jadro genetickú informáciu vo forme chromozómov (vlákno DNA), a tak hrá podstatnú úlohu v dedičnosti. Väčšina buniek cicavcov má iba jedno jadro; toto je okrúhle a má priemer od 5 do 16 mikrometrov. Niektoré typy buniek, ako napríklad svalové vlákna alebo špecializované bunky v kostiach, môžu mať viac ako jedno jadro.

Získajte viac informácií o Bunkové jadro

Funkcie bunkového jadra

Bunkové jadro je najdôležitejšou organelou v bunke a tvorí 10 - 15% objemu bunky. Jadro obsahuje väčšinu genetickej informácie bunky. U ľudí obsahujú mitochondrie okrem bunkového jadra aj DNA („mitochondriálna DNA“). Mitochondriálny genóm však kóduje iba niekoľko proteínov, ktoré sú potrebné hlavne v dýchacom reťazci na výrobu energie.

Prečítajte si o tom viac na:

• Mitochondrie
• Bunkové dýchanie u ľudí (dýchací reťazec)

Ilustrácia bunkového jadra

1. Jadro -
   Jadro
2. Vonkajšia jadrová membrána
   (Jadrová obálka)
   Nucleolemma
3. Vnútorná jadrová membrána
4. Jadrové telieska
   Nucleolus
5. Jadrová plazma
   Nukleoplazma
6. DNA vlákno
7. Jadrový pór
8. Chromozómy
9. bunka
   Celulla
   A - jadro
   B - bunka

Prehľad všetkých snímok od Dr-Gumperta nájdete pod: lekárske snímky

Uchovávanie genetických informácií

Ako zásobáreň deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) je bunkové jadro riadiacim centrom bunky a reguluje mnoho dôležitých procesov bunkového metabolizmu. Bunkové jadro je nevyhnutné pre fungovanie bunky. Bunky bez jadra zvyčajne nemôžu prežiť. Výnimkou sú jadrové červené krvinky (Erytrocyty). Okrem regulačných funkcií patrí medzi úlohy bunkového jadra aj ukladanie, duplikácia a prenos DNA.

DNA leží vo forme dlhej dvojzávitnice podobnej vláknu v bunkovom jadre, kde je kompaktne zabalená do chromozómov s jadrovými proteínmi, histónmi. Chromozómy pozostávajú z chromatínu, ktorý počas delenia buniek iba kondenzuje na mikroskopicky viditeľné chromozómy. Každá ľudská bunka obsahuje duplikátne 23 chromozómov, ktoré sú zdedené po oboch rodičoch. Polovica génov v bunke pochádza od matky, druhá polovica od otca.

Bunkové jadro riadi metabolické procesy v bunke pomocou messengerových molekúl vyrobených z RNA. Genetické informačné kódy pre proteíny, ktoré sú zodpovedné za funkciu a štruktúru bunky. Ak je to potrebné, určité časti DNA, nazývané gény, sa transkribujú do nosnej látky (messenger RNA alebo mRNA). Vytvorená mRNA opúšťa bunkové jadro a slúži ako templát pre syntézu príslušných proteínov.

Predstavte si DNA ako druh šifrovaného jazyka zloženého zo štyroch písmen. Jedná sa o štyri základné zásady: adenín, tymín, guanín a cytozín. Tieto písmená tvoria slová, každé z troch základov, ktoré sa nazývajú kodóny.

Každý kodón kóduje určitú aminokyselinu a vytvára tak základ pre biosyntézu proteínov, pretože sekvencia báz génov sa prekladá do proteínu väzbou príslušných aminokyselín. Celá táto šifrovaná informácia sa nazýva genetický kód. Špecifická sekvencia báz robí našu DNA jedinečnou a určuje naše gény.

Na štruktúre DNA sa však podieľajú nielen zásady. DNA je zložená z nukleotidov v rade, ktoré pozostávajú z cukru, fosfátu a bázy. Nukleotidy predstavujú hlavný reťazec DNA, ktorý je vo forme špirálovej dvojitej špirály. Okrem toho je toto vlákno ďalej kondenzované, takže zapadá do malého jadra bunky. Potom sa hovorí aj o chromozómoch ako o forme balenia pre DNA. Pri každom delení buniek sa skopíruje úplná DNA, takže každá dcérska bunka obsahuje aj úplne identickú genetickú informáciu.

Chromozómy používané na balenie DNA

Chromozóm je určitá forma obalu nášho genetického materiálu (DNA), ktorá je viditeľná iba počas bunkového delenia. DNA je lineárna štruktúra, ktorá je príliš dlhá na to, aby sa zmestila do nášho bunkového jadra v prirodzenom stave. Tento problém je vyriešený rôznymi špirálami DNA šetriacimi priestor a zabudovaním malých proteínov, okolo ktorých sa môže DNA ďalej obaliť. Najkompaktnejšou formou DNA sú chromozómy. Pod mikroskopom sa javia ako telieska v tvare tyče s centrálnym zúžením. Túto formu DNA je možné pozorovať iba počas bunkového delenia, to znamená počas mitózy. Bunkové delenie zasa možno rozdeliť do niekoľkých fáz, pričom chromozómy sú najlepšie zastúpené v metafáze. Normálne bunky tela majú dvojitú sadu chromozómov, ktorú tvorí 46 chromozómov.

Ďalšie informácie o delení bunkových jadier sú dostupné na: Mitóza

RNA ako súčasť bunkového jadra

RNA popisuje ribonukleovú kyselinu, ktorá má štruktúru podobnú štruktúre DNA. Jedná sa však o jednovláknovú štruktúru, ktorá sa líši od DNA, pokiaľ ide o jednotlivé zložky. Okrem toho je RNA tiež oveľa kratšia ako DNA a má v porovnaní s ňou niekoľko rôznych úloh. Týmto spôsobom môže byť RNA rozdelená do rôznych podskupín RNA, ktoré vykonávajú rôzne úlohy. Okrem iného hrá mRNA dôležitú úlohu pri delení bunkových jadier. Rovnako ako tRNA sa používa aj pri výrobe bielkovín a enzýmov. Ďalšou podskupinou RNA je rRNA, ktorá je súčasťou ribozómov, a preto sa tiež podieľa na produkcii proteínov.

Syntézy bielkovín

Prvým krokom v biosyntéze bielkovín je transkripcia DNA do mRNA (prepis) a prebieha v bunkovom jadre. Vlákno DNA slúži ako templát pre komplementárnu sekvenciu RNA. Pretože však v bunkovom jadre nemožno produkovať žiadne proteíny, vytvorená mRNA musí byť vypustená do cytoplazmy a privedená do ribozómov, kde nakoniec dôjde k skutočnej syntéze proteínov. V ribozómoch sa mRNA prevádza na sekvenciu aminokyselín, ktoré sa používajú na tvorbu proteínov. Tento proces sa nazýva preklad.

Predtým, ako môže byť mediálna RNA transportovaná z jadra, je však najskôr spracovaná v mnohých krokoch, to znamená, že určité sekvencie sú buď pripojené, alebo vystrihnuté a opäť spojené. To znamená, že z jedného prepisu môžu vzniknúť rôzne varianty proteínov. Tento proces umožňuje človeku produkovať veľké množstvo rôznych proteínov s relatívne malým počtom génov.

Replikácia

Ďalšou dôležitou funkciou bunky, ktorá sa odohráva v bunkovom jadre, je duplikácia DNA (Replikácia). V bunke prebieha neustály cyklus hromadenia a odbúravania: staré bielkoviny, znečisťujúce látky a metabolické produkty sa rozkladajú, je potrebné syntetizovať nové bielkoviny a vyrábať energiu. Bunka navyše rastie a rozdeľuje sa na dve rovnaké dcérske bunky. Predtým, ako sa bunka môže rozdeliť, je však potrebné najskôr duplikovať všetky genetické informácie.To je dôležité, pretože genóm všetkých buniek v organizme je absolútne identický.

Replikácia prebieha v presne definovanom časovom okamihu počas delenia buniek v bunkovom jadre; oba procesy sú úzko spojené a sú riadené určitými proteínmi (Enzýmy) regulované. Najskôr sa oddelí dvojvláknová DNA a každé jedno vlákno slúži ako templát pre následnú duplikáciu. Za týmto účelom sa rôzne DNA enzýmy usadzujú na DNA a dopĺňajú jedno vlákno za vzniku novej dvojzávitnice. Na konci tohto procesu bola vytvorená presná kópia DNA, ktorá sa po rozdelení môže preniesť do dcérskej bunky.

Ak sa však vyskytnú chyby v jednej z fáz bunkového cyklu, môžu sa vyvinúť rôzne mutácie. Existujú rôzne typy mutácií, ktoré sa môžu vyskytnúť spontánne počas rôznych fáz bunkového cyklu. Napríklad, ak je gén chybný, nazýva sa to génová mutácia. Ak však chyba ovplyvňuje určité chromozómy alebo časti chromozómov, jedná sa o mutáciu chromozómu. Ak je ovplyvnené číslo chromozómu, vedie to k mutácii genómu.

Téma by vás mohla tiež zaujímať: Chromozómová aberácia - čo to znamená?

Jadrové póry a signálne dráhy

Dvojitá membrána jadrového obalu má póry, ktoré slúžia na selektívny transport proteínov, nukleových kyselín a signálnych látok z a do jadra.

Určité metabolické faktory a signálne látky sa cez tieto póry dostávajú do jadra a ovplyvňujú tam transkripciu určitých proteínov. Premena genetickej informácie na bielkoviny je prísne sledovaná a je regulovaná mnohými metabolickými faktormi a signálnymi látkami, hovorí sa o génovej expresii. Mnoho signálnych dráh, ktoré prebiehajú v bunke, končí v jadre a ovplyvňuje tam génovú expresiu určitých proteínov.

Jadrové telo (jadierko)

Vo vnútri jadra eukaryotických buniek je jadro, jadrové telo. Bunka môže obsahovať jedno alebo viac jadierok a bunky, ktoré sú veľmi aktívne a často sa delia, môžu obsahovať až 10 jadierok.

Jadro je sférická, hustá štruktúra, ktorú je dobre vidieť pod svetelným mikroskopom a je jasne ohraničená v bunkovom jadre. Tvorí funkčne nezávislú oblasť jadra, ale nie je obklopená vlastnou membránou. Jadro jadra sa skladá z DNA, RNA a proteínov, ktoré ležia spolu v hustom zlepenci. Dozrievanie ribozomálnych podjednotiek prebieha v jadre. Čím viac proteínov sa syntetizuje v bunke, tým viac ribozómov je potrebných, a preto majú metabolicky aktívne bunky niekoľko jadrových telies.

Funkcia jadra v nervovej bunke

Jadro v nervovej bunke má rôzne funkcie. Jadro nervovej bunky sa nachádza v tele bunky (Soma) spolu s ďalšími bunkovými zložkami (organelami), ako je endoplazmatické retikulum (ER) a Golgiho aparát. Rovnako ako vo všetkých bunkách tela, bunkové jadro obsahuje genetickú informáciu vo forme DNA. Vďaka prítomnosti DNA sú ďalšie bunky tela schopné duplikovať sa mitózou. Nervové bunky sú však veľmi špecifické a vysoko diferencované bunky, ktoré sú súčasťou nervového systému. Vďaka tomu už nie sú schopní zdvojnásobiť sa. Bunkové jadro však berie ďalšiu dôležitú úlohu. Nervové bunky sú okrem iného zodpovedné za excitáciu našich svalov, čo v konečnom dôsledku vedie k pohybu svalov. Komunikácia medzi nervovými bunkami a medzi nervovými bunkami a svalmi prebieha prostredníctvom látok prenášajúcich informácie (Vysielač). Tieto chemické látky a ďalšie dôležité látky udržujúce život sa vyrábajú pomocou bunkového jadra. Dôležitú úlohu hrá nielen bunkové jadro, ale aj ďalšie zložky somy. Okrem toho bunkové jadro riadi všetky metabolické dráhy vo všetkých bunkách vrátane nervových. Za týmto účelom obsahuje bunkové jadro všetky naše gény, ktoré je možné v závislosti od použitia prečítať a preložiť do požadovaných proteínov a enzýmov.

Ďalšie informácie o zvláštnostiach nervovej bunky nájdete na: Nervová bunka