SOLUYDIN: OMINAISUUDET, TOIMINNOT, RAKENNE - BIOLOGIA - 2026

Tuma on keskeinen osastoon eukaryoottisoluissa. Se on tämän solutyypin näkyvin rakenne ja sillä on geneettinen materiaali. Se ohjaa kaikkia soluprosesseja: se sisältää kaikki DNA: han koodatut ohjeet tarvittavien reaktioiden suorittamiseksi. Se on mukana solunjakautumisprosesseissa.

Kaikilla eukaryoottisoluilla on ydin lukuun ottamatta muutamia erityisiä esimerkkejä, kuten nisäkkäiden kypsät punasolut (erytrosyytit) ja kasvien floemisolut. Samoin on soluja, joissa on enemmän kuin yksi ydin, kuten jotkut lihassolut, maksasolut ja hermosolut.

Ydin löysi vuonna 1802 Franz Bauer; Kuitenkin vuonna 1830 tutkija Robert Brown myös havaitsi tämän rakenteen ja siitä tuli suosittu sen tärkein löytäjä. Suuren koon vuoksi se voidaan havaita selvästi mikroskoopilla. Lisäksi se on helppo värjäysrakenne.

Ydin ei ole homogeeninen ja staattinen pallomainen kokonaisuus, jossa on dispergoitunutta DNA: ta. Se on monimutkainen ja monimutkainen rakenne, jonka sisällä on erilaisia ​​komponentteja ja osia. Lisäksi se on dynaaminen ja muuttuu jatkuvasti koko solusyklin ajan.

ominaisuudet

Ydin on päärakenne, joka mahdollistaa erottelun eukaryoottisten ja prokaryoottisten solujen välillä. Se on suurin solutila. Yleensä ydin on lähellä solun keskusta, mutta on poikkeuksia, kuten plasmasolut ja epiteelisolut.

Se on pallomainen organeli, jonka halkaisija on keskimäärin noin 5 um, mutta voi saavuttaa 12 um solutyypistä riippuen. Voin miehittää noin 10% solun kokonaistilavuudesta.

Siinä on kahden kalvon muodostama ydinkuori, joka erottaa sen sytoplasmasta. Geneettinen materiaali on järjestetty yhdessä sen sisältämien proteiinien kanssa.

Vaikka ytimessä ei ole muita kalvoisia alaosastoja, joukko komponentteja tai alueita rakenteessa, joilla on erityiset toiminnot, voidaan erottaa.

ominaisuudet

Ytimelle annetaan poikkeuksellinen määrä toimintoja, koska se sisältää koko solun geneettisen informaation (lukuun ottamatta mitokondriaalista DNA: ta ja kloroplastista DNA: ta) ja ohjaa solunjakautumisprosesseja. Yhteenvetona, ytimen päätoiminnot ovat seuraavat:

Geenisääntö

Lipidisulun olemassaolo geneettisen materiaalin ja muiden sytoplasmisten komponenttien välillä auttaa vähentämään muiden komponenttien häirintää DNA: n toimintaan. Tämä edustaa eukaryoottiryhmien kannalta erittäin tärkeää evoluutioinnovaatiota.

Leikkaus ja liitos

Messenger-RNA: n silmukointiprosessi tapahtuu ytimessä, ennen kuin molekyyli kulkee sytoplasmaan.

Tämän prosessin tavoitteena on poistaa introneja (geenimateriaalin "kappaleita", jotka eivät koodaa ja jotka keskeyttävät eksonit, koodaavat alueet) RNA: sta. Myöhemmin RNA poistuu ytimestä, missä se muuntuu proteiineiksi.

Kullakin ytimen rakenteella on muita tarkempia toimintoja, joista keskustellaan myöhemmin.

Rakenne ja koostumus

Ydin koostuu kolmesta määritellystä osasta: ydinvaippa, kromatiini ja ydin. Kuvailemme kutakin rakennetta yksityiskohtaisesti alla:

Ydinkuori

Ydinvaippa koostuu lipidi-tyyppisistä membraaneista ja erottaa ytimen muista solukomponenteista. Tämä kalvo on kaksinkertainen ja näiden välissä on pieni tila, jota kutsutaan perinukleaariseksi tilaksi.

Sisäinen ja ulkoinen membraanijärjestelmä muodostavat jatkuvan rakenteen endoplasmisen retikulumin kanssa

Tämän membraanijärjestelmän katkaisee sarja huokosia. Nämä ydinkanavat mahdollistavat materiaalin vaihdon sytoplasman kanssa, koska ydin ei ole täysin eristetty muista komponenteista.

Ydinhuokoskompleksi

Näiden huokosten kautta aineiden vaihto tapahtuu kahdella tavalla: passiivisena, ilman energiamenoja; tai aktiivinen, energiankulutuksella. Passiivisesti pienet molekyylit, kuten vesi tai suolat, pienemmät kuin 9 nm tai 30 - 40 kDa, voivat päästä sisään ja poistua.

Tämä tapahtuu toisin kuin korkean molekyylipainon molekyylit, jotka vaativat ATP: tä (energia-adenosiinitrifosfaattia) liikkumaan näiden osastojen läpi. Suuret molekyylit sisältävät RNA: n (ribonukleiinihapon) tai muiden proteiiniluonteisten biomolekyylien paloja.

Huokoset eivät ole vain reikiä, jotka molekyylit kulkevat läpi. Ne ovat suuria proteiinirakenteita, jotka voivat sisältää 100 tai 200 proteiinia ja joita kutsutaan "ydinhuokoskomplekseksi". Rakenteellisesti se näyttää paljon kuin koripallovanne. Näitä proteiineja kutsutaan nukleoporiineiksi.

Tätä kompleksia on löydetty monista organismeista: hiivoista ihmisille. Solukuljetustoiminnon lisäksi se osallistuu myös geeniekspression säätelyyn. Ne ovat välttämätön rakenne eukaryooteille.

Kokon ja lukumäärän suhteen kompleksi voi saavuttaa 125 MDa: n koon selkärankaisilla, ja tämän eläinryhmän ytimessä voi olla noin 2000 huokosia. Nämä ominaisuudet vaihtelevat tutkittujen taksonien mukaan.

chromatin

Kromatiini löytyy ytimestä, mutta emme voi pitää sitä osastona siitä. Se on nimetty erinomaisesta värjäyskyvystään ja havaittavissa mikroskoopin alla.

DNA on erittäin pitkä lineaarinen molekyyli eukaryooteissa. Sen tiivistäminen on avainprosessi. Geneettinen aine liittyy proteiinien sarjaan, jota kutsutaan histoneiksi, joilla on korkea affiniteetti DNA: han. On myös muita proteiinityyppejä, jotka voivat olla vuorovaikutuksessa DNA: n kanssa, ja ne eivät ole histoneja.

Histoneissa DNA rullautuu ja muodostaa kromosomeja. Nämä ovat dynaamisia rakenteita, joita ei löydy jatkuvasti niiden tyypillisestä muodosta (X: t ja Y: t, joita olemme tottuneet näkemään kirjojen kuvissa). Tämä järjestely näkyy vain solunjakautumisprosessien aikana.

Muissa vaiheissa (kun solu ei ole jakautumassa) yksittäisiä kromosomeja ei voida erottaa. Tämä tosiasia ei viittaa siihen, että kromosomit olisivat hajaantuneet homogeenisesti tai epäjärjestyksellisesti koko ytimeen.

Rajapinnassa kromosomit on järjestetty tiettyihin domeeneihin. Nisäkässoluissa jokainen kromosomi vie tietyn ”alueen”.

Kromatiinityypit

Kromatiinityypit voidaan erottaa kahdesta tyypistä: heterokromatiini ja euchromatiini. Ensimmäinen on erittäin tiivistynyt ja sijaitsee ytimen reunalla, joten transkriptiolaitteilla ei ole pääsyä näihin geeneihin. Euchromatin on järjestetty löyhemmin.

Heterokromatiini on jaettu kahteen tyyppiin: konstitutiivinen heterokromatiini, jota ei koskaan ekspressoida; ja fakultatiivinen heterokromatiini, jota ei transkriboida joissakin soluissa ja on toisissa.

Tunnetuin esimerkki heterokromatiinista geeniekspression säätelijänä on X-kromosomin kondensaatio ja inaktivointi.Nisäkkäillä naisilla on XX sukupromosomia, kun taas miehillä on XY.

Geeniannoksista johtuen naisilla ei voi olla kaksinkertaisesti enemmän geenejä X: ssä kuin miehillä. Tämän ristiriidan välttämiseksi X-kromosomi inaktivoidaan satunnaisesti (muuttuessa heterokromatiiniksi) jokaisessa solussa.

nucleolus

Ydinosa on erittäin tärkeä ytimen sisäinen rakenne. Se ei ole kalvorakenteiden rajoittama osasto, se on ytimen tummempi alue, jolla on erityiset toiminnot.

RNA-polymeraasi I: n transkriptoimat ribosomaalista RNA: ta koodaavat geenit on ryhmitelty tällä alueella. Ihmisen DNA: ssa näitä geenejä löytyy seuraavien kromosomien satelliiteista: 13, 14, 15, 21 ja 22. Nämä ovat ydinalaariset järjestäjät.

Ydin puolestaan ​​jaetaan kolmeen erilliseen alueeseen: fibrillaariset keskukset, fibrillaariset komponentit ja rakeiset komponentit.

Viimeaikaiset tutkimukset ovat keränneet enemmän ja enemmän todisteita ytimen mahdollisista lisätoiminnoista, rajoittumatta pelkästään ribosomaalisen RNA: n synteesiin ja kokoonpanoon.

Tällä hetkellä uskotaan, että nukleoli voi olla mukana erilaisten proteiinien kokoonpanossa ja synteesissä. Transkription jälkeiset muutokset ovat osoittautuneet myös tällä ydinvyöhykkeellä.

Ydinosa on myös mukana säätelytoiminnoissa. Yksi tutkimus osoitti, kuinka se liittyi tuumorin suppressoriproteiineihin.

Cajalin ruumiit

Cajal-elimet (joita kutsutaan myös käämiksi vartaloiksi) kantavat tämän nimen keksijänsä Santiago Ramón y Cajalin kunniaksi. Tämä tutkija havaitsi nämä solut neuroneissa vuonna 1903.

Ne ovat pieniä pallomaisia ​​rakenteita ja niitä on 1-5 kopiota ydintä kohti. Nämä rungot ovat erittäin monimutkaisia ​​suhteellisen suurella määrällä komponentteja, mukaan lukien nämä transkriptiotekijät ja silmukointiin liittyvät koneet.

Nämä pallomaiset rakenteet on löydetty ytimen eri osista, koska ne ovat liikkuvia rakenteita. Niitä löytyy yleensä nukleoplasmasta, vaikka syöpäsoluissa niitä on löydetty ytimestä.

Ytimessä on kahta tyyppiä Box-runkoja, jotka luokitellaan koon mukaan: suuret ja pienet.

PML-elimet

PML-elimet (promyelosyyttinen leukemia) ovat pieniä pallomaisia ​​subnukleaarisia alueita, joilla on kliinistä merkitystä, koska niihin on liitetty virusinfektioita ja onkogeneesiä.

Ne tunnetaan kirjallisuudella useilla nimillä, kuten ydindomeeni 10, Kremer-elimet ja PML-onkogeeniset domeenit.

Ytimessä on 10 - 30 näistä domeeneista ja sen halkaisija on 0,2 - 1,0 pm. Sen toiminnoista erottuu geenien säätely ja RNA-synteesi.

Viitteet

1. Adam, SA (2001). Ydinhuokoskompleksi. Genomibiologia, 2 (9), arvostelut0007.1-arvostelut0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologia: elämä maan päällä. Pearson-koulutus.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ, ja Bazett-Jones, DP (2000). Promyelosyyttisen leukemian (PML) ydinkappaleet ovat proteiinirakenteita, jotka eivät kerää RNA: ta. The Journal of cell biology, 148 (2), 283 - 292.
4. Busch, H. (2012). Soluydin. Elsevier.
5. Cooper, GM, ja Hausman, RE (2000). Solu: molekyylinäkökulma. Sunderland, MA: Sinauer-kumppanit.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologia. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Soluytimen toiminnallinen arkkitehtuuri. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, ja Rovasio, RA (2008). Ihmisen histologia ja embryologia: solu- ja molekyyliemäkset. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Ydinkuori. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., ja Schwartz, TU (2015). Ydinhuokoskompleksi - rakenne ja toiminta yhdellä silmäyksellä. Journal of Cell Science, 128 (3), 423-429.
11. Montaner, AT (2002). Cajalin lisävaruste. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW, ja Forbes, DJ (1987). Ydin: rakenne, toiminta ja dynamiikka. Biokemian vuosikatsaus, 56 (1), 535-565.