Kärnan

introduktion

Cellkärnan eller kärnan är den största organellen i en cell och är belägen i cytoplasma av eukaryota celler. Den rundade cellkärnan, avgränsad av ett dubbelmembran (kärnhölje), innehåller den genetiska informationen förpackad i kromatin, deoxiribonukleinsyra (DNA). Som en butik med genetisk information är cellkärnan av central betydelse för ärftlighet.

Cellkärnans funktion

Alla mänskliga celler utom erytrocyter har en kärna i vilken DNA är i form av kromosomer. Cellkärnan reglerar och kontrollerar alla processer som sker i en cell. Till exempel instruktionerna för syntes av proteiner, överföring av genetisk information, celldelning och olika metaboliska processer.

Förutom att lagra den genetiska informationen, fördubblas (Replication) av DNA och syntes av ribonukleinsyror (RNA) genom transkription av DNA (transkription), liksom modifieringen av detta RNA (bearbetning) till de viktigaste funktionerna i cellkärnan.

Förutom DNA i cellkärnan har människor också mitokondriellt DNA i mitokondrier, vars replikation är helt oberoende av kärnan. Här lagras information om många proteiner som är nödvändiga för andningskedjan.

Läs mer om detta ämne: Cellulär andning hos människor

Illustration av en cellkärna

1. Cellkärna -
   Nucleus
2. Yttre kärnmembran
   (Kärnhölje)
   Nucleolemma
3. Inre kärnmembran
4. Kärnkroppar
   nucleolus
5. Kärnplasma
   nukleoplasman
6. DNA-tråd
7. Kärnporer
8. kromosomer
9. cell
   Celulla
   A - kärna
   B - cell

Du kan hitta en översikt över alla bilder från Dr-Gumpert under: medicinska bilder

Vad är kärnämnet?

Kärnämne är den genetiska informationen som är kodad i kärnan. Detta är också känt som DNA (deoxiribonukleinsyra). En molekyl DNA eller RNA består i sin tur av grundläggande kemiska byggstenar, nukleotiderna och består av ett socker (deoxiribos för DNA eller ribos för RNA), en sur fosfatrest och en bas. Baserna kallas adenin, cytosin, guanin eller tymin (eller uracil för RNA). DNA är unikt på grund av den fasta sekvensen för de fyra baserna, som skiljer sig åt varje person.

DNA: t är inte i form av en fri sträng, utan är lindad runt speciella proteiner (histoner), som tillsammans kallas kromatin. Om denna kromatin komprimeras ytterligare, bildas kromosomerna i slutändan, som är synliga under mikroskopet i mitosmetafas. De stavformade kropparna är därför bärare av genetisk information och är involverade i uppdelningen av kärnan. En normal cell i människokroppen har 46 kromosomer som är arrangerade i par (dubbel eller diploid kromosomuppsättning). 23 kromosomer kommer från modern och 23 kromosomer från fadern.

Läs mer om DNA

Vidare innehåller kärnan kärnan, vilket är särskilt synlig som en komprimerad zon. Det består av ribosomalt RNA (rRNA).

Läs mer om ämnet ribosomer

Vad är caryoplasma?

Karyoplasman är också känd som kärnplasma eller nukleoplasma. Den beskriver strukturerna som ligger inom kärnmembranet. Däremot finns det också cytoplasma, som begränsas av det yttre cellmembranet (plasmalemm).

Läs också: Cellplasma i människokroppen

Dessa två rum består till stor del av vatten och olika tillsatser. En viktig skillnad mellan caryoplasma och cytoplasma är de olika koncentrationerna av elektrolyter, såsom Cl- (klorid) och Na + (natrium). Denna speciella miljö i karyoplasma representerar den optimala miljön för processerna för replikation och transkription. Chromatin, som innehåller det genetiska materialet, och kärnan är också lagrade i karyoplasma.

Kärnstorlek

Eukaryota cellkärnor har vanligtvis en rundad form och en diameter av 5-16 um. Den iögonfallande kärnan syns tydligt i ljusmikroskopet och har en diameter på 2–6 um. I allmänhet beror utseendet och storleken på cellkärnan starkt på celltyp och art.

Det dubbla membranet i cellkärnan

Cellkärnan separeras från cytoplasma med ett dubbelmembran. Detta dubbla membran kallas kärnhöljet och består av ett inre och ett yttre kärnmembran, med det perinucleara utrymmet emellan. Båda membranen är förbundna med varandra genom porer och bildar således en fysiologisk enhet (se nästa avsnitt).

I allmänhet består dubbla membran alltid av en lipid-tvåskikt där olika proteiner är inbäddade.Dessa proteiner kan modifieras med olika sockerrester och möjliggöra kärnmembranets specifika biologiska funktioner.

Liksom alla dubbla membran har kärnhöljet båda ett vattenälskande (hydrofil) samt ett vattenundvikande (hydrofob) Del och är därför fett och vattenlöslig (amfifila). I vattenhaltiga lösningar bildar de polära lipiderna i det dubbla membranet aggregat och är anordnade på ett sådant sätt att den hydrofila delen vetter mot vattnet, medan de hydrofoba delarna av det dubbla skiktet är fästa vid varandra. Denna speciella struktur skapar förutsättningarna för den selektiva permeabiliteten för det dubbla membranet, vilket innebär att cellmembran endast är permeabla för vissa ämnen.

Förutom det reglerade utbytet av ämnen tjänar kärnhöljet också till att avgränsa (uppdelning) av cellkärnan och bildar en fysiologisk barriär så att endast vissa ämnen kan komma in och ut ur cellkärnan.

Läs mer om ämnet: Cellmembranet

Vad behövs kärnporerna för?

Porerna i membranet är komplexa kanaler med en diameter av 60 till 100 nm som bildar en fysiologisk barriär mellan kärnan och cytoplasma. De behövs för transport av vissa molekyler till eller från cellkärnan.

Dessa molekyler inkluderar till exempel mRNA, som är av stor betydelse vid replikering och efterföljande translation. DNA kopieras först i cellkärnan så att mRNA skapas. Denna kopia av det genetiska materialet lämnar cellkärnan genom en kärnpor och når ribosomerna, där translation sker.

Funktioner för cellkärnan

Två elementära biologiska processer äger rum i cellkärnan: å ena sidan replikationen av DNA och å andra sidan transkriptionen, dvs transkriptionen av DNA till RNA.

Under celldelning (mitos) fördubblas DNA: t (replikering). Först efter att hela den genetiska informationen har fördubblats kan cellen dela sig och därmed utgöra grunden för tillväxt och cellförnyelse.

Under transkriptionen används en av de två DNA-strängarna som en mall och omvandlas till en komplementär RNA-sekvens. En mängd transkriptionsfaktorer avgör vilka gener som transkriberas. Det resulterande RNA modifieras i många ytterligare steg. Den stabila slutprodukten som kan exporteras till cytoplasma och slutligen översättas till proteinbyggnadsblock kallas messenger RNA (mRNA).

Ta reda på mer om detta: Uppgifter i cellkärnan

Vad händer när cellkärnan delar sig?

Cellkärnodelning förstås vara uppdelningen av en cellkärna, som kan ske på två olika sätt. De två typerna, mitos och meios, skiljer sig åt i sin process och även i deras funktion. Beroende på vilken typ av kärndelning som har ägt rum erhålls olika dotterceller.

Efter att mitos har avslutats har du två dotterceller som är identiska med modercellen och som också har en diploid uppsättning av kromosomer. Denna typ av cellkärndelning dominerar i den mänskliga organismen. Deras funktion är förnyelsen av alla celler, till exempel hudcellerna eller slemhinnecellerna. Mitos sker i flera faser, men det finns bara en verklig uppdelning av kromosomer.

I motsats till detta består meios av totalt två kärnavdelningar. Resultatet av en färdig meios är fyra celler som innehåller en haploid uppsättning av kromosomer. Dessa groddceller är nödvändiga för sexuell reproduktion och finns därför endast i könsorganen.

Hos kvinnor är det äggcellerna som finns i äggstockarna från födseln. I manliga organismer produceras spermierna i testiklarna och är redo för befruktning.
Om du är mer intresserad av detta ämne, läs vår nästa artikel nedan: Meios - helt enkelt förklarat!

När äggcellen och spermierna smälter samman under befruktningen, bildar två haploida uppsättningar kromosomer en cell med en uppsättning diploider.

Läs mer om ämnet: Cellkärnans uppdelning

Vad är en cellkärnöverföring?

En kärnöverföring (synonym: kärntransplantation) är införandet av en kärna i en äggcell utan en kärna. Detta framställdes artificiellt i förväg, till exempel med UV-strålning. Den nu kärnbildade äggcellen kan sedan sättas in i en sexuellt mogen individ och transporteras till termin. På detta sätt får den tidigare kärnbildade cellen genetisk information och förändringar som ett resultat.

Detta förfarande representerar en typ av aseksuell befruktning och användes först 1968. Det finns terapeutiska tillvägagångssätt som syftar till att producera specifika vävnader från stamceller som kan användas för transplantationer. Dessutom kan somatisk cellkärnöverföring användas för kloning. Av etiska skäl är detta dock endast tillåtet för djur, även om det också är kontroversiellt här, eftersom många djur dör under denna process eller är födda sjuka. Det mest kända exemplet är det klonade fåret Dolly. Detta klonade får var genetiskt identiskt med sitt moderdjur.

En nervcells kärna

Nervceller (nervceller) är terminalt differentierade celler. Till skillnad från andra celler kan de inte längre dela sig. Men neuroner har förmågan att regenerera och specifik upprepning av uppgifter ("hjärnträning") ökar hjärnans plasticitet.

Cellkärnan sitter i nervcellen (soma) i nervcellen. Kärnhöljet innehåller myelin, ett ämne som förekommer specifikt i nervsystemet och har endast ett lägre proteininnehåll än andra dubbla membran.

Mottagning och överföring av information i form av elektriska impulser (handlingspotentialer) är neurons viktigaste uppgift. Neurotransmitters är kemiska budbärare som tillåter nervceller att kommunicera med varandra. Som kontrollcentrum för neuronet reglerar cellkärnan primärt produktionen av de olika messenger-substanserna och uttrycket av respektive receptorer.

Genom att binda en neurotransmitter till den lämpliga receptorn överförs motsvarande effekt till nervcellen. Det är avgörande att det inte finns några sänderspecifika effekter, utan endast receptorspecifika effekter. Detta innebär att effekten av messenger-substansen beror på receptorn.