Kärnan

introduktion

Kärnan eller kärnan är den största organellen i en cell och ligger i cytoplasman hos eukaryota celler. Den rundade cellkärnan, avgränsad av ett dubbelmembran (kärnhölje), innehåller genetisk information förpackad i kromatin, deoxiribonukleinsyra (DNA). Som ett lager av genetisk information är cellkärnan av central betydelse för ärftligheten.

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 äger rum i en cell. Till exempel instruktionerna för syntes av proteiner, överföring av genetisk information, celldelning och olika metaboliska processer.

Förutom att lagra genetisk information, fördubblas (ReplikeringDNA och syntes av ribonukleinsyror (RNA) genom transkription av DNA (transkription), såväl som modifieringen av detta RNA (bearbetning) till cellkärnans viktigaste funktioner.

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

Ta reda på mer om detta ämne: Cellandning hos människor

Illustration av en cellkärna

1. Nucleus -
   Kärnan
2. Yttre kärnmembran
   (Kärnhölje)
   Nukleolemma
3. Inre kärnmembran
4. Kärnkroppar
   Nucleolus
5. Kärnplasma
   Nukleoplasma
6. DNA-tråd
7. Kärnporer
8. Kromosomer
9. cell
   Celulla
   A - kärna
   B - cell

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

Vad är kärnämnet?

Kärnämne är den genetiska information som kodas i kärnan. Detta är också känt som DNA (deoxiribonukleinsyra). En molekyl av 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 i fallet med RNA). DNA är unikt på grund av den fasta sekvensen för de fyra baserna, vilket skiljer sig åt för varje person.

DNA är inte i form av en fri sträng utan lindas runt speciella proteiner (histoner), som kollektivt kallas kromatin. Om detta kromatin komprimeras ytterligare, bildas slutligen kromosomerna som är synliga under mikroskopet i metafas av mitos. De stavformade kropparna är således bärare av den genetiska informationen och är involverade i uppdelningen av kärnan. En normal människokroppscell har 46 kromosomer som är ordnade i par (dubbel eller diploid uppsättning kromosomer). 23 kromosomer kommer från modern och 23 kromosomer från fadern.

Läs mer om DNA

Dessutom innehåller kärnan kärnan, vilket är särskilt märkbart som en komprimerad zon. Den består av ribosomalt RNA (rRNA).

Läs mer om ämnet Ribosomer

Vad är karyoplasman?

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

Du kan också läsa om detta: Cellplasma i människokroppen

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

Kärnans storlek

Eukaryota cellkärnor har vanligtvis en rundad form och en diameter av 5 - 16 µm. Den iögonfallande kärnan kan tydligt ses i ljusmikroskopet och har en diameter på 2 - 6 µm. I allmänhet beror cellkärnans utseende och storlek starkt på celltyp och art.

Det dubbla membranet i cellkärnan

Cellkärnan är separerad från cytoplasman genom ett dubbelmembran. Detta dubbla membran kallas kärnhölje och består av ett inre och ett yttre kärnmembran, med det perinukleära utrymmet däremellan. Båda membranen är förbundna med varandra genom porer och bildar därmed en fysiologisk enhet (se nästa avsnitt).

I allmänhet består dubbla membran alltid av ett lipid dubbelskikt där olika proteiner är inbäddade. Dessa proteiner kan modifieras med olika sockerrester och möjliggör de specifika biologiska funktionerna hos kärnmembranet.

Liksom alla dubbla membran har kärnkraftshöljet både en vattenälskande (hydrofil) samt vatten undvikande (hydrofob) Portion och är därför fett- och vattenlösligt (amfifil). I vattenlösningar 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 dubbelskiktet är fästa vid varandra.Denna speciella struktur skapar förutsättningen för det dubbla membranets selektiva permeabilitet, vilket innebär att cellmembran endast är permeabla för vissa ämnen.

Förutom det reglerade utbytet av ämnen tjänar kärnkraftshöljet också att avgränsa (Avdelning) 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 behöver du kärnporerna till?

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

Dessa molekyler inkluderar till exempel mRNA, som spelar en viktig roll i 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 anländer till ribosomerna, där översättning sker.

Cellkärnans funktioner

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 (replikering). Först efter att hela den genetiska informationen har fördubblats kan cellen dela sig och därmed bilda grunden för tillväxt och cellförnyelse.

Under transkription används en av de två DNA-strängarna som en mall och omvandlas till en komplementär RNA-sekvens. En mängd olika transkriptionsfaktorer avgör vilka gener som transkriberas. Resulterande RNA modifieras i många ytterligare steg. Den stabila slutprodukten, som kan exporteras till cytoplasman och slutligen översättas till proteinbyggstenar, kallas messenger RNA (mRNA).

Ta reda på mer om detta: Funktioner i cellkärnan

Vad händer när cellkärnan delar sig?

Cellkärnadelning 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 typen av cellkärnadelning erhålls olika dotterceller.

Efter att mitosen har avslutats har du två dotterceller som är identiska med modercellen och som också har en diploid uppsättning kromosomer. Denna typ av cellkärnadelning dominerar i den mänskliga organismen. Deras funktion är förnyelsen av alla celler, såsom de i hudcellerna eller cellerna i slemhinnorna. Mitos äger rum i flera faser, men det finns bara en verklig uppdelning av kromosomer.

Till skillnad från detta består meios av totalt två kärnavdelningar. Resultatet av en färdig meios är fyra celler som innehåller en haploid uppsättning kromosomer. Dessa könsceller är nödvändiga för sexuell reproduktion och finns därför bara 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 befruktning skapas en cell med en diploid kromosomsats från två haploida kromosomsatser.

Läs mer om ämnet: Cellkärndelning

Vad är en cellkärnaöverföring?

En kärnöverföring (synonym: kärntransplantation) är introduktionen av en kärna i en äggcell utan kärna. Detta producerades konstgjort i förväg, till exempel med UV-strålning. Den nu kärnade äggcellen kan sedan införas i en könsmogen individ och bäras till term. På detta sätt får den tidigare kärnade cellen genetisk information och förändras som ett resultat.

Denna procedur representerar en typ av asexuell befruktning och användes först 1968. Det finns terapeutiska metoder 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 sin mor.

Kärnan i en nervcell

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 repetition av uppgifter ("hjärnträning") ökar hjärnans plasticitet.

Cellkärnan sitter i nervcellens cellkropp (soma). Kärnhöljet innehåller myelin, ett ämne som förekommer specifikt i nervsystemet, och har endast en lägre andel protein än andra dubbla membran.

Mottagning och överföring av information i form av elektriska impulser (åtgärdspotentialer) är neurons viktigaste uppgift. Neurotransmittorer är kemiska budbärare som tillåter nervceller att kommunicera med varandra. Som neuronets kontrollcenter reglerar cellkärnan främst produktionen av de olika budbärarsubstanserna och uttrycket av respektive receptorer.

Genom att binda en neurotransmittor till lämplig receptor överförs motsvarande effekt till nervcellen. Det är avgörande att det inte finns några sändarspecifika effekter utan bara receptorspecifika effekter. Detta innebär att effekten av budbärarsubstansen beror på receptorn.