Co to jest jądro w biologii? Struktura i funkcje jądra

W każdej żywej komórce jest wielureakcje i procesy biochemiczne. Aby je kontrolować i regulować wiele istotnych czynników, potrzebna jest specjalna struktura. Co to jest jądro w biologii? Dlaczego skutecznie radzi sobie z zadaniem?

Co to jest jądro w biologii. Definicja

Jądro jest niezbędną strukturą dowolnej komórkiorganizm. Co to jest rdzeń? W biologii jest to najważniejszy składnik każdego organizmu. Jądro można znaleźć w jednokomórkowym pierwotniaku, jak również w wysoce zorganizowanych przedstawicieli świata eukariotycznego. Główną funkcją tej struktury jest przechowywanie i przekazywanie informacji genetycznej, która jest tu zawarta.

Po zapłodnieniu jaj plemnikiemjest połączenie dwóch haploidalnych jąder. Po fuzji komórek płciowych powstaje zygota, której jądro już nosi diploidalny zestaw chromosomów. Oznacza to, że kariotyp (informacja genetyczna jądra) zawiera już kopie genów zarówno matki, jak i ojca.

Diploidalne jądro występuje niemal we wszystkichkomórki eukariotyczne. Haploidalne jądro jest posiadane nie tylko przez gamety, ale także przez wielu przedstawicieli najprostszych organizmów. Obejmuje to niektóre jednokomórkowe pasożyty, glony, swobodnie żyjące formy jednokomórkowe. Warto zauważyć, że większość wymienionych przedstawicieli ma haploidalne jądro tylko na pewnym etapie cyklu życia.

Kompozycja jądra

Jaka jest cecha jądra? Biologia uważnie bada skład aparatu nuklearnego, ponieważ może on pobudzić rozwój genetyki, hodowli i biologii molekularnej.

Rdzeń jest strukturą dwumembranową. Membrany są kontynuacją retikulum endoplazmatycznego, niezbędnego do transportu formowanych substancji z komórki. Zawartość jądra nazywa się nukleoplazmą.

Chromatyna jest podstawową substancją nukleoplazmy. Kompozycja chromatyny jest zróżnicowana: tutaj znajdują się przede wszystkim kwasy nukleinowe (DNA i RNA), a także białka i wiele jonów metali. DNA w nukleoplazmie jest ułożone w formie chromosomów. Chromosomy w podziale są podwójne, po czym każdy z ich zestawów przechodzi do komórek potomnych.

RNA w nukleoplazmie występuje najczęściej w dwóchtypy: mRNA i rRNA. Matrix RNA powstaje podczas procesu transkrypcji - odczytu informacji z DNA. Cząsteczka takiego kwasu rybonukleinowego następnie opuszcza jądro i służy dalej jako matryca do tworzenia nowych białek.

Rybosomalny RNA powstaje w specjalny sposóbstruktury zwane jąderkami. Jądro jest zbudowane z końcowych regionów chromosomów utworzonych przez wtórne zwężenia. Ta struktura może być widziana w mikroskopie świetlnym w postaci skondensowanej plamki na jądrze. Rybosomalne RNA, które są tu syntetyzowane, również wchodzą do cytoplazmy, a następnie razem z białkami tworzą rybosomy.

Jądro ma bezpośredni wpływ na funkcje. Biologia jako nauka bada właściwości chromatyny dla lepszego zrozumienia procesów transkrypcji i podziału komórki.

Funkcje jądra. Biologia procesów w jądrze

Pierwszą i najważniejszą funkcją jądra jestprzechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych. Jądro to unikalna struktura komórki, ponieważ zawiera większość ludzkich genów. Kariotyp może być haploidalny, diploidalny, triploidalny i tak dalej. Ploidia trucizny zależy od funkcji samej komórki: gamety są haploidalne, a komórki somatyczne są diploidalne. Komórki endospermiczne roślin okrytozalążkowych są triploidalne, a na koniec wiele odmian kultur roślinnych ma poliploidalny zestaw chromosomów.

Przeniesienie informacji dziedzicznej do cytoplazmyz jądra występuje podczas tworzenia mRNA. Podczas transkrypcji odczytywane są niezbędne geny kariotypu, a ostatecznie syntetyzowane są cząsteczki matrycy lub informacyjnego RNA.

Również dziedziczność przejawia się w podzialemitozy komórek, mejoza lub amitoza. W każdym przypadku jądro wykonuje swoją określoną funkcję. Na przykład, w profazie mitozy, jądro jądra zapada się, a wysoce ubite chromosomy wchodzą do cytoplazmy. Jednak w mejozie krzyżowanie chromosomu następuje przed zniszczeniem błony w jądrze. A w amitozie jądro jest całkowicie zniszczone i przyczynia się trochę do procesu podziału.

Ponadto jądro pośrednio uczestniczy w transporcie substancji z komórki dzięki bezpośredniemu połączeniu membrany z EPS. Właśnie to jądro ma w biologii.

Forma jąder

Rdzeń, jego struktura i funkcje mogą zależeć odkształt membrany. Aparat jądrowy może być zaokrąglony, wydłużony, w postaci ostrzy itp. Często kształt jądra jest specyficzny dla poszczególnych tkanek i komórek. Organizmy jednokomórkowe różnią się rodzajem odżywiania, cyklem życiowym, a jednocześnie zmienia się kształt błony jąder.

Różnorodność kształtu i wielkości jądra można prześledzić na przykładzie leukocytów.

• Jądro neutrofilów można podzielić na segmenty, a niepodzielone na segmenty. W pierwszym przypadku mówimy o kształcie podkowy jądra, a forma ta jest charakterystyczna dla młodych komórek. Segmentowy rdzeń - jest wynikiem powstawania wielu przegród w membrany, w wyniku kilku elementów połączonych ze sobą.
• W eozynofilach jądro ma charakterystyczny kształt hantli. W tym przypadku aparat nuklearny składa się z dwóch segmentów połączonych przegrodą.
• Prawie cała objętość limfocytów jest zajęta przez ogromne jądro. Tylko niewielka część cytoplazmy pozostaje wokół obrzeża komórki.
• W ferulewnych komórkach owadzich jądro może mieć rozgałęzioną strukturę.

Liczba jąder w jednej komórce może być różna

Nie zawsze w komórce ciała jest tylkojeden rdzeń. Czasami konieczne jest posiadanie dwóch lub więcej urządzeń jądrowych do jednoczesnego wykonywania kilku funkcji. I odwrotnie, niektóre komórki mogą w ogóle nie zawierać jądra. Oto kilka przykładów niezwykłych komórek, w których występuje więcej niż jedno jądro lub jest całkowicie nieobecny.

1. Erytrocyty i płytki krwi. Te pierwiastki krwi transportują odpowiednio hemoglobinę i fibrynogen. Aby jedna komórka pomieściła maksymalną ilość materii, straciła rdzeń. Ta cecha nie jest charakterystyczna dla wszystkich przedstawicieli świata zwierząt: żaby mają ogromne czerwone krwinki z wyraźnym jądrem. Pokazuje to prymitywność tej klasy w porównaniu z bardziej rozwiniętymi taksonami.

2. Hepatocyty wątroby. Te komórki zawierają dwa jądra. Jeden z nich reguluje oczyszczanie krwi z toksyn, a drugi jest odpowiedzialny za tworzenie klejnotu, który w przyszłości będzie częścią hemoglobiny krwi.

3. Myocyty poprzecznie prążkowanej tkanki szkieletowej. Komórki mięśniowe są wielojądrowe. Wynika to z faktu, że aktywnie poddają się syntezie i rozkładowi ATP, a także składaniu białek.

Cechy aparatu nuklearnego w pierwotniakach

Rozważmy na przykład dwa rodzaje pierwotniaków: infusorię i amebę.

1. Infuzoria-shoe. Ten przedstawiciel organizmów jednokomórkowych ma dwa jądra: wegetatywny i generatywny. Ponieważ różnią się one zarówno funkcjami, jak i rozmiarami, ta cecha nazywa się dualizmem jądrowym.

Rdzeń wegetatywny jest odpowiedzialny za codziennośćistotna aktywność komórki. Reguluje procesy jego metabolizmu. Generatywne jądro uczestniczy w podziale komórkowym i sprzęganiu, procesie seksualnym, w którym informacja genetyczna jest wymieniana z osobnikami tego samego gatunku.

2. Ameba. Jaskrawi przedstawiciele - dyzenteria i jelitowa ameba. Pierwszy odnosi się do agresywnych ludzkich pasożytów, a drugi jest powszechnym symbiotycznym, który żyje w jelicie i nie szkodzi. Ponieważ śluzówka czerwonkowa pasożytuje również w jelicie, ważne jest, aby odróżnić te dwa gatunki między sobą. Aby to zrobić, użyj funkcji aparatu jądrowego: dyremeric amoeba może mieć do 4 rdzeni, a w jelitowej amebie od 0 do 8.

Choroby

Wiele chorób genetycznych wiąże się z zaburzeniami w rekrutacji chromosomów. Oto lista najbardziej znanych odchyleń w aparacie genetycznym jądra:

• Zespół Downa;
• Siddrum Patau;
• Zespół Edwardsa;
• Zespół Klinefeltera;
• Zespół Shereshevsky'ego-Turnera.

Listę można kontynuować, a każda z chorób różni się od numeru seryjnego pary chromosomów. Choroby te często mają również wpływ na chromosomy X i Y płci.

Wniosek

Jądro odgrywa ważną rolę w tym procesieaktywność życiowa komórki. Reguluje procesy biochemiczne, jest magazynem informacji dziedzicznych. Transport substancji z komórki, synteza białek jest również związana z funkcjonowaniem tej centralnej struktury komórkowej. Właśnie to jądro ma w biologii.