HÜCRE ÇEKIRDEĞI: ÖZELLIKLER, IŞLEVLER, YAPI - BIYOLOJI - 2025

Hücre çekirdeği ökaryotik hücrelerde temel bir bölmedir. Bu hücre tipinin en göze çarpan yapısıdır ve genetik materyale sahiptir. Tüm hücresel süreçleri yönetir: Gerekli reaksiyonları gerçekleştirmek için DNA'da kodlanmış tüm talimatları içerir. Hücre bölünmesi süreçlerinde yer alır.

Memelilerdeki olgun kırmızı kan hücreleri (eritrositler) ve bitkilerdeki floem hücreleri gibi birkaç spesifik örnek dışında, tüm ökaryotik hücrelerin bir çekirdeği vardır. Benzer şekilde, bazı kas hücreleri, hepatositler ve nöronlar gibi birden fazla çekirdeğe sahip hücreler vardır.

Çekirdek 1802'de Franz Bauer tarafından keşfedildi; Ancak, 1830'da bilim adamı Robert Brown da bu yapıyı gözlemledi ve ana keşfi olarak popüler oldu. Büyük boyutundan dolayı mikroskop altında net bir şekilde gözlemlenebilir. Ayrıca kolay boyanabilen bir yapıdır.

Çekirdek, dağınık DNA'ya sahip homojen ve statik küresel bir varlık değildir. İçinde farklı bileşenler ve parçalar bulunan karmaşık ve karmaşık bir yapıdır. Ek olarak, dinamiktir ve hücre döngüsü boyunca sürekli değişir.

özellikleri

Çekirdek, ökaryotik ve prokaryotik hücreler arasında farklılaşmaya izin veren ana yapıdır. En büyük hücre bölmesidir. Genellikle çekirdek, hücrenin merkezine yakındır, ancak plazma hücreleri ve epitel hücreleri gibi istisnalar da vardır.

Ortalama olarak yaklaşık 5 µm çapında küre şeklinde bir organeldir, ancak hücre tipine bağlı olarak 12 µm'ye ulaşabilir. Toplam hücre hacminin yaklaşık% 10'unu kaplayabilirim.

Onu sitoplazmadan ayıran iki zardan oluşan nükleer bir zarfı vardır. Genetik materyal, içindeki proteinlerle birlikte düzenlenir.

Çekirdek içinde başka zarlı alt bölmeler olmamasına rağmen, yapı içinde belirli işlevlere sahip bir dizi bileşen veya bölge ayırt edilebilir.

Özellikleri

Çekirdek, hücrenin tüm genetik bilgilerinin (mitokondriyal DNA ve kloroplast DNA'sı hariç) toplanmasını içerdiği ve hücre bölünmesi süreçlerini yönettiği için olağanüstü sayıda işlevle ilişkilendirilir. Özetle, çekirdeğin temel işlevleri aşağıdaki gibidir:

Gen düzenlemesi

Genetik materyal ile sitoplazmik bileşenlerin geri kalanı arasında bir lipid bariyerinin varlığı, DNA'nın işleyişindeki diğer bileşenlerin müdahalesini azaltmaya yardımcı olur. Bu, ökaryot grupları için büyük önem taşıyan evrimsel bir yeniliği temsil eder.

Kesme ve yapıştırma

Haberci RNA'nın birleştirme işlemi, molekül sitoplazmaya gitmeden önce çekirdekte gerçekleşir.

Bu işlemin amacı, RNA'dan intronların (kodlamayan ve eksonları kesintiye uğratan genetik materyalin “parçaları”, kodlayan alanlar) ortadan kaldırılmasıdır. Daha sonra RNA, proteinlere çevrildiği çekirdekten ayrılır.

Her bir çekirdek yapısının daha sonra tartışılacak olan daha özel işlevleri vardır.

Yapı ve kompozisyon

Çekirdek, tanımlanmış üç bölümden oluşur: nükleer zarf, kromatin ve nükleol. Her yapıyı aşağıda ayrıntılı olarak açıklayacağız:

Nükleer zarf

Nükleer zarf, lipit yapıdaki zarlardan oluşur ve çekirdeği, hücresel bileşenlerin geri kalanından ayırır. Bu zar iki katlıdır ve aralarında perinükleer boşluk denilen küçük bir boşluk vardır.

İç ve dış zar sistemi, endoplazmik retikulum ile sürekli bir yapı oluşturur

Bu zar sistemi, bir dizi gözenekle kesintiye uğrar. Bu nükleer kanallar, çekirdek, bileşenlerin geri kalanından tamamen izole edilmediğinden, sitoplazma ile materyal değişimine izin verir.

Nükleer gözenek kompleksi

Bu gözenekler aracılığıyla madde değişimi iki şekilde gerçekleşir: pasif, enerji harcamasına gerek kalmadan; veya enerji harcamasıyla aktif. Pasif olarak, 9 nm veya 30-40 kDa'dan küçük su veya tuzlar gibi küçük moleküller girip çıkabilir.

Bu, bu bölmelerden geçmek için ATP (enerji-adenozin trifosfat) gerektiren yüksek moleküler ağırlıklı moleküllerin aksine meydana gelir. Büyük moleküller, RNA parçalarını (ribonükleik asit) veya bir protein yapısındaki diğer biyomolekülleri içerir.

Gözenekler, moleküllerin içinden geçtiği basit delikler değildir. 100 veya 200 protein içerebilen ve "nükleer gözenek kompleksi" olarak adlandırılan büyük protein yapılarıdır. Yapısal olarak basketbol potasına çok benziyor. Bu proteinlere nükleoporinler denir.

Bu kompleks, mayalardan insanlara kadar çok sayıda organizmada bulunmuştur. Hücresel taşıma fonksiyonuna ek olarak, gen ekspresyonunun düzenlenmesinde de rol oynar. Ökaryotlar için vazgeçilmez bir yapıdır.

Kompleks, büyüklük ve sayı bakımından omurgalılarda 125 MDa büyüklüğüne ulaşabilir ve bu hayvan grubundaki bir çekirdek yaklaşık 2000 gözeneğe sahip olabilir. Bu özellikler incelenen taksona göre değişir.

Kromatin

Kromatin çekirdekte bulunur, ancak onu bir bölmesi olarak düşünemeyiz. Mükemmel renklendirme ve mikroskop altında gözlemlenebilme kabiliyeti ile adlandırılmıştır.

DNA, ökaryotlarda son derece uzun doğrusal bir moleküldür. Sıkıştırılması önemli bir süreçtir. Genetik materyal, DNA için yüksek afiniteye sahip olan histon adı verilen bir dizi proteinle ilişkilidir. DNA ile etkileşime girebilen başka protein türleri de vardır ve bunlar histon değildir.

Histonlarda DNA yuvarlanır ve kromozomlar oluşturur. Bunlar dinamik yapılardır ve tipik şekillerinde (kitaplarda resimlerde görmeye alıştığımız X'ler ve Y'ler) sürekli olarak bulunmazlar. Bu düzenleme sadece hücre bölünmesi sürecinde ortaya çıkar.

Geri kalan aşamalarda (hücre bölünme sürecinde olmadığında), tek tek kromozomlar ayırt edilemez. Bu gerçek, kromozomların homojen veya düzensiz bir şekilde çekirdek boyunca dağıldığını göstermez.

Arayüzde, kromozomlar belirli alanlar halinde düzenlenir. Memeli hücrelerinde, her bir kromozom belirli bir “bölgeyi” kaplar.

Kromatin türleri

İki tip kromatin ayırt edilebilir: heterokromatin ve ökromatin. İlki oldukça yoğunlaşmıştır ve çekirdeğin çevresinde yer alır, bu nedenle transkripsiyon makinesinin bu genlere erişimi yoktur. Euchromatin daha gevşek bir şekilde organize edilir.

Heterokromatin iki türe ayrılır: asla ifade edilmeyen yapıcı heterokromatin; ve bazı hücrelerde kopyalanmayan ve diğerlerinde bulunan fakültatif heterokromatin.

Gen ekspresyonunun bir düzenleyicisi olarak heterokromatinin en ünlü örneği, X kromozomunun yoğunlaşması ve inaktivasyonudur Memelilerde, dişiler XX cinsiyet kromozomlarına sahipken, erkekler XY'dir.

Gen dozajı nedeniyle, dişiler X'de erkeklerden iki kat fazla gene sahip olamazlar. Bu çatışmayı önlemek için, her hücrede bir X kromozomu rastgele inaktive edilir (heterokromatin haline gelir).

Çekirdekçik

Çekirdekçik, çekirdeğin çok ilgili bir iç yapısıdır. Membran yapılarla sınırlandırılmış bir bölme değil, belirli işlevleri olan çekirdeğin daha koyu bir alanıdır.

Bu alanda ribozomal RNA'yı kodlayan genler gruplandırılır, RNA polimeraz I tarafından kopyalanır. İnsan DNA'sında bu genler aşağıdaki kromozomların uydularında bulunur: 13, 14, 15, 21 ve 22. Bunlar nükleolar düzenleyiciler.

Sırasıyla, nükleol, üç ayrı bölgeye ayrılır: fibriler merkezler, fibriler bileşenler ve granüler bileşenler.

Son çalışmalar, yalnızca ribozomal RNA'nın sentezi ve montajı ile sınırlı kalmayıp, nükleolusun olası ek fonksiyonlarına dair giderek daha fazla kanıt topladı.

Şu anda nükleolusun farklı proteinlerin bir araya getirilmesi ve sentezinde rol oynayabileceğine inanılmaktadır. Transkripsiyon sonrası değişiklikler de bu nükleer bölgede kanıtlanmıştır.

Nükleolus ayrıca düzenleyici işlevlerde rol oynar. Bir çalışma, bunun tümör baskılayıcı proteinlerle nasıl ilişkili olduğunu gösterdi.

Cajal'ın cesetleri

Cajal bedenleri (aynı zamanda sarmal bedenler olarak da adlandırılır), kaşifleri Santiago Ramón y Cajal'ın onuruna bu adı taşırlar. Bu araştırmacı, bu cisimleri 1903'te nöronlarda gözlemledi.

Küre şeklinde küçük yapılardır ve çekirdek başına 1 ila 5 kopya bulunur. Bu gövdeler, bu transkripsiyon faktörleri ve eklemeyle ilgili makineler de dahil olmak üzere oldukça yüksek sayıda bileşenle çok karmaşıktır.

Bu küresel yapılar, hareketli yapılar oldukları için çekirdeğin farklı bölümlerinde bulunmuştur. Genellikle nükleoplazmada bulunurlar, ancak kanser hücrelerinde nükleolde bulunmuşlardır.

Çekirdekte boyutlarına göre sınıflandırılmış iki tür Box gövdesi vardır: büyük ve küçük.

PML gövdeleri

PML cisimcikleri (promiyelositik lösemi), viral enfeksiyonlar ve onkogenez ile ilişkili olduklarından, klinik önemi olan küçük küresel subnükleer alanlardır.

Literatürde nükleer alan 10, Kremer cisimleri ve PML onkojenik alanlar gibi çeşitli isimlerle bilinirler.

Bir çekirdek, bu alanların 10 ila 30'una sahiptir ve çap olarak 0.2 ila 1.0 um'dir. İşlevleri arasında genlerin düzenlenmesi ve RNA sentezi öne çıkmaktadır.

Referanslar

1. Adam, SA (2001). Nükleer gözenek kompleksi. Genom biyolojisi, 2 (9), yorumlar0007.1-yorumlar0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G. ve Byers, BE (2003). Biyoloji: yeryüzündeki yaşam. Pearson eğitimi.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ ve Bazett-Jones, DP (2000). Promiyelositik lösemi (PML) nükleer cisimler, RNA biriktirmeyen protein yapılarıdır. Hücre biyolojisi Dergisi, 148 (2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Hücre çekirdeği. Elsevier.
5. Cooper, GM ve Hausman, RE (2000). Hücre: moleküler bir yaklaşım. Sunderland, MA: Sinauer ortakları.
6. Curtis, H. ve Schnek, A. (2008). Curtis. Biyoloji . Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M. ve Misteli, T. (2001). Hücre çekirdeğindeki fonksiyonel mimari. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA ve Rovasio, RA (2008). İnsanın histolojisi ve embriyolojisi: hücresel ve moleküler temeller. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Nükleer zarf. Cold Spring Harbor perspektifleri biyolojide, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G. ve Schwartz, TU (2015). Nükleer gözenek kompleksi - bir bakışta yapı ve işlev. Journal of Cell Science, 128 (3), 423-429.
11. Montaner, AT (2002). Cajal'ın aksesuar gövdesi. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW ve Forbes, DJ (1987). Çekirdek: yapı, işlev ve dinamik. Biyokimyanın yıllık incelemesi, 56 (1), 535-565.