Introduksjon
Cellekjernen er den største organellen av eukaryote celler og ligger i cytoplasmaet, atskilt med en dobbel membran (kjernekapsling). Som bærer av genetisk informasjon, cellekjernen inneholder den genetiske informasjonen i form av kromosomer (DNA-streng) og spiller dermed en viktig rolle i arvelighet. De fleste pattedyrceller har bare en kjerne; denne er rund og har en diameter på 5 til 16 mikrometer. Visse celletyper, for eksempel muskelfibre eller spesialiserte celler i bein, kan ha mer enn en kjerne.
Funksjoner i cellekjernen
Cellekjernen er den viktigste organellen i en celle og utgjør 10-15% av cellevolumet. Cellekjernen inneholder det meste av den genetiske informasjonen til en celle. Hos mennesker, i tillegg til cellekjernen, er mitokondrier inneholder også DNA (“mitokondrie DNA”).
Imidlertid koder mitokondriegenomet bare for noen få proteiner, som hovedsakelig kreves i luftveiskjeden for energiproduksjon. Som en butikk av deoksyribonukleinsyre (DNA), blir cellekjernen ansett som kontrollsenteret i cellen og regulerer mange viktige prosesser med cellemetabolisme. Cellekjernen er viktig for funksjonen til en celle.
Celler uten cellekjerne kan vanligvis ikke overleve. Et unntak fra dette er den kjerneløse røde blod celler (erytrocytter). I tillegg til regulatoriske funksjoner inkluderer oppgavene til cellekjernen lagring, duplisering og overføring av DNA.
DNA er plassert i cellekjernen i form av en lang, strenglignende dobbel helix og er kompakt pakket med kjernefysisk proteiner, histonene, for å danne kromosomer. Kromosomer består av kromatin, som bare kondenserer til mikroskopisk synlige kromosomer under celledeling. Hver menneskecelle inneholder 23 kromosomer, som hver er duplisert og arvet fra begge foreldrene.
Den ene halvdelen av genene i en celle kommer derfor fra moren, den andre fra faren. Cellekjernen styrer metabolske prosesser i cellen gjennom messenger-molekyler av RNA. Den genetiske informasjonen koder for proteiner som er ansvarlige for funksjonen og strukturen til cellen.
Når det er nødvendig transkriberes visse seksjoner av DNA, kjent som gener, til et messenger-stoff (messenger-RNA eller mRNA). Det dannede mRNA forlater cellekjernen og fungerer som en mal for syntesen av de respektive proteinene. Man kan forestille seg at DNA er et slags kodet språk som består av fire bokstaver.
Dette er de fire basene: adenin, tymin, guanin og cytosin. Disse bokstavene danner ord som hver består av tre baser, kalt kodoner. Hver kodon koder for en spesifikk aminosyre og danner således grunnlaget for proteinbiosyntese, fordi sekvensen av baser av genene blir oversatt til et protein ved å koble de respektive aminosyrene.
All denne kodede informasjonen kalles den genetiske koden. Den spesifikke basesekvensen gjør DNA vårt unikt og bestemmer genene våre. Men ikke bare baser er involvert i konstruksjonen av DNA.
DNA består av nukleotider som strammes sammen, som igjen består av et sukker, et fosfat og en base. Nukleotidene danner ryggraden i DNA, som er i form av en spiralformet dobbel helix. I tillegg kondenseres denne strengen ytterligere slik at den passer inn i småcelletkjernen.
Dette blir også referert til som kromosomer som emballasjeform for DNA. For hver celledeling kopieres komplett DNA slik at hver dattercelle inneholder fullstendig identisk genetisk informasjon. Et kromosom er en spesifikk emballasjeform av vårt genetiske materiale (DNA) som bare er synlig under celledeling.
DNA er en lineær struktur som er altfor lang til å passe inn i cellekjernen i sin naturlige tilstand. Dette problemet løses av forskjellige plassbesparende spiraler av DNA og inkorporering av små proteiner rundt hvilke DNA kan vikle seg videre. Den mest kompakte DNA-formen er kromosomene.
Under mikroskopet fremstår disse som stavformede legemer med en sentral innsnevring. Denne formen for DNA kan bare observeres under celledeling, dvs. under mitose. Celledeling kan i sin tur deles inn i flere faser, hvorved kromosomene er best representert i metafasen.
Normale somatiske celler har et dobbelt sett med kromosomer, bestående av 46 kromosomer. RNA beskriver ribonukleinsyre, som har en lignende struktur som DNA. Imidlertid er det en enkeltstrenget struktur som skiller seg fra DNA i individuelle byggesteiner.
I tillegg er RNA også mye kortere enn DNA og har flere forskjellige oppgaver sammenlignet med DNA. RNA kan videre deles inn i forskjellige RNA-undergrupper som utfører forskjellige oppgaver. Blant annet spiller mRNA en viktig rolle under cellekjernedeling.
I likhet med tRNA brukes den også i produksjonen av proteiner og enzymer. En annen undergruppe av RNA er rRNA, som er en komponent av ribosomer og er derfor også involvert i produksjonen av proteiner. Det første trinnet i proteinbiosyntese er transkripsjon av DNA til mRNA (transkripsjon) og finner sted i cellekjernen.
I løpet av denne prosessen fungerer en DNA-streng som en mal for en komplementær RNA-sekvens. Siden ingen proteiner kan produseres i cellekjernen, må imidlertid det dannede mRNA slippes ut i cytoplasmaet og transporteres til ribosomer, hvor den faktiske syntesen av proteinene til slutt finner sted. Innen ribosomerblir mRNA omdannet til en sekvens av aminosyrer som brukes til konstruksjon av proteiner.
Denne prosessen kalles oversettelse. Før messenger-RNA kan transporteres ut av kjernen, behandles det imidlertid først i mange trinn, det vil si at visse sekvenser enten er festet eller kuttet ut og satt sammen igjen. På denne måten kan forskjellige proteinvarianter produseres fra ett transkripsjon.
Denne prosessen gjør det mulig for mennesker å produsere et stort antall forskjellige proteiner med relativt få gener. En annen viktig funksjon av cellen, som finner sted i cellekjernen, er duplisering av DNA (replikasjon). I en celle er det en konstant syklus med å bygge opp og bryte ned: gamle proteiner, forurensende stoffer og metabolske produkter brytes ned, nye proteiner må syntetiseres og energi må produseres.
I tillegg vokser cellen og deler seg i to identiske datterceller. Før en celle kan dele seg, må imidlertid hele den genetiske informasjonen først dupliseres. Dette er viktig fordi det genetiske materialet til alle celler i en organisme er helt identisk.
Replikering finner sted på et nøyaktig definert tidspunkt for celledeling i cellekjernen; begge prosessene er nært knyttet sammen og reguleres av visse proteiner (enzymer). Først skilles det dobbeltstrengede DNA og hver enkelt streng fungerer som en mal for den påfølgende dupliseringen. For dette formålet, forskjellige enzymer legg til DNA og fullfør enkeltstrengen for å danne en ny dobbel helix.
På slutten av denne prosessen er det produsert en nøyaktig kopi av DNA som kan overføres til dattercellen under delingen. Imidlertid, hvis det oppstår feil i en av cellesyklusfasene, kan forskjellige mutasjoner utvikle seg. Det er flere typer mutasjoner som kan oppstå spontant i forskjellige fasesykluser.
For eksempel, hvis et gen er defekt, kalles dette en genmutasjon. Imidlertid, hvis feilen påvirker visse kromosomer eller deler av kromosomer, kalles det en kromosomal mutasjon. Hvis antall kromosomer påvirkes, fører det til en genmutasjon.
Temaet kan også være av interesse for deg: Kromosomavvik - hva menes med dette? Den doble membranen i kjernekonvolutten har porer som tjener selektiv transport av proteiner, nukleinsyrer og signalstoffer ut av eller inn i kjernen. Gjennom disse porene kommer visse metabolske faktorer og signalstoffer inn i kjernen der de påvirker transkripsjonen av visse proteiner.
Konvertering av genetisk informasjon til proteiner overvåkes strengt og reguleres av mange metabolske faktorer og signalstoffer, dette kalles genuttrykk. Mange signalveier som oppstår i en celle, slutter i kjernen der de påvirker genuttrykket til visse proteiner. Inne i kjernen til eukaryote celler er nucleolus, nucleic body.
En celle kan inneholde en eller flere nucleoli, mens celler som er veldig aktive og deler seg ofte kan inneholde opptil 10 nucleoli. Nukleolus er en sfærisk, tett struktur som er tydelig synlig under lysmikroskopet og er tydelig avgrenset i cellekjernen. Den danner et funksjonelt uavhengig område av kjernen, men er ikke omgitt av sin egen membran.
Nukleolus består av DNA, RNA og proteiner, som ligger sammen i et tett konglomerat. Modningen av de ribosomale underenhetene finner sted i nucleolus. Jo flere proteiner som syntetiseres i en celle, jo flere ribosomer er nødvendig, og derfor har metabolske aktive celler flere nukleoler.
Kjernen i en nervecelle har en rekke funksjoner. Kjernen til en nervecelle er lokalisert i cellekroppen (soma) sammen med andre cellekomponenter (organeller), som endoplasmatisk retikulum (ER) og Golgi-apparatet. Som i alle kroppsceller inneholder cellekjernen den genetiske informasjonen i form av DNA.
På grunn av tilstedeværelsen av DNA er andre kroppsceller i stand til å duplisere seg selv via mitose. Nerveceller er imidlertid veldig spesifikke og svært differensierte celler som utgjør en del av nervesystemet. Som et resultat er de ikke lenger i stand til å duplisere seg selv.
Imidlertid utfører cellekjernen en annen viktig oppgave. Blant annet er nervecellene ansvarlige for eksitasjonen av musklene våre, noe som til slutt fører til muskelbevegelse. Kommunikasjonen mellom nervecellene seg imellom og mellom nervecellene og musklene skjer via messengerstoffer (sendere).
Disse kjemiske stoffene og også andre viktige livsopprettholdende stoffer produseres ved hjelp av cellekjernen. Ikke bare cellekjernen, men også de andre komponentene i somaen spiller en viktig rolle i denne prosessen. Videre kontrollerer cellekjernen alle metabolske veier i alle celler, inkludert nerveceller. For dette formålet inneholder cellekjernen alle genene våre, som kan leses og oversettes til de nødvendige proteiner og enzymer, avhengig av deres bruk. Ytterligere informasjon om nervecellens spesielle trekk finner du på nervecellen
