该细胞核是真核细胞的基本隔间。它是这种细胞类型中最明显的结构,具有遗传物质。它指导所有细胞过程:它包含以DNA编码的所有指令,以进行必要的反应。它参与细胞分裂的过程。
除了一些特定的例子,例如哺乳动物中的成熟红细胞(红细胞)和植物中的韧皮部细胞外,所有的真核细胞均具有细胞核。类似地,存在具有不止一个核的细胞,例如某些肌肉细胞,肝细胞和神经元。
原子核是弗朗兹·鲍尔(Franz Bauer)于1802年发现的;然而,在1830年,科学家罗伯特·布朗(Robert Brown)也观察到了这种结构,并成为其主要发现者而广受欢迎。由于它的大尺寸,可以在显微镜下清楚地观察到。另外,它是易于染色的结构。
核不是具有分散DNA的均质且静态的球形实体。它是一个复杂而复杂的结构,内部具有不同的组件和零件。另外,它是动态的,并且在整个细胞周期中不断变化。
特点
核是允许真核细胞和原核细胞之间分化的主要结构。它是最大的隔室。通常,核靠近细胞中心,但是也有例外,例如浆细胞和上皮细胞。
它是平均直径约5 µm的球形细胞器,但根据细胞类型的不同,可以达到12 µm。我可以占据整个细胞体积的大约10%。
它具有由两个将其与细胞质分隔的膜形成的核膜。遗传物质与其中的蛋白质一起组织。
尽管原子核中没有其他膜状子隔室,但是可以区分结构中具有特定功能的一系列组件或区域。
特征
由于细胞核包含细胞所有遗传信息的收集(不包括线粒体DNA和叶绿体DNA)并指导细胞分裂的过程,因此赋予细胞核许多功能。总而言之,内核的主要功能如下:
基因调控
遗传物质与其余细胞质成分之间存在脂质屏障,有助于减少其他成分对DNA功能的干扰。这代表了对真核生物群体非常重要的进化创新。
切割和拼接
信使RNA的剪接过程发生在分子到达细胞质之前的细胞核中。
此过程的目的是从RNA中消除内含子(不编码的遗传物质“片段”,并中断外显子,即编码区域)。后来,RNA离开细胞核,在那里被翻译成蛋白质。
每个内核结构还有其他更具体的功能,将在后面讨论。
结构组成
核由三个定义的部分组成:核被膜,染色质和核仁。我们将在下面详细描述每个结构:
核包膜
核被膜由脂质性质的膜组成,将细胞核与其余细胞成分分开。该膜是双层的,在它们之间有一个称为核周空间的小空间。
内外膜系统与内质网形成连续结构
该膜系统被一系列孔中断。这些细胞核通道允许物质与细胞质的交换,因为细胞核并未与其余成分完全分离。
核孔复合体
通过这些孔,物质的交换以两种方式发生:被动的,不需要能源消耗;或活跃,并消耗能源。被动地,小于9 nm或30-40 kDa的小分子(例如水或盐)可以进入和离开。
这与需要ATP(能量三磷酸腺苷)穿过这些小室的高分子量分子相反。大分子包括RNA(核糖核酸)片段或其他具有蛋白质性质的生物分子。
毛孔不仅仅是分子穿过的孔。它们是大的蛋白质结构,可以包含100或200个蛋白质,被称为“核孔复合体”。从结构上讲,它看起来很像篮球架。这些蛋白质称为核孔蛋白。
在许多生物中都发现了这种复合物:从酵母到人类。除了细胞转运功能外,它还参与基因表达的调节。它们是真核生物必不可少的结构。
就大小和数量而言,复合物在脊椎动物中的大小可达到125 MDa,该动物群的核可具有约2000个孔。这些特征根据所研究的分类单元而变化。
染色质
染色质存在于细胞核中,但我们不能认为它是细胞的一部分。它以出色的着色能力而命名,并在显微镜下可以观察到。
DNA是真核生物中一个非常长的线性分子。它的压缩是关键过程。遗传物质与一系列称为组蛋白的蛋白质有关,这些蛋白质对DNA具有高亲和力。还有其他类型的蛋白质可以与DNA相互作用,它们不是组蛋白。
在组蛋白中,DNA卷起形成染色体。这些是动态结构,并非经常以其典型形状(我们习惯在书籍插图中看到的X和Y)找到。这种安排仅在细胞分裂过程中出现。
在其余阶段(当细胞不在分裂过程中时),无法区分单个染色体。这个事实并不表明染色体均匀或无序地分布在整个核中。
在界面上,染色体被组织成特定的域。在哺乳动物细胞中,每个染色体都占据一个特定的“区域”。
染色质类型
可以区分两种类型的染色质:异染色质和常染色质。第一个高度浓缩,位于细胞核的外围,因此转录机制无法访问这些基因。常染色质的组织较松散。
异染色质分为两种类型:组成型异染色质,从不表达。兼性异染色质,在某些细胞中不转录而在另一些细胞中转录。
异染色质作为基因表达调节剂的最著名例子是X染色体的缩合和失活,在哺乳动物中,雌性具有XX个性染色体,而雄性则为XY。
由于基因剂量的原因,女性在X中的基因数量不能是男性的两倍。为了避免这种冲突,每个细胞中的X染色体都被随机灭活(成为异染色质)。
核仁
核仁是核的非常相关的内部结构。它不是由膜结构界定的隔室,而是具有特定功能的核的较暗区域。
由RNA聚合酶I转录的编码核糖体RNA的基因在该区域中分组,在人类DNA中,这些基因存在于以下染色体的卫星中:13、14、15、21和22。核仁的组织者。
反过来,核仁被分为三个离散的区域:原纤维中心,原纤维成分和颗粒成分。
最近的研究积累了越来越多的核仁可能附加功能的证据,不仅限于核糖体RNA的合成和装配。
目前认为,核仁可能参与不同蛋白质的组装和合成。转录后的修饰也已在该核区得到证实。
核仁也参与调节功能。一项研究显示了它与肿瘤抑制蛋白的关系。
卡哈尔的尸体
Cajal尸体(也称为螺旋尸体)以这个名字命名,以纪念他们的发现者SantiagoRamóny Cajal。这位研究人员在1903年观察了神经元中的这些小球。
它们是球形的小结构,每个原子核存在1至5个拷贝。这些主体非常复杂,具有相当多的组件,包括这些转录因子和与剪接相关的机制。
由于它们是可移动的结构,因此已在原子核的不同部分发现了这些球形结构。它们通常在核质中发现,尽管在癌细胞中已在核仁中发现。
核心中有两种类型的Box主体,根据其大小分类:大和小。
PML主体
PML体(早幼粒细胞白血病)是具有临床重要性的小球形亚核区域,因为它们与病毒感染和肿瘤发生有关。
在文献中,它们以各种各样的名称已知,例如核结构域10,克雷默氏体和PML致癌结构域。
原子核具有10至30个这些域,直径为0.2至1.0 µm。在其功能中,基因的调控和RNA合成十分突出。
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