細胞核の機能

前書き

細胞核（核）真核細胞の最大のオルガネラを形成し、二重膜（核膜）によって隔てられた細胞質に位置しています。遺伝情報のキャリアとして、細胞核は染色体（DNA鎖）の形で遺伝情報を含んでいるため、遺伝に重要な役割を果たします。ほとんどの哺乳動物細胞には核が1つしかありません。これは円形で、直径は5〜16マイクロメートルです。特定の細胞型、例えば。筋繊維、または骨の特殊化した細胞は、複数の核を持つことができます。

詳細については、 細胞核

細胞核の機能

細胞核は細胞内で最も重要な細胞小器官であり、細胞体積の10〜15％を占めます。核には細胞の遺伝情報のほとんどが含まれています。ヒトでは、細胞核に加えて、ミトコンドリアもDNA（「ミトコンドリアDNA」）を含んでいます。ただし、ミトコンドリアのゲノムは、主に呼吸鎖のエネルギー生産に必要ないくつかのタンパク質のみをコードしています。

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• 人間の細胞呼吸（呼吸鎖）

細胞核のイラスト

1. 細胞核-
   核
2. 外核膜
   （核封筒）
   核小体
3. 内核膜
4. 核小体
   核小体
5. 核プラズマ
   核質
6. DNAスレッド
7. 核孔
8. 染色体
9. 細胞
   セルラ
   A-核
   B-セル

Dr-Gumpertのすべての画像の概要は、医療画像の下にあります。

遺伝情報の保存

デオキシリボ核酸（DNA）の貯蔵庫として、細胞核は細胞のコントロールセンターであり、細胞代謝の多くの重要なプロセスを調節します。細胞核は細胞が機能するために不可欠です。核のない細胞は通常生き残ることができません。これの例外は有核赤血球です（赤血球）。規制機能に加えて、細胞核のタスクには、DNAの保管、複製、転送が含まれます。

DNAは、細胞核内の長い鎖状の二重らせんの形で存在し、コアタンパク質であるヒストンである染色体にコンパクトに詰め込まれています。染色体はクロマチンで構成され、細胞分裂中に凝縮して顕微鏡で見える染色体を形成するだけです。各人間の細胞には23の染色体が含まれており、それぞれが2つの親から受け継がれています。細胞内の遺伝子の半分は母親から、残りの半分は父親からのものです。

細胞核は、RNAから作られたメッセンジャー分子を使用して、細胞内の代謝プロセスを制御します。遺伝情報は、細胞の機能と構造に関与するタンパク質をコードしています。必要に応じて、遺伝子と呼ばれるDNAの特定のセクションがメッセンジャー物質（メッセンジャーRNAまたはmRNA）に転写されます。形成されたmRNAは細胞核を離れ、それぞれのタンパク質を合成するためのテンプレートとして機能します。

DNAは、4文字で構成される暗号化された言語の一種と考えてください。これらは4つの塩基です：アデニン、チミン、グアニン、シトシン。これらの文字は単語を形成し、それぞれがコドンと呼ばれる3つのベースで構成されます。

各コドンは特定のアミノ酸をコードし、したがって、遺伝子の塩基の配列がそれぞれのアミノ酸を連結することによってタンパク質に翻訳されるため、タンパク質生合成の基礎を形成します。この暗号化された情報全体を遺伝暗号と呼びます。塩基の特定のシーケンスは、私たちのDNAをユニークにし、私たちの遺伝子を決定します。

しかし、塩基だけがDNAの構造に関与しているわけではありません。 DNAは一列に並んだヌクレオチドで構成されており、糖、リン酸、塩基で構成されています。ヌクレオチドはらせん状の二重らせんの形をしたDNAの骨格を表しています。さらに、このストランドはさらに凝縮され、細胞の小さな核にフィットします。次に、DNAのパッケージングの形式として染色体についても説明します。各細胞分裂では、完全なDNAがコピーされ、各娘細胞にも完全に同一の遺伝情報が含まれます。

DNAのパッケージングに使用される染色体

染色体は私たちの遺伝物質（DNA）の特定の形態のパッケージであり、細胞分裂中にのみ表示されます。 DNAは線形構造であるため、長すぎて自然状態の細胞核に収まりません。この問題は、DNAのさまざまな省スペーススパイラルと、DNAが回り続けることができる小さなタンパク質の組み込みによって解決されます。 DNAの最もコンパクトな形は染色体です。顕微鏡下では、これらは中央にくびれがある小さな棒状の物体として表示されます。この形式のDNAは、細胞分裂中、つまり有糸分裂中にのみ観察できます。次に、細胞分裂はいくつかの段階に分けることができ、染色体は中期で最もよく表されます。正常な体細胞には、46の染色体からなる2組の染色体があります。

細胞核分裂の詳細については、以下をご覧ください。 有糸分裂

細胞核の一部としてのRNA

RNAは、DNAと同様の構造を持つリボ核酸を表します。ただし、これは一本鎖構造であり、個々のコンポーネントのDNAとは異なります。さらに、RNAはDNAよりもはるかに短く、それに比べていくつかの異なるタスクがあります。このようにして、RNAは、さまざまなタスクを実行するさまざまなRNAサブグループに分割できます。とりわけ、mRNAは細胞核分裂の間に重要な役割を果たす。 tRNAと同様に、タンパク質や酵素の生産にも使用されます。 RNAの別のサブグループはrRNAで、これはリボソームの一部であり、したがってタンパク質の生産にも関与しています。

タンパク質合成

タンパク質生合成の最初のステップは、DNAのmRNAへの転写です（転写）そして細胞核で起こる。 DNAの鎖は、相補的なRNAシーケンスのテンプレートとして機能します。しかし、細胞核内ではタンパク質を生成できないため、形成されたmRNAは細胞質に放出され、タンパク質の実際の合成が行われるリボソームに運ばれる必要があります。リボソーム内で、mRNAはタンパク質の構築に使用されるアミノ酸のシーケンスに変換されます。このプロセスは翻訳と呼ばれます。

メッセンジャーRNAが核の外に輸送される前に、最初に多くのステップで処理されます。つまり、特定のシーケンスが追加または切り取られて再び組み立てられます。つまり、1つの転写産物からさまざまなタンパク質変異体が生じる可能性があります。このプロセスにより、人間は比較的少数の遺伝子で多数の異なるタンパク質を生産することができます。

レプリケーション

細胞核で起こる細胞のもう一つの重要な機能は、DNAの複製です（レプリケーション）。細胞内には、蓄積と分解の一定のサイクルがあります。古いタンパク質、汚染物質、代謝産物が分解され、新しいタンパク質が合成され、エネルギーが生産されなければなりません。さらに、細胞は成長し、2つの同一の娘細胞に分裂します。ただし、細胞が分裂する前に、すべての遺伝情報を最初に複製する必要があります。生物内のすべての細胞のゲノムは完全に同一であるため、これは重要です。

複製は、細胞核における細胞分裂中の正確に定義された時点で行われます。両方のプロセスは密接に関連しており、特定のタンパク質（酵素）規制されています。最初に、二本鎖DNAが分離され、各一本鎖が後続の複製のテンプレートとして機能します。これを行うには、さまざまな酵素がDNAにドッキングし、一本鎖を補完して新しい二重らせんを形成します。このプロセスの最後に、DNAの正確​​なコピーが作成され、分裂したときに娘細胞に受け渡すことができます。

ただし、細胞周期のフェーズの1つでエラーが発生した場合、さまざまな変異が発生する可能性があります。細胞周期のさまざまな段階で自発的に発生する可能性があるさまざまな種類の変異があります。たとえば、遺伝子に欠陥がある場合、それは遺伝子突然変異と呼ばれます。ただし、エラーが特定の染色体または染色体の一部に影響を与える場合、それは染色体の変異です。染色体数が影響を受ける場合は、ゲノムの突然変異につながります。

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核膜孔とシグナル伝達経路

核膜の二重膜には、タンパク質、核酸、シグナル物質を選択的に核から外へ輸送する細孔があります。

特定の代謝因子とシグナル物質は、これらの孔から核に入り、そこで特定のタンパク質の転写に影響を与えます。遺伝子発現といえば、遺伝情報のタンパク質への変換は厳密に監視されており、多くの代謝因子やシグナル物質によって規制されています。細胞末端で起こる多くのシグナル伝達経路は、核内で特定のタンパク質の遺伝子発現に影響を与えます。

核体（核小体）

真核細胞の核の内部には核小体、核体があります。細胞は1つ以上の核小体を含むことができ、非常に活発で分裂する細胞は最大10個の核小体を含むことができます。

核は球状の高密度構造であり、光学顕微鏡ではっきりと見ることができ、細胞核内で明確に定義されています。それはコアの機能的に独立した領域を形成しますが、それ自体の膜に囲まれていません。核小体は、密集した集塊に一緒に存在するDNA、RNA、およびタンパク質で構成されています。リボソームサブユニットの成熟は核小体で起こる。細胞内で合成されるタンパク質が多いほど、必要なリボソームが多くなるため、代謝的に活性な細胞にはいくつかの核小体があります。

神経細胞における核の機能

神経細胞の核にはさまざまな機能があります。神経細胞の核は細胞体にあります（相馬）小胞体（ER）やゴルジ体などの他の細胞成分（オルガネラ）と一緒に。すべての体細胞と同様に、細胞核には遺伝情報がDNAの形で含まれています。 DNAの存在により、他の体細胞は有糸分裂を介して複製することができます。ただし、神経細胞は非常に特異的で高度に分化した細胞であり、神経系の一部です。その結果、彼らはもはや倍増することができません。しかし、細胞核は別の重要な仕事を引き受けます。神経細胞は、とりわけ、最終的に筋肉の動きにつながる私たちの筋肉の興奮の原因です。神経細胞間および神経細胞と筋肉間の通信は、メッセンジャー物質（送信機）。これらの化学物質や他の重要な生命維持物質は、細胞核の助けを借りて生成されます。細胞核だけでなく、体細胞の他の成分も重要な役割を果たします。さらに、細胞核は神経細胞を含むすべての細胞のすべての代謝経路を制御します。これを行うために、細胞核には私たちのすべての遺伝子が含まれています。これらの遺伝子は、用途に応じて、必要なタンパク質や酵素に読み取って翻訳することができます。

神経細胞の特徴に関する詳細情報は、以下から入手できます。 神経細胞