前書き

細胞核または核は、細胞内で最大の細胞小器官であり、真核細胞の細胞質に位置しています。二重膜(核膜)で囲まれた丸い細胞核には、クロマチン、デオキシリボ核酸(DNA)に詰め込まれた遺伝情報が含まれています。遺伝情報の保管場所として、細胞核は遺伝にとって最も重要です。

細胞核の機能

赤血球を除くすべてのヒト細胞は核を持ち、その核内にはDNAが染色体の形をしています。細胞核は、細胞内で起こるすべてのプロセスを調節および制御します。たとえば、タンパク質の合成、遺伝情報の伝達、細胞分裂、およびさまざまな代謝プロセスに関する指示。

遺伝情報の保存に加えて、(レプリケーション)DNAの転写、およびDNAの転写によるリボ核酸(RNA)の合成(RNA)転写)、ならびに細胞核の最も重要な機能へのこのRNAの修飾(処理)。

人間は、細胞核のDNAに加えて、ミトコンドリアにもミトコンドリアDNAを持っています。その複製は、核から完全に独立しています。呼吸鎖に必要な多くのタンパク質の情報がここに保存されています。

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細胞核のイラスト

図細胞核
  1. 細胞核-
  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。

核物質とは?

核物質は、核にエンコードされた遺伝情報です。これは、DNA(デオキシリボ核酸)とも呼ばれます。 DNAまたはRNAの分子は、基本的な化学ビルディングブロック、ヌクレオチドで構成され、糖(DNAの場合はデオキシリボース、RNAの場合はリボース)、酸性リン酸残基、および塩基で構成されます。塩基はアデニン、シトシン、グアニン、チミン(またはRNAの場合はウラシル)と呼ばれ、DNAは4つの塩基の固定された配列のために一意であり、人によって異なります。

DNAはフリーストランドの形をとっていませんが、まとめてクロマチンと呼ばれる特殊なタンパク質(ヒストン)の周りを覆っています。このクロマチンがさらに圧縮されると、最終的には染色体が形成され、有糸分裂の中期の顕微鏡で見ることができます。したがって、棒状の小体は遺伝情報のキャリアであり、核の分裂に関与しています。正常な人体の細胞には、46個の染色体がペアで配置されています(二重または二倍体の染色体セット)。 23の染色体は母親から、23の染色体は父親からのものです。

についての詳細 DNA

さらに、核には核小体が含まれており、これは特に密集した領域として目立ちます。リボソームRNA(rRNA)で構成されています。

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カリオプラズムとは何ですか?

カリオプラズムは、核プラズマまたは核質としても知られています。核膜内にある構造を説明します。対照的に、細胞質もあり、これは外側の細胞膜(plasmalemm)に囲まれています。

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これら2つの部屋は、主に水とさまざまな添加物で構成されています。カリオプラズムと細胞質の重要な違いは、Cl-(塩化物)やNa +(ナトリウム)などの電解質の濃度の違いです。核質のこの特別な環境は、複製と転写のプロセスに最適な環境を表しており、遺伝物質を含むクロマチンと核小体も核質に保存されています。

核のサイズ

真核細胞の核は通常、丸みを帯びた形状と5-16 µmの直径を持っています。目立つ核小体は光学顕微鏡ではっきりと見ることができ、直径は2〜6 µmです。一般に、細胞核の外観とサイズは、細胞の種類と種に強く依存します。

細胞核の二重膜

細胞核は二重膜によって細胞質から分離されています。この二重の膜は核膜と呼ばれ、核周囲の空間を挟んで、内側と外側の核膜で構成されています。両方の膜は細孔によって互いに接続されているため、生理学的ユニットを形成します(次のセクションを参照)。

一般的に、二重膜は常にさまざまなタンパク質が埋め込まれた脂質二重層から構成されます。これらのタンパク質は、さまざまな糖残基で修飾でき、核膜の特定の生物学的機能を可能にします。

すべての二重膜と同様に、核膜には水を愛する(親水性)および水を避ける(疎水性)部分、したがって脂肪と水溶性です(両親媒性)。水溶液では、二重膜の極性脂質が凝集体を形成し、親水性部分が水に面するように配置されますが、二重層の疎水性部分は互いに付着します。この特別な構造は、二重膜の選択的透過性の条件を作成します。つまり、細胞膜は特定の物質に対してのみ透過性です。

規制された物質の交換に加えて、核膜は境界を定めるのにも役立ちます(区画化)細胞核の、そして特定の物質だけが細胞核に出入りできるように、生理学的障壁を形成します。

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核小孔は何に必要ですか?

膜の細孔は、核と細胞質の間に生理学的障壁を形成する直径60〜100 nmの複雑なチャネルです。それらは、細胞核への、または細胞核からの特定の分子の輸送に必要です。

これらの分子には、例えば、複製およびその後の翻訳において非常に重要であるmRNAが含まれる。 DNAは最初に細胞核にコピーされ、mRNAが作成されます。遺伝物質のこのコピーは、核の孔を通って細胞核を離れ、翻訳が行われるリボソームに到達します。

細胞核の機能

2つの基本的な生物学的プロセスが細胞核で発生します。1つはDNAの複製、もう1つは転写、つまりDNAからRNAへの転写です。

細胞分裂(有糸分裂)の間、DNAは2倍になります(複製)。遺伝情報全体が倍加されてはじめて、細胞は分裂し、それによって成長と細胞再生の基礎を形成することができます。

転写中、DNAの2本の鎖の1つがテンプレートとして使用され、相補的なRNA配列に変換されます。さまざまな転写因子がどの遺伝子が転写されるかを決定します。得られたRNAは、さらに多くのステップで修飾されます。細胞質に輸送され、最終的にタンパク質構成要素に翻訳される安定した最終産物は、メッセンジャーRNA(mRNA)と呼ばれます。

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細胞核が分裂するとどうなりますか?

細胞核分裂は、細胞核の分裂であると理解されており、これは2つの異なる方法で行うことができます。有糸分裂と減数分裂の2つのタイプは、プロセスと機能が異なります。発生した核分裂の種類に応じて、異なる娘細胞が得られます。

有糸分裂が終了すると、母細胞と同一であり、染色体の二倍体セットも持つ2つの娘細胞があります。このタイプの細胞核分裂は、人体において優勢です。それらの機能は、皮膚細胞のものや粘膜細胞のものなど、すべての細胞の再生です。有糸分裂はいくつかの段階で起こりますが、染色体の実際の分裂は1つだけです。

これとは対照的に、減数分裂は、2つのコア部門の合計で構成されます。減数分裂が完了すると、一倍体の染色体セットを含む4つの細胞ができます。これらの生殖細胞は有性生殖に必要であり、したがって生殖器にのみ見られます。

女性の場合、誕生から卵巣に存在するのは卵細胞です。男性の生物では、精子は精巣で産生され、受精の準備ができています。
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受精中に卵細胞と精子が融合すると、2つの一倍体の染色体セットが1つの二倍体セットの細胞を形成します。

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細胞核移植とは何ですか?

核移植(同義語:核移植)は、核のない卵細胞への核の導入です。これは、たとえば紫外線を使用して事前に人工的に作成されました。次に、有核卵細胞を性的に成熟した個体に挿入し、出産まで運ぶことができます。このようにして、以前に有核細胞は遺伝情報を受け取り、結果として変化します。

この手順は一種の無性受精を表し、1968年に最初に使用されました。移植に使用できる幹細胞から特定の組織を作ることを目的とした治療法があります。さらに、体細胞核移植はクローニングに使用できます。しかし、倫理的な理由から、これは動物にのみ許可されますが、多くの動物がこのプロセス中に死亡するか、病気で生まれるので、ここでも議論の余地があります。最も有名な例はクローン羊のドリーです。このクローン羊は遺伝的にその母動物と同一でした。

神経細胞の核

神経細胞(ニューロン)は最終分化細胞です。他の細胞とは異なり、それらはもはや分裂することができません。ただし、ニューロンには再生機能があり、タスクの特定の繰り返し(「脳トレーニング」)によって脳の可塑性が高まります。

細胞核は神経細胞の細胞体(相馬)にあります。核膜には、神経系で特異的に発生する物質であるミエリンが含まれており、他の二重膜よりもタンパク質含量が低いだけです。

電気インパルス(活動電位)の形での情報の受信と送信は、ニューロンの最も重要なタスクです。神経伝達物質は、神経細胞が互いに通信することを可能にする化学的メッセンジャーです。ニューロンの制御中心として、細胞核は主にさまざまなメッセンジャー物質の産生とそれぞれの受容体の発現を調節します。

神経伝達物質を適切な受容体に結合することにより、対応する効果が神経細胞に伝達されます。トランスミッター固有の効果はなく、受容体固有の効果のみがあることが重要です。これは、メッセンジャー物質の効果が受容体に依存することを意味します。