前書き

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、クロマチンであるデオキシリボ核酸(DNA)にパッケージされた遺伝情報が含まれています。遺伝情報の貯蔵庫として、細胞核は遺伝にとって中心的な重要性を持っています。

細胞核の機能

赤血球を除くすべてのヒト細胞は、DNAが染色体の形をしている核を持っています。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、さまざまな代謝プロセスに関する指示。

遺伝情報を保存することに加えて、倍増(レプリケーション)DNAの転写とDNAの転写によるリボ核酸(RNA)の合成(転写)、および細胞核の最も重要な機能へのこのRNAの修飾(処理)。

細胞核のDNAに加えて、人間はミトコンドリアにミトコンドリアDNAも持っており、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. 核-
  2. 外核膜
    (核膜)
    Nucleolemma
  3. 核内膜
  4. 核小体
    核小体
  5. 核プラズマ
    核質
  6. DNAスレッド
  7. 核膜孔
  8. 染色体
  9. 細胞
    セルラ
    A-核
    B細胞

Dr-Gumpertのすべての画像の概要は、医療画像の下にあります。

核物質とは何ですか?

核物質は、核にコード化された遺伝情報です。これは、DNA(デオキシリボ核酸)としても知られています。 DNAまたはRNAの分子は、基本的な化学的構成要素である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または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、またはチミン(またはRNAの場合はウラシル)と呼ばれます。DNAは、4つの塩基の配列が固定されているため、人によって異なります。

DNAは遊離鎖の形ではなく、クロマチンと総称される特殊なタンパク質(ヒストン)に巻き付いています。このクロマチンがさらに圧縮されると、最終的に染色体が形成され、顕微鏡で見ることができます。有糸分裂の中期。したがって、棒状の小体は遺伝子情報のキャリアであり、核の分裂に関与しています。正常な人体細胞には、ペアで配置された46本の染色体があります(染色体の2倍体または2倍体セット)。 23本の染色体は母親から、23本の染色体は父親から来ています。

詳細については、 DNA

さらに、核には核小体が含まれており、これは圧縮ゾーンとして特に目立ちます。リボソームRNA(rRNA)で構成されています。

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カリオプラズマとは何ですか?

核質は、核プラズマまたは核質としても知られています。核膜内にある構造について説明します。対照的に、外側の細胞膜(plasmalemm)によって囲まれている細胞質もあります。

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これらの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。核質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が異なることです。核質内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います。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、丸みを帯びた形状で、直径は5〜16 µmです。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。この二重膜は核膜と呼ばれ、核膜の内側と外側で構成され、その間に核周囲の空間があります。両方の膜は細孔によって互いに接続されているため、生理学的単位を形成します(次のセクションを参照)。

一般に、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で構成されています。これらのタンパク質は、さまざまな糖残基で修飾することができ、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)および水を回避する(疎水性)部分、したがって脂溶性および水溶性(両親媒性)。水溶液中では、二重膜の極性脂質が凝集し、親水性部分が水に面するように配置され、二重層の疎水性部分が互いに付着します。この特別な構造は、二重膜の選択的透過性の前提条件を作成します。つまり、細胞膜は特定の物質に対してのみ透過性です。

物質の規制された交換に加えて、核膜はまた、(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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核膜孔は何のために必要ですか?

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60〜100nm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主要な役割を果たす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、核膜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

細胞核では、2つの基本的な生物学的プロセスが発生します。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2倍になった後で初めて、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。細胞質にエクスポートされ、最終的にタンパク質ビルディングブロックに翻訳される安定した最終製品は、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?

細胞核の分裂は、細胞核の分裂であると理解されており、2つの異なる方法で起こる可能性があります。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。細胞核分裂のタイプに応じて、異なる娘細胞が得られます。

有糸分裂が終了した後、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、人体で優勢です。それらの機能は、皮膚細胞や粘膜細胞の細胞など、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、減数分裂は合計2つのコア部門で構成されます。減数分裂が完了すると、染色体の半数体セットを含む4つの細胞ができあがります。これらの生殖細胞は有性生殖に必要であるため、生殖器にのみ見られます。

女性の場合、出生時から卵巣に存在するのは卵細胞です。男性の生物では、精子は睾丸で生成され、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つの半数体染色体セットから1つの二倍体染色体セットを持つ細胞が作成されます。

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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、核形成された卵細胞を性的に成熟した個体に挿入し、満期まで運ぶことができます。このようにして、以前に有核化された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、無性受精の一種であり、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生成することを目的とした治療アプローチがあります。さらに、体細胞核移植はクローニングに使用できます。倫理的な理由から、これは動物にのみ許可されていますが、この過程で多くの動物が死亡したり病気で生まれたりするため、ここでも物議を醸しています。最もよく知られている例は、クローン羊のドリーです。このクローン羊は、その母親と遺伝的に同一でした。

神経細胞の核

神経細胞(ニューロン)は、最終的に分化した細胞です。他の細胞とは対照的に、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する能力があり、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、神経系に特異的に存在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の割合が低くなっています。

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できるようにする化学伝達物質です。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。送信機固有の効果はなく、受容体固有の効果のみが存在することが重要です。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。