Ievads
Šūnas kodols ir lielākā eikariotu šūnu organelle un atrodas citoplazmā, atdalīta ar dubultu membrānu (kodola apvalks). Kā ģenētiskās informācijas nesējs šūnas kodols satur ģenētisko informāciju hromosomas (DNS virkne) un tādējādi tai ir būtiska loma iedzimtībā. Lielākajai daļai zīdītāju šūnu ir tikai viens kodols; tas ir noapaļots un tā diametrs ir no 5 līdz 16 mikrometriem. Dažiem šūnu tipiem, piemēram, muskuļu šķiedrām vai specializētām šūnām kaulos, var būt vairāk nekā viens kodols.
Šūnas kodola funkcijas
Šūnas kodols ir vissvarīgākā šūnas organelle un veido 10–15% no šūnas tilpuma. Šūnas kodols satur lielāko daļu šūnas ģenētiskās informācijas. Cilvēkiem papildus šūnas kodolam mitohondriji satur arī DNS (“mitohondriju DNS”).
Tomēr mitohondriju genoms kodē tikai dažus proteīni, kas enerģijas ražošanai galvenokārt nepieciešami elpošanas ķēdē. Šūnas kodols kā dezoksiribonukleīnskābes (DNS) krājums tiek uzskatīts par šūnas vadības centru un regulē daudzus svarīgus šūnu vielmaiņas procesus. Šūnas kodols ir būtisks šūnas darbībai.
Šūnas bez šūnas kodola parasti nevar izdzīvot. Izņēmums ir sarkans bez kodola asinis šūnas (eritrocīti). Papildus regulēšanas funkcijām šūnas kodola uzdevumos ietilpst DNS uzglabāšana, dublēšanās un pārnešana.
DNS atrodas šūnas kodolā gara, virknei līdzīga dubultās spirāles formā un ir kompakti iesaiņota ar kodolu proteīni, histoni, lai veidotos hromosomas. Hromosomas sastāv no hromatīns, kas šūnu dalīšanās laikā kondensējas tikai mikroskopiski redzamās hromosomās. Katrā cilvēka šūnā ir 23 hromosomas, no kurām katra tiek dublēta un mantota no abiem vecākiem.
Tāpēc puse no šūnas gēniem nāk no mātes, otra - no tēva. Šūnas kodols kontrolē vielmaiņas procesus šūnā, izmantojot RNS Messenger molekulas. Ģenētiskās informācijas kodi proteīni kas atbild par šūnas funkciju un struktūru.
Ja nepieciešams, noteiktas DNS sadaļas, kas pazīstamas kā gēni, tiek pārrakstītas kurjera vielā (kurjera RNS vai mRNS). Izveidotā mRNS atstāj šūnas kodolu un kalpo kā paraugs attiecīgo olbaltumvielu sintēzei. Var iedomāties, ka DNS ir sava veida kodēta valoda, kas sastāv no četriem burtiem.
Šīs ir četras bāzes: adenīns, timīns, guanīns un citozīns. Šie burti veido vārdus, katrs sastāv no trim bāzēm, ko sauc par kodoniem. Katrs kodons kodē noteiktu aminoskābi un tādējādi veido pamatu olbaltumvielu biosintēzei, jo gēnu bāzu secība tiek pārveidota par olbaltumvielu, saistot attiecīgās aminoskābes.
Visu šo kodēto informāciju sauc par ģenētisko kodu. Konkrētā bāzu secība padara mūsu DNS unikālu un nosaka mūsu gēnus. Bet DNS konstruēšanā ir iesaistītas ne tikai bāzes.
DNS sastāv no kopā savītiem nukleotīdiem, kas savukārt sastāv no cukura, fosfāta un bāzes. Nukleotīdi veido DNS mugurkaulu, kas ir spirālveida dubultās spirāles formā. Turklāt šī virkne tiek vēl vairāk kondensēta, lai tā iekļautos mazo šūnu kodolā.
To sauc arī par hromosomām kā par DNS iepakojuma formu. Katrā šūnu dalījumā tiek nokopēta pilnīga DNS, lai katrā meitas šūnā būtu pilnīgi identiska ģenētiskā informācija. Hromosoma ir specifiska mūsu ģenētiskā materiāla (DNS) iepakojuma forma, kas ir redzama tikai šūnu dalīšanās laikā.
DNS ir lineāra struktūra, kas ir pārāk gara, lai dabiskā stāvoklī iekļautos mūsu šūnu kodolā. Šo problēmu atrisina dažādas kosmosa taupīšanas DNS spirāles un mazu proteīnu iekļaušana, ap kuriem DNS var ietīties tālāk. Viskompaktākā DNS forma ir hromosomas.
Mikroskopā tie parādās kā stieņa formas ķermeņi ar centrālo sašaurinājumu. Šo DNS formu var novērot tikai šūnu dalīšanās laikā, ti, mitozes laikā. Šūnu dalīšanos savukārt var sadalīt vairākās fāzēs, pie kam hromosomas vislabāk tiek attēlotas metafāzē.
Normālām somatiskajām šūnām ir divkāršs hromosomu kopums, kas sastāv no 46 hromosomām. RNS raksturo ribonukleīnskābi, kurai ir līdzīga struktūra ar DNS. Tomēr tā ir vienvirziena struktūra, kas atšķiras no DNS atsevišķos celtniecības blokos.
Turklāt RNS ir arī daudz īsāks nekā DNS, un tam ir vairāki dažādi uzdevumi, salīdzinot ar DNS. RNS var sīkāk sadalīt dažādās RNS apakšgrupās, kas veic dažādus uzdevumus. Cita starpā mRNS ir svarīga loma šūnu kodolu dalīšanās laikā.
Tāpat kā tRNS, to izmanto arī olbaltumvielu un fermenti. Vēl viena RNS apakšgrupa ir rRNS, kas ir ribosomas un tāpēc ir iesaistīts arī olbaltumvielu ražošanā. Pirmais proteīna biosintēzes posms ir DNS transkripcija mRNS (transkripcija), un tā notiek šūnu kodolā.
Šī procesa laikā viena DNS virkne kalpo kā paraugs papildu RNS secībai. Tomēr, tā kā šūnas kodolā nevar rasties olbaltumvielas, izveidotā mRNS ir jāizlaiž citoplazmā un jāpārvadā uz ribosomas, kur galu galā notiek faktiskā olbaltumvielu sintēze. Ietvaros ribosomas, mRNS tiek pārveidota par aminoskābju secību, ko izmanto olbaltumvielu veidošanai.
Šo procesu sauc par tulkošanu. Tomēr, pirms kurjera RNS var transportēt no kodola, to vispirms apstrādā daudzos posmos, ti, noteiktas sekvences tiek vai nu piestiprinātas, vai arī izgrieztas un saliktas no jauna. Tādā veidā no viena atšifrējuma var ražot dažādus olbaltumvielu variantus.
Šis process ļauj cilvēkiem ražot lielu skaitu dažādu olbaltumvielu ar salīdzinoši maz gēnu. Vēl viena svarīga šūnas funkcija, kas notiek šūnas kodolā, ir DNS dublēšanās (replikācija). Šūnā notiek nemitīgs uzkrāšanās un sadalīšanās cikls: vecie proteīni, piesārņotāji un vielmaiņas produkti tiek sadalīti, jāintezē jauni proteīni un jāražo enerģija.
Turklāt šūna aug un sadalās divās identiskās meitas šūnās. Tomēr, pirms šūna var sadalīties, vispirms ir jādublē visa ģenētiskā informācija. Tas ir svarīgi, jo visu organisma šūnu ģenētiskais materiāls ir absolūti identisks.
Replikācija notiek precīzi noteiktā šūnas dalīšanās laikā šūnas kodolā; abi procesi ir cieši saistīti un tos regulē daži proteīni (fermenti). Vispirms tiek atdalīta divšķiedru DNS un katra atsevišķā virkne kalpo par paraugu nākamajai dublēšanai. Šim nolūkam dažādi fermenti piestipriniet pie DNS un pabeidziet vienu virkni, lai izveidotu jaunu dubulto spirāli.
Šī procesa beigās ir izveidota precīza DNS kopija, kuru sadalīšanas laikā var nodot meitas šūnai. Tomēr, ja kādā no šūnu cikla fāzēm rodas kļūdas, var attīstīties dažādas mutācijas. Dažādu šūnu cikla fāzēs spontāni var rasties vairāki mutāciju veidi.
Piemēram, ja gēns ir bojāts, to sauc par gēna mutāciju. Tomēr, ja defekts ietekmē noteiktas hromosomas vai hromosomu daļas, tad to sauc par hromosomu mutāciju. Ja tiek ietekmēts hromosomu skaits, tas noved pie gēnu mutācijas.
Tēma varētu arī jūs interesēt: Hromosomu aberācija - ko ar to saprot? Kodola apvalka divkāršajai membrānai ir poras, kas kalpo selektīvai olbaltumvielu, nukleīnskābju un signālu vielu transportēšanai no kodola vai uz to. Caur šīm porām noteikti vielmaiņas faktori un signālvielas nonāk kodolā, kur tie ietekmē noteiktu olbaltumvielu transkripciju.
Ģenētiskās informācijas pārveidošana olbaltumvielās tiek stingri uzraudzīta, un to regulē daudzi vielmaiņas faktori un signālvielas, to sauc par gēnu ekspresiju. Daudzi signāla ceļi, kas rodas šūnā, beidzas kodolā, kur tie ietekmē noteiktu olbaltumvielu gēnu ekspresiju. Eikariotu šūnu kodola iekšpusē ir nukleols, kodola ķermenis.
Šūnā var būt viens vai vairāki nukleoli, savukārt šūnas, kas ir ļoti aktīvas un bieži dalās, var saturēt līdz 10 nukleoliem. Kodols ir sfēriska, blīva struktūra, kas ir skaidri redzama gaismas mikroskopā un ir skaidri norobežota šūnas kodolā. Tas veido funkcionāli neatkarīgu kodola zonu, bet nav ieskauts ar savu membrānu.
Kodolu veido DNS, RNS un olbaltumvielas, kas atrodas kopā blīvā konglomerātā. Ribosomu apakšvienību nobriešana notiek kodolā. Jo vairāk olbaltumvielu sintezē šūnā, jo vairāk ir nepieciešamas ribosomas, un tāpēc metaboliski aktīvajām šūnām ir vairāki kodoli.
Kodols a nervu šūna ir dažādas funkcijas. Kodols nervu šūna atrodas šūnu ķermenī (somā) kopā ar citiem šūnu komponentiem (organoīdiem), piemēram, endoplazmas retikulumu (ER) un Golgi aparātu. Tāpat kā visās ķermeņa šūnās, šūnas kodolā ir ģenētiskā informācija DNS formā.
DNS klātbūtnes dēļ citas ķermeņa šūnas spēj sevi atkārtot, izmantojot mitozi. Nervu šūnas tomēr ir ļoti specifiskas un ļoti diferencētas šūnas, kas veido daļu no nervu sistēmas. Rezultātā viņi vairs nespēj sevi dublēt.
Tomēr šūnas kodols veic vēl vienu svarīgu uzdevumu. Cita starpā nervu šūnas ir atbildīgas par mūsu muskuļu ierosmi, kas galu galā noved pie muskuļu kustības. Saziņa starp nervu šūnām savā starpā un starp nervu šūnām un muskuļiem notiek caur kurjera vielām (raidītājiem).
Šīs ķīmiskās vielas un arī citas svarīgas dzīvību uzturošas vielas tiek ražotas ar šūnas kodola palīdzību. Šajā procesā svarīga loma ir ne tikai šūnas kodolam, bet arī pārējiem somas komponentiem. Turklāt šūnas kodols kontrolē visus vielmaiņas ceļus visās šūnās, ieskaitot nervu šūnas. Šim nolūkam šūnas kodols satur visus mūsu gēnus, kurus var nolasīt un pārvērst nepieciešamajos proteīnos un enzīmos atkarībā no to izmantošanas. Papildinformāciju par nervu šūnas īpatnībām var atrast nervu šūnā
