Cellkärna

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
På dessa tre celler har cellkärnan färgats blå.

En cellkärna eller nukleon är en struktur i celler, som är insluten i ett membran, och innehåller huvuddelen av cellens arvsmassan. De organismer vars celler har cellkärna, bland annat växter och djur, klassificeras som eukaryota organismer, medan de som saknar cellkärna (bakterier och arkéer), kallas prokaryoter. Hos människan finns cellkärna i alla celler utom hos röda blodkroppar.

Gränsen mellan cellkärnan och resten av cellen (cytoplasman) är ett dubbelt membran (1) som består av lipider (fettliknande ämnen). Vid det yttre membranet finns ribosomer (2). Membranet innehåller också öppningar, porer (3) som möjliggör transport av vattenlösliga molekyler mellan cellkärnan och den övriga cellen.

Cellkärnan är i regel placerad centralt i cellen, men i fettceller, tvärstrimmiga muskler och mogna växtceller är kärnan belägen i cytoplasmans periferi.

I cellkärnan lagras individens genetiska information, genomet i form av DNA. Här sker transkription från DNA till RNA, och därmed styrs vilka proteiner som ska tillverkas i proteinsyntesen i cellen.

Nucleus ER.png

Teckning av cellkärnan med angränsande endoplasmatiskt retikulum

  1. Kärnmembran
  2. Ribosomer
  3. Porkomplex (proteiner som bildar kanaler genom kärnmembranet)
  4. Nukleol
  5. Kromatin
  6. Kärna
  7. Endoplasmatiskt retikulum
  8. Nukleoplasma

Hela strukturen omges av cytoplasma.

Delstrukturer[redigera | redigera wikitext]

Kärnan är den största organellen i djurceller.[1] Medeldiametern för däggdjursceller är ungefär 6 mikrometer och de upptar ungefär 10% av cellens volym.[2] Inuti cellkärnan finns en trögflytande vätska som liknar cytosolen, den vätska som finns i cellen utanför kärnan. [3] I mikroskop ser kärnan ut som en kompakt, i stort sett rund organell.

Större molekyler kan passera endast genom särskilda porer i membranet medan mindre molekyler passerar spontant.

Kärnmembranet och dess porer[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Kärnmembran
Den eukaryotiska cellkärnan. I detta diagram syns kärnmembranet som är prickigt av ribosomer, DNA i form av kromatin och nukleol.
Genomskärning av en por genom kärnmembranet (1).

Kärnmembranet består av två dubbla membran, det inre och det yttre, åtskilda av ett mellanrum på 10 till 50 nanometer. Det omsluter kärnan fullständigt och åtskiljer cellens genetiska material från den omgivande cytoplasman. Det utgör på detta sätt en barriär som gör att makromolekyler inte kan röra sig fritt från kärnan till andra delar av cellen.[4]

Det yttre kärnmembranet hänger kontinuerligt samman med det korniga endoplasmatiska nätverket och är liksom detta prickigt av ribosomer.[4] Utrymmet mellan kärnmembranen hänger kontinuerligt samman med det inre av det endoplasmatiska nätverket.

I kärnmembranet finns små porer som utgör små väldefinierade vattenkanaler genom det. Varje por är uppbyggd av flera proteiner, så kallade nukleoporiner. Det finns 50 till 100 proteiner i en por och de väger tillsammans ungefär 125 dalton.[1] Hela porens diameter är 100 nanometer, men på grund av de reglerande proteinerna vid porens mitt är själva hålet, där molekyler kan passera igenom membranet, endast ungegär 9 nm brett. Detta innebär att små vattenlösliga molekyler kan passera fritt, medan större molekyler, som nukleinsyror och större proteiner förhindras att passera genom poren. För dessa molekyler finns andra mekanismer, som aktivt transporterar de molekyler som cellen behöver förflytta mellan kärnan och cytosolen. En normal däggdjurscell har mellan 3000 och 4000 porer i hela kärnmembranet.[5] Varje sådan por har en toroidformad, åttfaldigt symmetrisk som håller samman det inre och det yttre membranet och formar ett hål genom båda.[6] En så kallad kärnkorg är sammankopplad med ringen av porproteiner och sträcker sig in i kärnans plasma och en serie små trådliknande utväxter sträcker sig ut i cytoplasman. Båda dessa strukturer bidrar till att binda de proteiner som transporterar molekyler mellan kärnan och cytoplasma.[1]

De flesta proteinerna och ribosomdelarna och en del av DNA transporteras genom dessa porer i en process som förmedlas av en familj av transport-faktorer som kallas karyoferiner. De flesta karyoferinerna interagerar direkt med den molekyl de transporterar, men en del använder anpassningsproteiner.[7] Steroidder som kortisol och aldosteron kan diffundera genom cellmembranet in i cellens cytoplasma och där bindas till kärnreceptorer, proteiner som transporteras in till kärnan. Där fungerar de som stimulerande transkriptionsfaktorer när de binds till sina mottagare. När dessa mottagare inte kan binda till sitt hormon hämmar de användningen (uttryckandet) av motsvarande gen.[1]

Kromosomer[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Kromosom
Kärnan i en fibroblast-cell i en mus. Här har DNA färgts blått. De tydligt åtskilda kromosomområdena för kromosom 2 (röd) och kromosom 9 (grön) har gjorts synliga med flourescerande ljus.

Cellkärnan innehåller merparten av cellens genetiska material, i form av ett antal linjära DNA-molekyler som organiserats i strukturer som kallas kromosomer. Under större delen av cellcykeln är kromosomerna ordnade i en kombination av DNA och proteiner som kallas kromatin. Under celldelningen blir kromatinet väl synligt. Det är i denna form som kromosomerna är mest välkända.

Det finns två typer av kromatin. Eukromatin är den mindre kompakta formen av DNA. Den innehåller gener som uttrycks ofta.[8] Den andra typen, heterokromatin, är mer kompakt. Den innehåller DNA som transkriberas ganska sällan. Under interfas organiseras kromatinet i åtskilda områden,[9] så kallade "kromosomrevir" (engelska chromosome territories).[10] Aktiva gener, som vanligtvis finns i den eukromatiska delen av kromosomen, befinner sig oftast nära kromosomrevirets gräns mot andra kromosomrevir.[11]

Antikroppar mot vissa kromatin-former, särskilt nukleosomer, har satts i samband med vissa autoimmuna sjukdomar, till exempel systemisk lupus erythematosus.[12] Det är oklart vilken roll dessa antikroppar kan spela i uppkomsten dessa sjukdomars symptom.

Referenser[redigera | redigera wikitext]

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b c d] Lodish, H; Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. (2004). Molecular Cell Biology (5th). New York: WH Freeman. ISBN 0-7167-2672-6 
  2. ^ Molecular Biology of the Cell, Chapter 4, pages 191–234 (4th). Garland Science. 2002 
  3. ^ Clegg JS (February 1984). ”Properties and metabolism of the aqueous cytoplasm and its boundaries”. Am. J. Physiol. 246 (2 Pt 2): sid. R133–51. PMID 6364846. http://ajpregu.physiology.org/cgi/pmidlookup?view=reprint&pmid=6364846. 
  4. ^ [a b] Paine P, Moore L, Horowitz S (1975). ”Nuclear envelope permeability”. Nature 254 (5496): sid. 109–114. doi:10.1038/254109a0. PMID 1117994. 
  5. ^ ”Ch3”. Human Physiology (3rd). Saunders College Publishing. 1996 
  6. ^ Shulga N, Mosammaparast N, Wozniak R, Goldfarb D (2000). ”Yeast nucleoporins involved in passive nuclear envelope permeability”. J Cell Biol 149 (5): sid. 1027–1038. doi:10.1083/jcb.149.5.1027. PMID 10831607. 
  7. ^ Pemberton L, Paschal B (2005). ”Mechanisms of receptor-mediated nuclear import and nuclear export”. Traffic 6 (3): sid. 187–198. doi:10.1111/j.1600-0854.2005.00270.x. PMID 15702987. 
  8. ^ Ehrenhofer-Murray A (2004). ”Chromatin dynamics at DNA replication, transcription and repair”. Eur J Biochem 271 (12): sid. 2335–2349. doi:10.1111/j.1432-1033.2004.04162.x. PMID 15182349. 
  9. ^ Schardin, Margit; Cremer, T; Hager, HD; Lang, M (December 1985). ”Specific staining of human chromosomes in Chinese hamster x man hybrid cell lines demonstrates interphase chromosome territories”. Human Genetics (Springer Berlin / Heidelberg) 71 (4): sid. 281–287. doi:10.1007/BF00388452. PMID 2416668. http://www.springerlink.com/content/lv101t8w17306071/. 
  10. ^ Lamond, Angus I.; William C. Earnshaw (1998-04-24). ”Structure and Function in the Nucleus”. Science 280 (5363): sid. 547–553. doi:10.1126/science.280.5363.547. PMID 9554838. 
  11. ^ Kurz, A; Lampel, S; Nickolenko, JE; Bradl, J; Benner, A; Zirbel, RM; Cremer, T; Lichter, P (1996). ”Active and inactive genes localize preferentially in the periphery of chromosome territories”. The Journal of Cell Biology (The Rockefeller University Press) 135 (5): sid. 1195–1205. doi:10.1083/jcb.135.5.1195. PMID 8947544. PMC: 2121085. http://intl.jcb.org/cgi/content/abstract/135/5/1195. 
  12. ^ NF Rothfield, BD Stollar (1967). ”The Relation of Immunoglobulin Class, Pattern of Antinuclear Antibody, and Complement-Fixing Antibodies to DNA in Sera from Patients with Systemic Lupus Erythematosus”. J Clin Invest 46 (11): sid. 1785–1794. doi:10.1172/JCI105669. PMID 4168731.