Bevezetés
A sejtmag az eukarióta sejtek legnagyobb organellája, és a citoplazmában helyezkedik el, kettős membránnal (magburok) elválasztva. A genetikai információ hordozójaként a sejtmag formájában tartalmazza a genetikai információkat kromoszómák (DNS-szál) és így alapvető szerepet játszik az öröklődésben. A legtöbb emlős sejtnek csak egy magja van; ez kerek és átmérője 5-16 mikrométer. Bizonyos sejttípusok, például izomrostok vagy speciális csontsejtek, egynél több maggal rendelkezhetnek.
A sejtmag funkciói
A sejtmag a sejt legfontosabb organellája, és a sejttérfogat 10-15% -át teszi ki. A sejtmag tartalmazza a sejt genetikai információinak nagy részét. Emberben a sejtmag mellett a mitokondrium szintén tartalmaznak DNS-t („mitokondriális DNS”).
A mitokondriális genom azonban csak néhányat kódol fehérjék, amelyek főleg a légzési láncban szükségesek az energiatermeléshez. A dezoxiribonukleinsav (DNS) raktáraként a sejtmagot a sejt kontrollközpontjának tekintik, és a sejtanyagcsere számos fontos folyamatát szabályozza. A sejtmag elengedhetetlen a sejt működéséhez.
A sejtmag nélküli sejtek általában nem tudnak túlélni. Ez alól kivétel a mag nélküli vörös vér sejtek (vörösvértesteket). A szabályozó funkciók mellett a sejtmag feladatai közé tartozik a DNS tárolása, duplikálása és továbbítása.
A DNS egy hosszú, szálszerű kettős spirál formájában helyezkedik el a sejtmagban, és tömören tele van nukleáris maggal fehérjék, a hisztonok képződéséhez kromoszómák. Kromoszómák magába foglal kromatin, amely csak a sejtosztódás során kondenzálódik mikroszkóposan látható kromoszómákká. Minden emberi sejt 23 kromoszómát tartalmaz, amelyek mindegyike megismétlődik és öröklődik mindkét szülőtől.
A sejtben lévő gének egyik fele tehát az anyától, a másik az apától származik. A sejtmag az anyagcsere folyamatait a sejtben szabályozza az RNS messenger molekuláin keresztül. A genetikai információ kódolja: fehérjék amelyek felelősek a sejt működéséért és felépítéséért.
Szükség esetén a DNS bizonyos szakaszait, az úgynevezett géneket, átírják egy hírvivő anyaggá (messenger RNS vagy mRNS). A képződött mRNS elhagyja a sejtmagot, és templátként szolgál a megfelelő fehérjék szintéziséhez. El lehet képzelni, hogy a DNS egyfajta kódolt nyelv, amely négy betűből áll.
Ez a négy bázis: adenin, timin, guanin és citozin. Ezek a betűk szavakat alkotnak, amelyek mindegyike három bázisból áll, úgynevezett kodonok. Mindegyik kodon egy adott aminosavat kódol, és ezáltal a fehérje bioszintézisének alapját képezi, mivel a gének bázisainak szekvenciája a megfelelő aminosavak összekapcsolásával fehérjévé alakul.
Mindezeket a kódolt információkat genetikai kódnak nevezzük. A bázisok specifikus szekvenciája egyedivé teszi DNS-ét és meghatározza génjeinket. De nemcsak a bázisok vesznek részt a DNS felépítésében.
A DNS együtt összefűzött nukleotidokból áll, amelyek viszont cukorból, foszfátból és bázisból állnak. A nukleotidok alkotják a DNS gerincét, amely spirális kettős spirál formájában van. Ezenkívül ez a szál tovább kondenzálódik, így illeszkedik a kis sejtmagba.
Ezt kromoszómának is nevezik, mint a DNS csomagoló formáját. Minden sejtosztódáskor a teljes DNS-t másoljuk, így minden leánysejt tartalmazza a teljesen azonos genetikai információt. A kromoszóma genetikai anyagunk (DNS) sajátos csomagolási formája, amely csak a sejtosztódás során látható.
A DNS egy lineáris szerkezet, amely túl hosszú ahhoz, hogy természetes állapotában beilleszkedjen sejtmagunkba. Ezt a problémát a DNS különféle helytakarékos spiráljaival és kis fehérjék beépítésével oldják meg, amelyek köré a DNS tovább tekerheti magát. A DNS legkompaktabb formája a kromoszóma.
A mikroszkóp alatt ezek rúd alakú testekként jelennek meg, központi szűkületsel. A DNS ezen formája csak a sejtosztódás, azaz a mitózis során figyelhető meg. A sejtosztódás viszont több fázisra osztható, így a kromoszómák a legjobban a metafázisban vannak ábrázolva.
A normális szomatikus sejtek kettős kromoszómakészlettel rendelkeznek, amely 46 kromoszómából áll. Az RNS a DNS-hez hasonló szerkezetű ribonukleinsavat ír le. Ez azonban egy egyszálú szerkezet, amely az egyes építőelemekben különbözik a DNS-től.
Ezenkívül az RNS is jóval rövidebb, mint a DNS, és a DNS-hez képest többféle feladata van. Az RNS tovább osztható különböző RNS alcsoportokra, amelyek különböző feladatokat látnak el. Többek között az mRNS fontos szerepet játszik a sejtmag osztódása során.
A tRNS-hez hasonlóan fehérjék termelésében és enzimek. Az RNS másik alcsoportja az rRNS, amely az RNS egyik alkotóeleme riboszómák és ezért részt vesz a fehérjék termelésében is. A fehérje bioszintézisének első lépése a DNS átírása mRNS-be (transzkripció), és a sejtmagban történik.
E folyamat során a DNS egyik szál templátja egy komplementer RNS-szekvenciának. Mivel azonban a sejtmagban nem képződhetnek fehérjék, a képződött mRNS-t ki kell juttatni a citoplazmába, és transzportálni kell a sejtekbe. riboszómák, ahol a fehérjék tényleges szintézise végül végbemegy. Belül riboszómák, az mRNS aminosavak szekvenciájává alakul, amelyeket a fehérjék felépítéséhez használnak.
Ezt a folyamatot fordításnak nevezzük. Mielőtt azonban a messenger RNS-t ki lehetne szállítani a magból, először sok lépésben feldolgozzák, azaz bizonyos szekvenciákat vagy csatolnak, vagy kivágnak és újra összeállítanak. Ily módon egy transzkriptumból különböző fehérjeváltozatok állíthatók elő.
Ez a folyamat lehetővé teszi az emberek számára, hogy nagyszámú különböző fehérjét állítsanak elő, viszonylag kevés génnel. A sejt másik fontos funkciója, amely a sejtmagban játszódik le, a DNS duplikációja (replikáció). Egy sejtben állandó felépítési és lebontási ciklus zajlik: a régi fehérjék, szennyező anyagok és anyagcsere-termékek lebomlanak, új fehérjéket kell szintetizálni és energiát kell előállítani.
Ezenkívül a sejt növekszik és két azonos leánysejtre oszlik. Mielőtt azonban egy sejt fel tud osztódni, először a teljes genetikai információt meg kell másolni. Ez azért fontos, mert egy szervezetben az összes sejt genetikai anyaga teljesen azonos.
A replikáció a sejt osztódásának pontosan meghatározott időpontjában történik a sejtmagban; mindkét folyamat szorosan összekapcsolódik és bizonyos fehérjék szabályozzák (enzimek). Először a kettős szálú DNS-t elválasztjuk, és minden egyes szál templátaként szolgál a későbbi duplikációhoz. Erre a célra különféle enzimek dokkoljon a DNS-hez, és fejezze be az egyetlen szálat egy új kettős spirál kialakításához.
Ennek a folyamatnak a végén elkészült a DNS pontos másolata, amely az osztódás során továbbadható a leánysejtnek. Ha azonban a sejtciklus egyik fázisában hibák fordulnak elő, akkor különböző mutációk alakulhatnak ki. Számos típusú mutáció létezhet spontán módon a különböző sejtciklus-fázisokban.
Például, ha egy gén hibás, ezt génmutációnak nevezzük. Ha azonban a hiba bizonyos kromoszómákat vagy kromoszómarészeket érint, akkor kromoszómamutációnak nevezzük. Ha a kromoszómák száma érintett, ez génmutációhoz vezet.
A téma érdekes lehet számodra is: Kromoszóma-rendellenesség - mit jelent ez? A magburok kettős membránjának pórusai vannak, amelyek a fehérjék, nukleinsavak és jelzőanyagok szelektív transzportját szolgálják a magból vagy a magból. Ezen pórusok révén bizonyos anyagcsere-tényezők és jelzőanyagok belépnek a sejtmagba, ahol befolyásolják bizonyos fehérjék transzkripcióját.
A genetikai információ fehérjékké történő átalakulását szigorúan ellenőrzik, és számos metabolikus tényező és jelzőanyag szabályozza, ezt gén expressziónak nevezzük. Sok jelátviteli út, amely egy sejtben fordul elő, a magban végződik, ahol befolyásolja bizonyos fehérjék gén expresszióját. Az eukarióta sejtek magjában található a mag, a nukleáris test.
Egy sejt tartalmazhat egy vagy több nukleolust, míg a nagyon aktív és gyakran osztódó sejtek legfeljebb 10 nukleolust tartalmazhatnak. A mag egy gömb alakú, sűrű szerkezet, amely jól látható a fénymikroszkóp alatt, és egyértelműen körülhatárolható a sejtmagban. A mag funkcionálisan független területét képezi, de nem veszi körül saját membránja.
A nukleolus DNS-ből, RNS-ből és fehérjékből áll, amelyek sűrű konglomerátumban helyezkednek el. A riboszomális alegységek érése a nucleolusban történik. Minél több fehérje szintetizálódik egy sejtben, annál több riboszómára van szükség, és ezért az anyagcserében aktív sejteknek több magja van.
A mag az a idegsejt sokféle funkcióval rendelkezik. Az a idegsejt a sejttestben (soma) található, más sejtkomponensekkel (organellák), például az endoplazmatikus retikulummal (ER) és a Golgi-készülékkel együtt. Mint minden testsejtben, a sejtmag DNS formájában tartalmazza a genetikai információkat.
A DNS jelenléte miatt más testsejtek képesek önmagukat megismételni a mitózis révén. Az idegsejtek azonban nagyon specifikus és erősen differenciált sejtek, amelyek a sejtek részét képezik idegrendszer. Ennek eredményeként már nem képesek lemásolni önmagukat.
A sejtmag azonban elvégez egy másik fontos feladatot. Többek között az idegsejtek felelősek izmaink gerjesztéséért, ami végül izommozgáshoz vezet. A kommunikáció az idegsejtek között, valamint az idegsejtek és az izmok között messenger anyagokon (transzmittereken) keresztül zajlik.
Ezeket a vegyi anyagokat és más fontos életfenntartó anyagokat a sejtmag segítségével állítják elő. Nemcsak a sejtmag, hanem a szóma egyéb komponensei is fontos szerepet játszanak ebben a folyamatban. Ezenkívül a sejtmag az összes sejtben, beleértve az idegsejteket is, szabályozza az összes metabolikus utat. Erre a célra a sejtmag tartalmazza az összes génünket, amelyek felhasználásuktól függően olvashatók és alakíthatók át a szükséges fehérjékké és enzimekké. Az idegsejt különlegességéről további információk találhatók az idegsejtben
