Fonctions du noyau cellulaire

introduction

Le noyau cellulaire (noyau) forme le plus grand organite des cellules eucaryotes et est situé dans le cytoplasme, séparé par une double membrane (enveloppe nucléaire). En tant que porteur de l'information génétique, le noyau cellulaire contient l'information génétique sous forme de chromosomes (brin d'ADN) et joue ainsi un rôle essentiel dans l'hérédité. La plupart des cellules de mammifères n'ont qu'un seul noyau; celui-ci est rond et a un diamètre de 5 à 16 micromètres. Avec certains types de cellules, par ex. Les fibres musculaires, ou cellules spécialisées dans les os, peuvent avoir plus d'un noyau.

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Fonctions du noyau cellulaire

Le noyau cellulaire est l'organite le plus important d'une cellule et représente 10 à 15% du volume cellulaire. Le noyau contient la plupart des informations génétiques d'une cellule. Chez l'homme, en plus du noyau cellulaire, les mitochondries contiennent également de l'ADN («ADN mitochondrial»). Cependant, le génome mitochondrial ne code que pour quelques protéines, qui sont principalement nécessaires dans la chaîne respiratoire pour la production d'énergie.

En savoir plus à ce sujet sur:

• Mitochondries
• Respiration cellulaire chez l'homme (chaîne respiratoire)

Illustration d'un noyau cellulaire

1. Noyau cellulaire -
   Noyau
2. Membrane nucléaire externe
   (Enveloppe nucléaire)
   Nucléolemme
3. Membrane nucléaire interne
4. Corpuscules nucléaires
   Nucléole
5. Plasma nucléaire
   Nucléoplasme
6. Fil d'ADN
7. Pore ​​nucléaire
8. Les chromosomes
9. cellule
   Celulla
   A - noyau
   B - cellule

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Stockage d'informations génétiques

En tant que réserve d'acide désoxyribonucléique (ADN), le noyau cellulaire est le centre de contrôle de la cellule et régule de nombreux processus importants du métabolisme cellulaire. Le noyau cellulaire est essentiel au fonctionnement d'une cellule. Les cellules sans noyau ne peuvent généralement pas survivre. Les globules rouges nucléés (Érythrocytes). En plus des fonctions de régulation, les tâches du noyau cellulaire comprennent le stockage, la duplication et le transfert d'ADN.

L'ADN se présente sous la forme d'une longue double hélice en forme de brin dans le noyau de la cellule, où il est compacté en chromosomes avec des protéines de noyau, les histones. Les chromosomes sont constitués de chromatine, qui se condense uniquement pour former des chromosomes visibles au microscope lors de la division cellulaire. Chaque cellule humaine contient 23 chromosomes, chacun en double, qui sont hérités des deux parents. La moitié des gènes d'une cellule provient de la mère, l'autre moitié du père.

Le noyau cellulaire contrôle les processus métaboliques au sein de la cellule en utilisant des molécules messagères fabriquées à partir d'ARN. L'information génétique code pour les protéines responsables de la fonction et de la structure de la cellule. Si nécessaire, certaines sections de l'ADN, appelées gènes, sont transcrites en une substance messagère (ARN messager ou ARNm) L'ARNm qui se forme quitte le noyau cellulaire et sert de matrice pour la synthèse des protéines respectives.

Considérez l'ADN comme une sorte de langage crypté composé de quatre lettres. Ce sont les quatre bases: adénine, thymine, guanine et cytosine. Ces lettres forment des mots, chacun composé de trois bases, appelés codons.

Chaque codon code pour un certain acide aminé et forme ainsi la base de la biosynthèse des protéines, car la séquence des bases des gènes est traduite en une protéine en liant les acides aminés respectifs. L'intégralité de ces informations cryptées est appelée le code génétique. La séquence spécifique des bases rend notre ADN unique et détermine nos gènes.

Mais non seulement les bases sont impliquées dans la structure de l'ADN. L'ADN est composé de nucléotides dans une rangée, qui à leur tour se composent d'un sucre, d'un phosphate et d'une base. Les nucléotides représentent le squelette de l'ADN, qui se présente sous la forme d'une double hélice hélicoïdale. De plus, ce brin est encore condensé de sorte qu'il s'insère dans le petit noyau de la cellule. Ensuite, nous parlons également des chromosomes comme forme d'emballage de l'ADN. A chaque division cellulaire, l'ADN complet est copié de sorte que chaque cellule fille contienne également des informations génétiques complètement identiques.

Chromosomes utilisés pour emballer l'ADN

Un chromosome est une certaine forme d'emballage de notre matériel génétique (ADN) qui n'est visible que lors de la division cellulaire. L'ADN est une structure linéaire beaucoup trop longue pour s'intégrer dans le noyau de notre cellule dans son état naturel. Ce problème est résolu par diverses spirales peu encombrantes de l'ADN et par l'incorporation de petites protéines autour desquelles l'ADN peut continuer à s'enrouler. La forme la plus compacte d'ADN sont les chromosomes. Au microscope, ils se présentent sous la forme de petits corps en forme de bâtonnet avec une constriction centrale. Cette forme d'ADN ne peut être observée que pendant la division cellulaire, c'est-à-dire pendant la mitose. La division cellulaire, à son tour, peut être divisée en plusieurs phases, les chromosomes étant mieux représentés dans la métaphase. Les cellules normales du corps ont un double ensemble de chromosomes, qui se compose de 46 chromosomes.

De plus amples informations sur la division du noyau cellulaire sont disponibles sur: Mitose

ARN faisant partie du noyau cellulaire

L'ARN décrit l'acide ribonucléique, qui a une structure similaire à celle de l'ADN. Cependant, il s'agit d'une structure simple brin, qui diffère de l'ADN par ses composants individuels. De plus, l'ARN est également beaucoup plus court que l'ADN et a plusieurs tâches différentes par rapport à lui. De cette manière, l'ARN peut être divisé en différents sous-groupes d'ARN qui exécutent différentes tâches. Entre autres choses, l'ARNm joue un rôle important lors de la division du noyau cellulaire. Comme l'ARNt, il est également utilisé dans la production de protéines et d'enzymes. Un autre sous-groupe d'ARN est l'ARNr, qui fait partie des ribosomes et est donc également impliqué dans la production de protéines.

Synthèse des protéines

La première étape de la biosynthèse des protéines est la transcription de l'ADN en ARNm (transcription) et se déroule dans le noyau cellulaire. Un brin d'ADN sert de matrice pour une séquence d'ARN complémentaire. Cependant, comme aucune protéine ne peut être produite dans le noyau cellulaire, l'ARNm formé doit être déchargé dans le cytoplasme et amené vers les ribosomes, où la synthèse proprement dite des protéines a lieu. Dans les ribosomes, l'ARNm est converti en une séquence d'acides aminés qui sont utilisés pour construire des protéines. Ce processus est appelé traduction.

Avant que l'ARN messager ne puisse être transporté hors du noyau, il est d'abord traité en plusieurs étapes, c'est-à-dire que certaines séquences sont soit ajoutées, soit découpées et reconstituées. Cela signifie que différents variants de protéines peuvent provenir d'un seul transcrit. Ce processus permet aux humains de produire un grand nombre de protéines différentes avec relativement peu de gènes.

Réplication

Une autre fonction importante de la cellule, qui a lieu dans le noyau cellulaire, est la duplication de l'ADN (Réplication). Dans une cellule, il y a un cycle constant d'accumulation et de dégradation: les anciennes protéines, les polluants et les produits métaboliques sont décomposés, de nouvelles protéines doivent être synthétisées et de l'énergie doit être produite. De plus, la cellule se développe et se divise en deux cellules filles identiques. Cependant, avant qu'une cellule ne puisse se diviser, toutes les informations génétiques doivent d'abord être dupliquées. Ceci est important car le génome de toutes les cellules d'un organisme est absolument identique.

La réplication a lieu à un moment précis dans le temps pendant la division cellulaire dans le noyau cellulaire; les deux processus sont étroitement liés et contrôlés par certaines protéines (Les enzymes) réglementé. Tout d'abord, l'ADN double brin est séparé et chaque simple brin sert de matrice pour la duplication ultérieure. Pour ce faire, diverses enzymes se fixent sur l'ADN et complètent le simple brin pour former une nouvelle double hélice. À la fin de ce processus, une copie exacte de l'ADN a été créée, qui peut être transmise à la cellule fille lorsqu'elle se divise.

Cependant, si des erreurs se produisent dans l'une des phases du cycle cellulaire, diverses mutations peuvent se développer. Il existe différents types de mutations qui peuvent survenir spontanément au cours des différentes phases du cycle cellulaire. Par exemple, si un gène est défectueux, on parle de mutation génétique. Cependant, si l'erreur affecte certains chromosomes ou parties de chromosomes, il s'agit d'une mutation chromosomique. Si le nombre de chromosomes est affecté, cela conduit alors à une mutation génomique.

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Pores nucléaires et voies de signalisation

La double membrane de l'enveloppe nucléaire a des pores qui servent au transport sélectif des protéines, des acides nucléiques et des substances signal hors et dans le noyau.

Certains facteurs métaboliques et substances signal pénètrent dans le noyau par ces pores et y influencent la transcription de certaines protéines. La conversion des informations génétiques en protéines est strictement contrôlée et est régulée par de nombreux facteurs métaboliques et substances signal, on parle d'expression génique. De nombreuses voies de signalisation qui ont lieu dans une cellule se terminent dans le noyau, où elles influencent l'expression génique de certaines protéines.

Corps nucléaire (nucléole)

À l'intérieur du noyau des cellules eucaryotes se trouve le nucléole, le corps nucléaire. Une cellule peut contenir un ou plusieurs nucléoles, et les cellules très actives et se divisant fréquemment peuvent contenir jusqu'à 10 nucléoles.

Le noyau est une structure sphérique et dense qui peut être clairement vue au microscope optique et est clairement délimitée dans le noyau de la cellule. Il forme une zone fonctionnellement indépendante du noyau, mais n'est pas entouré de sa propre membrane. Le nucléole est composé d'ADN, d'ARN et de protéines qui se trouvent ensemble dans un conglomérat dense. La maturation des sous-unités ribosomales a lieu dans le nucléole. Plus il y a de protéines synthétisées dans une cellule, plus il faut de ribosomes et donc les cellules métaboliquement actives ont plusieurs corps nucléaires.

Fonction du noyau dans la cellule nerveuse

Le noyau d'une cellule nerveuse a une variété de fonctions. Le noyau d'une cellule nerveuse est situé dans le corps cellulaire (Soma) avec d'autres composants cellulaires (organites), tels que le réticulum endoplasmique (RE) et l'appareil de Golgi. Comme dans toutes les cellules du corps, le noyau cellulaire contient les informations génétiques sous forme d'ADN. En raison de la présence d'ADN, d'autres cellules du corps sont capables de se dupliquer par mitose. Cependant, les cellules nerveuses sont des cellules très spécifiques et hautement différenciées qui font partie du système nerveux. En conséquence, ils ne peuvent plus doubler. Cependant, le noyau cellulaire assume une autre tâche importante. Les cellules nerveuses sont, entre autres, responsables de l'excitation de nos muscles, ce qui conduit finalement au mouvement des muscles. La communication entre les cellules nerveuses et entre les cellules nerveuses et les muscles s'effectue via des substances messagères (Émetteur). Ces substances chimiques et d'autres substances essentielles au maintien de la vie sont produites à l'aide du noyau cellulaire. Non seulement le noyau cellulaire mais aussi les autres composants du soma jouent un rôle important. De plus, le noyau cellulaire contrôle toutes les voies métaboliques dans toutes les cellules, y compris les cellules nerveuses. Pour ce faire, le noyau cellulaire contient tous nos gènes qui, selon l'utilisation, peuvent être lus et traduits en protéines et enzymes nécessaires.

De plus amples informations sur les particularités de la cellule nerveuse sont disponibles sur: Cellule nerveuse