Le noyau

introduction

Le noyau ou noyau est le plus gros organite d'une cellule et est situé dans le cytoplasme des cellules eucaryotes. Le noyau cellulaire arrondi, délimité par une double membrane (enveloppe nucléaire), contient l'information génétique emballée dans la chromatine, l'acide désoxyribonucléique (ADN). En tant que réserve d'informations génétiques, le noyau cellulaire est d'une importance capitale pour l'hérédité.

Fonction du noyau cellulaire

Toutes les cellules humaines, à l'exception des érythrocytes, ont un noyau dans lequel l'ADN est sous forme de chromosomes. Le noyau cellulaire régule et contrôle tous les processus qui ont lieu dans une cellule. Par exemple, les instructions pour la synthèse de protéines, la transmission d'informations génétiques, la division cellulaire et divers processus métaboliques.

En plus de stocker les informations génétiques, doubler (Réplication) de l'ADN et la synthèse des acides ribonucléiques (ARN) par transcription de l'ADN (transcription), ainsi que la modification de cet ARN (traitement) aux fonctions les plus importantes du noyau cellulaire.

En plus de l'ADN dans le noyau cellulaire, les humains ont également de l'ADN mitochondrial dans les mitochondries, dont la réplication est complètement indépendante du noyau. Les informations de nombreuses protéines nécessaires à la chaîne respiratoire sont stockées ici.

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Illustration d'un noyau cellulaire

1. Noyau -
   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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Quelle est la substance du noyau?

La substance nucléaire est l'information génétique codée dans le noyau. Ceci est également connu sous le nom d'ADN (acide désoxyribonucléique). Une molécule d'ADN ou d'ARN est à son tour composée de blocs de construction chimiques de base, les nucléotides, et se compose d'un sucre (désoxyribose pour l'ADN ou ribose pour l'ARN), d'un résidu de phosphate acide et d'une base. Les bases sont appelées adénine, cytosine, guanine ou thymine (ou uracile dans le cas de l'ARN) L'ADN est unique en raison de la séquence fixe des quatre bases, qui diffère d'une personne à l'autre.

L'ADN n'est pas sous la forme d'un brin libre, mais est enroulé autour de protéines spéciales (histones), qui sont collectivement connues sous le nom de chromatine. Si cette chromatine est davantage comprimée, les chromosomes sont finalement formés, qui sont visibles au microscope dans le métaphase de la mitose. Les corpuscules en forme de bâtonnet sont donc les porteurs de l'information génétique et sont impliqués dans la division du noyau. Une cellule normale du corps humain possède 46 chromosomes qui sont disposés par paires (ensemble de chromosomes doubles ou diploïdes). 23 chromosomes proviennent de la mère et 23 chromosomes du père.

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De plus, le noyau contient le nucléole, qui est particulièrement perceptible en tant que zone compactée. Il se compose d'ARN ribosomal (ARNr).

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Qu'est-ce que le caryoplasme?

Le caryoplasme est également connu sous le nom de plasma nucléaire ou nucléoplasme. Il décrit les structures qui se trouvent à l'intérieur de la membrane nucléaire. En revanche, il y a aussi le cytoplasme, qui est délimité par la membrane cellulaire externe (plasmalemme).

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Ces deux pièces sont en grande partie constituées d'eau et de divers additifs. Une différence importante entre le caryoplasme et le cytoplasme réside dans les différentes concentrations d'électrolytes, tels que Cl- (chlorure) et Na + (sodium). Ce milieu spécial dans le caryoplasme représente l'environnement optimal pour les processus de réplication et de transcription.La chromatine, qui contient le matériel génétique, et le nucléole sont également stockés dans le caryoplasme.

Taille du noyau

Les noyaux des cellules eucaryotes ont généralement une forme arrondie et un diamètre de 5 à 16 µm. Le nucléole visible est clairement visible au microscope optique et a un diamètre de 2 à 6 µm. En général, l'apparence et la taille du noyau cellulaire dépendent fortement du type de cellule et de l'espèce.

La double membrane du noyau cellulaire

Le noyau cellulaire est séparé du cytoplasme par une double membrane. Cette double membrane est appelée enveloppe nucléaire et se compose d'une membrane nucléaire interne et externe, avec l'espace périnucléaire entre les deux. Les deux membranes sont reliées l'une à l'autre par des pores et forment ainsi une unité physiologique (voir section suivante).

En général, les doubles membranes sont toujours constituées d'une bicouche lipidique dans laquelle diverses protéines sont incorporées. Ces protéines peuvent être modifiées avec divers résidus de sucre et activer les fonctions biologiques spécifiques de la membrane nucléaire.

Comme toutes les doubles membranes, l'enveloppe nucléaire a à la fois une eau (hydrophile) ainsi qu'un évitant l'eau (hydrophobe) Portion et est donc liposoluble et hydrosoluble (amphiphile). Dans les solutions aqueuses, les lipides polaires de la double membrane forment des agrégats et sont disposés de telle sorte que la partie hydrophile soit tournée vers l'eau, tandis que les parties hydrophobes de la double couche sont fixées les unes aux autres.Cette structure spéciale crée la condition préalable à la perméabilité sélective de la double membrane, ce qui signifie que les membranes cellulaires ne sont perméables qu'à certaines substances.

Outre l'échange réglementé de substances, l'enveloppe nucléaire sert également à délimiter (Compartimentalisation) du noyau cellulaire et forme une barrière physiologique de sorte que seules certaines substances peuvent entrer et sortir du noyau cellulaire.

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Pourquoi avez-vous besoin des pores nucléaires?

Les pores de la membrane sont des canaux complexes d'un diamètre de 60 à 100 nm qui forment une barrière physiologique entre le noyau et le cytoplasme. Ils sont nécessaires au transport de certaines molécules vers ou depuis le noyau cellulaire.

Ces molécules comprennent, par exemple, l'ARNm, qui joue un rôle majeur dans la réplication et la traduction ultérieure. L'ADN est d'abord copié dans le noyau de la cellule, de sorte que l'ARNm est créé. Cette copie du matériel génétique quitte le noyau cellulaire à travers un pore nucléaire et arrive aux ribosomes, où la traduction a lieu.

Fonctions du noyau cellulaire

Deux processus biologiques élémentaires ont lieu dans le noyau cellulaire: d'une part, la réplication de l'ADN et, d'autre part, la transcription, c'est-à-dire la transcription de l'ADN en ARN.

Lors de la division cellulaire (mitose), l'ADN double (réplication). Ce n'est qu'après que toute l'information génétique a été doublée que la cellule peut se diviser et former ainsi la base de la croissance et du renouvellement cellulaire.

Lors de la transcription, l'un des deux brins d'ADN est utilisé comme matrice et converti en une séquence d'ARN complémentaire. Une variété de facteurs de transcription déterminent quels gènes sont transcrits. L'ARN résultant est modifié dans de nombreuses étapes supplémentaires. Le produit final stable, qui peut être exporté dans le cytoplasme et finalement traduit en blocs de construction protéiques, est appelé ARN messager (ARNm).

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Que se passe-t-il lorsque le noyau cellulaire se divise?

On entend par division du noyau cellulaire la division d'un noyau cellulaire, qui peut avoir lieu de deux manières différentes. Les deux types, la mitose et la méiose, diffèrent dans leur processus et aussi dans leur fonction. Selon le type de division du noyau cellulaire, différentes cellules filles sont obtenues.

Une fois la mitose terminée, vous avez deux cellules filles qui sont identiques à la cellule mère et qui ont également un ensemble diploïde de chromosomes. Ce type de division du noyau cellulaire prédomine dans l'organisme humain. Leur fonction est le renouvellement de toutes les cellules, telles que celles des cellules de la peau ou celles des cellules de la membrane muqueuse. La mitose se déroule en plusieurs phases, mais il n'y a qu'une seule division réelle des chromosomes.

Contrairement à cela, la méiose se compose d'un total de deux divisions principales. Le résultat d'une méiose terminée sont quatre cellules qui contiennent un ensemble haploïde de chromosomes. Ces cellules germinales sont nécessaires à la reproduction sexuée et ne peuvent donc être trouvées que dans les organes génitaux.

Chez la femme, ce sont les ovules qui sont présents dans les ovaires dès la naissance. Chez les organismes mâles, les spermatozoïdes sont produits dans les testicules et sont prêts pour la fécondation.
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Lorsque l'ovule et le sperme fusionnent pendant la fécondation, une cellule avec un ensemble de chromosomes diploïdes est créée à partir de deux ensembles de chromosomes haploïdes.

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Qu'est-ce qu'un transfert de noyau cellulaire?

Un transfert de noyau (synonyme: greffe de noyau) est l'introduction d'un noyau dans un ovule sans noyau. Celle-ci a été produite artificiellement à l'avance, par exemple en utilisant un rayonnement UV. L'ovule maintenant nucléé peut ensuite être inséré dans un individu sexuellement mature et porté à terme. De cette manière, la cellule anciennement nucléée reçoit des informations génétiques et des modifications en conséquence.

Cette procédure représente un type de fécondation asexuée et a été utilisée pour la première fois en 1968. Il existe des approches thérapeutiques qui visent à produire des tissus spécifiques à partir de cellules souches utilisables pour les greffes. De plus, le transfert nucléaire de cellules somatiques peut être utilisé pour le clonage. Pour des raisons éthiques, cependant, cela n'est autorisé que pour les animaux, bien que cela soit également controversé ici, car de nombreux animaux meurent pendant ce processus ou naissent malades. L'exemple le plus connu est le mouton cloné Dolly. Ce mouton cloné était génétiquement identique à sa mère.

Le noyau d'une cellule nerveuse

Les cellules nerveuses (neurones) sont des cellules différenciées en phase terminale. Contrairement aux autres cellules, elles ne peuvent plus se diviser. Cependant, les neurones ont la capacité de se régénérer et la répétition spécifique de tâches («brain training») augmente la plasticité du cerveau.

Le noyau cellulaire se trouve dans le corps cellulaire (soma) de la cellule nerveuse. L'enveloppe nucléaire contient de la myéline, une substance qui se produit spécifiquement dans le système nerveux, et ne contient qu'une proportion plus faible de protéines que les autres membranes doubles.

La réception et la transmission d'informations sous forme d'impulsions électriques (potentiels d'action) est la tâche la plus importante des neurones. Les neurotransmetteurs sont des messagers chimiques qui permettent aux cellules nerveuses de communiquer entre elles. En tant que centre de contrôle du neurone, le noyau cellulaire régule principalement la production des diverses substances messagères et l'expression des récepteurs respectifs.

En liant un neurotransmetteur au récepteur approprié, l'effet correspondant est transféré à la cellule nerveuse. Il est essentiel qu'il n'y ait pas d'effets spécifiques à l'émetteur, mais uniquement des effets spécifiques au récepteur. Cela signifie que l'effet de la substance messagère dépend du récepteur.