Sissejuhatus
Rakutuum on eukarüootsete rakkude suurim organell ja asub tsütoplasmas, eraldatud kahekordse membraaniga (tuumaümbrik). Geneetilise teabe kandjana rakutuum sisaldab geneetilist teavet vormis kromosoomid (DNA-ahel) ja mängib seega pärilikkuses olulist rolli. Enamikul imetajarakkudel on ainult üks tuum; see on ümar ja selle läbimõõt on 5 kuni 16 mikromeetrit. Teatud rakutüüpidel, näiteks lihaskiududel või luu spetsiaalsetel rakkudel, võib olla rohkem kui üks tuum.
Rakutuuma funktsioonid
Rakutuum on raku kõige olulisem organell ja moodustab 10–15% raku mahust. Rakutuum sisaldab enamikku raku geneetilisest teabest. Inimestel lisaks rakutuumale on ka mitokondrid sisaldavad ka DNA-d (“mitokondriaalne DNA”).
Mitokondriaalne genoom kodeerib siiski vaid väheseid valgud, mis on energia tootmiseks peamiselt vajalikud hingamisteede ahelas. Deoksüribonukleiinhappe (DNA) varuna peetakse rakutuuma raku juhtimiskeskuseks ja see reguleerib paljusid olulisi rakkude ainevahetuse protsesse. Rakutuum on raku toimimiseks hädavajalik.
Rakutuumata rakud ei suuda tavaliselt ellu jääda. Erandiks on tuumatu punane veri lahtrid (erütrotsüüdid). Lisaks regulatiivsetele funktsioonidele hõlmavad rakutuuma ülesanded ka DNA salvestamist, dubleerimist ja edastamist.
DNA paikneb rakutuumas pika ahelataolise topeltheeliksi kujul ja on kompaktselt pakitud tuumaga valgud, histoonid, moodustamiseks kromosoomid. Kromosoomid koosneb kromatiin, mis kondenseerub mikroskoopiliselt nähtavateks kromosoomideks ainult rakkude jagunemise ajal. Iga inimrakk sisaldab 23 kromosoomi, millest igaüks on dubleeritud ja päritud mõlemalt vanemalt.
Üks raku geenidest pärineb seetõttu emalt, teine isalt. Rakutuum kontrollib metaboolseid protsesse rakus RNA messenger-molekulide kaudu. Geneetiline teave koodib valgud mis vastutavad raku funktsiooni ja struktuuri eest.
Vajadusel transkribeeritakse teatud DNA osad, mida nimetatakse geenideks, messenger-aineks (messenger RNA või mRNA). Moodustatud mRNA lahkub rakutuumast ja on malliks vastavate valkude sünteesiks. Võib ette kujutada, et DNA on omamoodi kodeeritud keel, mis koosneb neljast tähest.
Need on neli alust: adeniin, tümiin, guaniin ja tsütosiin. Need tähed moodustavad sõnad, millest igaüks koosneb kolmest alusest, mida nimetatakse koodoniteks. Iga koodon kodeerib spetsiifilist aminohapet ja moodustab seega valgu biosünteesi aluse, kuna geenide aluste järjestus tõlgitakse vastavate aminohapete ühendamise teel valguks.
Kogu seda kodeeritud teavet nimetatakse geneetiliseks koodiks. Aluste spetsiifiline järjestus muudab meie DNA ainulaadseks ja määrab meie geenid. Kuid mitte ainult alused ei ole seotud DNA ehitamisega.
DNA koosneb kokku nööritud nukleotiididest, mis omakorda koosnevad suhkrust, fosfaadist ja alusest. Nukleotiidid moodustavad DNA selgroo, mis on spiraalse topeltheeliksi kujul. Lisaks on see ahel veelgi kondenseerunud, nii et see sobib väikese rakutuuma.
Seda nimetatakse ka kromosoomideks kui DNA pakendivormiks. Iga rakujagunemisega kopeeritakse täielik DNA nii, et iga tütarrakk sisaldab täielikku identset geneetilist teavet. Kromosoom on meie geneetilise materjali (DNA) spetsiifiline pakendivorm, mis on nähtav ainult rakkude jagunemise ajal.
DNA on lineaarne struktuur, mis on loomulikus olekus meie rakutuuma sobitamiseks liiga pikk. Selle probleemi lahendavad erinevad ruumisäästlikud DNA spiraalid ja väikeste valkude lisamine, mille ümber DNA saab end veelgi mähkida. DNA kõige kompaktsem vorm on kromosoomid.
Mikroskoobi all paistavad need varrakujuliste ja tsentraalse kitsendusega kehadena. Seda DNA vormi saab täheldada ainult rakkude jagunemise ajal, st mitoosi ajal. Rakkude jagunemise võib omakorda jagada mitmeks faasiks, kusjuures kromosoomid on metafaasis kõige paremini esindatud.
Normaalsetel somaatilistel rakkudel on kahekordne kromosoomikomplekt, mis koosneb 46 kromosoomist. RNA kirjeldab ribonukleiinhapet, millel on DNA-ga sarnane struktuur. Kuid see on üheahelaline struktuur, mis erineb DNA-st üksikute ehitusplokkide poolest.
Lisaks on RNA ka DNA-st palju lühem ja sellel on võrreldes DNA-ga mitu erinevat ülesannet. RNA-d saab veel jagada erinevateks RNA alarühmadeks, mis täidavad erinevaid ülesandeid. Muuhulgas mängib mRNA olulist rolli rakutuuma jagunemisel.
Nagu tRNA, kasutatakse seda ka valkude ja ensüümide. Teine RNA alarühm on rRNA, mis on osa ribosoomid ja on seetõttu seotud ka valkude tootmisega. Valgu biosünteesi esimene etapp on DNA transkriptsioon mRNA-ks (transkriptsioon) ja see toimub rakutuumas.
Selle protsessi käigus toimib DNA üks ahel matriitsina komplementaarse RNA järjestuse jaoks. Kuna aga rakutuumas ei saa valke toota, tuleb moodustunud mRNA viia tsütoplasmasse ja transportida ribosoomid, kus lõpuks toimub valkude tegelik süntees. jooksul ribosoomid, muundatakse mRNA aminohapete järjestuseks, mida kasutatakse valkude ehitamiseks.
Seda protsessi nimetatakse tõlkimiseks. Kuid enne, kui messenger RNA saab tuumast välja transportida, töödeldakse seda kõigepealt mitmel etapil, st teatud järjestused kas kinnitatakse või lõigatakse välja ja pannakse uuesti kokku. Nii saab ühest transkriptist toota erinevaid valgu variante.
See protsess võimaldab inimestel toota suurt hulka erinevaid valke suhteliselt väheste geenidega. Teine raku oluline funktsioon, mis toimub rakutuumas, on DNA dubleerimine (replikatsioon). Rakus toimub pidev ülesehitamise ja lagunemise tsükkel: vanad valgud, saasteained ja ainevahetusproduktid lagundatakse, tuleb sünteesida uusi valke ja toota energiat.
Lisaks kasvab rakk ja jaguneb kaheks identseks tütarrakuks. Enne raku jagunemist tuleb aga kogu geneetiline teave kõigepealt dubleerida. See on oluline, kuna organismi kõigi rakkude geneetiline materjal on absoluutselt identne.
Replikatsioon toimub täpselt määratletud raku jagunemise ajal rakutuumas; mõlemad protsessid on tihedalt seotud ja neid reguleerivad teatud valgud (ensüümide). Kõigepealt eraldatakse kaheahelaline DNA ja iga üksik ahel on järgneva dubleerimise malliks. Sel eesmärgil erinevad ensüümide dokkige DNA juurde ja viige üksik ahel lõpule, moodustades uue topeltheeliksi.
Selle protsessi lõpus on toodetud DNA täpne koopia, mille jagamise käigus saab edasi anda tütarrakule. Kui aga ühes rakutsükli faasis ilmnevad vead, võivad tekkida erinevad mutatsioonid. Rakutsükli eri faasides võivad spontaanselt esineda mitut tüüpi mutatsioonid.
Näiteks kui geen on defektne, nimetatakse seda geenimutatsiooniks. Kui aga defekt mõjutab teatud kromosoome või kromosoomide osi, siis nimetatakse seda kromosoomimutatsiooniks. Kui see mõjutab kromosoomide arvu, viib see geenimutatsioonini.
Teema võib teile ka huvi pakkuda: kromosoomide aberratsioon - mida see tähendab? Tuumaümbrise topeltmembraanil on poorid, mis teenivad valkude, nukleiinhapete ja signaalainete selektiivset transporti tuumast välja või tuumasse. Nende pooride kaudu sisenevad teatud ainevahetusfaktorid ja signaali andvad ained tuuma, kus need mõjutavad teatud valkude transkriptsiooni.
Geneetilise teabe muundumist valkudeks jälgitakse rangelt ja seda reguleerivad paljud metaboolsed tegurid ja signaalained, seda nimetatakse geeniekspressiooniks. Paljud signaalirajad, mis esinevad rakus, lõpevad tuumas, kus need mõjutavad teatud valkude geeniekspressiooni. Eukarüootsete rakkude tuumas on tuum, tuuma keha.
Rakk võib sisaldada ühte või mitut nukleooli, samas kui väga aktiivsed ja sageli jagunevad rakud võivad sisaldada kuni 10 nukleooli. Tuum on kerakujuline tihe struktuur, mis on valgusmikroskoobi all selgelt nähtav ja selgelt piiritletud rakutuumas. See moodustab tuuma funktsionaalselt sõltumatu ala, kuid seda ei ümbritse oma membraan.
Tuum koosneb DNA-st, RNA-st ja valkudest, mis asuvad koos tihedas konglomeraadis. Ribosomaalsete subühikute küpsemine toimub tuumas. Mida rohkem rakus sünteesitakse valke, seda rohkem on vaja ribosoome ja seetõttu on metaboolselt aktiivsetel rakkudel mitu tuuma.
Tuum a närvirakk on mitmesuguseid funktsioone. A. Tuum närvirakk asub rakukehas (soma) koos teiste rakukomponentidega (organellid), näiteks endoplasmaatilise retikulumi (ER) ja Golgi aparaadiga. Nagu kõikides keharakkudes, sisaldab ka rakutuum DNA vormis geneetilist teavet.
DNA olemasolu tõttu suudavad teised keharakud end mitoosi kaudu dubleerida. Närvirakud on aga väga spetsiifilised ja väga diferentseerunud rakud, mis moodustavad osa närvisüsteem. Seetõttu ei ole nad enam võimelised end dubleerima.
Rakutuum täidab aga veel ühe olulise ülesande. Muu hulgas vastutavad närvirakud meie lihaste ergastamise eest, mis viib lõpuks lihaste liikumiseni. Närvirakkude omavaheline ning närvirakkude ja lihaste vaheline suhtlus toimub messenger-ainete (saatjate) kaudu.
Neid keemilisi aineid ja ka muid olulisi elu säilitavaid aineid toodetakse rakutuuma abil. Selles protsessis mängivad olulist rolli mitte ainult rakutuum, vaid ka soma muud komponendid. Lisaks kontrollib rakutuum kõiki metaboolseid radu kõigis rakkudes, sealhulgas närvirakkudes. Sel eesmärgil sisaldab rakutuum kõiki meie geene, mida saab lugeda ja muundada vajalikeks valkudeks ja ensüümideks sõltuvalt nende kasutamisest. Lisateavet närviraku eripära kohta leiate närvirakust
