Introduction
Le noyau cellulaire est le plus grand organite des cellules eucaryotes et est situé dans le cytoplasme, séparé par une double membrane (enveloppe nucléaire). En tant que porteur d'informations génétiques, le noyau cellulaire contient les informations génétiques 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 arrondi et a un diamètre de 5 à 16 micromètres. Certains types de cellules, comme les fibres musculaires ou les cellules spécialisées dans les os, peuvent avoir plus d'un noyau.
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 cellulaire contient la plupart des informations génétiques d'une cellule. Chez l'homme, en plus du noyau cellulaire, le 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 tant que réserve d'acide désoxyribonucléique (ADN), le noyau cellulaire est considéré comme 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 cellulaire ne peuvent généralement pas survivre. Une exception à cela est le rouge sans noyau sang cellules (érythrocytes). En plus des fonctions de régulation, les tâches du noyau cellulaire comprennent le stockage, la duplication et la transmission de l'ADN.
L'ADN est situé dans le noyau de la cellule sous la forme d'une longue double hélice en forme de brin et est compacté avec protéines, les histones, pour former chromosomes. Chromosomes consister en chromatine, qui se condense uniquement en chromosomes visibles au microscope lors de la division cellulaire. Chaque cellule humaine contient 23 chromosomes, dont chacun est dupliqué et hérité des deux parents.
La moitié des gènes d'une cellule provient donc de la mère, l'autre du père. Le noyau cellulaire contrôle les processus métaboliques au sein de la cellule par le biais de molécules messagères d'ARN. Les codes d'information génétique pour protéines responsables de la fonction et de la structure de la cellule.
Lorsque cela est nécessaire, certaines sections d'ADN, appelées gènes, sont transcrites en une substance messagère (ARN messager ou ARNm). L'ARNm formé quitte le noyau cellulaire et sert de matrice pour la synthèse des protéines respectives. On peut imaginer que l'ADN est une sorte de langage codé 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 acide aminé spécifique 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.
Toutes ces informations codées s'appellent 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 construction de l'ADN.
L'ADN est composé de nucléotides enchaînés, qui à leur tour sont constitués d'un sucre, d'un phosphate et d'une base. Les nucléotides forment le squelette de l'ADN, qui se présente sous la forme d'une double hélice hélicoïdale. De plus, ce brin est davantage condensé de sorte qu'il s'insère dans le noyau de la petite cellule.
Ceci est également appelé chromosomes en tant que forme d'emballage de l'ADN. A chaque division cellulaire, l'ADN complet est copié afin que chaque cellule fille contienne l'information génétique identique complète. Un chromosome est une forme d'emballage spécifique de notre matériel génétique (ADN) qui n'est visible que pendant la division cellulaire.
L'ADN est une structure linéaire qui est 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 s'enrouler davantage. Les chromosomes sont la forme d'ADN la plus compacte.
Au microscope, ceux-ci apparaissent comme des corps en forme de bâtonnet avec une constriction centrale. Cette forme d'ADN ne peut être observée que lors de la division cellulaire, c'est-à-dire lors de la mitose. La division cellulaire à son tour peut être divisée en plusieurs phases, les chromosomes étant mieux représentés dans la métaphase.
Les cellules somatiques normales ont un double jeu de chromosomes, composé de 46 chromosomes. L'ARN décrit l'acide ribonucléique, qui a une structure similaire à l'ADN. Cependant, il s'agit d'une structure simple brin qui diffère de l'ADN dans les blocs de construction individuels.
De plus, l'ARN est également beaucoup plus court que l'ADN et a plusieurs tâches différentes par rapport à l'ADN. 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 enzymes. Un autre sous-groupe d'ARN est l'ARNr, qui est un composant de Ribosomes et est donc également impliquée dans la production de protéines. La première étape de la biosynthèse des protéines est la transcription de l'ADN en ARNm (transcription) et a lieu dans le noyau cellulaire.
Au cours de ce processus, 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 transporté vers le Ribosomes, où la synthèse proprement dite des protéines a finalement lieu. Dans le Ribosomes, l'ARNm est converti en une séquence d'acides aminés qui sont utilisés pour la construction de protéines.
Ce processus s'appelle la traduction. Cependant, avant que l'ARN messager puisse être transporté hors du noyau, il est d'abord traité en plusieurs étapes, c'est-à-dire que certaines séquences sont soit attachées, soit découpées et réassemblées. De cette manière, différents variants de protéine peuvent être produits à partir d'un seul transcrit.
Ce processus permet aux humains de produire un grand nombre de protéines différentes avec relativement peu de gènes. 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 de construction 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 puisse se diviser, toute l'information génétique doit d'abord être dupliquée. Ceci est important car le matériel génétique de toutes les cellules d'un organisme est absolument identique.
La réplication a lieu à un moment précis de la division cellulaire dans le noyau cellulaire; les deux processus sont étroitement liés et sont régulés par certaines protéines (enzymes). Tout d'abord, l'ADN double brin est séparé et chaque simple brin sert de matrice pour la duplication ultérieure. A cet effet, divers enzymes dock à l'ADN et compléter le simple brin pour former une nouvelle double hélice.
À la fin de ce processus, une copie exacte de l'ADN a été produite, qui peut être transmise à la cellule fille lors de la division. Cependant, si des erreurs se produisent dans l'une des phases du cycle cellulaire, différentes mutations peuvent se développer. Il existe plusieurs types de mutations qui peuvent survenir spontanément au cours des différentes phases du cycle cellulaire.
Par exemple, si un gène est défectueux, cela s'appelle une mutation génique. Cependant, si le défaut affecte certains chromosomes ou certaines parties de chromosomes, on parle alors de mutation chromosomique. Si le nombre de chromosomes est affecté, cela conduit alors à une mutation génique.
Le sujet pourrait également vous intéresser: aberration chromosomique - qu'entend-on par là? La double membrane de l'enveloppe nucléaire a des pores qui servent au transport sélectif des protéines, des acides nucléiques et des substances de signalisation hors ou dans le noyau. À travers ces pores, certains facteurs métaboliques et substances de signalisation pénètrent dans le noyau où ils influencent la transcription de certaines protéines.
La conversion des informations génétiques en protéines est strictement surveillée et est régulée par de nombreux facteurs métaboliques et substances de signalisation, c'est ce qu'on appelle l'expression génique. De nombreuses voies de signalisation qui se produisent dans une cellule se terminent dans le noyau où elles influencent l'expression génique de certaines protéines. Dans le noyau des cellules eucaryotes se trouve le nucléole, le corps nucléique.
Une cellule peut contenir un ou plusieurs nucléoles, tandis que les cellules très actives et se divisant fréquemment peuvent contenir jusqu'à 10 nucléoles. Le nucléole est une structure sphérique dense qui est clairement visible au microscope optique et est clairement délimitée dans le noyau cellulaire. Il forme une zone du noyau fonctionnellement indépendante, mais n'est pas entouré de sa propre membrane.
Le nucléole se compose 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 nucléoles.
Le noyau dans un cellule nerveuse a une variété de fonctions. Le noyau d'un cellule nerveuse est situé dans le corps cellulaire (soma) avec d'autres composants cellulaires (organites), tels que le réticulum endoplasmique (ER) 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. Les cellules nerveuses, cependant, sont des cellules très spécifiques et hautement différenciées qui font partie du système nerveux. En conséquence, ils ne peuvent plus se dupliquer.
Cependant, le noyau cellulaire accomplit une autre tâche importante. Entre autres choses, les cellules nerveuses sont responsables de l'excitation de nos muscles, ce qui conduit finalement au mouvement musculaire. La communication entre les cellules nerveuses entre elles et entre les cellules nerveuses et les muscles s'effectue via des substances messagères (émetteurs).
Ces substances chimiques ainsi que 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 dans ce processus. De plus, le noyau cellulaire contrôle toutes les voies métaboliques dans toutes les cellules, y compris les cellules nerveuses. À cette fin, le noyau cellulaire contient tous nos gènes, qui peuvent être lus et traduits en protéines et enzymes nécessaires en fonction de leur utilisation. Vous trouverez de plus amples informations sur la particularité de la cellule nerveuse sur Nerve cell
