הגרעין

מבוא

גרעין התא או הגרעין הוא האורגנל הגדול ביותר בתא ונמצא בציטופלזמה של תאים אוקריוטיים. גרעין התא המעוגל, המוגבל על ידי קרום כפול (מעטפה גרעינית), מכיל את המידע הגנטי הארוז בכרומטין, החומצה deoxyribonucleic (DNA). כמאגר של מידע גנטי, גרעין התא הוא בעל חשיבות מרכזית לתורשה.

תפקוד גרעין התא

לכל התאים האנושיים פרט לאריתרוציטים יש גרעין בו ה- DNA הוא בצורת כרומוזומים. גרעין התא מווסת ושולט בכל התהליכים המתרחשים בתא. לדוגמה, ההוראות לסינתזה של חלבונים, העברת מידע גנטי, חלוקת תאים ותהליכים מטבוליים שונים.

בנוסף לאחסון המידע הגנטי, הכפלה (שכפול) של DNA וסינתזה של חומצות ריבונוקליאיות (RNA) על ידי תעתיק ה- DNA (תַעֲתוּק), כמו גם שינוי של RNA זה (עיבוד) לתפקודים החשובים ביותר של גרעין התא.

בנוסף ל- DNA בגרעין התא, לבני אדם יש גם DNA מיטוכונדריאלי במיטוכונדריה, שכפולו אינו תלוי לחלוטין בגרעין. המידע של חלבונים רבים הנחוצים לשרשרת הנשימה מאוחסן כאן.

למידע נוסף בנושא זה: נשימה תאית אצל בני אדם

איור של גרעין תאים

1. גרעין התא -
   גַרעִין
2. קרום גרעיני חיצוני
   (מעטפת גרעין)
   Nucleolemma
3. קרום גרעיני פנימי
4. גופות גרעיניות
   Nucleolus
5. פלזמה גרעינית
   גרעין
6. חוט DNA
7. נקבובית גרעינית
8. כרומוזומים
9. תָא
   סלולה
   A - גרעין
   B - תא

תוכל למצוא סקירה כללית של כל התמונות של ד"ר-גומפרט תחת: תמונות רפואיות

מהו החומר הגרעיני?

חומר גרעיני הוא המידע הגנטי המקודד בגרעין. זה ידוע גם בשם DNA (חומצה deoxyribonucleic). מולקולה של DNA או RNA מורכבת בתור אבני בניין כימיות בסיסיות, נוקלאוטידים, והיא מורכבת מסוכר (deoxyribose ל- DNA או ribose ל- RNA), שארית פוספט חומצית ובסיס. הבסיסים נקראים אדנין, ציטוזין, גואנין או תימין (או אורציל במקרה של RNA). DNA הוא ייחודי בגלל הרצף הקבוע של ארבעת הבסיסים, השונה בכל אדם.

ה- DNA אינו בצורת גדיל חופשי, אלא עטוף סביב חלבונים מיוחדים (היסטונים), המכונים באופן קולקטיבי כרומטין. אם כרומטין זה נדחס עוד יותר, נוצרים בסופו של דבר הכרומוזומים, הנראים תחת המיקרוסקופ במטאפזה של המיטוזה. גופיות בצורת מוט הם אם כן נשאי המידע הגנטי ומעורבים בחלוקת הגרעין. בתא גוף אנושי רגיל יש 46 כרומוזומים המסודרים בזוגות (סט כרומוזום כפול או דיפלואידי). 23 כרומוזומים מגיעים מהאם ו- 23 כרומוזומים מהאב.

למידע נוסף על DNA

יתרה מזאת, הגרעין מכיל את הגרעין, שמורגש במיוחד כאזור דחוס. זה מורכב RNA ריבוזומלי (rRNA).

קרא עוד בנושא ריבוזומים

מהי הקריאופלזמה?

הקריאופלסמה ידועה גם כפלסמה גרעינית או גרעין. הוא מתאר את המבנים שנמצאים בתוך הממברנה הגרעינית. לעומת זאת, יש גם את הציטופלזמה, אשר מוגבלת על ידי קרום התא החיצוני (פלסמלים).

קרא גם: פלזמת התא בגוף האדם

שני החדרים הללו מורכבים ברובם ממים ותוספים שונים. הבדל חשוב בין קריאופלזמה וציטופלזמה הם הריכוזים השונים של אלקטרוליטים, כמו Cl- (כלוריד) ו Na + (נתרן). סביבה מיוחדת זו בקריופלזם מייצגת את הסביבה האופטימלית לתהליכי שכפול ותעתיק.כרומטין המכיל את החומר הגנטי והגרעין מאוחסנים גם בקריופלזם.

גודל גרעין

גרעיני התא האוקריוטי בדרך כלל בעלי צורה מעוגלת וקוטר של 5-16 מיקרומטר. ניתן לראות בבירור את הגרעין הבולט במיקרוסקופ האור וקוטרו 2-6 מיקרומטר. באופן כללי המראה וגודל גרעין התא תלויים מאוד בסוג התא ובמין.

הממברנה הכפולה של גרעין התא

גרעין התא מופרד מהציטופלזמה על ידי קרום כפול. קרום כפול זה נקרא המעטפה הגרעינית ומורכב מממברנה גרעינית פנימית וחיצונית, עם המרחב ה perinuclear בין לבין. שתי הממברנות מחוברות זו לזו על ידי נקבוביות וכך נוצרות יחידה פיזיולוגית (ראו פרק הבא).

באופן כללי, ממברנות כפולות מורכבות תמיד ממכסה דו-ממדית שומנים בה משובצים חלבונים שונים.ניתן לשנות חלבונים אלה בעזרת שאריות סוכר שונות ומאפשרים את התפקודים הביולוגיים הספציפיים של הממברנה הגרעינית.

כמו כל הממברנות הכפולות, למעטפת הגרעינית יש שניהם אוהבי מים (הידרופילי) כמו גם הימנעות מים (הידרופובי) חלק ולכן מסיסים בשומן ומים (אמפפילי). בתמיסות מימיות, השומנים הקוטביים של הממברנה הכפולה יוצרים אגרגטים ומסודרים כך שהחלק ההידרופילי פונה למים, ואילו החלקים ההידרופוביים של השכבה הכפולה מחוברים זה לזה. מבנה מיוחד זה יוצר את התנאים לחדירות הסלקטיבית של הממברנה הכפולה, מה שאומר שממברנות התא חדירות רק לחומרים מסוימים.

בנוסף לחילופי חומרים מוסדרים, מעטפת הגרעין משמשת גם לתחום (תא) של גרעין התא ויוצר מחסום פיזיולוגי כך שרק חומרים מסוימים יכולים להיכנס ולגרום מגרעין התא.

קרא עוד בנושא: קרום תא

מה הנקבוביות הגרעיניות הדרושות להם?

הנקבוביות בקרום הן תעלות מורכבות בקוטר של 60 עד 100 ננומטר המהוות מחסום פיזיולוגי בין הגרעין לציטופלסמה. הם נדרשים להובלת מולקולות מסוימות אל גרעין התא או ממנו.

מולקולות אלה כוללות, למשל, mRNA, שיש לו חשיבות רבה בתכפול ובתרגום שלאחר מכן. ה- DNA מועתק לראשונה בגרעין התא כך שנוצר ה- mRNA. עותק זה של החומר הגנטי משאיר את גרעין התא דרך נקבובית גרעינית ומגיע לרבוזומים, שם מתרחש תרגום.

פונקציות של גרעין התא

שני תהליכים ביולוגיים אלמנטריים מתרחשים בגרעין התא: מצד אחד שכפול של ה- DNA ומצד שני התמלול, כלומר שעתוק ה- DNA ל- RNA.

במהלך חלוקת תאים (מיטוזה) ה- DNA מכפיל (שכפול). רק לאחר הכפלת המידע הגנטי כולו, התא יכול להתחלק ובכך ליצור בסיס לצמיחה ולחידוש התא.

במהלך התמלול, אחד משני גדילי ה- DNA משמש כתבנית ומומר לרצף RNA משלים. מגוון גורמי שעתוק קובעים אילו גנים מועתקים. ה- RNA שנוצר משתנה בשלבים רבים נוספים. המוצר הסופי היציב שיכול להיות מיוצא לציטופלזמה ובסופו של דבר לתרגם לאבני בניין חלבון נקרא messenger RNA (mRNA).

גלה עוד על כךמשימות של גרעין התא

מה קורה כאשר גרעין התא מתחלק?

חלוקת גרעין התא מובנת כחלוקה של גרעין התא, שיכולה להתקיים בשתי דרכים שונות. שני הסוגים, מיטוזה ומיוזה, שונים זה מזה בתהליך שלהם וגם בתפקודם. בהתאם לסוג חלוקת הגרעינים שהתרחשה, מתקבלים תאי בת שונים.

אחרי שהמיטוזה הסתיימה, יש לך שני תאי בת זהים לתא האם ויש להם גם מערכת דיפלואיד של כרומוזומים. סוג זה של חלוקת גרעין תאים שולט בעיקר באורגניזם האנושי. תפקידם הוא חידוש כל התאים, כמו אלה של תאי העור או של תאי הקרום הרירי. מיטוזיס מתרחשת במספר שלבים, אך יש רק חלוקה אמיתית אחת של כרומוזומים.

לעומת זאת, המיוזה מורכבת מכלל שתי חטיבות ליבה. התוצאה של מיוזה שהושלמה הם ארבעה תאים המכילים מערכת כרומוזומים חסרת יכולת. תאי נבט אלה נחוצים להתרבות מינית ולכן הם נמצאים רק באיברי המין.

אצל נשים, תאי הביציות נמצאים בשחלות מלידה. באורגניזמים זכריים הזרע מיוצר באשכים ומוכן להפריה.
אם אתה מתעניין יותר בנושא זה, קרא את המאמר הבא שלנו בהמשך: מיוזה - פשוט הסביר!

כאשר תא הביצית והזרע מתמזגים במהלך ההפריה, שתי קבוצות של כרומוזומים חצורים יוצרים תא עם קבוצה אחת של דיפלואידים.

קרא עוד בנושא: חלוקת גרעין התא

מהו העברת גרעין תאים?

העברת גרעין (שם נרדף: השתלת גרעין) היא החדרת גרעין לתא ביצה ללא גרעין. זה הופק באופן מלאכותי מראש, למשל באמצעות קרינת UV. לאחר מכן ניתן להכניס את תא הביצית המוגרע כעת, לאדם בוגר מיני ולשאת אותו למונח. באופן זה, התא שגרעין לשעבר מקבל מידע גנטי ומשתנה כתוצאה מכך.

הליך זה מייצג סוג של הפריה א-מינית ושימש לראשונה בשנת 1968. ישנן גישות טיפוליות שמטרתן לייצר רקמות ספציפיות מתאי גזע שניתן להשתמש בהן להשתלות. בנוסף, ניתן להשתמש בהעברה גרעינית של תאים סומטיים לשיבוט. עם זאת, מסיבות אתיות זה מותר רק לבעלי חיים, אם כי זה גם שנוי במחלוקת כאן, מכיוון שבעלי חיים רבים מתים בתהליך זה או נולדים חולים. הדוגמה המפורסמת ביותר היא הכבשה המשובצת דולי. הכבשה המשובטת הזו הייתה זהה גנטית לחיית האם שלה.

גרעין תא עצב

תאי עצב (נוירונים) הם תאים המבדילים סופית. בניגוד לתאים אחרים, הם כבר לא יכולים להתחלק. עם זאת, לנוירונים יש יכולת להתחדש וחזרה ספציפית על משימות ("אימון מוח") מגבירה את הפלסטיות של המוח.

גרעין התא יושב בגוף התא (סומה) של תא העצב. המעטפה הגרעינית מכילה מיאלין, חומר המופיע באופן ספציפי במערכת העצבים, והוא בעל תכולת חלבון נמוכה יותר מאשר ממברנות כפולות אחרות.

הקבלה והעברת המידע בצורה של דחפים חשמליים (פוטנציאל פעולה) היא המשימה החשובה ביותר של נוירונים. מעבירים עצביים הם שליחים כימיים המאפשרים לתאי עצב לתקשר זה עם זה. כמרכז הבקרה של הנוירון, גרעין התא מווסת בעיקר את ייצור חומרי המסנג'ר השונים ואת ביטוי הקולטנים המתאימים.

על ידי קשירת נוירוטרנסמיטור לקולטן המתאים, ההשפעה המתאימה מועברת לתא העצב. חשוב כי אין השפעות ספציפיות למשדר אלא רק השפעות ספציפיות לקולטנים. המשמעות היא שההשפעה של חומר המסנג'ר תלויה בקולטן.