If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Pokud používáš webový filtr, ujisti se, že domény: *.kastatic.org and *.kasandbox.org jsou vyloučeny z filtrování.

Hlavní obsah

Buněčné jádro a ribosomy

Složení a funkce jádra a ribozomů buňky. Jak spolupracují při produkci bílkovin.

Úvod

Předpokládejme, že máme velmi cennou informaci. Představme si, že tato informace je plánem. Ve skutečnosti nejde jen o plán pro dům, auto, ba dokonce ani o přísně tajnou stíhačku. Je to plán pro celý organismus – tvůj – a nespecifikuje jen způsob, jak tě dát dohromady, ale také poskytuje informace každé buňce ve tvém těle udržet fungování v jakémkoliv okamžiku.
Zní to dost důležitě, co? Pravděpodobně bys chtěl/a tyto informace uchovávat na bezpečném místě, možná v chráněném trezoru, kde na ně můžeš dohlížet. Ve skutečnosti je to přesně to, co eukaryotické buňky dělají se svým genetickým materiálem, tedy že je umístí do membránové úschovny zvané jádro.
Eukaryotická DNA nikdy neopustí jádro; místo toho je přepsaná (zkopírovaná) do molekul RNA, které mohou cestovat ven z jádra. V cytosolu se některé RNA přidružují k organelám nazývaným ribozomy, které řídí syntézu bílkovin. (Jiné RNA hrají v buňce funkční role, slouží jako strukturální složky ribozomu nebo regulují činnost genů. Zde se zaměříme podrobněji na strukturu jádra a ribozomů.

Buněčné jádro

Buněčné jádro (Karyon, Nukleus) uchovává genetický materiál buňky (DNA), a je také místem syntézy ribozomů - buněčné stroje, které které spojují bílkoviny. Uvnitř jádra je dále chromatin (komplex DNA a bílkovin), který je skladován v gelové látce podobné cytoplazmě, nacházející se však pouze v buněčném jádře a nazývané karyoplazma/nukleoplazma.
Ohraničení nukleoplazmy tvoří jaderná obálka, která se skládá ze dvou membránových vrstev: vnější membrána a vnitřní membrána. Každá z těchto membrán obsahuje dvojité vrstvy fosfolipidů uspořádané tak, aby jejich ocas mířil dovnitř (tvořící fosfolipidovou dvojvrstvu). Mezi oběma vrstvami jaderné obálky je malý prostor, tzv. perinukleární prostor, který někde z vnějšku přímo přechází v interiér jiného membránového organického materiálu, endoplasmické retikulum.
Jaderné póry jsou malé kanály, které značně prostupují jadernou obálkou. Těmi jádro komunikuje s cytoplazmou. Každý pór se skládá z tzv. nukleoporinů a kontroluje, které látky a molekuly mohou jít dovnitř nebo ven.
Podíváte-li se na mikroskopický snímek jádra, můžete si všimnout – v závislosti na typu barviva použitém k vizualizaci buňky –, že je uvnitř tmavá oblast. Tato tmavě odbarvená oblast se nazývá jadérko, a je to místo, kde se syntetizuje základ pro nové ribozomy.
Schéma částí jádra eukaryotické buňky.
Obrázek převzat z: OpenStax Biology.
Jak se vytvoří ribozom? Některé chromozomy mají části DNA, které kódují ribosomální RNA (rRNA), což je typ RNA kombinovaná s bílkovinami tvořící ribozom. V jadérku se nová ribosomální RNA kombinuje s bílkovinami a tvoří podjednotky ribozomu. Nově vyrobené dílčí jednotky jsou transportovány jadernými póry do cytoplazmy, kde mohou dozrát a svou práci vykonávat již jako zralý ribozom.
Některé typy buněk mají více než jedno jadérko uvnitř jádra. Například některé buňky myší mají až 6 jaderstart superscript, 1, end superscript. Prokaryota, která nemají jádro ani jadérko si budují své ribozomy v cytosolu.

Chromozomy a DNA

Nyní když máme povědomí o struktuře buněčného jádra, pojďme si přiblížit genetickou informaci uloženou v něm, tzv. DNA. Většina DNA u organizmů je uspořádána do jednoho nebo více chromozomů, z nichž každý je dlouhým řetězcem nebo smyčkou DNA. Jednotlivé chromozomy mohou nosit mnoho různých genů.
Prokaryota mají typicky jednu kruhovou molekulu DNA (smyčku). Naopak u eukaryot jsou chromozomy lineární (řetězce). Každý eukaryotický druh má specifický počet chromozomů v jádře. Například typická lidská buňka obsahuje 46 chromozomů, zatímco buňka mouchy octomilky jich má v jádře 8.
Chromozomy jsou viditelné, pouze když se buňka připravuje k dělení. Pokud se buňka nachází v růstové a udržovací fázi svého životního cyklu, vypadají chromozomy spíše jako neuspořádaná a zamotaná vlákna. V této podobě je DNA přístupná enzymům, které ji převádějí do RNA, což umožňuje použití genetických informací.
V obou těchto formách, tedy v momentě kdy je zavinutá či připravená se dělit, jsou části DNA chromozomů vázány na strukturální proteiny, včetně skupiny bílkovin nazývaných histony (viz obrázek níže). Tyto bílkoviny spojené organizují DNA a pomáhají ji zapadnout do jádra, a také hrají roli při určování, které geny jsou aktivní a které neaktivní. Komplex tvořený DNA a jejími podpůrnými strukturními bílkovinami je znám jako chromatin. Více informací o DNA, chromatinu a chromozomech se můžeš dozvědět v článku DNA a chromozomy
Vlevo: obrázek chromozomu, který ukazuje DNA natočenou kolem histonů, a uspořádání do cyklů a dalších struktur vyššího řádu. Vpravo: zbarvený a přeuspořádaný mikrosnímek chromozomů (barvy neodpovídají skutečnosti).
Anotace: OpenStax Biology. Obrázek napravo je modifikací práce z NIH; měřítko převzato od Matta Russella.
Pojďme si vysvětlit, jak důležité je zavinování DNA. Uvaž, že DNA v typické lidské buňce by byla asi 2 metry dlouhá, pokud by byla maximálně natáhnutá. Celé tyto 2 metry DNA jsou stlačeny do malého jádra o průměru asi jen 0, comma, 006 mm. To je jako bychom 40 km extrémně jemného vlákna zmuchlali do koule o velikosti tenisového míčku" start superscript, 4, end superscript!

Ribozomy

Již jsme zmínili, že ribozomy jsou molekulární stroje odpovědné za syntézu bílkovin. Sami o sobě jsou ribozomy tvořeny z RNA a bílkovin, konkrétně se skládají ze dvou oddělených bílkovinných komplexů RNA, známých jako malé a velké podjednotky. Velké podjednotky sedí na vrcholu malé podjednotky s šablonou RNA mezi nimi.
V eukaryotách získávají ribozomy signály pro syntézu bílkovin z jádra. Tam jsou části DNA (genů) přepsány tak, aby tvořily tzv. mediátorovou RNA (mRNA). mRNA se dostane k ribozomu, který používá informace, aby vytvořil bílkovinu se specifickým pořadím aminokyselin. Tento proces se nazývá translace. U prokaryot chybí jádro, takže jejich mRNA jsou přepsány do cytoplazmy a mohou okamžitě podstoupit translaci ribozomy.
Obrázek ribozomu s malými a velkými podjednotkami, mRNA a vytvořeným polypeptidovým řetězcem. Molekula tRNA vázaná na mRNA a přidávání příslušné aminokyseliny do pozice pro přidání do řetězce.
Obrázek převzat z: OpenStax Biology.
Eukaryotické ribozomy mohou být buď volné, tedy že se pohybují v cytoplazmě, nebo vázané, což znamená, že jsou připevněny k endoplazmatickému retikulu nebo ke vnějšku jaderného obalu. (V prvním diagramu v tomto článku představují červené tečky vázané ribozomy; endoplazmatické retikulum s vázanými ribozomy je známo jako drsné endoplazmatické retikulum.)
Jelikož syntéza bílkovin je základní funkcí všech buněk, vyskytují se ribozomy prakticky ve všech typech mnohobuněčných organismů včetně prokaryot, jako jsou bakterie. Eukaryotické buňky, které se specializují na výrobu bílkovin, mají obzvlášť velký počet ribozomů. Příkladem může být slinivka břišní, která je zodpovědná za produkci a sekreci velkého množství trávicích enzymů. Její buňky tvořící trávící enzymy mají neobvykle vysoký počet ribozomů.
Poslední poznámka: Důkazem o významu ribozomů může být i Nobelova cena za chemii, která byla udělena v roce 2009 třem výzkumným pracovníkům, kteří zmapovali jejích strukturu a pohyby na úrovni jednotlivých atomů pomocí metody tzv. rentgenové krystalografiestart superscript, 5, end superscript.

Chceš se zapojit do diskuze?

Zatím žádné příspěvky.
Umíš anglicky? Kliknutím zobrazíš diskuzi anglické verze Khan Academy.