Sejtmag – felépítés, funkció és szerep az eukarióta sejtekben
Sejtmag: részletes áttekintés felépítéséről, funkciójáról és szerepéről eukarióta sejtekben — DNS, kromoszómák, nukleólusz és riboszóma-összeszerelés egyszerűen.
A sejtmag (többes számban: sejtmagok) tartalmazza a sejt génjeit, és irányítja a sejt növekedését és szaporodását. Körülötte kettős rétegű maghártya (magmembrán) található. A sejtmag általában a sejt legmarkánsabb szervecskéje. Sok sejtben a sejtmag kicsi és kerek, és a sejt irányítóközpontjaként működik. A sejtmagban találhatók a kromoszómák, amelyekben a DNS hordozza az örökítő információt. Az emberi test több milliárd sejtet tartalmaz, amelyek többségének van sejtmagja.
Minden eukarióta szervezet sejtjeiben általában van sejtmag, még az egysejtű eukarióták között is. A baktériumok és az archaea, amelyek prokarióták, más típusú egysejtű szervezetek, és nem rendelkeznek valódi sejtmaggal. A sejtmagokat először Antonie van Leeuwenhoek írta le a 17. században, amikor mikroszkópjával sejtes struktúrákat figyelt meg.
Felépítés — mi található a sejtmagban?
- Maghártya (kettős membrán): A belső és külső membrán között található a perinukleáris tér; a membránon magpórusok (nuclear pores) sorakoznak, amelyek szabályozzák a fehérjék és RNS-molekulák ki- és beáramlását.
- Nukleoplazma: A sejtmag belsejét kitöltő folyékony közeg, amelyben a kromatin és a nukleolusz található.
- Kromatin: DNS és hozzá kapcsolódó fehérjék (histonok) alkotják; lazább formája (eukromatin) aktív transzkripcióra hajlamos, sűrűbb formája (heterokromatin) kevésbé aktív.
- Nukleolusz: itt zajlik a riboszóma alkotóelemeinek összeállítása; sok fehérje és RNS-molekula gyűlik itt össze, majd a későbbi riboszóma alegységek a citoplazmába kerülnek.
- Maglamina: belső fehérjeváz, amely mechanikai támogatást nyújt és részt vesz a kromatin szerveződésében.
Funkciók — miért fontos a sejtmag?
- Örökítő információ megőrzése: a DNS itt tárolódik, és biztosítja az információ átadását sejtosztódáskor.
- Replikáció: a DNS másolódása (S-fázis) a sejtmagban történik a sejtciklus során.
- Transzkripció és RNS-feldolgozás: a génaktivitás első lépései (mRNS szintézis) a sejtmagban zajlanak, majd a pre-mRNS feldolgozódik (splicing, capping, poliadeniláció).
- Riboszóma-összeszerelés: a nukleoluszban képződnek a riboszóma-rNS-ek és azok kapcsolódnak fehérjékkel; a kész riboszóma-alegységek ezután kilépnek a citoplazmába, hogy fehérjét szintetizáljanak (riboszómák).
- Nukleocytoplasmicus transzport: a magpórusok biztosítják a szabályozott kommunikációt a sejtmag és a citoplazma között (pl. transzkripciós faktorok belépése, mRNS kilépése).
Sejtosztódás és a kromoszómák láthatósága
Amikor egy sejt osztódik vagy készül osztódni, a kromoszómák kondenzálódnak, és fénymikroszkóppal láthatóvá válnak. A mitózis profázisában a kromatin tömörödik, a maghártya felbomlik, majd az osztódási orsóhoz kötődve a kromoszómák új sejtekbe vándorolnak. Máskor, amikor a kromoszómák kevésbé kondenzált állapotban vannak (interfázis), a kromatin finom szerkezete dominál, és ilyenkor gyakran a sejtmagmagház (nuclear matrix) és a nukleolusz láthatóbb elemek.
Kivételes esetek és kórélettan
- Vannak olyan sejt- és szervezettípusok, amelyekben nincs sejtmag vagy módosult: az érett emberi vörösvérsejtek (eritrociták) például elveszítik a magjukat, hogy nagyobb hely legyen az oxigénszállításra.
- Sokmagvú sejtek: például a harántcsíkolt izomsejtekban számos sejtmag fordul elő (multinukleáció), mert nagy citoplazmatérfogatot kell ellátniuk.
- Laminopathiák: a maglaminát érintő génhibák különböző betegségeket okozhatnak (izombetegségek, korai öregedéses szindrómák), ami a sejtmag szerkezetének és funkciójának fontosságát igazolja.
Összefoglalás
A sejtmag kulcsfontosságú az eukarióta sejtek működésében: itt található az örökítőanyag, itt történik a DNS replikációja és az elsődleges génkifejeződési lépések, valamint a riboszóma-összeszerelés. A maghártya és a magpórusok szigorúan szabályozzák a sejtmag és a citoplazma közötti anyag- és információáramlást, a mag belső szerkezete (kromatin, nukleolusz, maglamina) pedig meghatározza, hogy mely gének aktívak egy adott sejttípusban és sejtciklus-állapotban.
Szövetkultúrában lévő sejtek, amelyeket kék Hoechst festékkel festettek meg DNS-re. A középső és a jobb oldali sejtek interfázisban vannak, így a teljes sejtmagjuk jelölve van. A bal oldali sejt mitózisban van, és DNS-e kondenzálódott, készen áll az osztódásra.
Egy tipikus állati sejt ábrája 1.Nukleolus 2.Mag 3.Riboszómák 4.Hólyag 5. Durva endoplazmatikus retikulum 6.Golgi apparátus 7.Citoszkeleton 8. Sima endoplazmatikus retikulum 9.Mitokondrium 10.Vákuólum 11.Citoszol 12.Lysoszóma 13.Centriolum 14.Sejtmembrán.
Az eukarióta sejtmag. Itt látható a magburkolat riboszóma-pöttyös kettős membránja, a DNS-komplexum és a nukleolusz.
Nukleáris membrán
A nagy molekulák nem tudnak átjutni a kettős rétegű magmembránon. Léteznek azonban nukleáris pórusok. Ezek szabályozzák a molekulák mozgását a membránon keresztül. A pórusok mindkét magmembránon áthaladnak, csatornát biztosítva. A nagyobb molekulákat a hordozófehérjék aktívan szállítják, a kis molekulák és ionok szabad mozgása pedig megtörténik. A nagy molekulák, például a fehérjék és az RNS mozgása a pórusokon keresztül szükséges mind a génexpresszióhoz, mind a kromoszómák fenntartásához.
Nucleolus
A sejtmagban található egy nukleolusnak nevezett struktúra. Ez a nukleolusz szervező régiójában (NOR) jön létre. Ez egy kromoszómális régió, amely körül a nukleolusz kialakul. A nukleoluszon belül készülnek a riboszómák. Ezek a nukleáris póruskomplexeken keresztül a citoplazmába kerülnek. Ott fehérjék építésén dolgoznak. Az endoplazmatikus retikulumhoz kapcsolódnak, ha membránfehérjéket készítenek.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a sejtmag?
V: A sejtmag egy olyan organellum, amely tartalmazza a sejt génjeit, és irányítja a sejt növekedését és szaporodását. Körülötte kettős rétegű magmembrán található, és a sejt irányítóközpontjaként működik.
K: Mit tartalmaz a sejtmag?
V: A sejtmag kromoszómákat tartalmaz, amelyekben DNS, fehérjék, RNS-molekulák és egy nukleolusz található.
K: Ki fedezte fel a sejtmagot?
V: A sejtmagot először Antonie van Leeuwenhoek fedezte fel a 17. században.
K: Minden eukarióta szervezet egysejtű?
V: Nem, nem minden eukarióta szervezet egysejtű. Sok eukarióta egysejtű, de sok többsejtű eukarióta is létezik.
K: A prokariótáknak van sejtmagjuk?
V: Nem, a prokariótáknak, például a baktériumoknak és az archaikusoknak nincs sejtmagjuk.
K: Mi történik a sejtmagban?
V: A sejtmag belsejében fehérjék, RNS-molekulák, kromoszómák és egy magcsont található. A nukleoluszban a riboszómák összeállnak, mielőtt a citoplazmába exportálódnának, ahol az mRNS-t fehérjékké fordítják.
K: Mikor láthatók a kromoszómák fénymikroszkóppal?
V: Amikor egy sejt osztódik vagy osztódni készül, kromoszómái fénymikroszkóppal láthatóvá válnak. Máskor, amikor nem láthatók közvetlenül, akkor a nukleolus lesz látható helyette.
Keres