Solun tuma: määritelmä, rakenne ja tehtävät
Solun tuma – määritelmä, rakenne ja tehtävät: tutustu tumaan, sen ydinkalvoon, kromosomeihin, DNA:han ja tumajyvään sekä rooliin solun ohjauksessa ja jakautumisessa.
Solun tuma (monikko: solutumat) sisältää solun geenit ja ohjaa solun kasvua, aineenvaihduntaa ja lisääntymistä. Tumasta tulee usein solun näkyvin soluelin. Useimmissa eukaryoottisoluissa tuma on solun toiminnan keskeinen ohjauskeskus: siinä säilytetään DNA:ta, järjestetään kromosomeja ja säädellään geenien ilmentymistä.
Rakenne
Ytimen ympärillä on kaksikerroksinen kalvo, jota kutsutaan ydinkalvoksi tai ydinkuoreksi. Ydinkalvo erottaa ytimen nukleoplasmaan (ytimen sisäiseen nesteeseen) ja sytoplasmaan. Kalvon läpi on satoja tai tuhansia ydinhuokosia, joiden kautta RNA-molekyylit ja proteiinit kulkevat ytimen ja sytoplasman välillä. Ytimen sisäpinnalla on tukiverkosto eli ydinlamina, joka antaa mekaanista tukea ja auttaa kromatin järjestäytymisessä.
Ytimen sisältä löytyvät mm. monenlaiset proteiineja, erilaiset RNA-molekyylit, kromosomeja (DNA:n ja siihen liittyvien proteiinien muodostama kompleksi) sekä tumajyvä (tumajyvä, nukleolus). Tumajyvä on paikka, jossa ribosomaalinen RNA syntetisoidaan ja ribosomien alayksiköt kootaan — nämä ribosomeja. varten valmistetut alayksiköt viedään sen jälkeen sytoplasmaan, missä ne osallistuvat proteiinisynteesiin.
Toiminnot ja tehtävät
- Perintöaineksen säilytys: tuma tallentaa solun DNA:n sisältämät geenit ja varmistaa niiden kopioitumisen ennen solunjakautumista.
- Geenien säätely: tuma ohjaa, mitkä geenit luetaan ja milloin — tämä säätelee solun rakentamista ja toimintoja.
- RNA:n käsittely: esiaste-RNA:sta muodostetaan toimivia RNA-molekyylejä (mm. mRNA:n silmukointi, cap- ja poly-A-prosessointi), jotka sitten kulkeutuvat sytoplasmaan proteiinisynteesiä varten.
- Ribosomien valmistus: tumajyvässä syntyvät ribosomaalinen RNA ja ribosomiproteiinit kootaan ribosomi-alayksiköiksi.
- Solusyklin ja jakautumisen säätely: tuma sisältää proteiineja ja mekanismeja, jotka ohjaavat solun siirtymistä eri jaksonvaiheiden läpi ja valmistavat kromosomit näkyviksi, kun solu jakautuu.
Kun solu on jakautumassa tai valmistautuu siihen, kromosomit tiivistyvät ja tulevat näkyviin valomikroskoopilla. Muina aikoina kromosomit ovat löyhemmässä, epäselvärajaisessa muodossa (kromatiini), ja tuma näkyy yleensä solun muista osista erottuvana rakenteena.
Levinneisyys ja poikkeukset
Kaikkien eukaryoottien soluissa on tuma, myös monien yksisoluisten eukaryoottien soluissa. Bakteerit ja arkeat, jotka kuuluvat prokaryootteja, eivät sen sijaan sisällä tumaa: niiden perintöaineksen sijainti on vapaammin sytoplasmassa. Ihmiskehossa on miljardeja soluja, joista suurimmassa osassa on tuma, mutta on myös poikkeuksia — esimerkiksi kypsissä punasoluissa (erytrosyyteissä) ei ole tuman sisältämää DNA:ta.
Lyhyt historiateos
Solujen ja tumien tutkimus alkoi varhaisilla mikroskoopin havainnoilla. Antonie van Leeuwenhoek teki 1600-luvulla havaintoja mikroskooppisista organismeista ja soluista (1600-luvulla). Myöhemmin 1800-luvulla tutkijat, kuten Robert Brown, kuvasivat ja nimesivät tuman kasvisolujen keskeiseksi osaksi.
Yhteenvetona: tuma on eukaryoottisolun keskeinen ohjausyksikkö, jonka rakenne (kaksinkertainen kalvo, tumajyvä, kromatiini) ja toiminnot (perintöaineksen säilytys, geenien säätely, RNA-prosessointi, ribosomien kokoaminen) tekevät siitä välttämättömän solun elintoiminnoille.
Kudosviljelmässä olevat solut, jotka on värjätty DNA:n osalta sinisellä Hoechst-väriaineella. Keskimmäinen ja oikea solu ovat interfaasissa, joten niiden koko tuma on merkitty. Vasemmalla solu on menossa mitoosiin, ja sen DNA on tiivistynyt, valmiina jakautumaan.
Kaavio tyypillisestä eläinsolusta 1.Nukleoli 2.Ydin 3.Ribosomit 4.Vesikkeli 5. Karkea endoplasminen retikulum 6.Golgin laite 7.Sytoskeletti 8. Sileä endoplasminen retikulum 9.Mitokondrio 10.Vacuole 11.Sytosoli 12.Lysosomi 13.Centrioli 14.Solukalvo
Eukaryoottisolujen tuma. Tässä näkyvät ribosomipisteytetyt ydinkuoren kaksoiskalvot, DNA-kompleksi ja nukleoli.
Ydinkalvo
Suuret molekyylit eivät pääse kaksikerroksisen ydinkalvon läpi. Ydinhuokosia on kuitenkin olemassa. Ne ohjaavat molekyylien liikkumista kalvon läpi. Huokoset ylittävät molemmat ydinkalvot ja muodostavat kanavan. Suuremmat molekyylit kulkeutuvat aktiivisesti kuljettajaproteiinien avulla, ja pienet molekyylit ja ionit liikkuvat vapaasti. Suurten molekyylien, kuten proteiinien ja RNA:n, liikkumista huokosten läpi tarvitaan sekä geeniekspression että kromosomien ylläpitämisen kannalta.
Nucleolus
Ytimen sisällä on rakenne, jota kutsutaan nukleoliksi. Se muodostuu tuman järjestäytymisalueella (NOR). Tämä on kromosomialue, jonka ympärille nukleoli muodostuu. Nukleoluksen sisällä tehdään ribosomeja. Nämä viedään ydinhuokoskompleksien kautta sytoplasmaan. Siellä ne rakentavat proteiineja. Ne kiinnittyvät endoplasmiseen retikulumiin, jos ne valmistavat kalvoproteiineja.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on solun ydin?
V: Solutydin on solun geenit sisältävä organelli, joka ohjaa solun kasvua ja lisääntymistä. Sitä ympäröi kaksikerroksinen ydinkalvo, ja se toimii solun ohjauskeskuksena.
K: Mitä tuma sisältää?
V: Tuma sisältää kromosomeja, joissa on DNA:ta, proteiineja, RNA-molekyylejä ja nukleoli.
K: Kuka löysi solun ytimen?
V: Solujen ytimet löysi ensimmäisenä Antonie van Leeuwenhoek 1600-luvulla.
K: Ovatko kaikki eukaryootit yksisoluisia?
V: Ei, kaikki eukaryootit eivät ole yksisoluisia. Monet eukaryootit ovat yksisoluisia, mutta on myös monia monisoluisia eukaryootteja.
K: Onko prokaryooteilla tumia?
V: Ei, prokaryoottien, kuten bakteerien ja arkeoiden, soluissa ei ole tumia.
K: Mitä tapahtuu ytimen sisällä?
V: Ytimen sisällä on proteiineja, RNA-molekyylejä, kromosomeja ja nukleoli. Ydinkeskuksessa ribosomit kootaan yhteen ennen kuin ne viedään sytoplasmaan, jossa ne kääntävät mRNA:ta proteiineiksi.
K: Milloin kromosomit voidaan nähdä valomikroskoopilla?
V: Kun solu jakautuu tai valmistautuu jakautumaan, sen kromosomit tulevat näkyviin valomikroskoopilla. Muina aikoina, jolloin niitä ei voi nähdä suoraan, näkyy sen sijaan nukleoli.
Etsiä