גרעין התא

גרעין התא

גרעין התא הוא אברון בתאים האאוקריוטים. הוא מכיל רוב החומר התורשתי של התא, ה‑DNA (חומר תורשתי). ה‑DNA מלופף סביב חלבונים שנקראים היסטונים ויוצר כרומוזומים. כל הגנים בכרומוזומים האלה מהווים את הגנום של התא. תפקידי הגרעין העיקריים הם לשמור על הגנים ולבקר את ביטוים.

המבנים העיקריים בגרעין הם מעטפת הגרעין, הלמינה הגרעינית והגרעינון. מעטפת הגרעין היא קיר כפול של שני קרומים שמפריד בין הגרעין לציטופלזמה (נוזל התא). בתוך המעטפת יש נקבוביות (פורי גרעין) שמאפשרות מעבר מבוקר של חומרים. מנגנון זה שומר על איזון בין מה שנמצא בתוך הגרעין ומה שבחוץ.

הלמינה הגרעינית היא רשת חלבונית בצדו הפנימי של המעטפת. היא נותנת תמיכה מכנית לגרעין, כמו שלד קטן. חלבוני הלמין (lamins) מרכיבים אותה; מוטציות בהם גורמות למחלות גנטיות נדירות כגון פרוגריה, המובילה להזדקנות מוקדמת.

הגרעינון הוא אזור בתוך הגרעין שבו מיוצרים תת‑היחידות של הריבוזום. ריבוזומים אלה יוצאים אל הציטופלזמה ומשתתפים ביצירת חלבונים. מעבר של RNA מהרקעין אל הציטופלזמה נעשה דרך נקבוביות הגרעין.

מעטפת הגרעין מורכבת משני קרומים שמופרדים במרווח קטן. הנקבוביות (nuclear pores) הן מבנים חלבוניים גדולים שדרכם עוברים חלבונים ו־RNA. מולקולות קטנות עוברות בחופשיות, אך מולקולות גדולות נדרשות להעברה אקטיבית, כלומר בעזרת נשאים והשקעת אנרגיה. נשאים חשובים הם אימפורטינים (מביאים חלבונים אל הגרעין) ואקספורטינים (מוציאים חומרים החוצה).

המידע הגנטי נמצא ב‑DNA שמאורגן ככרומטין. כרומטין יכול להיות אאוכרומטין (פתוח ונגיש לשעתוק) או הטרוכרומטין (דחוס ופחות נגיש). בזמן חלוקת התא הכרומטין מתקפל לצורת הכרומוזום המוכרת. קטגוריות של הטרוכרומטין כוללות חלקים שאינם מתבטאים בחלק מהתאים וטלקומרים וצנטרומרים, שהם מבנים כרומוזומליים חשובים.

הגרעין הוא מרכז הבקרה הגנטית. בו מתרחש השעתוק, בניית מולקולות RNA מה‑DNA. ה‑mRNA (RNA של חלבון) יוצא מהגרעין אל הריבוזומים בציטופלזמה, שם מתבצע התרגום לייצור חלבונים.

מיד לאחר השעתוק מקבלים מולקולות ה־pre‑mRNA עיבוד שנקרא שחבור. שחבור הוא הסרת קטעים לא רצויים, שנקראים אינטרונים, וחיבור הקטעים החשובים שנקראים אקסונים. שחבור חליפי מאפשר לייצר כמה חלבונים שונים מאותו גן, וזה מגביר את המגוון החלבוני בתא.

בגרעין יש גם גופי קחאל וגופים אחרים. הם אינם מוקפים בממברנה, אך יש להם חלבונים ו‑RNA מיוחדים. חלקם מעורבים בעיבוד RNA וביצירת מבנים תפקודיים בתוך הגרעין.

חלק מהתאים מאבדים את גרעינם כחלק מתהליך רגיל. דוגמה בולטת היא תאי הדם האדומים של היונקים, שהם חסרי גרעין ואינם יכולים להתחלק. לעומת זאת, יש יצורים ותאים שיש בהם יותר מגרעין אחד.

אנטוני ואן לוונהוק היה הראשון שצפה בחללים דמויי גרעין במיקרוסקופ בשנת 1719. רוברט בראון נתן את השם "גרעין" כשהבחין באזור כהה בתא צמחי. שליידן ושוואן חיברו בין ממצאים אלה וניסחו את תאוריית התא, שקובעת שכל היצורים החיים בנויים מתאים.

ניסויים חשובים הראו את תפקיד הגרעין: המרלינג השתמש באצה Acetabularia והראה שצורת הכובע נקבעת על‑ידי מקור הגרעין. דניאל מאזיה חתם תאים של אמבה והראה שרק חלקי התא שיש בהם גרעין ימשיכו לחיות ולהתרבות. ממצאים אלה הובילו להסכמה שהמידע התורשתי ב‑DNA בגרעין שולט בתכונות התא.

מוצאו האבולוציוני של הגרעין אינו ברור. הוצעו מספר השערות: מודל סימביוטי שבו צורות קדומות התקשרו זו לזו; מודל שמקשר את הגרעין לחיידקי Planctomycetes; השערת מקור נגיפי; והשערת "הקרום הכפול" שמציעה יצירת קרום חיצוני כפול בתא קדום. לא קיים קונצנזוס מדעי חד־משמעי.

גרעין התא

גרעין התא הוא כמו חדר בקרה בתא. הוא שומר על ה‑DNA. DNA זהו החומר שמכיל את המידע התורשתי.

מעטפת הגרעין היא קיר כפול שמגן על הגרעין. בקיר יש פתחי מעבר שנקראים נקבוביות. דרך נקבוביות אלה יוצאים ומגיעים חומרים חשובים.

בתוך הגרעין יש גרעינון. הגרעינון עושה חלקים של הריבוזום. ריבוזום הוא מכונה בתא שבונה חלבונים.

הלמינה היא רשת חלבונית שנותנת תמיכה לגרעין. כאשר הלמינה פגועה, זה משפיע על התא.

ה‑DNA מסודר בצורת כרומוזומים. יש DNA פתוח שיכול להיעתק בקלות, ויש DNA דחוס שפחות פעיל. מה שכותבים ב‑DNA מועתק ל‑RNA. ה‑RNA יוצא אל הריבוזום וחלבונים נוצרים.

לפעמים ה‑RNA נערך לפני שיוצא. קטעים לא רצויים מוסרים. תהליך זה נקרא שחבור. כך התא יכול להכין כמה חלבונים שונים מאותו גן.

= תולדות המחקר - סיפור קצר

אנטוני ואן לוונהוק התבונן במיקרוסקופ ופגש אזורים דמויי גרעין כבר ב־1719. רוברט בראון קרא לאזור הזה "גרעין". מדענים כמו שליידן ושוואן הבינו שכל היצורים חיים מבוצרים מתאים.

ניסויים חשובים: המרלינג הראה באצה שצורת הכובע תלויה בגרעין. מאזיה חצה אמבות והראה שרק החלקים עם גרעין המשיכו לחיות.

= אבולוציה קצרה

לא ברור איך גרעין נוצר. יש כמה רעיונות שונים. מדענים עדיין חוקרים את השאלה.