Frumukjarni

Frumukjarni eða kjarni er það frumulíffæri sem geymir erfðaefni heilkjörnunga og stjórnar úrvinnslu erfðaupplýsinga. Allar lífverur eru gerðar úr frumum og smæsta lifandi byggingareining lífveru er fruman. Frumur geta verið tvenns konar. Annars vegar er erfðaefni þeirra dreift um frymið og enginn eiginlegur frumukjarni til staðar. Þessar frumur kallast dreifkjörnungar. Hins vegar er erfðaefni þeirra geymt í frumulíffæri sem kallast frumukjarni og eru þessar frumur kallaðar heilkjörnungar. Kjarninn, sem er oftast kúlu-eða egglaga, er stærsta líffæri frumunnar.

Hlutverk.

Frumukjarninn geymir erfðaefnið, DNA og RNA, og segja má að hann sé stjórnstöð eða heili frumunnar. DNA er í litningunum sem eru staðsettir í kjarnanum en RNA er í litningunum, kjarnakornum og einnig í umfryminu. DNA og RNA eru nánar tiltekið gerð úr einingum sem kallast kirni en þau mynda langar keðjusameindir. Þessi kirni eru sett saman úr sykru, fosfati og niturbasa . DNA sameindir litninganna skiptast í einingar sem kallast gen og þessi gen ákvarða gerð próteina. Þegar fruma fjölgar sér erfast genin til dótturfrumna við eftirmyndun þannig að hver dótturfruma fær nákvæmlega eins DNA og móðurfruman. Prótein eru afar mikilvæg frumum og gegna margvíslegum hlutverkum en þau eru helstu starfssameindir frumunnar, ensím sem hvata flest efnahvörf sem fram fara í frumunni eru prótein og prótein eru notuð sem byggingarefni frumna. Hár og vöðvar eru til að mynda úr próteinum og prótein í blóði flytja súrefni til vefja líkamans. Prótein eru gerð úr keðjum sem eru mynduð úr amínósýrum. Amínósýrur í lífverum eru um 20 talsins. Þær geta þannig raðað sér saman á margvíslega vegu og þannig myndað þúsundir mismunandi próteina. DNA geymir upplýsingar um það hvernig amínósýrurnar eiga að raðast saman og þannig hvernig prótein myndast í frumunni. RNA les svo þessar uppskriftir próteinanna, ef svo má að orði komast, og stjórnar því ferli sem sér um myndun próteinanna. Amínósýrukeðjur próteinanna eru svo smíðuð í ríbósómum.

Bygging.

Utan um kjarnann er kjarnahjúpurinn en hann er gerður úr flóknu neti próteina og RNA. Á kjarnahjúpnum eru ríbósóm, öðru nafni netkorn, og á sumum stöðum er hjúpurinn samfelldur hrjúfa frymisnetinu. Á hjúpnum eru einnig kjarnaop en í gegnum þessi op komast efni milli kjarna og umfrymis, eins og próteinsameindir og RNA.

Flutningur próteina og RNA í gegnum kjarnaopin hefur áhrif á samsetningu kjarnans og gegnir mikilvægu hlutverki í stjórnun á tjáningu gena í heilkjörnungum.

Utan um kjarnann er kjarnahjúpurinn en hann gegnir því mikilvæga hlutverki að aðskilja efni kjarnans frá umfryminu. Kjarnahjúpurinn er gerður úr tveimur kjarnahimnum og hefur afar flókna byggingu. Himnurnar kallast ytri og innri himnan og er ytri himnan samfelld frymisnetinu. Ytri himnan er einnig bundin ríbósómum á yfirborði frymisnetsins. Kjarnahimnurnar eru, líkt og aðrar himnur frumunnar, úr tvöföldu lagi fosfólípíða en í gegnum þetta fitulag komast einungis litlar óskautaðar sameindir. Litlar skautaðar sameindir, jónir og stærri sameindir líkt og prótein og RNA geta svo ferðast á milli kjarna og umfrymis í gegnum kjarnaopin. Kjarnaopin eru mjög mikilvæg vegna þess að RNA sameindir sem eru myndaðar inni í kjarnanum þurfa að komast greiðlega út í umfrymið þar sem þær gegna hlutverki í myndun próteina. Eins þurfa prótein að komast úr umfryminu og inn í kjarnann til þess að taka þátt í starfsemi kjarnans, svo sem umritun. Þessi umferð í gegnum kjarnaopin er því gríðarlega mikilvæg fyrir tjáningu gena og ákvarðar samsetningu kjarnans.

Kjarnakorn.

Inni í kjarnanum eru eitt eða fleiri kjarnakorn. Þau hafa enga himnu utan um sig, eru kúlulaga og eru gerð úr próteinum og erfðaefnunum DNA og RNA. Við frumuskiptingu geta þessi kjarnakorn dreift sér og horfið en þegar ný fruma hefur myndast koma kjarnakornin aftur í ljós. Ekki er mikið vitað um hlutverk þeirra en þó er vitað að kjarnakornin eru afar mikilvæg en þar eru ríbósóm mynduð og þau eru einnig nauðsynleg fyrir myndun próteina.

Sjúkdómar.

Ljóst er að kjarni frumunnar gegnir gríðarlega mikilvægu hlutverki. Undanfarin ár hafa vísindamenn gert rannsóknir á kjarnanum og hvort að breytingar í byggingu og samsetningu hans geta leitt til ýmissa sjúkdóma í mönnum. Má þar nefna sjúkdóma á borð við vöðvarýrnun, hjartavöðvavíkkun (e. dilated cardiomyopathy), of hraða öldrun og krabbamein.