คุณสมบัติของเซลล์นิวเคลียสหน้าที่โครงสร้างและองค์ประกอบ

นิวเคลียสของเซลล์ มันเป็นช่องพื้นฐานของเซลล์ยูคาริโอต มันเป็นโครงสร้างที่ชัดเจนที่สุดของเซลล์ชนิดนี้และมีสารพันธุกรรม มันนำกระบวนการเซลล์ทั้งหมด: มันมีคำแนะนำทั้งหมดที่เข้ารหัสใน DNA เพื่อทำปฏิกิริยาที่จำเป็น มันมีส่วนร่วมในกระบวนการของการแบ่งเซลล์.

เซลล์ยูคาริโอตทั้งหมดมีนิวเคลียสยกเว้นบางตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงเช่นเซลล์เม็ดเลือดแดงผู้ใหญ่ (เม็ดเลือดแดง) ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและเซลล์ต้นคอในพืช ในทำนองเดียวกันมีเซลล์ที่มีนิวเคลียสมากกว่าหนึ่งเช่นเซลล์กล้ามเนื้อเซลล์ตับและเซลล์ประสาท.

นิวเคลียสถูกค้นพบในปี 1802 โดย Franz Bauer; อย่างไรก็ตามในปี ค.ศ. 1830 นักวิทยาศาสตร์ Robert Brown ก็สังเกตเห็นโครงสร้างนี้และกลายเป็นที่นิยมในฐานะผู้ค้นพบหลัก เนื่องจากมีขนาดใหญ่จึงสามารถสังเกตได้อย่างชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์ นอกจากนี้ยังเป็นโครงสร้างการย้อมสีง่าย.

นิวเคลียสไม่ใช่เอนทิตีทรงกลมที่เหมือนกันและคงที่ซึ่งมี DNA ที่กระจัดกระจาย มันเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนและซับซ้อนที่มีส่วนประกอบและชิ้นส่วนต่าง ๆ อยู่ภายใน นอกจากนี้มันเป็นแบบไดนามิกและการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องตลอดวัฏจักรของเซลล์.

ดัชนี

• 1 ลักษณะ
• 2 ฟังก์ชั่น
  • 2.1 การควบคุมยีน
  • 2.2 การตัดและต่อเชือก
• 3 โครงสร้างและองค์ประกอบ
  • 3.1 ซองจดหมายนิวเคลียร์
  • 3.2 ซับซ้อนรูขุมขนนิวเคลียร์
  • 3.3 Chromatin
  • 3.4 นิวเคลียส
  • 3.5 Corps of Cajal
  • 3.6 ร่างกาย PML
• 4 อ้างอิง

คุณสมบัติ

นิวเคลียสเป็นโครงสร้างหลักที่ทำให้เกิดความแตกต่างระหว่างเซลล์ยูคาริโอตและเซลล์โปรคาริโอต มันเป็นช่องเซลล์ที่ใหญ่ที่สุด โดยทั่วไปนิวเคลียสอยู่ใกล้กับศูนย์กลางของเซลล์ แต่ก็มีข้อยกเว้นเช่นเซลล์พลาสมาและเซลล์เยื่อบุผิว.

มันเป็นรูปทรงกลมออร์แกเนลล์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางโดยเฉลี่ยประมาณ 5 μm แต่สามารถสูงถึง 12 μmขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ ฉันสามารถครอบครองประมาณ 10% ของปริมาณเซลล์ทั้งหมด.

มันมีซองจดหมายนิวเคลียร์ที่เกิดจากเยื่อหุ้มสองชั้นที่แยกมันออกจากไซโตพลาสซึม สารพันธุกรรมถูกจัดระเบียบพร้อมกับโปรตีนภายใน.

ทั้งๆที่ความจริงที่ว่าภายในนิวเคลียสนั้นไม่มีเยื่อหุ้มส่วนย่อยอื่น ๆ ถ้าใครสามารถแยกแยะส่วนประกอบหรือภูมิภาคต่างๆภายในโครงสร้างที่มีฟังก์ชั่นเฉพาะ.

ฟังก์ชั่น

นิวเคลียสนั้นมีฟังก์ชั่นที่ไม่ธรรมดาจำนวนมากเนื่องจากมันมีการรวบรวมข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดของเซลล์ (ไม่รวมยลไมโตคอนเดรียและดีเอ็นเอคลอโรพลาสต์) และควบคุมกระบวนการแบ่งเซลล์ โดยสรุปฟังก์ชั่นหลักของแกนมีดังต่อไปนี้:

การควบคุมยีน

การมีอยู่ของกำแพงกั้นไขมันระหว่างสารพันธุกรรมและส่วนที่เหลือของส่วนประกอบไซโตพลาสซึมช่วยลดการรบกวนของส่วนประกอบอื่น ๆ ในการทำงานของ DNA สิ่งนี้แสดงถึงนวัตกรรมวิวัฒนาการที่มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับกลุ่มยูคาริโอต.

การตัดและการต่อเชือก

กระบวนการของ Messenger splicing RNA เกิดขึ้นในนิวเคลียสก่อนที่โมเลกุลจะเคลื่อนที่ไปยังไซโตพลาสซึม.

วัตถุประสงค์ของกระบวนการนี้คือการกำจัดของ introns ("ชิ้น" ของวัสดุทางพันธุกรรมที่ไม่ได้เข้ารหัสและ exons ขัดจังหวะพื้นที่ที่มีการเข้ารหัส) ของ RNA จากนั้น RNA จะออกจากนิวเคลียสซึ่งจะถูกแปลเป็นโปรตีน.

มีฟังก์ชั่นอื่น ๆ ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นของแต่ละโครงสร้างหลักที่จะกล่าวถึงในภายหลัง.

โครงสร้างและองค์ประกอบ

นิวเคลียสประกอบด้วยสามส่วนที่กำหนดไว้: ซองนิวเคลียร์, โครมาตินและนิวเคลียส ต่อไปเราจะอธิบายรายละเอียดแต่ละโครงสร้าง:

ซองนิวเคลียร์

ซองจดหมายนิวเคลียร์ประกอบด้วยเยื่อหุ้มของไขมันธรรมชาติและแยกนิวเคลียสออกจากส่วนที่เหลือของส่วนประกอบของเซลล์ เมมเบรนนี้เป็นสองเท่าและระหว่างนี้เป็นพื้นที่ขนาดเล็กที่เรียกว่าพื้นที่ perinuclear.

ระบบเมมเบรนภายในและภายนอกเป็นโครงสร้างต่อเนื่องที่มีเอนโดพลาสซึมเรติเคิล

ระบบเมมเบรนนี้ถูกขัดจังหวะด้วยชุดของรูขุมขน ช่องทางนิวเคลียร์เหล่านี้ช่วยให้การแลกเปลี่ยนวัสดุกับไซโตพลาสซึมเพราะนิวเคลียสไม่ได้แยกออกจากส่วนที่เหลืออย่างสมบูรณ์.

รูขุมขนที่ซับซ้อนนิวเคลียร์

ผ่านรูขุมขนเหล่านี้การแลกเปลี่ยนของสารเกิดขึ้นในสองวิธี: แฝงโดยไม่จำเป็นต้องใช้พลังงาน; หรือใช้งานด้วยค่าใช้จ่ายพลังงาน Passive สามารถเข้าและออกจากโมเลกุลขนาดเล็กเช่นน้ำหรือเกลือน้อยกว่า 9 nm หรือ 30-40 kDa.

สิ่งนี้เกิดขึ้นในทางตรงกันข้ามกับโมเลกุลที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงซึ่งต้องการ ATP (พลังงาน - อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต) เพื่อเคลื่อนที่ผ่านช่องเหล่านี้ โมเลกุลขนาดใหญ่รวมถึงชิ้นส่วนของ RNA (กรด ribonucleic) หรือสารชีวโมเลกุลอื่น ๆ ที่มีลักษณะเป็นโปรตีน.

รูขุมขนไม่ได้เป็นเพียงรูที่โมเลกุลผ่าน โปรตีนที่มีขนาดที่สำคัญคือโครงสร้างซึ่งสามารถมีโปรตีน 100 หรือ 200 โปรตีนและเรียกว่า "นิวเคลียร์รูขุมขนที่ซับซ้อน" โครงสร้างมันค่อนข้างคล้ายกับตะกร้าบาสเก็ตบอล โปรตีนเหล่านี้เรียกว่านิวคลีโอโปรริน.

คอมเพล็กซ์นี้พบได้ในสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก: จากยีสต์สู่มนุษย์ นอกจากฟังก์ชั่นการขนส่งเซลล์แล้วมันยังมีส่วนร่วมในการควบคุมการแสดงออกของยีน มันเป็นโครงสร้างที่ขาดไม่ได้สำหรับยูคาริโอต.

ในแง่ของขนาดและจำนวนคอมเพล็กซ์สามารถมีขนาด 125 MDa ในสัตว์มีกระดูกสันหลังและนิวเคลียสในกลุ่มสัตว์นี้สามารถมีขนาดรูขุมขนได้ประมาณ 2000 ลักษณะเหล่านี้แตกต่างกันไปตามอนุกรมวิธานที่ศึกษา.

โครมาติ

Chromatin พบในนิวเคลียส แต่เราไม่สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นส่วนของนิวเคลียส ได้รับชื่อนี้สำหรับความสามารถที่ยอดเยี่ยมในการทำสีและสามารถสังเกตได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์.

ดีเอ็นเอเป็นโมเลกุลเชิงเส้นที่ยาวมากในยูคาริโอต การบดอัดมันเป็นกระบวนการสำคัญ สารพันธุกรรมเกี่ยวข้องกับโปรตีนหลายชนิดที่เรียกว่าฮิสโตนซึ่งมีความสัมพันธ์กับ DNA สูง นอกจากนี้ยังมีโปรตีนประเภทอื่นที่สามารถโต้ตอบกับ DNA และไม่ใช่ฮีส.

ในฮิสโตน, DNA คอยส์และสร้างโครโมโซม เหล่านี้เป็นโครงสร้างแบบไดนามิกและไม่พบอย่างต่อเนื่องในรูปแบบปกติของพวกเขา (Xs และ Ys ที่เราคุ้นเคยในการสังเกตในภาพประกอบของหนังสือ) การจัดเรียงนี้จะปรากฏขึ้นเฉพาะในกระบวนการของการแบ่งเซลล์.

ในส่วนที่เหลือของขั้นตอน (เมื่อเซลล์ไม่ได้อยู่ในกระบวนการของการแบ่ง) โครโมโซมแต่ละรายการไม่สามารถแยกความแตกต่างได้ ความจริงข้อนี้ไม่ได้บอกว่าโครโมโซมจะกระจายตัวเป็นเนื้อเดียวกันหรือไม่เป็นระเบียบโดยนิวเคลียส.

ที่อินเตอร์เฟสโครโมโซมถูกจัดระเบียบเป็นโดเมนที่ระบุ ในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโครโมโซมแต่ละอันมี "อาณาเขต" เฉพาะ.

ประเภทของโครมาติน

สามารถจำแนกโครมาตินได้สองประเภท: เฮเทอโรโคมาตินและยูชารมาติน อันแรกนั้นมีความเข้มข้นสูงและตั้งอยู่ในบริเวณรอบนอกของนิวเคลียสดังนั้นเครื่องจักรการถอดรหัสจึงไม่สามารถเข้าถึงยีนเหล่านี้ได้ ยูโครมาทินจัดอย่างอิสระมากขึ้น.

Heterochromatin แบ่งออกเป็นสองประเภท: heterochromatin ที่เป็นส่วนประกอบซึ่งไม่เคยแสดงออกมา; และ heterochromatin ทางปัญญาซึ่งไม่ได้คัดลอกในเซลล์บางเซลล์และเซลล์อื่น.

ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดของเฮเทอโรโครมาทินในฐานะที่เป็นตัวควบคุมการแสดงออกของยีนคือการควบแน่นและการหยุดการทำงานของโครโมโซม X ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพศหญิงมีโครโมโซมเพศ XX ในขณะที่เพศชายเป็น XY.

ด้วยเหตุผลของปริมาณยีนผู้หญิงไม่สามารถมียีนได้มากกว่า X ในเพศชายถึงสองเท่า เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งนี้โครโมโซม X จะถูกปิดใช้งาน (กลายเป็น heterochromatin) โดยการสุ่มในแต่ละเซลล์.

นิวคลีโอ

นิวเคลียสเป็นโครงสร้างแกนกลางที่เกี่ยวข้องมาก มันไม่ได้เป็นช่องที่คั่นด้วยโครงสร้างเมมเบรนมันเป็นพื้นที่ที่มืดกว่าของนิวเคลียสที่มีฟังก์ชั่นเฉพาะ.

ในบริเวณนี้ยีนที่เข้ารหัสสำหรับ ribosomal RNA ที่ถูกคัดลอกโดย RNA polymerase I ถูกจัดกลุ่มใน DNA ของมนุษย์ยีนเหล่านี้พบได้ในดาวเทียมของโครโมโซมต่อไปนี้: 13, 14, 15, 21 และ 22 เหล่านี้คือ ผู้จัดงานนิวคลีโอล.

ในทางกลับกันนิวเคลียสจะถูกแยกออกเป็นสามส่วนที่ไม่ต่อเนื่อง: ศูนย์กลาง fibrillar, ส่วนประกอบ fibrillar และส่วนประกอบเม็ด.

การศึกษาล่าสุดได้สะสมหลักฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับหน้าที่เพิ่มเติมที่เป็นไปได้ของนิวเคลียสซึ่งไม่เพียง แต่ จำกัด เฉพาะการสังเคราะห์และการประกอบของ ribosomal RNA เท่านั้น.

ปัจจุบันเชื่อว่านิวเคลียสอาจมีส่วนร่วมในการประกอบและการสังเคราะห์โปรตีนที่แตกต่างกัน การดัดแปลงภายหลังยังได้รับการพิสูจน์ในเขตนิวเคลียร์นี้.

นิวเคลียสยังมีส่วนร่วมในการควบคุมการทำงาน งานวิจัยชิ้นหนึ่งแสดงให้เห็นว่าเกี่ยวข้องกับโปรตีนต้านมะเร็งได้อย่างไร.

คณะของ Cajal

ร่างกายของ Cajal (เรียกอีกอย่างว่า ร่างกายขด) ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ค้นพบซันติอาโกRamón y Cajal นักวิจัยคนนี้ได้สำรวจซากศพในเซลล์ประสาทในปี พ.ศ. 2446.

พวกมันเป็นโครงสร้างขนาดเล็กในรูปแบบของทรงกลมและมี 1 ถึง 5 สำเนาต่อนิวเคลียส ร่างกายเหล่านี้มีความซับซ้อนมากและมีจำนวนองค์ประกอบค่อนข้างสูงในหมู่ปัจจัยการถอดความและเครื่องจักรที่เกี่ยวข้องกับ ประกบ.

โครงสร้างทรงกลมเหล่านี้พบในส่วนต่าง ๆ ของนิวเคลียสเนื่องจากเป็นโครงสร้างเคลื่อนที่ พวกเขามักจะพบในนิวคลีโอพลาสซึมแม้ว่าจะพบเซลล์มะเร็งในนิวเคลียสก็ตาม.

แกนกลางมีสองประเภทของกล่องในจำแนกตามขนาดของพวกเขา: ขนาดใหญ่และขนาดเล็ก.

ร่างกาย PML

PML เนื้อความ (สำหรับตัวย่อเป็นภาษาอังกฤษ, มะเร็งเม็ดเลือดขาว) เป็นเขตทรงกลมขนาดเล็กที่มีความสำคัญทางคลินิกเนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับการติดเชื้อไวรัสและการสร้างเนื้องอก.

ในวรรณกรรมพวกเขาเป็นที่รู้จักกันในชื่อต่าง ๆ เช่นโดเมนนิวเคลียร์ 10, ร่างกาย Kremer และโดเมน PML oncogenic.

แกนกลางครอบครอง 10 ถึง 30 ของโดเมนเหล่านี้และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.2 ถึง 1.0 ไมครอน หน้าที่ของมันรวมถึงการควบคุมยีนและการสังเคราะห์ RNA.

การอ้างอิง

1. Adam, S. A. (2001) รูขุมขนที่ซับซ้อนนิวเคลียร์. ชีววิทยาของจีโนม, 2(9), ความคิดเห็น 0007.1- ความคิดเห็น 0007.6.
2. Audesirk, T. , Audesirk, G. , & Byers, B. E. (2003). ชีววิทยา: ชีวิตบนโลก. การศึกษาเพียร์สัน.
3. Boisvert, F.M. , Hendzel, M.J. , & Bazett-Jones, D.P. (2000) Promyelocytic Leukemia (PML) นิวเคลียร์เป็นโครงสร้างโปรตีนที่ไม่สะสม RNA. วารสารชีววิทยาเซลล์, 148(2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). นิวเคลียสของเซลล์. เอลส์.
5. Cooper, G. M. , & Hausman, R. E. (2000). เซลล์: วิธีโมเลกุล. Sunderland, MA: ผู้ร่วมงาน Sinauer.
6. Curtis, H. , & Schnek, A. (2008). เคอร์ติ ชีววิทยา. Ed. Panamericana การแพทย์.
7. Dundr, M. , & Misteli, T. (2001) สถาปัตยกรรมการทำงานในนิวเคลียสของเซลล์. วารสารชีวเคมี, 356(2), 297-310.
8. Eynard, A.R. , Valentich, M.A. , & Rovasio, R.A. (2008). จุลกายวิภาคศาสตร์และเอ็มบริโอของมนุษย์: ฐานโทรศัพท์มือถือและโมเลกุล. Ed. Panamericana การแพทย์.
9. Hetzer, M. W. (2010) ซองจดหมายนิวเคลียร์. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, 2(3), a000539.
10. Kabachinski, G. , & Schwartz, T. U. (2015) โครงสร้างและการทำงานของรูขุมขนที่ซับซ้อนได้อย่างรวดเร็ว. วารสารวิทยาศาสตร์เซลล์, 128(3), 423-429.
11. Montaner, A. ต. (2002) ร่างกายเสริมของ Cajal. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
12. นิวพอร์ต, J. W. , & Forbes, D. J. (1987) นิวเคลียส: โครงสร้างฟังก์ชั่นและการเปลี่ยนแปลง. ทบทวนทางชีวเคมีประจำปี, 56(1), 535-565.