โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ได้รับการเปลี่ยนแปลงหลายประการในการวิวัฒนาการ การปรากฏตัวของออร์แกเนลล์ใหม่นำหน้าด้วยการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศและธรณีภาคของดาวเคราะห์น้อย การเข้าซื้อกิจการที่สำคัญอย่างหนึ่งคือนิวเคลียสของเซลล์ สิ่งมีชีวิตที่เป็นยูคาริโอตได้รับเนื่องจากการมีอยู่ของออร์แกเนลล์ที่แยกจากกัน ข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือโปรคาริโอตและเริ่มครอบงำอย่างรวดเร็ว
นิวเคลียสของเซลล์ โครงสร้างและหน้าที่ซึ่งค่อนข้างแตกต่างกันในเนื้อเยื่อและอวัยวะต่าง ๆ ได้ปรับปรุงคุณภาพของการสังเคราะห์อาร์เอ็นเอและการถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม
กำเนิด
จนถึงปัจจุบัน มีสองสมมติฐานหลักเกี่ยวกับการก่อตัวของเซลล์ยูคาริโอต ตามทฤษฎีทางชีวภาพ ออร์แกเนลล์ (เช่นแฟลเจลลาหรือไมโตคอนเดรีย) ครั้งหนึ่งเคยเป็นสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต บรรพบุรุษของยูคาริโอตสมัยใหม่กลืนกินพวกมัน ผลที่ได้คือสิ่งมีชีวิตแบบพึ่งพาอาศัยกัน
แกนเกิดจากส่วนที่ยื่นออกมาด้านในส่วนของเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสซึม นี่เป็นความจำเป็นในการได้มาซึ่งวิธีการใหม่ทางโภชนาการ phagocytosis โดยเซลล์ การจับอาหารมาพร้อมกับระดับของการเคลื่อนที่ของไซโตพลาสซึมที่เพิ่มขึ้น Genophores ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมของเซลล์โปรคาริโอตและติดกับผนัง ตกลงไปในเขต "กระแส" ที่รุนแรงและจำเป็นต้องได้รับการปกป้อง เป็นผลให้เกิดการบุกรุกส่วนลึกของเมมเบรนที่มีจีโนฟอร์ที่แนบมา สมมติฐานนี้ได้รับการสนับสนุนโดยข้อเท็จจริงที่ว่าเปลือกของนิวเคลียสเชื่อมโยงกับเยื่อหุ้มเซลล์ไซโตพลาสมิกอย่างแยกไม่ออก
มีการพัฒนาอีเวนท์อีกเวอร์ชั่นหนึ่ง ตามสมมติฐานของไวรัสเกี่ยวกับต้นกำเนิดของนิวเคลียส มันเกิดขึ้นจากการติดเชื้อของเซลล์โบราณในสมัยโบราณ ไวรัสดีเอ็นเอแทรกซึมเข้าไปและค่อยๆ ควบคุมกระบวนการของชีวิตได้อย่างสมบูรณ์ นักวิทยาศาสตร์ที่พิจารณาทฤษฎีนี้ถูกต้องกว่า ให้ข้อโต้แย้งมากมายในความโปรดปรานของมัน อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีหลักฐานแน่ชัดสำหรับสมมติฐานที่มีอยู่
หนึ่งตัวขึ้นไป
เซลล์ของยูคาริโอตสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีนิวเคลียส ส่วนใหญ่มีออร์แกเนลล์ดังกล่าวเพียงตัวเดียว อย่างไรก็ตาม มีเซลล์ที่สูญเสียนิวเคลียสเนื่องจากลักษณะการทำงานบางอย่าง ซึ่งรวมถึงตัวอย่างเช่น เม็ดเลือดแดง นอกจากนี้ยังมีเซลล์ที่มีสอง (ciliates) และแม้กระทั่งหลายนิวเคลียส
โครงสร้างนิวเคลียสของเซลล์
โดยไม่คำนึงถึงลักษณะของสิ่งมีชีวิต โครงสร้างของนิวเคลียสมีลักษณะเป็นชุดของแบบอย่างออร์แกเนลล์ มันถูกแยกออกจากช่องว่างภายในของเซลล์ด้วยเมมเบรนสองชั้น ในบางสถานที่ ชั้นในและชั้นนอกของมันจะผสานกันเป็นรูพรุน หน้าที่ของพวกมันคือการแลกเปลี่ยนสารระหว่างไซโตพลาสซึมและนิวเคลียส
ช่องว่างของออร์แกเนลล์นั้นเต็มไปด้วยคาริโอพลาสซึมหรือที่เรียกว่าน้ำยางจากนิวเคลียสหรือนิวคลีโอพลาสซึม ประกอบด้วยโครมาตินและนิวเคลียส บางครั้งออร์แกเนลล์สุดท้ายที่มีชื่อของนิวเคลียสของเซลล์ไม่มีอยู่ในสำเนาเดียว ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด nucleoli จะหายไป
เมมเบรน
เยื่อหุ้มนิวเคลียสประกอบด้วยไขมันและประกอบด้วยสองชั้น: ด้านนอกและด้านใน อันที่จริงนี่คือเยื่อหุ้มเซลล์เดียวกัน นิวเคลียสสื่อสารกับช่องทางของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมผ่านปริภูมินิวเคลียร์ ซึ่งเป็นช่องที่เกิดจากเยื่อหุ้มสองชั้น
เยื่อหุ้มชั้นนอกและชั้นในมีโครงสร้างเป็นของตัวเอง แต่โดยทั่วไปจะคล้ายกันมาก
ใกล้กับไซโตพลาสซึมมากที่สุด
ชั้นนอกผ่านเข้าไปในเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม ความแตกต่างที่สำคัญจากประการหลังคือความเข้มข้นของโปรตีนในโครงสร้างที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เมมเบรนที่สัมผัสโดยตรงกับไซโตพลาสซึมของเซลล์นั้นถูกปกคลุมด้วยชั้นของไรโบโซมจากภายนอก รูพรุนจำนวนมากเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มชั้นในซึ่งเป็นคอมเพล็กซ์โปรตีนที่ค่อนข้างใหญ่
ชั้นใน
เยื่อหุ้มเซลล์ที่หันไปทางนิวเคลียสซึ่งต่างจากเยื่อหุ้มชั้นนอกคือเรียบไม่ปกคลุมด้วยไรโบโซม มัน จำกัด karyoplasm ลักษณะเฉพาะของเยื่อหุ้มชั้นในคือชั้นของแผ่นลามินานิวเคลียร์ที่บุจากด้านข้างเมื่อสัมผัสกับนิวคลีโอพลาสซึม โครงสร้างโปรตีนเฉพาะนี้รักษารูปร่างของซองจดหมาย เกี่ยวข้องกับการควบคุมการแสดงออกของยีน และยังส่งเสริมการยึดติดของโครมาตินกับเยื่อหุ้มนิวเคลียส
เมแทบอลิซึม
ปฏิกิริยาระหว่างนิวเคลียสและไซโตพลาสซึมเกิดขึ้นผ่านรูพรุนของนิวเคลียส เป็นโครงสร้างที่ค่อนข้างซับซ้อนที่เกิดจากโปรตีน 30 ชนิด จำนวนรูพรุนบนแกนเดียวอาจแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ อวัยวะ และสิ่งมีชีวิต ดังนั้น ในมนุษย์ นิวเคลียสของเซลล์สามารถมีรูพรุนได้ตั้งแต่ 3 ถึง 5,000 รูพรุน ในกบบางตัวถึง 50,000 รูพรุน
หน้าที่หลักของรูขุมขนคือการแลกเปลี่ยนสารระหว่างนิวเคลียสกับส่วนที่เหลือของเซลล์ โมเลกุลบางตัวจะลอดผ่านรูพรุนอย่างเงียบๆ โดยไม่ใช้พลังงานเพิ่มเติม พวกมันมีขนาดเล็ก การขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่และสารเชิงซ้อนซุปเปอร์โมเลกุลต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่ง
RNA โมเลกุลที่สังเคราะห์ในนิวเคลียสเข้าสู่เซลล์จากคาริโอพลาสซึม โปรตีนที่จำเป็นสำหรับกระบวนการภายในนิวเคลียร์ถูกขนส่งไปในทิศทางตรงกันข้าม
นิวคลีโอพลาสมา
น้ำนิวเคลียร์เป็นสารละลายคอลลอยด์ของโปรตีน มันถูกล้อมรอบด้วยซองจดหมายนิวเคลียร์และล้อมรอบโครมาตินและนิวเคลียส นิวคลีโอพลาสซึมเป็นของเหลวหนืดซึ่งสารต่างๆ ถูกละลาย ซึ่งรวมถึงนิวคลีโอไทด์และเอนไซม์ อดีตมีความจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ เอ็นไซม์เกี่ยวข้องกับการถอดรหัสเช่นเดียวกับการซ่อมแซมและการจำลองดีเอ็นเอ
โครงสร้างของน้ำนิวเคลียร์เปลี่ยนแปลงไปตามสถานะของเซลล์ มีอยู่สองคน - อยู่กับที่และที่เกิดขึ้นระหว่างการแบ่ง ประการแรกคือลักษณะของเฟส (เวลาระหว่างดิวิชั่น) ในเวลาเดียวกัน น้ำนิวเคลียร์มีความโดดเด่นด้วยการกระจายตัวของกรดนิวคลีอิกและโมเลกุลดีเอ็นเอที่ไม่มีโครงสร้างอย่างสม่ำเสมอ ในช่วงเวลานี้ สารพันธุกรรมจะอยู่ในรูปของโครมาติน การแบ่งนิวเคลียสของเซลล์นั้นมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของโครมาตินเป็นโครโมโซม ในเวลานี้ โครงสร้างของคาริโอพลาสซึมเปลี่ยนไป: สารพันธุกรรมได้รับโครงสร้างบางอย่าง เปลือกนิวเคลียร์ถูกทำลาย และคาริโอพลาสซึมผสมกับไซโตพลาสซึม
โครโมโซม
หน้าที่หลักของโครงสร้างนิวคลีโอโปรตีนของโครมาตินที่เปลี่ยนแปลงในขณะที่แบ่งตัวคือการจัดเก็บ การนำไปใช้ และการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ โครโมโซมมีลักษณะเฉพาะโดยรูปร่างบางอย่าง: พวกมันถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ หรือแขนโดยการรัดหลักหรือที่เรียกว่า coelomere ตามตำแหน่งของโครโมโซมสามประเภท:
- รูปแท่งหรืออโครเซนตริก: มีลักษณะเด่นคือตำแหน่งของโคโลเมียร์เกือบจะอยู่ที่ปลาย แขนข้างหนึ่งมีขนาดเล็กมาก
- หลากหลายหรือ submetacentric แขนที่มีความยาวไม่เท่ากัน
- ด้านเท่ากันหมดหรือ metacentric.
ชุดของโครโมโซมในเซลล์เรียกว่าคาริโอไทป์ แต่ละประเภทได้รับการแก้ไข ในกรณีนี้ เซลล์ต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิตเดียวกันอาจมีชุดซ้ำ (คู่) หรือเดี่ยว (เดี่ยว) ตัวเลือกแรกเป็นเรื่องปกติสำหรับเซลล์ร่างกายซึ่งส่วนใหญ่ประกอบเป็นร่างกาย ชุดเดี่ยวเป็นเอกสิทธิ์ของเซลล์สืบพันธุ์ เซลล์ร่างกายของมนุษย์มีโครโมโซม 46 ตัว เพศ - 23.
โครโมโซมชุดดิพลอยด์สร้างคู่ โครงสร้างนิวคลีโอโปรตีนที่เหมือนกันซึ่งรวมอยู่ในคู่เรียกว่าอัลลีลิก พวกมันมีโครงสร้างเหมือนกันและทำหน้าที่เหมือนกัน
หน่วยโครงสร้างของโครโมโซมคือยีน เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุล DNA ที่เข้ารหัสโปรตีนจำเพาะ
นิวเคลียส
นิวเคลียสของเซลล์มีออร์แกเนลล์อีกหนึ่งอัน - นิวเคลียส มันไม่ได้แยกออกจากคาริโอพลาสซึมด้วยเมมเบรน แต่สังเกตได้ง่ายเมื่อตรวจเซลล์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ นิวเคลียสบางชนิดอาจมีนิวเคลียสหลายตัว นอกจากนี้ยังมีออร์แกเนลล์ที่ขาดหายไปอย่างสมบูรณ์
รูปร่างของนิวเคลียสคล้ายกับทรงกลมมีขนาดค่อนข้างเล็ก ประกอบด้วยโปรตีนต่างๆ หน้าที่หลักของนิวเคลียสคือการสังเคราะห์ไรโบโซม RNA และไรโบโซมเอง จำเป็นสำหรับการสร้างสายโซ่โพลีเปปไทด์ นิวคลีโอลีก่อตัวขึ้นในบริเวณพิเศษของจีโนม พวกเขาถูกเรียกว่าตัวจัดระเบียบนิวเคลียส ประกอบด้วยยีน ribosomal RNA นิวเคลียสเป็นสถานที่ที่มีโปรตีนเข้มข้นที่สุดในเซลล์ โปรตีนส่วนหนึ่งจำเป็นต่อการทำงานของออร์แกนอยด์
นิวเคลียสประกอบด้วยสององค์ประกอบ: เม็ดและไฟบริล อย่างแรกคือหน่วยย่อยไรโบโซมที่สุกเต็มที่ ในศูนย์ไฟบริลลาร์จะมีการสังเคราะห์ไรโบโซมอาร์เอ็นเอ ส่วนประกอบที่เป็นเม็ดละเอียดล้อมรอบองค์ประกอบ fibrillar ซึ่งอยู่ตรงกลางของนิวเคลียส
นิวเคลียสและหน้าที่ของเซลล์
บทบาทที่มีส่วนสำคัญเชื่อมโยงกับโครงสร้างของมันอย่างแยกไม่ออก โครงสร้างภายในของออร์แกนอยด์ใช้กระบวนการที่สำคัญที่สุดในเซลล์ร่วมกัน เป็นที่เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมที่กำหนดโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ นิวเคลียสมีหน้าที่จัดเก็บและส่งข้อมูลทางพันธุกรรมระหว่างไมโทซิสและไมโอซิส ในกรณีแรก เซลล์ลูกสาวจะได้รับชุดยีนที่เหมือนกันกับพ่อแม่ เป็นผลมาจากไมโอซิส เซลล์สืบพันธุ์ประกอบด้วยชุดโครโมโซมเดี่ยว
หน้าที่ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งของนิวเคลียสคือการควบคุมกระบวนการภายในเซลล์ ดำเนินการจากการควบคุมการสังเคราะห์โปรตีนที่รับผิดชอบโครงสร้างและการทำงานขององค์ประกอบเซลล์
อิทธิพลต่อการสังเคราะห์โปรตีนมีอีกสำนวนหนึ่ง นิวเคลียสที่ควบคุมกระบวนการภายในเซลล์ รวบรวมออร์แกเนลล์ทั้งหมดเป็นระบบเดียวด้วยกลไกการทำงานที่ทำงานได้ดี ความล้มเหลวในนั้นนำไปสู่ความตายของเซลล์ตามกฎ
สุดท้าย นิวเคลียสเป็นที่ตั้งของการสังเคราะห์หน่วยย่อยไรโบโซม ซึ่งมีหน้าที่ในการสร้างโปรตีนชนิดเดียวกันจากกรดอะมิโน ไรโบโซมเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการถอดความ
เซลล์ยูคาริโอตมีโครงสร้างที่สมบูรณ์แบบกว่าเซลล์โปรคาริโอต การปรากฏตัวของออร์แกเนลล์ที่มีเมมเบรนของตัวเองทำให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการภายในเซลล์ได้ การก่อตัวของนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มไขมันสองชั้นมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการนี้ การป้องกันข้อมูลทางพันธุกรรมโดยเมมเบรนทำให้สิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวในสมัยโบราณสามารถควบคุมได้สิ่งมีชีวิตในวิถีชีวิตใหม่ ในหมู่พวกเขาคือ phagocytosis ซึ่งตามรุ่นหนึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตแบบพึ่งพาอาศัยกันซึ่งต่อมาได้กลายเป็นต้นกำเนิดของเซลล์ยูคาริโอตสมัยใหม่ที่มีออร์แกเนลล์ที่มีลักษณะเฉพาะทั้งหมด นิวเคลียสของเซลล์ โครงสร้างและหน้าที่ของโครงสร้างใหม่บางอย่างทำให้สามารถใช้ออกซิเจนในการเผาผลาญได้ ผลที่ตามมาคือการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในชีวมณฑลของโลกซึ่งเป็นรากฐานสำหรับการก่อตัวและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ทุกวันนี้ สิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอต ซึ่งรวมถึงมนุษย์ ครองโลก และไม่มีอะไรคาดเดาล่วงหน้าในเรื่องนี้