นิวเคลียสของเซลล์เป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญที่สุด เป็นที่จัดเก็บและทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรม นี่คือโครงสร้างเมมเบรนที่กินพื้นที่ 10-40% ของเซลล์ ซึ่งหน้าที่มีความสำคัญมากสำหรับชีวิตของยูคาริโอต อย่างไรก็ตามถึงแม้จะไม่มีนิวเคลียส แต่การตระหนักถึงข้อมูลทางพันธุกรรมก็เป็นไปได้ ตัวอย่างของกระบวนการนี้คือกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์แบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม ลักษณะโครงสร้างของนิวเคลียสและจุดประสงค์มีความสำคัญมากสำหรับสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
ตำแหน่งของนิวเคลียสในเซลล์และโครงสร้าง
นิวเคลียสตั้งอยู่ในความหนาของไซโตพลาสซึมและสัมผัสโดยตรงกับเอนโดพลาสซึมเรติเคิลที่หยาบและเรียบ มันถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มสองอันซึ่งระหว่างนั้นคือปริภูมินิวเคลียร์ ภายในนิวเคลียสมีเมทริกซ์ โครมาติน และนิวเคลียสบางส่วน
เซลล์มนุษย์ที่โตเต็มที่บางเซลล์ไม่มีนิวเคลียส ในขณะที่เซลล์อื่นๆ ทำงานภายใต้สภาวะของการยับยั้งการทำงานของเซลล์อย่างรุนแรง โดยทั่วไป โครงสร้างของนิวเคลียส (แบบแผน) ถูกนำเสนอเป็นโพรงนิวเคลียส ซึ่งจำกัดโดยคาริโอเลมมาจากเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยโครมาตินและนิวคลีโอลีที่ตรึงอยู่ในนิวคลีโอพลาสซึมเมทริกซ์นิวเคลียร์
โครงสร้างของคาริโอเลมมา
เพื่อความสะดวกในการศึกษาเซลล์นิวเคลียส เซลล์หลังควรถูกมองว่าเป็นฟองอากาศ ซึ่งถูกจำกัดด้วยเปลือกหอยจากฟองอื่นๆ นิวเคลียสเป็นฟองที่มีข้อมูลทางพันธุกรรมอยู่ในความหนาของเซลล์ มันถูกปกป้องจากไซโตพลาสซึมของมันโดยเยื่อหุ้มไขมันสองชั้น โครงสร้างเปลือกของนิวเคลียสคล้ายกับเยื่อหุ้มเซลล์ อันที่จริงพวกเขามีความโดดเด่นด้วยชื่อและจำนวนเลเยอร์เท่านั้น ถ้าไม่มีทั้งหมดนี้ โครงสร้างและหน้าที่เหมือนกัน
โครงสร้างของคาริโอเลมมา (เยื่อหุ้มนิวเคลียส) มี 2 ชั้น ประกอบด้วยชั้นไขมัน 2 ชั้น ชั้นไบลิปิดด้านนอกของคาริโอเลมมาสัมผัสโดยตรงกับเรติคูลัมหยาบของเอนโดพลาสซึมของเซลล์ karyolemma ภายใน - มีเนื้อหาของนิวเคลียส มีช่องว่างรอบนิวเคลียสระหว่างคาริโอมเบรนด้านนอกและด้านใน เห็นได้ชัดว่ามันเกิดขึ้นจากปรากฏการณ์ไฟฟ้าสถิต - การขับไล่พื้นที่ของกลีเซอรอลตกค้าง
หน้าที่ของเยื่อหุ้มนิวเคลียสคือการสร้างสิ่งกีดขวางทางกลที่แยกนิวเคลียสออกจากไซโตพลาสซึม เยื่อหุ้มชั้นในของนิวเคลียสทำหน้าที่เป็นจุดตรึงสำหรับเมทริกซ์นิวเคลียร์ ซึ่งเป็นสายโซ่ของโมเลกุลโปรตีนที่รองรับโครงสร้างจำนวนมาก มีรูพรุนพิเศษในเยื่อหุ้มนิวเคลียสสองอัน: messenger RNA เข้าสู่ไซโตพลาสซึมผ่านพวกมันไปยังไรโบโซม ในความหนาของนิวเคลียสนั้นมีนิวเคลียสและโครมาตินหลายตัว
โครงสร้างภายในของนิวคลีโอพลาสซึม
คุณสมบัติของโครงสร้างของนิวเคลียสทำให้เราเปรียบเทียบมันกับตัวเซลล์เองได้ ภายในนิวเคลียสยังมีสภาพแวดล้อมพิเศษ (นิวคลีโอพลาสซึม)แทนด้วยเจลโซลซึ่งเป็นสารละลายคอลลอยด์ของโปรตีน ข้างในนั้นมีโครงร่างนิวคลีโอ (matrix) ซึ่งแสดงด้วยโปรตีนไฟบริลล่า ความแตกต่างหลักอยู่ที่ความจริงที่ว่าโปรตีนที่เป็นกรดส่วนใหญ่มีอยู่ในนิวเคลียส เห็นได้ชัดว่าจำเป็นต้องมีปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อมเพื่อรักษาคุณสมบัติทางเคมีของกรดนิวคลีอิกและการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมี
นิวเคลียส
โครงสร้างของนิวเคลียสของเซลล์ไม่สามารถทำให้สมบูรณ์ได้หากไม่มีนิวเคลียส เป็นไรโบโซมอาร์เอ็นเอแบบเกลียวซึ่งอยู่ในระยะการเจริญเติบโต ต่อมาจะได้ไรโบโซม ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีน ในโครงสร้างของนิวเคลียสนั้น มีสององค์ประกอบที่แยกได้: ไฟบริลลาร์และทรงกลม ต่างกันแค่กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและไม่มีเยื่อหุ้มในตัว
ไฟบริลลาร์อยู่ตรงกลางนิวเคลียส เป็นเส้นใยของอาร์เอ็นเอประเภทไรโบโซมที่จะประกอบหน่วยย่อยของไรโบโซม หากเราพิจารณาแกนกลาง (โครงสร้างและหน้าที่) จะเห็นได้ชัดเจนว่าส่วนประกอบที่ละเอียดจะก่อตัวขึ้นในภายหลัง เหล่านี้เป็นหน่วยย่อยของไรโบโซมที่สุกแล้วซึ่งอยู่ในระยะหลังของการพัฒนา ในไม่ช้าพวกมันจะก่อตัวเป็นไรโบโซม พวกมันจะถูกลบออกจากนิวคลีโอพลาสซึมผ่านรูพรุนของนิวเคลียสของคาริโอเลมมาและเข้าไปในเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติเคิลแบบหยาบ
โครมาตินและโครโมโซม
โครงสร้างและหน้าที่ของนิวเคลียสของเซลล์มีการเชื่อมโยงแบบอินทรีย์: มีเพียงโครงสร้างที่จำเป็นในการจัดเก็บและทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรม มีคาริโอสเกเลตันด้วย(เมทริกซ์นิวเคลียส) ซึ่งมีหน้าที่รักษารูปร่างของออร์แกเนลล์ อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของนิวเคลียสคือโครมาติน เหล่านี้เป็นโครโมโซมที่ทำหน้าที่เป็นตู้เก็บเอกสารของยีนกลุ่มต่างๆ
โครมาตินเป็นโปรตีนเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยโพลีเปปไทด์ของโครงสร้างควอเทอร์นารีที่เชื่อมต่อกับกรดนิวคลีอิก (RNA หรือ DNA) โครมาตินยังมีอยู่ในพลาสมิดของแบคทีเรีย เกือบหนึ่งในสี่ของน้ำหนักรวมของโครมาตินประกอบด้วยฮิสโตน ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีหน้าที่ในการ "บรรจุ" ข้อมูลทางพันธุกรรม คุณสมบัติของโครงสร้างนี้ศึกษาโดยชีวเคมีและชีววิทยา โครงสร้างของนิวเคลียสนั้นซับซ้อนอย่างแม่นยำเพราะโครมาตินและการมีอยู่ของกระบวนการที่สลับการทำให้เป็นเกลียวและการแยกตัวออกจากกัน
การปรากฏตัวของฮิสโตนทำให้สามารถควบแน่นและทำให้สาย DNA สมบูรณ์ในที่เล็กๆ - ในนิวเคลียสของเซลล์ สิ่งนี้เกิดขึ้นดังนี้: ฮิสโตนก่อตัวเป็นนิวคลีโอโซมซึ่งมีโครงสร้างคล้ายประคำ H2B, H3, H2A และ H4 เป็นโปรตีนฮิสโตนที่สำคัญ นิวคลีโอโซมประกอบด้วยสี่คู่ของแต่ละฮิสโตนที่นำเสนอ ในเวลาเดียวกัน histone H1 เป็นตัวเชื่อมโยง: มันเกี่ยวข้องกับ DNA ที่ตำแหน่งที่เข้าสู่นิวคลีโอโซม การบรรจุ DNA เกิดขึ้นจากการ "ไขลาน" ของโมเลกุลเชิงเส้นตรงประมาณ 8 โปรตีนโครงสร้างฮิสโตน
โครงสร้างของนิวเคลียสตามแบบแผนที่แสดงไว้ข้างต้น บ่งบอกถึงการมีอยู่ของโครงสร้างคล้ายโซลินอยด์ของดีเอ็นเอที่สร้างเสร็จแล้วบนฮิสโตน ความหนาของกลุ่มบริษัทนี้อยู่ที่ประมาณ 30 นาโนเมตร ในขณะเดียวกัน โครงสร้างสามารถถูกบีบอัดเพิ่มเติมเพื่อใช้พื้นที่น้อยลงและเปิดรับแสงน้อยลงความเสียหายทางกลที่เกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในช่วงชีวิตของเซลล์
เศษส่วนโครมาติน
โครงสร้าง โครงสร้าง และหน้าที่ของนิวเคลียสของเซลล์ถูกตรึงอยู่กับการรักษากระบวนการไดนามิกของการทำให้เป็นเกลียวของโครมาตินและการแยกตัวออกจากกัน ดังนั้นจึงมีเศษส่วนหลักสองส่วน: เกลียวอย่างรุนแรง (เฮเทอโรโครมาติน) และเกลียวเล็กน้อย (ยูโครมาติน) แยกจากกันทั้งเชิงโครงสร้างและเชิงหน้าที่ ในเฮเทอโรโครมาติน ดีเอ็นเอได้รับการปกป้องอย่างดีจากอิทธิพลใดๆ และไม่สามารถถ่ายทอดออกมาได้ ยูโครมาตินได้รับการปกป้องน้อยกว่า แต่ยีนสามารถทำซ้ำได้สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน โดยส่วนใหญ่ ส่วนของเฮเทอโรโครมาตินและยูโครมาตินจะสลับกันตลอดความยาวของโครโมโซม
โครโมโซม
นิวเคลียสของเซลล์ โครงสร้างและหน้าที่ที่อธิบายไว้ในเอกสารฉบับนี้ประกอบด้วยโครโมโซม เป็นโครมาตินที่อัดแน่นและซับซ้อนซึ่งสามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อเซลล์ตั้งอยู่บนสไลด์แก้วที่ระยะการแบ่งไมโทติคหรือไมโอติก ขั้นตอนหนึ่งคือการทำให้โครมาตินเป็นเกลียวด้วยการก่อตัวของโครโมโซม โครงสร้างของมันง่ายมาก: โครโมโซมมีเทโลเมียร์และสองแขน สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์แต่ละชนิดในสปีชีส์เดียวกันมีโครงสร้างของนิวเคลียสเหมือนกัน ตารางชุดโครโมโซมของเขาก็คล้ายกัน
การนำฟังก์ชันเคอร์เนลมาใช้
คุณสมบัติหลักของโครงสร้างของนิวเคลียสนั้นสัมพันธ์กับประสิทธิภาพของฟังก์ชันบางอย่างและความจำเป็นในการควบคุม นิวเคลียสทำหน้าที่เป็นคลังข้อมูลทางพันธุกรรม กล่าวคือ เป็นตู้เก็บเอกสารชนิดหนึ่งที่มีลำดับการเขียนของกรดอะมิโนของโปรตีนทั้งหมดที่สามารถสังเคราะห์ได้ในเซลล์ ซึ่งหมายความว่าเพื่อทำหน้าที่ใด ๆ เซลล์จะต้องสังเคราะห์โปรตีนซึ่งโครงสร้างจะถูกเข้ารหัสในยีน
เพื่อให้นิวเคลียส "เข้าใจ" ว่าโปรตีนชนิดใดจำเป็นต้องสังเคราะห์ขึ้นในเวลาที่เหมาะสม มีระบบของตัวรับภายนอก (เมมเบรน) และตัวรับภายใน ข้อมูลจากพวกมันมาถึงนิวเคลียสผ่านเครื่องส่งสัญญาณระดับโมเลกุล ส่วนใหญ่มักจะรับรู้ผ่านกลไกอะดีนิเลตไซคเลส นี่คือวิธีที่ฮอร์โมน (อะดรีนาลีน นอร์เอพิเนฟริน) และยาบางชนิดที่มีโครงสร้างชอบน้ำออกฤทธิ์ต่อเซลล์
กลไกที่สองของการถ่ายโอนข้อมูลอยู่ภายใน เป็นลักษณะของโมเลกุล lipophilic - corticosteroids สารนี้แทรกซึมเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์ bilipid และไปที่นิวเคลียสซึ่งจะมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับ อันเป็นผลมาจากการกระตุ้นของสารเชิงซ้อนของตัวรับที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ (กลไก adnylate cyclase) หรือบน karyolemma ปฏิกิริยากระตุ้นของยีนบางตัวจะถูกกระตุ้น มันทำซ้ำบนพื้นฐานของ RNA ผู้ส่งสารถูกสร้างขึ้น ต่อมาตามโครงสร้างของโปรตีนสังเคราะห์ที่ทำหน้าที่บางอย่าง
นิวเคลียสของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ลักษณะโครงสร้างของนิวเคลียสจะเหมือนกับในเซลล์เดียว แม้ว่าจะมีความแตกต่างบางอย่าง ประการแรก ความเป็นหลายเซลล์บอกเป็นนัยว่าจำนวนเซลล์จะมีฟังก์ชันเฉพาะของตนเอง (หรือหลายเซลล์) ซึ่งหมายความว่ายีนบางตัวจะเป็นหมดสิ้นในขณะที่คนอื่นไม่ได้ใช้งาน
ตัวอย่างเช่น ในเซลล์เนื้อเยื่อไขมัน การสังเคราะห์โปรตีนจะไม่ทำงาน ดังนั้นโครมาตินส่วนใหญ่จะเป็นเกลียว และในเซลล์ เช่น ส่วน exocrine ของตับอ่อน กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนยังคงดำเนินต่อไป ดังนั้นโครมาตินของพวกมันจึงถูกขับออกจากร่างกาย ในพื้นที่ที่มีการจำลองยีนบ่อยที่สุด ในขณะเดียวกัน คุณลักษณะสำคัญก็มีความสำคัญ: ชุดโครโมโซมของทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตตัวเดียวเหมือนกัน เพียงเพราะความแตกต่างของหน้าที่การทำงานในเนื้อเยื่อ บางส่วนจึงถูกปิดจากการทำงาน ในขณะที่ส่วนอื่นๆ ถูกขับออกจากร่างกายบ่อยกว่าส่วนอื่นๆ
เซลล์นิวเคลียร์ของร่างกาย
มีเซลล์อยู่ ซึ่งคุณสมบัติโครงสร้างของนิวเคลียสที่ไม่อาจพิจารณาได้ เนื่องจากผลของกิจกรรมที่สำคัญของพวกมัน พวกมันยับยั้งการทำงานของเซลล์หรือกำจัดมันออกไปโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือเซลล์เม็ดเลือดแดง เหล่านี้คือเซลล์เม็ดเลือดซึ่งนิวเคลียสซึ่งมีอยู่เฉพาะในระยะแรกของการพัฒนาเมื่อมีการสังเคราะห์ฮีโมโกลบิน ทันทีที่มีออกซิเจนเพียงพอ นิวเคลียสจะถูกลบออกจากเซลล์เพื่อให้สะดวกโดยไม่รบกวนการขนส่งออกซิเจน
โดยทั่วไปแล้ว เม็ดเลือดแดงคือถุงไซโตพลาสซึมที่เต็มไปด้วยเฮโมโกลบิน โครงสร้างที่คล้ายกันคือลักษณะเฉพาะของเซลล์ไขมัน โครงสร้างนิวเคลียสของเซลล์ของ adipocytes นั้นง่ายมาก มันลดลงและเลื่อนไปที่เยื่อหุ้มเซลล์ และกระบวนการของการสังเคราะห์โปรตีนจะถูกยับยั้งอย่างสูงสุด เซลล์เหล่านี้ยังมีลักษณะคล้ายกับ "ถุง" ที่เต็มไปด้วยไขมันแม้ว่าแน่นอนความหลากหลายมีปฏิกิริยาทางชีวเคมีมากกว่าในเม็ดเลือดแดงเล็กน้อย เกล็ดเลือดยังไม่มีนิวเคลียส แต่ไม่ควรพิจารณาว่าเป็นเซลล์ที่เต็มเปี่ยม นี่คือชิ้นส่วนของเซลล์ที่จำเป็นสำหรับการนำกระบวนการห้ามเลือดมาใช้