Các tính năng, chức năng, cấu trúc và thành phần của tế bào hạt nhân



các nhân tế bào nó là một khoang cơ bản của các tế bào nhân chuẩn. Đây là cấu trúc dễ thấy nhất của loại tế bào này và nó có vật liệu di truyền. Nó chỉ đạo tất cả các quá trình di động: nó chứa tất cả các hướng dẫn được mã hóa trong DNA để thực hiện các phản ứng cần thiết. Nó tham gia vào các quá trình phân chia tế bào.

Tất cả các tế bào nhân chuẩn đều có nhân, ngoại trừ một số ví dụ cụ thể như tế bào hồng cầu trưởng thành (hồng cầu) ở động vật có vú và tế bào phloem trong thực vật. Tương tự như vậy, có những tế bào có nhiều hơn một nhân, chẳng hạn như một số tế bào cơ, tế bào gan và tế bào thần kinh.

Hạt nhân được phát hiện vào năm 1802 bởi Franz Bauer; Tuy nhiên, vào năm 1830, nhà khoa học Robert Brown cũng đã quan sát cấu trúc này và trở nên phổ biến như là người khám phá chính của nó. Do kích thước lớn của nó, nó có thể được quan sát rõ ràng dưới kính hiển vi. Ngoài ra, nó là một cấu trúc nhuộm dễ dàng.

Hạt nhân không phải là một thực thể hình cầu đồng nhất và tĩnh với DNA phân tán. Đó là một cấu trúc phức tạp và phức tạp với các thành phần và bộ phận khác nhau bên trong. Ngoài ra, nó là động và thay đổi liên tục trong suốt chu kỳ tế bào.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm
  • 2 chức năng
    • 2.1 Quy định gen
    • 2.2 Cắt và nối
  • 3 Cấu trúc và thành phần
    • 3.1 Phong bì hạt nhân
    • 3.2 Tổ hợp lỗ chân lông hạt nhân
    • 3,3 Chromatin
    • 3,4 hạt nhân
    • Quân đoàn 3.5
    • 3.6 cơ quan PML
  • 4 tài liệu tham khảo

Tính năng

Nhân là cấu trúc chính cho phép phân biệt giữa tế bào nhân chuẩn và tế bào nhân sơ. Đây là khoang tế bào lớn nhất. Nói chung, nhân gần với trung tâm của tế bào, nhưng có những trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn như tế bào plasma và tế bào biểu mô.

Nó là một cơ quan hình cầu có đường kính trung bình khoảng 5 μm, nhưng có thể đạt tới 12 μm, tùy thuộc vào loại tế bào. Tôi có thể chiếm khoảng 10% tổng khối lượng tế bào.

Nó có một lớp vỏ hạt nhân được hình thành bởi hai màng ngăn cách nó với tế bào chất. Vật liệu di truyền được tổ chức cùng với protein bên trong.

Mặc dù thực tế là bên trong hạt nhân không có các bộ phận màng khác, nếu người ta có thể phân biệt một loạt các thành phần hoặc khu vực trong cấu trúc có chức năng cụ thể..

Chức năng

Hạt nhân được quy cho một số lượng chức năng đặc biệt, vì nó chứa tập hợp tất cả các thông tin di truyền của tế bào (không bao gồm DNA ty thể và DNA lục lạp) và chỉ đạo các quá trình phân chia tế bào. Tóm lại, các chức năng chính của lõi là như sau:

Quy định gen

Sự tồn tại của một hàng rào lipid giữa vật liệu di truyền và phần còn lại của các thành phần tế bào chất giúp làm giảm sự can thiệp của các thành phần khác trong hoạt động của DNA. Điều này thể hiện một sự đổi mới tiến hóa có tầm quan trọng lớn đối với các nhóm sinh vật nhân chuẩn.

Cắt và nối

Quá trình ghép RNA thông tin xảy ra trong nhân, trước khi phân tử di chuyển đến tế bào chất.

Mục tiêu của quá trình này là loại bỏ các intron ("mảnh" vật liệu di truyền không mã hóa và làm gián đoạn các exon, các khu vực đang mã hóa) của RNA. Sau đó, RNA rời khỏi nhân, nơi nó được dịch thành protein.

Có các chức năng cụ thể khác của từng cấu trúc cốt lõi sẽ được thảo luận sau.

Cấu trúc và thành phần

Hạt nhân bao gồm ba phần được xác định: vỏ hạt nhân, lớp nhiễm sắc và hạt nhân. Tiếp theo chúng tôi sẽ mô tả chi tiết từng cấu trúc:

Phong bì hạt nhân

Vỏ hạt nhân bao gồm các màng có bản chất lipid và tách hạt nhân khỏi phần còn lại của các thành phần tế bào. Màng này gấp đôi và giữa chúng là một không gian nhỏ gọi là không gian hạt nhân.

Hệ thống màng trong và ngoài tạo thành một cấu trúc liên tục với mạng lưới nội chất

Hệ thống màng này bị gián đoạn bởi một loạt các lỗ chân lông. Các kênh hạt nhân này cho phép trao đổi vật chất với tế bào chất vì hạt nhân không bị cô lập hoàn toàn với các thành phần còn lại.

Phức tạp lỗ chân lông

Thông qua các lỗ chân lông này, việc trao đổi các chất xảy ra theo hai cách: thụ động, không cần tiêu tốn năng lượng; hoặc hoạt động, với chi tiêu năng lượng. Thụ động có thể xâm nhập và thoát khỏi các phân tử nhỏ như nước hoặc muối, dưới 9nm hoặc 30-40 kDa.

Điều này xảy ra trái ngược với các phân tử trọng lượng phân tử cao, đòi hỏi ATP (năng lượng-adenosine triphosphate) để di chuyển qua các ngăn này. Các phân tử lớn bao gồm các mảnh RNA (axit ribonucleic) hoặc các phân tử sinh học khác có bản chất protein.

Lỗ chân lông không chỉ đơn giản là lỗ thông qua đó các phân tử đi qua. Protein có kích thước quan trọng là các cấu trúc, có thể chứa 100 hoặc 200 protein và được gọi là "phức hợp lỗ chân lông hạt nhân". Về mặt cấu trúc, nó khá giống với một giỏ bóng rổ. Những protein này được gọi là nucleoporin.

Phức tạp này đã được tìm thấy trong một số lượng lớn các sinh vật: từ nấm men đến con người. Ngoài chức năng vận chuyển tế bào, nó cũng tham gia vào quá trình điều hòa biểu hiện gen. Chúng là một cấu trúc không thể thiếu cho sinh vật nhân chuẩn.

Về kích thước và số lượng, tổ hợp có thể mang kích thước 125 MDa ở động vật có xương sống và một hạt nhân trong nhóm động vật này có thể chứa khoảng 2000 lỗ chân lông. Những đặc điểm này thay đổi tùy theo đơn vị nghiên cứu.

Chromatin

Chromatin được tìm thấy trong nhân, nhưng chúng ta không thể coi nó như một ngăn chứa của hạt nhân. Nó nhận được tên này cho khả năng tuyệt vời để tô màu và được quan sát dưới kính hiển vi.

DNA là một phân tử tuyến tính cực kỳ dài ở sinh vật nhân chuẩn. Nén của nó là một quá trình quan trọng. Vật liệu di truyền được liên kết với một loạt các protein được gọi là histones, có ái lực cao với DNA. Ngoài ra còn có các loại protein khác có thể tương tác với DNA và không phải là histones.

Trong histones, cuộn dây DNA và hình thành nhiễm sắc thể. Đây là những cấu trúc động và không liên tục được tìm thấy ở dạng điển hình của chúng (X và Y mà chúng ta đã quen để quan sát trong hình minh họa của các cuốn sách). Sự sắp xếp này chỉ xuất hiện trong quá trình phân chia tế bào.

Trong phần còn lại của các giai đoạn (khi tế bào không trong quá trình phân chia), các nhiễm sắc thể riêng lẻ không thể phân biệt được. Thực tế này không cho thấy rằng các nhiễm sắc thể được phân tán đồng nhất hoặc rối loạn bởi hạt nhân.

Tại giao diện, các nhiễm sắc thể được tổ chức thành các miền cụ thể. Trong các tế bào động vật có vú, mỗi nhiễm sắc thể chiếm một "lãnh thổ" cụ thể.

Các loại nhiễm sắc

Hai loại nhiễm sắc có thể được phân biệt: heterochromatin và euchromatin. Cái đầu tiên được cô đặc cao và nằm ở ngoại vi của hạt nhân, vì vậy bộ máy phiên mã không có quyền truy cập vào các gen này. Eucromatin được tổ chức lỏng lẻo hơn.

Heterochromatin được chia thành hai loại: heterochromatin cấu thành, không bao giờ được thể hiện; và heterochromatin facultative, không được phiên mã trong một số tế bào và trong những tế bào khác.

Ví dụ nổi tiếng nhất của heterochromatin như một bộ điều chỉnh biểu hiện gen là sự ngưng tụ và bất hoạt của nhiễm sắc thể X. Ở động vật có vú, con cái có nhiễm sắc thể giới tính XX, trong khi con đực là XY.

Vì lý do liều lượng gen, con cái không thể có số lượng gen trong X gấp đôi so với con đực. Để tránh xung đột này, nhiễm sắc thể X bị bất hoạt (trở thành dị hợp tử) ngẫu nhiên trong mỗi tế bào.

Hạt nhân

Các nucleolus là một cấu trúc lõi bên trong rất phù hợp. Nó không phải là một khoang được giới hạn bởi các cấu trúc màng, nó là một vùng tối hơn của hạt nhân với các chức năng cụ thể.

Trong khu vực này, các gen mã hóa RNA ribosome, được phiên mã bởi RNA polymerase I, được nhóm lại. Trong DNA của người, các gen này được tìm thấy trong các vệ tinh của các nhiễm sắc thể sau: 13, 14, 15, 21 và 22. Đây là các nhà tổ chức nucleol.

Đổi lại, nucleolus được tách thành ba vùng riêng biệt: trung tâm fibrillar, thành phần fibrillar và thành phần hạt.

Các nghiên cứu gần đây đã tích lũy ngày càng nhiều bằng chứng về các chức năng bổ sung có thể có của nucleolus, không chỉ giới hạn ở sự tổng hợp và lắp ráp RNA của ribosome.

Hiện tại người ta tin rằng nucleolus có thể tham gia vào quá trình lắp ráp và tổng hợp các protein khác nhau. Sửa đổi sau phiên mã cũng đã được chứng minh trong khu vực hạt nhân này.

Các nucleolus cũng tham gia vào các chức năng điều tiết. Một nghiên cứu cho thấy nó liên quan đến protein ức chế khối u như thế nào.

Quân đoàn của Cajal

Các cơ thể của Cajal (còn được gọi là cơ thể cuộn) được đặt tên để vinh danh người phát hiện ra nó, Santiago Ramón y Cajal. Nhà nghiên cứu này đã quan sát các tiểu thể trong tế bào thần kinh vào năm 1903.

Chúng là những cấu trúc nhỏ dưới dạng hình cầu và có 1 đến 5 bản sao trên mỗi hạt nhân. Các cơ quan này rất phức tạp với số lượng thành phần khá cao, trong số các yếu tố phiên mã và máy móc liên quan đến nối.

Những cấu trúc hình cầu này đã được tìm thấy trong các phần khác nhau của hạt nhân, vì chúng là cấu trúc di động. Chúng thường được tìm thấy trong nucleoplasm, mặc dù các tế bào ung thư đã được tìm thấy trong nucleolus.

Có hai loại thân hộp trong lõi, được phân loại theo kích thước của chúng: lớn và nhỏ.

Các cơ quan PML

Các cơ quan PML (viết tắt bằng tiếng Anh, bệnh bạch cầu promyelocytic) là các khu vực hình cầu hạt nhân nhỏ có tầm quan trọng lâm sàng, vì chúng có liên quan đến nhiễm virus và ung thư.

Trong tài liệu, chúng được biết đến bằng nhiều tên khác nhau, chẳng hạn như miền hạt nhân 10, cơ thể Kremer và miền PML gây ung thư.

Một lõi sở hữu 10 đến 30 trong số các miền này và có đường kính từ 0,2 đến 1,0 μm. Chức năng của nó bao gồm điều hòa gen và tổng hợp RNA.

Tài liệu tham khảo

  1. Ađam, S. A. (2001). Tổ hợp lỗ chân lông hạt nhân. Sinh học bộ gen, 2(9), đánh giá0007.1-đánh giá0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Sinh học: sự sống trên trái đất. Giáo dục Pearson.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Các cơ quan hạt nhân Promyelocytic leukemia (PML) là các cấu trúc protein không tích lũy RNA. Tạp chí sinh học tế bào, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Nhân tế bào. Yêu tinh.
  5. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Tế bào: một cách tiếp cận phân tử. Sunderland, MA: cộng sự của Sinauer.
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Sinh học. Ed. Panamericana Y tế.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Kiến trúc chức năng trong nhân tế bào. Tạp chí sinh hóa, 353(2), 297-310.
  8. Eynard, A.R., Valentich, M.A., & Rovasio, R.A. (2008). Mô học và phôi học của con người: cơ sở tế bào và phân tử. Ed. Panamericana Y tế.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Phong bì hạt nhân. Quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Cấu trúc và chức năng lỗ chân lông hạt nhân trong nháy mắt. Tạp chí khoa học tế bào, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A. T. (2002). Thân phụ kiện của Cajal. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J. W., & Forbes, D. J. (1987). Hạt nhân: cấu trúc, chức năng và động lực. Đánh giá hàng năm của hóa sinh, 56(1), 535-565.