NHÂN TẾ BÀO: ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG, CẤU TẠO - SINH HỌC - 2025

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

Tất cả các tế bào nhân thực 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 ở thực vật. Tương tự, 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 với tư cách là người phát hiện ra nó. Do kích thước lớn, nó có thể được quan sát rõ ràng dưới kính hiển vi. Ngoài ra, nó là một cấu trúc dễ nhuộm màu.

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

nét đặc trưng

Nhân là cấu trúc chính cho phép phân biệt giữa tế bào nhân thực và tế bào nhân sơ. Nó là ngăn ô lớn nhất. Nói chung, nhân nằm gần trung tâm của tế bào, nhưng vẫn có những ngoại lệ, chẳng hạn như tế bào plasma và tế bào biểu mô.

Nó là một bào 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 thể tích ô.

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

Mặc dù không có tiểu ngăn màng nào khác trong nhân, có thể phân biệt một loạt các thành phần hoặc vùng trong cấu trúc có chức năng cụ thể.

Đặc trưng

Hạt nhân được quy cho một số chức năng đặc biệt, vì nó chứa tập hợp tất cả thông tin di truyền của tế bào (không bao gồm ADN ty thể và ADN lục lạp) và chỉ đạo các quá trình phân chia tế bào. Tóm lại, các chức năng chính của kernel 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 giảm sự can thiệp của các thành phần khác vào 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 nối 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 ("các mảnh" của vật liệu di truyền không mã hóa và làm gián đoạn các exon, khu vực đang mã hóa) khỏi RNA. Sau đó, RNA rời khỏi nhân, nơi nó được dịch mã thành protein.

Có những chức năng khác cụ thể hơn của từng cấu trúc hạt nhân sẽ được thảo luận sau.

Cấu trúc và thành phần

Nhân gồm ba phần xác định: vỏ nhân, chất nhiễm sắc và thể nhân. Chúng tôi sẽ mô tả chi tiết từng cấu trúc dưới đây:

Màng nhân

Vỏ nhân được cấu tạo bởi các màng có bản chất là lipid và ngăn cách nhân với các thành phần còn lại của tế bào. Màng này kép và giữa chúng có một không gian nhỏ gọi là không gian quanh nhân.

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

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

Phức hợp lỗ hạt nhân

Qua các lỗ rỗng này, sự trao đổi các chất diễn ra theo hai cách: thụ động, không cần tiêu tốn năng lượng; hoặc hoạt động, có tiêu tốn năng lượng. Một cách thụ động, các phân tử nhỏ như nước hoặc muối, nhỏ hơn 9 nm hoặc 30-40 kDa, có thể ra vào.

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 đoạn RNA (axit ribonucleic) hoặc các phân tử sinh học khác có bản chất protein.

Lỗ chân lông không chỉ đơn giản là lỗ mà các phân tử đi qua. Chúng là những cấu trúc protein lớn, có thể chứa 100 hoặc 200 protein và được gọi là "phức hợp lỗ nhân". Về mặt cấu trúc, nó trông rất giống một cái vòng bóng rổ. Những protein này được gọi là nucleoporin.

Phức hợp 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 còn tham gia vào quá trình điều hòa biểu hiện gen. Chúng là cấu trúc không thể thiếu đối với sinh vật nhân thực.

Về kích thước và số lượng, phức hợp có thể đạt tới kích thước 125 MDa ở động vật có xương sống, và một nhân ở nhóm động vật này có thể có khoảng 2000 lỗ chân lông. Những đặc điểm này thay đổi tùy theo đơn vị phân loại được nghiên cứu.

Chất nhiễm sắc

Chất nhiễm sắc được tìm thấy trong nhân, nhưng chúng ta không thể coi nó như một ngăn của nó. Nó được đặt tên vì khả năng tạo màu tuyệt vời và có thể quan sát được dưới kính hiển vi.

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

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

Trong các giai đoạn còn lại (khi tế bào không đang 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 là đồng nhất hoặc phân tán không trật tự trong nhân.

Ở bề mặt tiếp giáp, các nhiễm sắc thể được tổ chức thành các miền cụ thể. Trong tế bào động vật có vú, mỗi nhiễm sắc thể chiếm một “lãnh thổ” cụ thể.

Các loại nhiễm sắc

Có thể phân biệt hai loại nhiễm sắc: dị nhiễm sắc và euchromatin. Đầu tiên cô đặc cao và nằm ở ngoại vi của nhân, vì vậy bộ máy phiên mã không có quyền truy cập vào các gen này. Euchromatin được tổ chức lỏng lẻo hơn.

Dị nhiễm sắc được chia thành hai loại: Dị nhiễm sắc cấu tạo, không bao giờ biểu hiện; và dị nhiễm sắc tự nhiên, không được phiên mã ở một số tế bào và ở những tế bào khác.

Ví dụ nổi tiếng nhất về dị nhiễm sắc thể như một chất điều hòa 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 về liều lượng gen, con cái không thể có số lượng gen X gấp đôi con đực. Để tránh xung đột này, một nhiễm sắc thể X bị bất hoạt ngẫu nhiên (trở thành dị nhiễm sắc thể) trong mỗi tế bào.

Hạt nhân

Hạt nhân là một cấu trúc bên trong rất liên quan của hạt nhân. Nó không phải là một ngăn được phân định bởi các cấu trúc màng, nó là một vùng tối hơn của nhân với các chức năng cụ thể.

Các gen mã hóa ARN ribosom, được phiên mã bởi ARN polymerase I, được nhóm lại trong khu vực này. Trong ADN của người, các gen này được tìm thấy trong vệ tinh của các nhiễm sắc thể sau: 13, 14, 15, 21 và 22. Đây là các tổ chức hạt nhân.

Đổi lại, nucleolus được phân tách thành ba vùng riêng biệt: trung tâm sợi, thành phần sợi 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 trong quá trình tổng hợp và lắp ráp RNA ribosome.

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

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

Cơ thể của Cajal

Các thi thể Cajal (còn gọi là thi thể cuộn lại) mang tên này để vinh danh người phát hiện ra chúng, Santiago Ramón y Cajal. Nhà nghiên cứu này đã quan sát những tiểu thể này trong tế bào thần kinh vào năm 1903.

Chúng là những cấu trúc nhỏ ở dạng hình cầu và tồn tại từ 1 đến 5 bản sao trên mỗi hạt nhân. Những cơ quan này rất phức tạp với một số lượng khá cao các thành phần, bao gồm các yếu tố phiên mã này và máy móc liên quan đến quá trình nối.

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

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

Cơ quan PML

Cơ thể PML (bệnh bạch cầu nguyên bào nuôi) là những vùng tiểu nhân hình cầu nhỏ có tầm quan trọng về mặt lâm sàng, vì chúng có liên quan đến nhiễm vi-rút và ung thư.

Chúng được biết đến với nhiều tên khác nhau trong tài liệu, chẳng hạn như miền hạt nhân 10, cơ quan Kremer, và miền gây ung thư PML.

Một hạt nhân có 10 đến 30 miền này và có đường kính từ 0,2 đến 1,0 µm. Trong số các chức năng của nó, nổi bật là điều hòa tổng hợp gen và ARN.

Người giới thiệu

1. Adam, SA (2001). Phức hợp lỗ hạt nhân. Sinh học bộ gen, 2 (9), đánh giá0007.1-đánh giá0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Sinh học: sự sống trên trái đất. Giáo dục Pearson.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ và Bazett-Jones, DP (2000). Các cơ thể nhân của bệnh bạch cầu Promyelocytic (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. Elsevier.
5. Cooper, GM và Hausman, RE (2000). Tế bào: một cách tiếp cận phân tử. Sunderland, MA: Cộng sự Sinauer.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Sinh học . Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Kiến trúc chức năng trong nhân tế bào. Tạp chí Hóa sinh, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, & Rovasio, RA (2008). Mô học và phôi học của con người: cơ sở tế bào và phân tử. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Vỏ nhân. Các quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Phức hợp lỗ hạt nhân - cấu trúc và chức năng trong nháy mắt. Tạp chí Khoa học Tế bào, 128 (3), 423-429.
11. Montaner, AT (2002). Cơ thể phụ kiện của Cajal. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW và Forbes, DJ (1987). Hạt nhân: cấu tạo, chức năng và động lực học. Đánh giá hàng năm về hóa sinh, 56 (1), 535-565.