หน้าที่ของนิวเคลียสของเซลล์

บทนำ

นิวเคลียสของเซลล์ เป็นออร์แกเนลล์ที่ใหญ่ที่สุดของเซลล์ยูคาริโอตและตั้งอยู่ในไซโทพลาซึมคั่นด้วยเยื่อหุ้มสองชั้น (ซองนิวเคลียร์) ในฐานะผู้ให้บริการข้อมูลทางพันธุกรรม นิวเคลียสของเซลล์ มีข้อมูลทางพันธุกรรมในรูปแบบของ โครโมโซม (สายดีเอ็นเอ) จึงมีบทบาทสำคัญในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่มีนิวเคลียสเพียงอันเดียว มีลักษณะกลมและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ถึง 16 ไมโครเมตร เซลล์บางประเภทเช่นเส้นใยกล้ามเนื้อหรือเซลล์เฉพาะทางในกระดูกอาจมีนิวเคลียสมากกว่าหนึ่งนิวเคลียส

หน้าที่ของนิวเคลียสของเซลล์

นิวเคลียสของเซลล์ เป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญที่สุดของเซลล์และคิดเป็น 10 -15% ของปริมาณเซลล์ นิวเคลียสของเซลล์ประกอบด้วยข้อมูลทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ของเซลล์ ในมนุษย์นอกจากนิวเคลียสของเซลล์แล้ว mitochondria นอกจากนี้ยังมี DNA (“ mitochondrial DNA”)

อย่างไรก็ตามจีโนม mitochondrial มีเพียงรหัสบางส่วนเท่านั้น โปรตีนซึ่งส่วนใหญ่จำเป็นในห่วงโซ่การหายใจสำหรับการผลิตพลังงาน ในฐานะที่เก็บกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) นิวเคลียสของเซลล์ถือเป็นศูนย์กลางควบคุมของเซลล์และควบคุมกระบวนการที่สำคัญหลายอย่างของการเผาผลาญของเซลล์ นิวเคลียสของเซลล์มีความจำเป็นต่อการทำงานของเซลล์

เซลล์ที่ไม่มีนิวเคลียสของเซลล์มักจะไม่สามารถดำรงอยู่ได้ ข้อยกเว้นคือสีแดงที่ไม่มีนิวเคลียส เลือด เซลล์ (เม็ดเลือดแดง). นอกเหนือจากหน้าที่ด้านกฎระเบียบแล้วงานของนิวเคลียสของเซลล์ยังรวมถึงการจัดเก็บการทำซ้ำและการส่งผ่านดีเอ็นเอ

DNA ตั้งอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ในรูปแบบของเกลียวคู่ที่มีลักษณะยาวและบรรจุด้วยนิวเคลียร์ โปรตีนฮิสโตนในการสร้าง โครโมโซม. โครโมโซม ประกอบด้วย โครมาติซึ่งจะรวมตัวเป็นโครโมโซมที่มองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์เท่านั้นในระหว่างการแบ่งเซลล์ เซลล์ของมนุษย์ทุกเซลล์มีโครโมโซม 23 โครโมโซมซึ่งแต่ละเซลล์จะซ้ำกันและได้รับการถ่ายทอดมาจากพ่อและแม่

ครึ่งหนึ่งของยีนในเซลล์จึงมาจากแม่อีกเซลล์หนึ่งมาจากพ่อ นิวเคลียสของเซลล์ควบคุมกระบวนการเผาผลาญภายในเซลล์ผ่านโมเลกุลของสารอาร์เอ็นเอ รหัสข้อมูลทางพันธุกรรมสำหรับ โปรตีน ที่รับผิดชอบต่อหน้าที่และโครงสร้างของเซลล์

เมื่อจำเป็นบางส่วนของ DNA หรือที่เรียกว่ายีนจะถูกถ่ายทอดเป็นสารส่งสาร (messenger RNA หรือ mRNA) mRNA ที่เกิดขึ้นจะออกจากนิวเคลียสของเซลล์และทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนตามลำดับ เราสามารถจินตนาการได้ว่า DNA เป็นภาษาที่เข้ารหัสซึ่งประกอบด้วยตัวอักษรสี่ตัว

เหล่านี้คือสี่ฐาน: อะดีนีนไทมีนกัวนีนและไซโตซีน ตัวอักษรเหล่านี้สร้างคำแต่ละคำประกอบด้วยสามฐานเรียกว่า codons รหัส codon แต่ละตัวสำหรับกรดอะมิโนเฉพาะจึงเป็นพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนเนื่องจากลำดับเบสของยีนถูกแปลเป็นโปรตีนโดยการเชื่อมโยงกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้อง

ข้อมูลที่เข้ารหัสทั้งหมดนี้เรียกว่ารหัสพันธุกรรม ลำดับเบสที่เฉพาะเจาะจงทำให้ DNA ของเรามีลักษณะเฉพาะและกำหนดยีนของเรา แต่ฐานไม่เพียงเท่านั้นที่เกี่ยวข้องกับการสร้างดีเอ็นเอ

ดีเอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ที่ร้อยเข้าด้วยกันซึ่งจะประกอบด้วยน้ำตาลฟอสเฟตและเบส นิวคลีโอไทด์เป็นกระดูกสันหลังของดีเอ็นเอซึ่งอยู่ในรูปของเกลียวคู่ นอกจากนี้เส้นใยนี้ยังควบแน่นอีกเพื่อให้พอดีกับนิวเคลียสของเซลล์ขนาดเล็ก

สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่าโครโมโซมเป็นรูปแบบบรรจุภัณฑ์ของดีเอ็นเอ ในการแบ่งเซลล์แต่ละครั้ง DNA ที่สมบูรณ์จะถูกคัดลอกเพื่อให้เซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่เหมือนกันอย่างสมบูรณ์ โครโมโซมเป็นรูปแบบบรรจุภัณฑ์เฉพาะของสารพันธุกรรม (DNA) ของเราที่สามารถมองเห็นได้ในระหว่างการแบ่งเซลล์เท่านั้น

DNA เป็นโครงสร้างเชิงเส้นที่ยาวเกินกว่าที่จะใส่เข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์ของเราในสภาพธรรมชาติได้ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดยเกลียวที่ช่วยประหยัดพื้นที่ต่างๆของ DNA และการรวมตัวของโปรตีนขนาดเล็กที่ DNA สามารถห่อหุ้มตัวเองได้อีกต่อไป รูปแบบที่กะทัดรัดที่สุดของดีเอ็นเอคือโครโมโซม

ภายใต้กล้องจุลทรรศน์สิ่งเหล่านี้จะปรากฏเป็นรูปแท่งที่มีการรัดตรงกลาง รูปแบบของดีเอ็นเอนี้สามารถสังเกตได้ในระหว่างการแบ่งเซลล์เท่านั้นคือในช่วงไมโทซิส ในทางกลับกันการแบ่งเซลล์สามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอนโดยโครโมโซมจะแสดงได้ดีที่สุดใน metaphase

เซลล์ร่างกายปกติมีโครโมโซมชุดคู่ประกอบด้วยโครโมโซม 46 แท่ง RNA อธิบายถึงกรดไรโบนิวคลีอิกซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับดีเอ็นเอ อย่างไรก็ตามมันเป็นโครงสร้างแบบเกลียวเดียวที่แตกต่างจาก DNA ในแต่ละกลุ่มการสร้าง

นอกจากนี้ RNA ยังสั้นกว่า DNA มากและมีงานที่แตกต่างกันหลายอย่างเมื่อเทียบกับ DNA RNA สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย RNA ต่างๆที่ทำงานต่างกันได้ เหนือสิ่งอื่นใด mRNA มีบทบาทสำคัญในระหว่างการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์

เช่นเดียวกับ tRNA มันยังใช้ในการผลิตโปรตีนและ เอนไซม์. RNA อีกกลุ่มหนึ่งคือ rRNA ซึ่งเป็นส่วนประกอบของ ไรโบโซม และยังเกี่ยวข้องกับการผลิตโปรตีนด้วย ขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์โปรตีนของโปรตีนคือการถอดความของ DNA เป็น mRNA (การถอดความ) และเกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์

ในระหว่างกระบวนการนี้ดีเอ็นเอหนึ่งสายทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับลำดับอาร์เอ็นเอเสริม อย่างไรก็ตามเนื่องจากไม่สามารถสร้างโปรตีนได้ภายในนิวเคลียสของเซลล์ mRNA ที่เกิดขึ้นจะต้องถูกปล่อยออกไปในไซโตพลาสซึมและขนส่งไปยัง ไรโบโซมซึ่งการสังเคราะห์โปรตีนที่แท้จริงจะเกิดขึ้นในที่สุด ภายใน ไรโบโซมmRNA จะถูกแปลงเป็นลำดับของกรดอะมิโนที่ใช้ในการสร้างโปรตีน

กระบวนการนี้เรียกว่าการแปล อย่างไรก็ตามก่อนที่อาร์เอ็นเอจะสามารถเคลื่อนย้ายออกจากนิวเคลียสได้จะมีการประมวลผลก่อนในหลายขั้นตอนกล่าวคือลำดับบางอย่างจะถูกต่อเข้าหรือถูกตัดออกและประกอบกลับเข้าไปใหม่ ด้วยวิธีนี้สามารถสร้างสายพันธุ์ของโปรตีนที่แตกต่างกันได้จากการถอดเสียงครั้งเดียว

กระบวนการนี้ทำให้มนุษย์สามารถผลิตโปรตีนที่แตกต่างกันจำนวนมากโดยมียีนค่อนข้างน้อย หน้าที่ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเซลล์ซึ่งเกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์คือการทำสำเนาดีเอ็นเอ (การจำลองแบบ) ในเซลล์มีวัฏจักรของการสร้างและทำลายอย่างต่อเนื่อง: โปรตีนเก่าสารมลพิษและผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญจะถูกย่อยสลายโปรตีนใหม่จะต้องได้รับการสังเคราะห์และต้องมีการผลิตพลังงาน

นอกจากนี้เซลล์ยังเติบโตและแบ่งออกเป็นเซลล์ลูกสาวสองเซลล์ที่เหมือนกัน อย่างไรก็ตามก่อนที่เซลล์จะแบ่งตัวได้ต้องทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดก่อน สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากสารพันธุกรรมของเซลล์ทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตนั้นเหมือนกันทุกประการ

การจำลองแบบเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนของการแบ่งเซลล์ในนิวเคลียสของเซลล์ กระบวนการทั้งสองเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดและถูกควบคุมโดยโปรตีนบางชนิด (เอนไซม์). ก่อนอื่นให้แยก DNA ที่มีเกลียวสองเส้นออกจากกันและแต่ละเส้นจะทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการทำซ้ำในภายหลัง เพื่อจุดประสงค์นี้ต่างๆ เอนไซม์ เชื่อมต่อกับ DNA และเติมเส้นเดี่ยวให้สมบูรณ์เพื่อสร้างเกลียวคู่ใหม่

ในตอนท้ายของกระบวนการนี้จะมีการผลิตสำเนาดีเอ็นเอที่ถูกต้องซึ่งสามารถส่งต่อไปยังเซลล์ลูกสาวในระหว่างการแบ่งตัวได้ อย่างไรก็ตามหากข้อผิดพลาดเกิดขึ้นในขั้นตอนของวัฏจักรของเซลล์อย่างใดอย่างหนึ่งอาจเกิดการกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันได้ มีการกลายพันธุ์หลายประเภทที่สามารถเกิดขึ้นเองได้ในช่วงวัฏจักรของเซลล์ที่แตกต่างกัน

ตัวอย่างเช่นหากยีนมีข้อบกพร่องสิ่งนี้เรียกว่าการกลายพันธุ์ของยีน อย่างไรก็ตามหากข้อบกพร่องมีผลต่อโครโมโซมบางส่วนหรือบางส่วนของโครโมโซมเรียกว่าการกลายพันธุ์ของโครโมโซม หากจำนวนโครโมโซมได้รับผลกระทบก็จะนำไปสู่การกลายพันธุ์ของยีน

หัวข้อนี้อาจเป็นที่สนใจสำหรับคุณเช่นความผิดปกติของโครโมโซม - สิ่งนี้หมายถึงอะไร? เยื่อหุ้มสองชั้นของซองจดหมายนิวเคลียร์มีรูพรุนที่ทำหน้าที่ขนส่งโปรตีนกรดนิวคลีอิกและสารส่งสัญญาณออกจากหรือเข้าไปในนิวเคลียส ผ่านรูขุมขนเหล่านี้ปัจจัยการเผาผลาญและสารส่งสัญญาณบางอย่างจะเข้าสู่นิวเคลียสซึ่งมีผลต่อการถอดความของโปรตีนบางชนิด

การแปลงข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นโปรตีนได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดและถูกควบคุมโดยปัจจัยการเผาผลาญและสารส่งสัญญาณหลายอย่างซึ่งเรียกว่าการแสดงออกของยีน วิถีการส่งสัญญาณหลายอย่างที่เกิดขึ้นในเซลล์ปลายในนิวเคลียสซึ่งมีผลต่อการแสดงออกของยีนของโปรตีนบางชนิด ภายในนิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตคือนิวคลีโอลัสซึ่งเป็นตัวนิวเคลียส

เซลล์สามารถมีนิวคลีโอลิหนึ่งหรือหลายเซลล์ในขณะที่เซลล์ที่มีการใช้งานมากและแบ่งตัวบ่อยสามารถมีได้ถึง 10 นิวคลีโอลิ นิวคลีโอลัสเป็นโครงสร้างทรงกลมที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งมองเห็นได้ชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและมีการวาดภาพอย่างชัดเจนภายในนิวเคลียสของเซลล์ มันสร้างพื้นที่ที่เป็นอิสระตามหน้าที่ของนิวเคลียส แต่ไม่ได้ล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มของมันเอง

นิวคลีโอลัสประกอบด้วย DNA, RNA และโปรตีนซึ่งอยู่รวมกันเป็นกลุ่มก้อนหนาแน่น การเจริญเติบโตของหน่วยย่อยไรโบโซมเกิดขึ้นในนิวคลีโอลัส ยิ่งมีการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์มากเท่าไหร่ก็ยิ่งต้องการไรโบโซมมากขึ้นดังนั้นเซลล์ที่มีการเผาผลาญอาหารจึงมีนิวคลีโอลิหลายตัว

นิวเคลียสใน เซลล์ประสาท มีฟังก์ชั่นที่หลากหลาย นิวเคลียสของก เซลล์ประสาท อยู่ในร่างกายเซลล์ (โสม) ร่วมกับส่วนประกอบของเซลล์อื่น ๆ (ออร์แกเนลล์) เช่นเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) และอุปกรณ์กอลจิ นิวเคลียสของเซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมในรูปแบบของดีเอ็นเอเช่นเดียวกับในเซลล์ของร่างกายทั้งหมด

เนื่องจากการมีอยู่ของ DNA เซลล์อื่น ๆ ของร่างกายจึงสามารถทำซ้ำตัวเองได้ผ่านทางไมโทซิส อย่างไรก็ตามเซลล์ประสาทเป็นเซลล์ที่มีความจำเพาะและแตกต่างอย่างมากซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ ระบบประสาท. ด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถทำซ้ำได้อีกต่อไป

อย่างไรก็ตามนิวเคลียสของเซลล์ทำหน้าที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง เหนือสิ่งอื่นใดเซลล์ประสาทมีหน้าที่กระตุ้นกล้ามเนื้อของเราซึ่งจะนำไปสู่การเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อในที่สุด การสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทระหว่างกันเองและระหว่างเซลล์ประสาทกับกล้ามเนื้อเกิดขึ้นผ่านสารส่งสาร (เครื่องส่งสัญญาณ)

สารเคมีเหล่านี้และสารช่วยชีวิตที่สำคัญอื่น ๆ ผลิตขึ้นด้วยความช่วยเหลือของนิวเคลียสของเซลล์ ไม่เพียง แต่นิวเคลียสของเซลล์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบอื่น ๆ ของโสมที่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ นอกจากนี้นิวเคลียสของเซลล์ยังควบคุมเส้นทางการเผาผลาญทั้งหมดในเซลล์ทั้งหมดรวมถึงเซลล์ประสาทด้วย เพื่อจุดประสงค์นี้นิวเคลียสของเซลล์ประกอบด้วยยีนทั้งหมดของเราซึ่งสามารถอ่านและแปลเป็นโปรตีนและเอนไซม์ที่ต้องการได้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติพิเศษของเซลล์ประสาทสามารถพบได้ที่ Nerve cell