นิวเคลียสของเซลล์: โครงสร้างหน้าที่และโรค

นิวเคลียสของเซลล์หรือนิวเคลียสพบได้ในทุกเซลล์ของสิ่งที่เรียกว่ายูคาริโอต (สิ่งมีชีวิตที่มีนิวเคลียส) มันถูกแยกออกจากไซโทพลาสซึมซึ่งเป็นสารเหลวภายในเซลล์ด้วยเมมเบรน แต่สามารถเลือกได้ มวล ถ่ายโอนกับไซโทพลาซึมผ่านรูพรุนนิวเคลียร์ในเยื่อหุ้มนิวเคลียส นิวเคลียสที่มีอยู่ โครมาติ (DNA บวกอื่น ๆ โปรตีน) ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการควบคุมของเซลล์

นิวเคลียสคืออะไร?

นิวเคลียสเป็นออร์แกเนลล์ที่มีอยู่ในเซลล์ (เกือบ) ทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง สิ่งมีชีวิตที่มีนิวเคลียสเรียกว่ายูคาริโอต นิวเคลียสทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางควบคุมหรือสั่งการของเซลล์และมีข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดยกเว้นข้อมูลทางพันธุกรรมสำหรับ mitochondriaซึ่งมีดีเอ็นเอของตัวเอง ข้อมูลทางพันธุกรรมมีอยู่ตามที่เรียกว่า โครมาติซึ่งประกอบด้วยเส้นใยเกลียวคู่และบางชนิด โปรตีน. ในระหว่างขั้นตอนการแบ่งนิวเคลียสและเซลล์เส้นใยจะจัดเรียงตัวเองเป็น โครโมโซม. เมื่อเทียบกับไซโทพลาสซึมภายในเซลล์นิวเคลียสทรงกลมปกติจะถูกคั่นด้วยเมมเบรนสองชั้นของ ไขมัน. เนื่องจากนิวเคลียสต้องมีความสามารถในการคัดเลือก มวล การถ่ายโอนด้วยไซโทพลาสซึมเมมเบรนนิวเคลียร์จะสลับกับรูพรุนนิวเคลียร์ที่เรียกว่าการถ่ายโอนมวลแบบเลือกเกิดขึ้น โดยประมาณตรงกลางนิวเคลียสคือคลังนิวเคลียร์ (นิวคลีโอลัส) ซึ่งคัดลอกคำแนะนำสำหรับการประกอบโปรตีนจากยีนที่เรียกว่า mRNA และ tRNA mRNA และ tRNA แทบจะถูกส่งผ่านรูขุมขนนิวเคลียร์ไปยัง ไรโบโซม ในไซโทพลาซึมเป็นคำแนะนำในการสร้าง โปรตีน.

กายวิภาคศาสตร์และโครงสร้าง

นิวเคลียสซึ่งมักมีรูปร่างเป็นทรงกลมจะถูกแยกออกจากไซโทพลาสซึมของเซลล์โดยเยื่อหุ้มนิวเคลียส ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมนิวเคลียสมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ถึง 16 µm เมมเบรนนิวเคลียร์หนาประมาณ 35 นาโนเมตรประกอบด้วย bilayer ของ ไขมัน และเกือบจะไม่สามารถซึมผ่านได้ในน้ำ โซลูชั่น เนื่องจากคุณสมบัติไม่ชอบน้ำ เยื่อหุ้มเซลล์ มีรูขุมขนนิวเคลียร์ประมาณ 2,000 รูขุมขนซึ่งจะเกิดการแลกเปลี่ยนสารแบบทวิภาคีแบบคัดสรร ด้านนอกของเมมเบรนจะรวมเข้ากับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมแบบหยาบในขณะที่ด้านในของเมมเบรนนั้นเรียงรายไปด้วยชั้นไมโครฟิลาเมนต์ที่ให้ความเสถียรกับเมมเบรนและสร้างขอบเขตที่ชัดเจนด้วย โครมาติ. โครมาตินเป็นส่วนประกอบหลักของการตกแต่งภายในของนิวเคลียร์และประกอบด้วยเส้นใยโครมาตินที่ไม่เรียงลำดับซึ่งประกอบด้วยดีเอ็นเอและโปรตีนอื่น ๆ โครโมโซม ก่อนที่จะมีการแบ่งตัวของนิวเคลียร์และเซลล์ ที่กึ่งกลางของนิวเคลียสคือคลังนิวเคลียร์ (นิวคลีโอลัส) ซึ่งประกอบด้วยกลุ่มของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอ

หน้าที่และภารกิจ

หน้าที่หลักของนิวเคลียสคือการจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและควบคุมกระบวนการเผาผลาญของเซลล์รวมถึงการแบ่งตัวของนิวเคลียร์และเซลล์ในระหว่างกระบวนการเจริญเติบโต การควบคุมกระบวนการเผาผลาญเกิดขึ้นตามคำแนะนำทางพันธุกรรมที่มีอยู่ในนิวเคลียสเพื่อการนี้ ข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ในรูปแบบของเส้นใยโครมาติน นิวเคลียสของเซลล์ของเนื้อเยื่อที่เกิดขึ้นทั้งหมดมักจะมีพิมพ์เขียวทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตยกเว้นสิ่งมีชีวิต mitochondriaโรงไฟฟ้าของเซลล์ mitochondria มีดีเอ็นเอของตัวเองและไม่ขึ้นกับศูนย์ควบคุมของนิวเคลียส นิวเคลียสสามารถคัดเลือกซ้ำหรือถอดความลำดับดีเอ็นเอโดยใช้คลังข้อมูลนิวเคลียร์ของมันและขนส่งผ่านรูขุมขนนิวเคลียร์เข้าไปในไซโทพลาซึมโดยที่ภายใน ไรโบโซม ลำดับ RNA จะถูกแปลงเป็นลำดับกรดอะมิโน "จริง" สำหรับสร้างโปรตีน เพื่อควบคุมงานของการแบ่งเซลล์นิวเคลียสจะทำให้เส้นใยโครมาตินรวมตัวกันเป็นชนิดเฉพาะ โครโมโซม ก่อนที่จะแบ่ง ทำให้ง่ายต่อการกระจาย DNA ไปยังเซลล์ลูกสาวและยีนสามารถจับกันได้ดีขึ้นเนื่องจากเยื่อหุ้มนิวเคลียสสลายไปในระหว่างขั้นตอนการแบ่งตัวดังนั้นจึงไม่มีนิวเคลียสที่สามารถจดจำได้หลงเหลืออยู่ หลังจากขั้นตอนการแบ่งเสร็จสมบูรณ์เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมจะพัฒนาเมมเบรนนิวเคลียร์อีกครั้งและโครงสร้างของโครโมโซมจะสลายไป ขณะนี้ข้อมูลทางพันธุกรรมมีให้เลือกอีกครั้งสำหรับนิวเคลียสในรูปแบบของเส้นใยโครมาติน

โรคและความผิดปกติ

ความผิดปกติที่เกิดจากนิวเคลียสอาจทำให้เกิดปัญหาร้ายแรง สุขภาพ ปัญหาอาการเฉพาะอาจเกี่ยวข้องโดยตรงหรือโดยอ้อมกับความผิดปกติในนิวเคลียสของเซลล์ Mitochondriopathy ซึ่งขึ้นอยู่กับความบกพร่องทางพันธุกรรมทางพันธุกรรมบางอย่างในตอนแรกแสดงให้เห็นว่าโปรตีนหนึ่งตัวหรือมากกว่าที่เข้ารหัสในนิวเคลียสของเซลล์ซึ่งจะถูกส่งไปยังไมโตคอนเดรียผ่านรูขุมขนนิวเคลียร์ นำ ทำงานผิดปกติในไมโทคอนเดรีย Mitochondriopathy ได้ นำ ไปจนถึงปัญหาร้ายแรงแม้ในวัยเด็กเนื่องจากการจัดหาพลังงานผ่านไมโตคอนเดรียมีความบกพร่อง นี่เป็นความผิดปกติที่แท้จริงในการเข้ารหัสน้อยลงและ "คำสั่ง" ที่ผิดพลาดจากลำดับดีเอ็นเอที่กลายพันธุ์ กลุ่มของโรคอีกกลุ่มหนึ่งที่เกิดจากความบกพร่องทางพันธุกรรมและที่เรียกว่า Hutchinson-Gilford syndrome (HGPS) เกิดจากการที่โปรตีนบางชนิดที่ให้ความเสถียรแก่เยื่อหุ้มนิวเคลียสไม่ถูกต้อง สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนรูปของนิวเคลียสของเซลล์และผลกระทบที่ร้ายแรง HGPS ทุกรูปแบบที่รู้จักกันจะกระตุ้นให้เกิดกระบวนการชราที่เร่งขึ้นอย่างมากดังนั้นอายุขัยเฉลี่ยจะอยู่ที่ประมาณ 14 ปีเท่านั้น HGPS ที่หายากมากถูกกระตุ้นโดย ยีน ข้อบกพร่องและนำไปสู่ความผิดปกติโดยตรงของเมมเบรนนิวเคลียร์ในเวลาต่อมา ลิงก์กลุ่มวิจัยเยอรมัน - เบลเยียม โรคกล้ามเนื้ออ่อนแรง (ALS) และ frontotemporal ภาวะสมองเสื่อม (FTD) กับความล้มเหลวของโปรตีน TDP-43 ซึ่งโดยปกติมีบทบาทในการเข้ารหัสโปรตีนในนิวเคลียส ทีมวิจัยพบว่า TD-43 ถูกสะสมไว้นอกนิวเคลียสและไม่สามารถเข้าสู่นิวเคลียสผ่านรูขุมขนนิวเคลียร์ได้อีกต่อไปทำให้ไม่สามารถทำหน้าที่ได้ที่นั่น