หน้าที่ของนิวเคลียสของเซลล์

บทนำ

นิวเคลียสของเซลล์ (นิวเคลียส) สร้างออร์แกเนลล์ที่ใหญ่ที่สุดของเซลล์ยูคาริโอตและตั้งอยู่ในไซโทพลาซึมคั่นด้วยเมมเบรนคู่ (ซองนิวเคลียร์) ในฐานะผู้ให้บริการข้อมูลทางพันธุกรรมนิวเคลียสของเซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมในรูปแบบของโครโมโซม (สายดีเอ็นเอ) จึงมีบทบาทสำคัญในการถ่ายทอดทางพันธุกรรม เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่มีนิวเคลียสเพียงอันเดียว มีลักษณะกลมและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 ถึง 16 ไมโครเมตร กับเซลล์บางประเภทเช่น เส้นใยกล้ามเนื้อหรือเซลล์เฉพาะทางในกระดูกสามารถมีนิวเคลียสได้มากกว่าหนึ่งนิวเคลียส

รับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับไฟล์ นิวเคลียสของเซลล์

หน้าที่ของนิวเคลียสของเซลล์

นิวเคลียสของเซลล์เป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญที่สุดในเซลล์และคิดเป็น 10-15% ของปริมาณเซลล์ นิวเคลียสประกอบด้วยข้อมูลทางพันธุกรรมของเซลล์เป็นส่วนใหญ่ ในมนุษย์นอกจากนิวเคลียสของเซลล์แล้วไมโทคอนเดรียยังมีดีเอ็นเอ ("mitochondrial DNA") อย่างไรก็ตามจีโนม mitochondrial มีเพียงรหัสสำหรับโปรตีนบางชนิดเท่านั้นซึ่งส่วนใหญ่จำเป็นในห่วงโซ่การหายใจสำหรับการผลิตพลังงาน

อ่านเพิ่มเติมได้ที่:

• mitochondria
• การหายใจของเซลล์ในมนุษย์ (ห่วงโซ่ทางเดินหายใจ)

ภาพประกอบของนิวเคลียสของเซลล์

1. นิวเคลียสของเซลล์ -
   นิวเคลียส
2. เยื่อหุ้มนิวเคลียร์ชั้นนอก
   (เยื่อหุ่มนิวเคลียส)
   Nucleolemma
3. เยื่อหุ้มนิวเคลียร์ด้านใน
4. คลังข้อมูลนิวเคลียร์
   nucleolus
5. พลาสม่านิวเคลียร์
   นิวคลีโอพลาสซึม
6. ด้ายดีเอ็นเอ
7. รูขุมขนนิวเคลียร์
8. โครโมโซม
9. เซลล์
   Celulla
   A - นิวเคลียส
   B - เซลล์

คุณสามารถดูภาพรวมของภาพทั้งหมดได้จาก Dr-Gumpert ด้านล่าง: ภาพทางการแพทย์

การจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรม

ในฐานะที่เก็บกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) นิวเคลียสของเซลล์เป็นศูนย์กลางควบคุมของเซลล์และควบคุมกระบวนการที่สำคัญหลายอย่างของการเผาผลาญของเซลล์ นิวเคลียสของเซลล์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเซลล์ในการทำงาน เซลล์ที่ไม่มีนิวเคลียสมักจะไม่สามารถดำรงอยู่ได้ ข้อยกเว้นคือเซลล์เม็ดเลือดแดงที่มีนิวเคลียส (เม็ดเลือดแดง) นอกเหนือจากหน้าที่ด้านกฎระเบียบแล้วงานของนิวเคลียสของเซลล์ยังรวมถึงการจัดเก็บการทำซ้ำและการถ่ายโอนดีเอ็นเอ

ดีเอ็นเออยู่ในรูปแบบของเกลียวคู่ที่มีลักษณะยาวคล้ายเกลียวในนิวเคลียสของเซลล์ซึ่งจะถูกบรรจุไว้ในโครโมโซมที่มีโปรตีนหลักคือฮิสโตน โครโมโซมประกอบด้วยโครมาตินซึ่งจะรวมตัวเป็นโครโมโซมที่มองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ระหว่างการแบ่งเซลล์เท่านั้น เซลล์ของมนุษย์แต่ละเซลล์มีโครโมโซม 23 โครโมโซมโดยแต่ละเซลล์จะซ้ำกันซึ่งสืบทอดมาจากพ่อและแม่ ยีนครึ่งหนึ่งในเซลล์มาจากแม่อีกครึ่งหนึ่งมาจากพ่อ

นิวเคลียสของเซลล์ควบคุมกระบวนการเผาผลาญภายในเซลล์โดยใช้โมเลกุลของสารที่ทำจาก RNA รหัสข้อมูลทางพันธุกรรมของโปรตีนที่รับผิดชอบต่อหน้าที่และโครงสร้างของเซลล์ หากจำเป็นบางส่วนของ DNA หรือที่เรียกว่ายีนจะถูกถ่ายทอดเป็นสารส่งสาร (messenger RNA หรือ mRNA) mRNA ที่เกิดขึ้นจะออกจากนิวเคลียสของเซลล์และทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนตามลำดับ

คิดว่า DNA เป็นภาษาเข้ารหัสชนิดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยตัวอักษรสี่ตัว เหล่านี้คือสี่ฐาน: อะดีนีนไทมีนกัวนีนและไซโตซีน ตัวอักษรเหล่านี้สร้างคำแต่ละคำประกอบด้วยสามฐานเรียกว่า codons

รหัส codon แต่ละตัวสำหรับกรดอะมิโนบางชนิดจึงเป็นพื้นฐานสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนเนื่องจากลำดับเบสของยีนถูกแปลเป็นโปรตีนโดยการเชื่อมโยงกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้อง ข้อมูลที่เข้ารหัสทั้งหมดนี้เรียกว่ารหัสพันธุกรรม ลำดับที่เฉพาะเจาะจงของฐานทำให้ DNA ของเรามีลักษณะเฉพาะและกำหนดยีนของเรา

แต่ฐานไม่เพียงเท่านั้นที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของดีเอ็นเอ ดีเอ็นเอประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ในแถวซึ่งประกอบด้วยน้ำตาลฟอสเฟตและเบส นิวคลีโอไทด์เป็นตัวแทนของกระดูกสันหลังของดีเอ็นเอซึ่งอยู่ในรูปของเกลียวคู่ นอกจากนี้เส้นใยนี้ยังควบแน่นเพื่อให้พอดีกับนิวเคลียสเล็ก ๆ ของเซลล์ จากนั้นเรายังพูดถึงโครโมโซมเป็นรูปแบบของบรรจุภัณฑ์สำหรับดีเอ็นเอ ในการแบ่งเซลล์แต่ละครั้ง DNA ที่สมบูรณ์จะถูกคัดลอกเพื่อให้เซลล์ลูกสาวแต่ละเซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่เหมือนกันอย่างสมบูรณ์

โครโมโซมที่ใช้ในการบรรจุดีเอ็นเอ

โครโมโซมเป็นรูปแบบหนึ่งของบรรจุภัณฑ์ของสารพันธุกรรม (DNA) ของเราที่สามารถมองเห็นได้ในระหว่างการแบ่งเซลล์เท่านั้น DNA เป็นโครงสร้างเชิงเส้นที่ยาวเกินกว่าที่จะใส่เข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์ในสภาพธรรมชาติได้ ปัญหานี้ได้รับการแก้ไขโดยเกลียวที่ช่วยประหยัดพื้นที่ต่างๆของ DNA และการรวมตัวของโปรตีนขนาดเล็กที่ DNA สามารถห่อหุ้มต่อไปได้ รูปแบบที่กะทัดรัดที่สุดของดีเอ็นเอคือโครโมโซม ภายใต้กล้องจุลทรรศน์สิ่งเหล่านี้จะปรากฏเป็นลำตัวรูปแท่งขนาดเล็กที่มีการรัดตรงกลาง DNA รูปแบบนี้สามารถสังเกตได้ในระหว่างการแบ่งเซลล์เท่านั้นเช่นในระหว่างไมโทซิส ในทางกลับกันการแบ่งเซลล์สามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอนโดยโครโมโซมจะแสดงได้ดีที่สุดใน metaphase เซลล์ของร่างกายปกติมีโครโมโซมชุดคู่ซึ่งประกอบด้วยโครโมโซม 46 แท่ง

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์มีอยู่ที่: เซลล์

RNA เป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสของเซลล์

RNA อธิบายถึงกรดไรโบนิวคลีอิกซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับดีเอ็นเอ อย่างไรก็ตามนี่เป็นโครงสร้างแบบเส้นใยเดี่ยวซึ่งแตกต่างจาก DNA ในแต่ละองค์ประกอบ นอกจากนี้ RNA ยังสั้นกว่า DNA มากและมีงานที่แตกต่างกันหลายอย่างเมื่อเทียบกับมัน ด้วยวิธีนี้ RNA สามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย RNA ต่างๆที่ทำงานต่างกัน เหนือสิ่งอื่นใด mRNA มีบทบาทสำคัญในระหว่างการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ เช่นเดียวกับ tRNA มันยังใช้ในการผลิตโปรตีนและเอนไซม์ RNA อีกกลุ่มหนึ่งคือ rRNA ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซมดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับการผลิตโปรตีนด้วย

การสังเคราะห์โปรตีน

ขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์โปรตีนคือการถอดดีเอ็นเอเป็น mRNA (การถอดความ) และเกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์ สายดีเอ็นเอทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับลำดับอาร์เอ็นเอเสริม อย่างไรก็ตามเนื่องจากไม่สามารถสร้างโปรตีนได้ภายในนิวเคลียสของเซลล์ mRNA ที่เกิดขึ้นจะต้องถูกปล่อยลงในไซโตพลาสซึมและนำไปที่ไรโบโซมซึ่งจะมีการสังเคราะห์โปรตีนที่แท้จริง ภายในไรโบโซม mRNA จะถูกแปลงเป็นลำดับของกรดอะมิโนที่ใช้ในการสร้างโปรตีน กระบวนการนี้เรียกว่าการแปล

ก่อนที่สารอาร์เอ็นเอจะสามารถเคลื่อนย้ายออกจากนิวเคลียสได้จะมีการประมวลผลในหลายขั้นตอนก่อนนั่นคือลำดับบางอย่างจะถูกต่อท้ายหรือตัดออกและรวมเข้าด้วยกันอีกครั้ง ซึ่งหมายความว่าโปรตีนที่แตกต่างกันสามารถเกิดขึ้นได้จากการถอดเสียงหนึ่งครั้ง กระบวนการนี้ทำให้มนุษย์สามารถผลิตโปรตีนชนิดต่างๆจำนวนมากโดยมียีนค่อนข้างน้อย

การทำซ้ำ

หน้าที่ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของเซลล์ซึ่งเกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์คือการทำสำเนาดีเอ็นเอ (การทำซ้ำ) ในเซลล์มีวัฏจักรของการสร้างและสลายอย่างต่อเนื่อง: โปรตีนเก่าสารมลพิษและผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญจะถูกย่อยสลายโปรตีนใหม่จะต้องได้รับการสังเคราะห์และต้องมีการผลิตพลังงาน นอกจากนี้เซลล์ยังเติบโตและแบ่งออกเป็นเซลล์ลูกสาวสองเซลล์ที่เหมือนกัน อย่างไรก็ตามก่อนที่เซลล์จะแบ่งตัวได้ข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดจะต้องทำซ้ำกันก่อน สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากจีโนมของเซลล์ทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตนั้นเหมือนกันทุกประการ

การจำลองแบบเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำระหว่างการแบ่งเซลล์ในนิวเคลียสของเซลล์ กระบวนการทั้งสองเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิดและถูกควบคุมโดยโปรตีนบางชนิด (เอนไซม์) ควบคุม ขั้นแรก DNA ที่มีเกลียวสองเส้นจะถูกแยกออกและแต่ละเส้นจะทำหน้าที่เป็นแม่แบบสำหรับการทำซ้ำในภายหลัง ในการทำเช่นนี้เอนไซม์ต่างๆจะเชื่อมต่อกับดีเอ็นเอและเสริมเส้นใยเดี่ยวเพื่อสร้างเกลียวคู่ใหม่ ในตอนท้ายของกระบวนการนี้จะมีการสร้างสำเนาของดีเอ็นเอที่ถูกต้องซึ่งสามารถส่งต่อไปยังเซลล์ลูกสาวได้เมื่อแบ่งตัว

อย่างไรก็ตามหากมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นในขั้นตอนของวัฏจักรของเซลล์การกลายพันธุ์ต่างๆสามารถพัฒนาได้ มีการกลายพันธุ์หลายประเภทที่สามารถเกิดขึ้นเองได้ในช่วงต่างๆของวัฏจักรเซลล์ ตัวอย่างเช่นหากยีนมีข้อบกพร่องเรียกว่าการกลายพันธุ์ของยีน อย่างไรก็ตามหากข้อผิดพลาดส่งผลกระทบต่อโครโมโซมหรือบางส่วนของโครโมโซมแสดงว่าเป็นการกลายพันธุ์ของโครโมโซม หากจำนวนโครโมโซมได้รับผลกระทบก็จะนำไปสู่การกลายพันธุ์ของจีโนม

หัวข้อนี้อาจเป็นที่สนใจของคุณ: ความผิดปกติของโครโมโซม - หมายความว่าอย่างไร?

รูพรุนนิวเคลียร์และเส้นทางการส่งสัญญาณ

เมมเบรนสองชั้นของซองจดหมายนิวเคลียร์มีรูพรุนที่ทำหน้าที่ลำเลียงโปรตีนกรดนิวคลีอิกและสารสัญญาณออกจากและเข้าสู่นิวเคลียส

ปัจจัยการเผาผลาญและสารสัญญาณบางอย่างเข้าสู่นิวเคลียสผ่านรูขุมขนเหล่านี้และมีอิทธิพลต่อการถอดความของโปรตีนบางชนิดที่นั่น การแปลงข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นโปรตีนได้รับการตรวจสอบอย่างเข้มงวดและถูกควบคุมโดยปัจจัยการเผาผลาญและสารสัญญาณหลายอย่างหนึ่งพูดถึงการแสดงออกของยีน วิถีการส่งสัญญาณหลายอย่างที่เกิดขึ้นที่ปลายเซลล์ในนิวเคลียสซึ่งมีผลต่อการแสดงออกของยีนของโปรตีนบางชนิด

ร่างกายนิวเคลียร์ (นิวคลีโอลัส)

ภายในนิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตคือนิวคลีโอลัสร่างกายนิวเคลียร์ เซลล์สามารถมีนิวคลีโอลิหนึ่งหรือมากกว่านั้นและเซลล์ที่มีการเคลื่อนไหวมากและแบ่งตัวบ่อยสามารถมีได้ถึง 10 นิวคลีโอลิ

นิวเคลียสเป็นโครงสร้างทรงกลมที่หนาแน่นซึ่งสามารถมองเห็นได้ชัดเจนภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและมีการกำหนดไว้อย่างชัดเจนภายในนิวเคลียสของเซลล์ มันสร้างพื้นที่ที่เป็นอิสระตามหน้าที่ของแกนกลาง แต่ไม่ได้ล้อมรอบด้วยเมมเบรนของมันเอง นิวคลีโอลัสประกอบด้วย DNA, RNA และโปรตีนที่อยู่รวมกันเป็นกลุ่มก้อนหนาแน่น การเจริญเติบโตของหน่วยย่อยไรโบโซมเกิดขึ้นในนิวคลีโอลัส โปรตีนที่ถูกสังเคราะห์ในเซลล์มากขึ้นจำเป็นต้องใช้ไรโบโซมมากขึ้นดังนั้นเซลล์ที่มีการเผาผลาญอาหารจึงมีตัวนิวเคลียร์หลายตัว

หน้าที่ของนิวเคลียสในเซลล์ประสาท

นิวเคลียสในเซลล์ประสาทมีหน้าที่หลากหลาย นิวเคลียสของเซลล์ประสาทตั้งอยู่ในร่างกายของเซลล์ (โสม) ร่วมกับส่วนประกอบของเซลล์อื่น ๆ (ออร์แกเนลล์) เช่นเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) และอุปกรณ์กอลจิ นิวเคลียสของเซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมในรูปแบบของดีเอ็นเอเช่นเดียวกับในเซลล์ของร่างกายทั้งหมด เนื่องจากการมีอยู่ของ DNA เซลล์อื่น ๆ ของร่างกายจึงสามารถทำซ้ำตัวเองได้ผ่านทางไมโทซิส อย่างไรก็ตามเซลล์ประสาทเป็นเซลล์ที่มีความจำเพาะและแตกต่างอย่างมากซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาท เป็นผลให้พวกเขาไม่สามารถเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าได้อีกต่อไป อย่างไรก็ตามนิวเคลียสของเซลล์ต้องทำงานที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง เซลล์ประสาทมีหน้าที่ในการกระตุ้นกล้ามเนื้อของเราซึ่งจะนำไปสู่การเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อในที่สุด การสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทและระหว่างเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อเกิดขึ้นผ่านสารส่งสาร (เครื่องส่ง) สารเคมีเหล่านี้และสารช่วยชีวิตที่สำคัญอื่น ๆ ผลิตขึ้นด้วยความช่วยเหลือของนิวเคลียสของเซลล์ ไม่เพียง แต่นิวเคลียสของเซลล์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนประกอบอื่น ๆ ของโสมที่มีบทบาทสำคัญ นอกจากนี้นิวเคลียสของเซลล์ยังควบคุมเส้นทางการเผาผลาญทั้งหมดในเซลล์ทั้งหมดรวมถึงเซลล์ประสาทด้วย ในการทำเช่นนี้นิวเคลียสของเซลล์ประกอบด้วยยีนทั้งหมดของเราซึ่งสามารถอ่านและแปลเป็นโปรตีนและเอนไซม์ที่ต้องการได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับคุณสมบัติพิเศษของเซลล์ประสาทสามารถดูได้จาก: เซลล์ประสาท