นิวเคลียส

บทนำ

นิวเคลียสของเซลล์หรือนิวเคลียสเป็นออร์แกเนลล์ที่ใหญ่ที่สุดในเซลล์และอยู่ในไซโทพลาสซึมของเซลล์ยูคาริโอต นิวเคลียสของเซลล์ทรงกลมล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มสองชั้น (ซองนิวเคลียร์) มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่บรรจุในโครมาตินกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ในฐานะที่เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมนิวเคลียสของเซลล์จึงมีความสำคัญต่อการถ่ายทอดทางพันธุกรรม

หน้าที่ของนิวเคลียสของเซลล์

เซลล์ของมนุษย์ทั้งหมดยกเว้นเม็ดเลือดแดงมีนิวเคลียสซึ่ง DNA อยู่ในรูปของโครโมโซม นิวเคลียสของเซลล์ควบคุมและควบคุมกระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นในเซลล์ ตัวอย่างเช่นคำแนะนำสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนการส่งข้อมูลทางพันธุกรรมการแบ่งเซลล์และกระบวนการเผาผลาญต่างๆ

นอกเหนือจากการจัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมแล้วการเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (การทำซ้ำ) ของ DNA และการสังเคราะห์กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA) โดยการถ่ายทอดดีเอ็นเอ (การถอดความ) ตลอดจนการปรับเปลี่ยน RNA (การประมวลผล) นี้ให้เป็นหน้าที่ที่สำคัญที่สุดของนิวเคลียสของเซลล์

นอกจากดีเอ็นเอในนิวเคลียสของเซลล์แล้วมนุษย์ยังมีไมโทคอนเดรียดีเอ็นเอในไมโทคอนเดรียซึ่งการจำลองแบบนี้ไม่ขึ้นกับนิวเคลียสโดยสิ้นเชิง ข้อมูลของโปรตีนจำนวนมากที่จำเป็นสำหรับห่วงโซ่ทางเดินหายใจถูกเก็บไว้ที่นี่

ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้: การหายใจของเซลล์ในมนุษย์

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

สารนิวเคลียร์คืออะไร?

สารนิวเคลียร์เป็นข้อมูลทางพันธุกรรมที่เข้ารหัสในนิวเคลียส สิ่งนี้เรียกอีกอย่างว่า DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) โมเลกุลของ DNA หรือ RNA ถูกสร้างขึ้นจากส่วนประกอบทางเคมีพื้นฐานนิวคลีโอไทด์และประกอบด้วยน้ำตาล (deoxyribose สำหรับ DNA หรือ ribose สำหรับ RNA) กากฟอสเฟตที่เป็นกรดและเบส เบสเรียกว่าอะดีนีนไซโตซีนกัวนีนหรือไทมีน (หรืออูราซิลในกรณีของอาร์เอ็นเอ) ดีเอ็นเอมีลักษณะเฉพาะเนื่องจากลำดับคงที่ของฐานทั้งสี่ซึ่งแตกต่างกันไปในทุกคน

ดีเอ็นเอไม่ได้อยู่ในรูปของเกลียวอิสระ แต่ถูกห่อหุ้มด้วยโปรตีนพิเศษ (ฮิสโตน) ซึ่งเรียกรวมกันว่าโครมาตินหากโครโมโซมนี้ถูกบีบอัดต่อไปในที่สุดโครโมโซมจะเกิดขึ้นซึ่งสามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ใน metaphase of mitosis คอร์พัสเคิลรูปแท่งจึงเป็นพาหะของข้อมูลทางพันธุกรรมและมีส่วนเกี่ยวข้องกับการแบ่งนิวเคลียส เซลล์ร่างกายมนุษย์ปกติมีโครโมโซม 46 โครโมโซมที่เรียงเป็นคู่ (ชุดโครโมโซมคู่หรือคู่) โครโมโซม 23 โครโมโซมมาจากแม่และ 23 โครโมโซมจากพ่อ

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับไฟล์ ดีเอ็นเอ

นอกจากนี้นิวเคลียสยังมีนิวคลีโอลัสซึ่งสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษว่าเป็นโซนที่ถูกบดอัด ประกอบด้วยไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (rRNA)

อ่านเพิ่มเติมในหัวข้อ ไรโบโซม

caryoplasm คืออะไร?

caryoplasm เรียกอีกอย่างว่าพลาสมานิวเคลียร์หรือนิวคลีโอพลาสซึม อธิบายโครงสร้างที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มนิวเคลียร์ ในทางตรงกันข้ามยังมีไซโทพลาสซึมซึ่งล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอก (พลาสมาเลม)

อ่าน: พลาสมาของเซลล์ในร่างกายมนุษย์

ห้องทั้งสองนี้ประกอบด้วยน้ำและสารปรุงแต่งต่างๆเป็นส่วนใหญ่ ความแตกต่างที่สำคัญระหว่าง caryoplasm และ cytoplasm คือความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ที่แตกต่างกันเช่น Cl- (คลอไรด์) และ Na + (โซเดียม) สภาพแวดล้อมพิเศษนี้ในคาริโอพลาสซึมแสดงถึงสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการจำลองแบบและการถอดความ Chromatin ซึ่งมีสารพันธุกรรมและนิวคลีโอลัสจะถูกเก็บไว้ในคาริโอพลาสซึมด้วย

ขนาดนิวเคลียส

นิวเคลียสของเซลล์ยูคาริโอตมักมีรูปร่างกลมและเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-16 µm นิวคลีโอลัสที่เด่นชัดสามารถมองเห็นได้ชัดเจนในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2–6 µm โดยทั่วไปลักษณะและขนาดของนิวเคลียสของเซลล์ขึ้นอยู่กับชนิดและชนิดของเซลล์อย่างมาก

เยื่อหุ้มสองชั้นของนิวเคลียสของเซลล์

นิวเคลียสของเซลล์ถูกแยกออกจากไซโทพลาสซึมโดยเยื่อหุ้มสองชั้น เมมเบรนสองชั้นนี้เรียกว่าซองนิวเคลียร์และประกอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียร์ด้านในและด้านนอกโดยมีช่องว่างระหว่างนิวเคลียสอยู่ระหว่าง เยื่อหุ้มทั้งสองเชื่อมต่อกันด้วยรูพรุนจึงรวมกันเป็นหน่วยทางสรีรวิทยา (ดูหัวข้อถัดไป)

โดยทั่วไปเยื่อหุ้มสองชั้นมักประกอบด้วย lipid bilayer ซึ่งโปรตีนต่างๆจะถูกฝังอยู่โปรตีนเหล่านี้สามารถปรับเปลี่ยนได้ด้วยกากน้ำตาลต่างๆและเปิดใช้งานการทำงานทางชีวภาพเฉพาะของเยื่อหุ้มนิวเคลียร์

เช่นเดียวกับเยื่อสองชั้นทั้งหมดซองนิวเคลียร์มีทั้งแบบน้ำ (hydrophilic) เช่นเดียวกับการหลีกเลี่ยงน้ำ (ไม่ชอบน้ำ) ส่วนจึงเป็นไขมันและละลายน้ำได้ (amphiphilic) ในสารละลายที่เป็นน้ำลิพิดขั้วของเมมเบรนสองชั้นจะรวมตัวกันและจัดเรียงในลักษณะที่ส่วนที่ชอบน้ำหันเข้าหาน้ำในขณะที่ส่วนที่ไม่ชอบน้ำของชั้นสองชั้นจะติดกัน โครงสร้างพิเศษนี้สร้างเงื่อนไขสำหรับความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์สองชั้นซึ่งหมายความว่าเยื่อหุ้มเซลล์สามารถซึมผ่านได้เฉพาะกับสารบางชนิดเท่านั้น

นอกเหนือจากการแลกเปลี่ยนสารที่มีการควบคุมแล้วซองนิวเคลียร์ยังทำหน้าที่กำหนดขอบเขต (compartmentalization) ของนิวเคลียสของเซลล์และสร้างกำแพงกั้นทางสรีรวิทยาเพื่อให้มีเพียงสารบางชนิดเท่านั้นที่สามารถเข้าและออกจากนิวเคลียสของเซลล์ได้

อ่านเพิ่มเติมในหัวข้อ: เยื่อหุ้มเซลล์

รูขุมขนนิวเคลียร์จำเป็นสำหรับอะไร?

รูขุมขนในเมมเบรนเป็นช่องทางที่ซับซ้อนซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 60 ถึง 100 นาโนเมตรซึ่งสร้างกำแพงกั้นทางสรีรวิทยาระหว่างนิวเคลียสและไซโทพลาซึม จำเป็นสำหรับการขนส่งโมเลกุลบางชนิดไปยังหรือจากนิวเคลียสของเซลล์

โมเลกุลเหล่านี้รวมถึงตัวอย่างเช่น mRNA ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการจำลองแบบและการแปลในภายหลัง DNA จะถูกคัดลอกครั้งแรกในนิวเคลียสของเซลล์เพื่อสร้าง mRNA สำเนาของสารพันธุกรรมนี้ออกจากนิวเคลียสของเซลล์ผ่านรูพรุนนิวเคลียร์และไปถึงไรโบโซมซึ่งเกิดการแปล

หน้าที่ของนิวเคลียสของเซลล์

กระบวนการทางชีววิทยาพื้นฐานสองกระบวนการเกิดขึ้นในนิวเคลียสของเซลล์ในอีกด้านหนึ่งการจำลองแบบของดีเอ็นเอและในทางกลับกันการถอดความคือการถอดความของ DNA เป็น RNA

ในระหว่างการแบ่งเซลล์ (ไมโทซิส) ดีเอ็นเอจะเพิ่มเป็นสองเท่า (การจำลองแบบ) หลังจากข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเซลล์ก็สามารถแบ่งตัวได้และด้วยเหตุนี้จึงเป็นพื้นฐานสำหรับการเจริญเติบโตและการผลัดเซลล์

ในระหว่างการถอดความ DNA หนึ่งในสองสายจะถูกใช้เป็นเทมเพลตและแปลงเป็นลำดับ RNA เสริม ปัจจัยการถอดความหลายประการเป็นตัวกำหนดยีนที่ถูกถอดความ RNA ที่ได้จะถูกแก้ไขในขั้นตอนต่อไปอีกมากมาย ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่มีเสถียรภาพซึ่งสามารถส่งออกไปยังไซโตพลาสซึมและแปลเป็นโปรตีนในที่สุดเรียกว่า messenger RNA (mRNA)

ค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้: ภารกิจของนิวเคลียสของเซลล์

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อนิวเคลียสของเซลล์แบ่งตัว?

การแบ่งนิวเคลียสของเซลล์เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี สองประเภทคือไมโทซิสและไมโอซิสมีความแตกต่างกันในกระบวนการและหน้าที่ของมัน ขึ้นอยู่กับชนิดของการแบ่งนิวเคลียสที่เกิดขึ้นจะได้เซลล์ลูกสาวที่แตกต่างกัน

หลังจากไมโทซิสสิ้นสุดลงคุณจะมีเซลล์ลูกสาวสองเซลล์ที่เหมือนกันกับเซลล์แม่และยังมีชุดโครโมโซมซ้ำอีกด้วย การแบ่งนิวเคลียสของเซลล์ประเภทนี้มีอิทธิพลเหนือสิ่งมีชีวิตของมนุษย์ หน้าที่ของมันคือการผลัดเซลล์ใหม่ทั้งหมดเช่นเซลล์ผิวหนังหรือเซลล์เยื่อเมือก ไมโทซิสเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน แต่มีการแบ่งโครโมโซมที่แท้จริงเพียงครั้งเดียว

ตรงกันข้ามกับสิ่งนี้ไมโอซิสประกอบด้วยหน่วยงานหลักทั้งหมดสองหน่วย ผลลัพธ์ของไมโอซิสที่เสร็จสมบูรณ์คือเซลล์สี่เซลล์ที่มีชุดโครโมโซมเดี่ยว เซลล์สืบพันธุ์เหล่านี้จำเป็นสำหรับการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศดังนั้นจึงพบได้ในอวัยวะสืบพันธุ์เท่านั้น

ในผู้หญิงเป็นเซลล์ไข่ที่มีอยู่ในรังไข่ตั้งแต่แรกเกิด ในสิ่งมีชีวิตของผู้ชายอสุจิจะถูกสร้างขึ้นในอัณฑะและพร้อมสำหรับการปฏิสนธิ
หากคุณสนใจหัวข้อนี้เพิ่มเติมโปรดอ่านบทความถัดไปด้านล่าง: ไมโอซิส - อธิบายง่ายๆ!

เมื่อเซลล์ไข่และอสุจิหลอมรวมกันในระหว่างการปฏิสนธิโครโมโซมเดี่ยวสองชุดจะรวมตัวกันเป็นเซลล์ที่มีไดพลอยด์หนึ่งชุด

อ่านเพิ่มเติมในหัวข้อ: การแบ่งนิวเคลียสของเซลล์

การถ่ายโอนนิวเคลียสของเซลล์คืออะไร?

การถ่ายโอนนิวเคลียส (คำพ้องความหมาย: การปลูกถ่ายนิวเคลียส) คือการนำนิวเคลียสเข้าสู่เซลล์ไข่ที่ไม่มีนิวเคลียส สิ่งนี้ถูกผลิตขึ้นล่วงหน้าเช่นการใช้รังสี UV จากนั้นเซลล์ไข่ที่มีนิวเคลียสในขณะนี้สามารถแทรกเข้าไปในบุคคลที่เจริญเติบโตทางเพศและนำไปสู่ระยะ ด้วยวิธีนี้เซลล์นิวคลีเอตเดิมจะได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมและผลที่ตามมาคือการเปลี่ยนแปลง

ขั้นตอนนี้แสดงถึงประเภทของการปฏิสนธินอกร่างกายและใช้ครั้งแรกในปี พ.ศ. 2511 มีแนวทางการรักษาที่มุ่งสร้างเนื้อเยื่อเฉพาะจากเซลล์ต้นกำเนิดที่สามารถใช้ในการปลูกถ่ายได้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้การถ่ายโอนนิวเคลียร์ของเซลล์ร่างกายเพื่อการโคลน อย่างไรก็ตามด้วยเหตุผลทางจริยธรรมอนุญาตให้ใช้สัตว์ได้เท่านั้นแม้ว่าจะมีการถกเถียงกันอยู่ที่นี่เนื่องจากสัตว์จำนวนมากตายในระหว่างกระบวนการนี้หรือเกิดมาไม่สบาย ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดคือดอลลี่แกะโคลน แกะโคลนตัวนี้มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกับสัตว์แม่ของมัน

นิวเคลียสของเซลล์ประสาท

เซลล์ประสาท (เซลล์ประสาท) เป็นเซลล์ที่แตกต่างกันในที่สุด ตรงกันข้ามกับเซลล์อื่น ๆ คือไม่สามารถแบ่งตัวได้อีกต่อไป อย่างไรก็ตามเซลล์ประสาทมีความสามารถในการสร้างใหม่และการทำงานซ้ำ ๆ อย่างเฉพาะเจาะจง ("ฝึกสมอง") จะเพิ่มความเป็นพลาสติกของสมอง

นิวเคลียสของเซลล์อยู่ในตัวเซลล์ (โสม) ของเซลล์ประสาท ซองจดหมายนิวเคลียร์มีไมอีลินซึ่งเป็นสารที่เกิดขึ้นเฉพาะในระบบประสาทและมีปริมาณโปรตีนต่ำกว่าเยื่อหุ้มสองชั้นอื่น ๆ เท่านั้น

การรับและส่งข้อมูลในรูปแบบของแรงกระตุ้นไฟฟ้า (ศักยภาพในการกระทำ) เป็นงานที่สำคัญที่สุดของเซลล์ประสาท สารสื่อประสาทเป็นสารเคมีที่ช่วยให้เซลล์ประสาทสื่อสารกันได้ ในฐานะศูนย์กลางควบคุมของเซลล์ประสาทนิวเคลียสของเซลล์จะควบคุมการผลิตสารส่งสารต่างๆและการแสดงออกของตัวรับที่เกี่ยวข้องเป็นหลัก

โดยการจับสารสื่อประสาทกับตัวรับที่เหมาะสมผลที่สอดคล้องกันจะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์ประสาท จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องไม่มีเอฟเฟกต์เฉพาะเครื่องส่งสัญญาณ แต่จะมีเฉพาะเอฟเฟกต์เฉพาะตัวรับ นั่นหมายความว่าผลของสารส่งสารขึ้นอยู่กับตัวรับ