Chức năng của nhân tế bào

Giới thiệu

Hạt nhân (nhân tế bào) tạo thành bào quan lớn nhất của tế bào nhân thực và nằm trong tế bào chất, ngăn cách nhau bằng màng kép (vỏ nhân). Là vật mang thông tin di truyền, nhân tế bào chứa thông tin di truyền dưới dạng nhiễm sắc thể (sợi DNA) và do đó đóng một vai trò thiết yếu trong sự di truyền. Hầu hết các tế bào của động vật có vú chỉ có một nhân; cái này tròn và có đường kính từ 5 đến 16 micromet. Một số loại tế bào, chẳng hạn như sợi cơ hoặc tế bào chuyên biệt trong xương, có thể có nhiều hơn một nhân.

Nhận thêm thông tin về Nhân tế bào

Chức năng của nhân tế bào

Nhân tế bào là bào quan quan trọng nhất trong tế bào và chiếm 10-15% thể tích tế bào. Nhân chứa hầu hết thông tin di truyền của tế bào. Ở người, ngoài nhân tế bào, ty thể còn chứa DNA ("DNA ty thể"). Tuy nhiên, bộ gen của ty thể chỉ mã hóa một số protein, những protein này chủ yếu cần thiết trong chuỗi hô hấp để sản xuất năng lượng.

Đọc thêm về điều này tại:

• Ti thể
• Hô hấp tế bào ở người (chuỗi hô hấp)

Hình minh họa nhân tế bào

1. Nhân tế bào -
   Nhân tế bào
2. Màng nhân ngoài
   (Màng nhân)
   Nucleolemma
3. Màng nhân bên trong
4. Tiểu thể hạt nhân
   Hạt nhân
5. Plasma hạt nhân
   Hạt nhân
6. Sợi DNA
7. Lỗ hạt nhân
8. Nhiễm sắc thể
9. ô
   Celulla
   A - hạt nhân
   B - ô

Bạn có thể tìm thấy tổng quan về tất cả các hình ảnh từ Dr-Gumpert trong: hình ảnh y tế

Lưu trữ thông tin di truyền

Là một kho dự trữ axit deoxyribonucleic (DNA), nhân tế bào là trung tâm điều khiển của tế bào và điều hòa nhiều quá trình quan trọng của quá trình trao đổi chất của tế bào. Nhân tế bào rất cần thiết cho tế bào hoạt động. Tế bào không có nhân thường không thể tồn tại. Một ngoại lệ cho điều này là các tế bào hồng cầu có nhân (Erythrocytes). Ngoài các chức năng điều hòa, các nhiệm vụ của nhân tế bào bao gồm lưu trữ, nhân đôi và truyền DNA.

DNA nằm ở dạng một chuỗi xoắn kép dài, giống như sợi trong nhân tế bào, nơi nó được đóng gói chặt chẽ vào nhiễm sắc thể với các protein cốt lõi là histone. Nhiễm sắc thể bao gồm các chất nhiễm sắc, chỉ ngưng tụ thành các nhiễm sắc thể có thể nhìn thấy được ở kính hiển vi trong quá trình phân chia tế bào. Mỗi tế bào của con người chứa 23 nhiễm sắc thể nhân đôi, được thừa hưởng từ cả bố và mẹ. Một nửa số gen trong tế bào đến từ mẹ, nửa còn lại từ bố.

Nhân tế bào kiểm soát các quá trình trao đổi chất trong tế bào bằng cách sử dụng các phân tử truyền tin được tạo ra từ RNA. Thông tin di truyền mã hóa cho các protein chịu trách nhiệm về chức năng và cấu trúc của tế bào. Nếu cần, một số đoạn nhất định của DNA, được gọi là gen, được phiên mã thành một chất thông tin (RNA thông tin hoặc mRNA). MRNA được hình thành sẽ rời khỏi nhân tế bào và đóng vai trò như khuôn mẫu để tổng hợp các protein tương ứng.

Hãy nghĩ về DNA như một loại ngôn ngữ được mã hóa được tạo thành từ bốn chữ cái. Đây là bốn cơ sở: adenine, thymine, guanine và cytosine. Những chữ cái này tạo nên các từ, mỗi từ được tạo thành từ ba cơ sở, được gọi là codon.

Mỗi codon mã hóa cho một axit amin nhất định và do đó tạo cơ sở cho quá trình sinh tổng hợp protein, bởi vì trình tự các bazơ của gen được dịch mã thành protein bằng cách liên kết các axit amin tương ứng. Toàn bộ thông tin được mã hóa này được gọi là mã di truyền. Trình tự cụ thể của các base làm cho DNA của chúng ta trở nên độc nhất và xác định gen của chúng ta.

Nhưng không chỉ có bazơ tham gia vào cấu trúc của DNA. DNA được cấu tạo từ các nucleotide liên tiếp, lần lượt bao gồm đường, phốt phát và bazơ. Các nucleotide đại diện cho xương sống của DNA, ở dạng chuỗi xoắn kép xoắn. Ngoài ra, sợi này còn được cô đặc lại để phù hợp với nhân nhỏ của tế bào. Sau đó, người ta cũng nói về nhiễm sắc thể như một dạng đóng gói cho DNA. Với mỗi lần phân chia tế bào, DNA hoàn chỉnh được sao chép để mỗi tế bào con cũng chứa thông tin di truyền hoàn toàn giống nhau.

Nhiễm sắc thể được sử dụng để đóng gói DNA

Nhiễm sắc thể là một dạng đóng gói nhất định của vật liệu di truyền (DNA) của chúng ta mà chỉ có thể nhìn thấy trong quá trình phân chia tế bào. DNA là một cấu trúc tuyến tính quá dài để nằm gọn trong nhân tế bào của chúng ta ở trạng thái tự nhiên. Vấn đề này được giải quyết bằng các vòng xoắn ốc tiết kiệm không gian khác nhau của DNA và sự kết hợp của các protein nhỏ xung quanh mà DNA có thể tiếp tục quấn. Dạng DNA nhỏ gọn nhất là nhiễm sắc thể. Dưới kính hiển vi, chúng xuất hiện dưới dạng các cơ thể hình que với phần thắt ở trung tâm. Dạng DNA này chỉ có thể được quan sát thấy trong quá trình phân chia tế bào, tức là trong quá trình nguyên phân. Đến lượt mình, quá trình phân chia tế bào có thể được chia thành nhiều giai đoạn, theo đó các nhiễm sắc thể được biểu thị tốt nhất trong phép siêu phân. Tế bào cơ thể bình thường có bộ nhiễm sắc thể kép, gồm 46 nhiễm sắc thể.

Thông tin thêm về sự phân chia nhân tế bào có tại: Nguyên phân

RNA như một phần của nhân tế bào

RNA mô tả axit ribonucleic, có cấu trúc tương tự như cấu trúc của DNA. Tuy nhiên, đây là cấu trúc sợi đơn khác với DNA về các thành phần riêng lẻ. Ngoài ra, RNA cũng ngắn hơn nhiều so với DNA và có một số nhiệm vụ khác nhau so với nó. Bằng cách này, RNA có thể được chia thành các phân nhóm RNA khác nhau thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Trong số những thứ khác, mRNA đóng một vai trò quan trọng trong quá trình phân chia nhân tế bào. Giống như tRNA, nó cũng được sử dụng trong sản xuất protein và enzym. Một phân nhóm khác của RNA là rRNA, là một phần của ribosome và do đó cũng tham gia vào quá trình sản xuất protein.

Tổng hợp protein

Bước đầu tiên trong quá trình sinh tổng hợp protein là phiên mã DNA thành mRNA (phiên mã) và diễn ra trong nhân tế bào. Một sợi DNA đóng vai trò là khuôn mẫu cho một chuỗi RNA bổ sung. Tuy nhiên, vì không có protein nào có thể được tạo ra trong nhân tế bào, mRNA được tạo thành phải được thải vào tế bào chất và đưa đến ribosome, nơi diễn ra quá trình tổng hợp thực sự của protein. Trong ribosome, mRNA được chuyển đổi thành một chuỗi các axit amin được sử dụng để xây dựng protein. Quá trình này được gọi là quá trình dịch.

Tuy nhiên, trước khi RNA thông tin có thể được vận chuyển ra khỏi lõi, đầu tiên nó được xử lý theo nhiều bước, nghĩa là, một số trình tự nhất định được nối hoặc cắt ra và ghép lại với nhau. Điều này có nghĩa là các biến thể protein khác nhau có thể phát sinh từ một bản sao. Quá trình này cho phép con người tạo ra một số lượng lớn các protein khác nhau với tương đối ít gen.

Nhân rộng

Một chức năng quan trọng khác của tế bào, diễn ra trong nhân tế bào, là nhân đôi DNA (Nhân rộng). Trong một tế bào, có một chu kỳ xây dựng và phân hủy liên tục: protein cũ, chất ô nhiễm và các sản phẩm trao đổi chất bị phá vỡ, protein mới phải được tổng hợp và năng lượng phải được sản xuất. Ngoài ra, tế bào lớn lên và phân chia thành hai tế bào con giống nhau. Tuy nhiên, trước khi một tế bào có thể phân chia, tất cả thông tin di truyền trước tiên phải được sao chép.Điều này rất quan trọng vì bộ gen của tất cả các tế bào trong một sinh vật là hoàn toàn giống nhau.

Sự sao chép diễn ra tại một thời điểm xác định chính xác trong quá trình phân chia tế bào trong nhân tế bào; cả hai quá trình được liên kết chặt chẽ và được kiểm soát bởi một số protein (Enzyme) được quy định. Đầu tiên, DNA sợi kép được tách ra và mỗi sợi đơn đóng vai trò như khuôn mẫu cho quá trình nhân đôi tiếp theo. Để làm được điều này, các enzym khác nhau gắn vào DNA và bổ sung cho sợi đơn để tạo thành một chuỗi xoắn kép mới. Vào cuối quá trình này, một bản sao chính xác của DNA đã được tạo ra, bản sao này có thể được truyền cho tế bào con khi nó phân chia.

Tuy nhiên, nếu sai sót xảy ra ở một trong các giai đoạn của chu kỳ tế bào, các đột biến khác nhau có thể phát triển. Có nhiều loại đột biến có thể xảy ra một cách tự phát trong các giai đoạn khác nhau của chu kỳ tế bào. Ví dụ, nếu một gen bị lỗi, nó được gọi là đột biến gen. Tuy nhiên, nếu lỗi ảnh hưởng đến một số nhiễm sắc thể hoặc bộ phận nhiễm sắc thể, thì đó là một đột biến nhiễm sắc thể. Nếu số lượng nhiễm sắc thể bị ảnh hưởng, nó sẽ dẫn đến đột biến gen.

Chủ đề cũng có thể được bạn quan tâm: Quang sai nhiễm sắc thể - nó có nghĩa là gì?

Các lỗ nhân và các con đường truyền tín hiệu

Màng kép của vỏ nhân có các lỗ xốp phục vụ cho việc vận chuyển chọn lọc protein, axit nucleic và tín hiệu các chất ra vào nhân.

Một số yếu tố trao đổi chất và các chất tín hiệu đến được nhân qua các lỗ này và ảnh hưởng đến quá trình phiên mã của một số protein ở đó. Việc chuyển đổi thông tin di truyền thành protein được theo dõi nghiêm ngặt và được điều chỉnh bởi nhiều yếu tố trao đổi chất và các chất tín hiệu, người ta nói đến sự biểu hiện của gen. Nhiều con đường tín hiệu diễn ra ở một đầu tế bào trong nhân và ảnh hưởng đến sự biểu hiện gen của một số protein ở đó.

Cơ thể hạt nhân (nucleolus)

Bên trong nhân của tế bào nhân thực là nhân, thể nhân. Một tế bào có thể chứa một hoặc nhiều nucleoli, và các tế bào hoạt động mạnh và phân chia thường xuyên có thể chứa tới 10 nucleoli.

Nhân là một cấu trúc hình cầu, đặc, có thể nhìn rõ dưới kính hiển vi ánh sáng và được phân định rõ ràng trong nhân tế bào. Nó tạo thành một vùng độc lập về mặt chức năng của lõi, nhưng không được bao quanh bởi màng riêng của nó. Các nucleolus bao gồm DNA, RNA và protein nằm cùng nhau trong một khối đặc. Sự trưởng thành của các tiểu đơn vị ribosome diễn ra trong nucleolus. Càng nhiều protein được tổng hợp trong một tế bào, thì càng cần nhiều ribosome và do đó các tế bào hoạt động trao đổi chất có một số cơ thể nhân.

Chức năng của nhân trong tế bào thần kinh

Nhân trong tế bào thần kinh có nhiều chức năng khác nhau. Nhân của tế bào thần kinh nằm trong thân tế bào (Soma) cùng với các thành phần tế bào khác (bào quan), chẳng hạn như lưới nội chất (ER) và bộ máy Golgi. Như trong tất cả các tế bào cơ thể, nhân tế bào chứa thông tin di truyền dưới dạng DNA. Do sự hiện diện của DNA, các tế bào cơ thể khác có thể tự nhân đôi thông qua nguyên phân. Tuy nhiên, tế bào thần kinh là những tế bào rất đặc hiệu và biệt hóa cao, là một phần của hệ thần kinh. Do đó, chúng không còn khả năng tăng gấp đôi. Tuy nhiên, nhân tế bào đảm nhận một nhiệm vụ quan trọng khác. Trong số những thứ khác, các tế bào thần kinh chịu trách nhiệm về sự kích thích của cơ bắp của chúng ta, cuối cùng dẫn đến chuyển động của các cơ. Giao tiếp giữa các tế bào thần kinh và giữa các tế bào thần kinh và cơ bắp diễn ra thông qua các chất truyền tin (Hệ thống điều khiển). Các chất hóa học này và các chất duy trì sự sống quan trọng khác được tạo ra với sự trợ giúp của nhân tế bào. Không chỉ nhân tế bào mà các thành phần khác của soma cũng đóng vai trò quan trọng. Ngoài ra, nhân tế bào kiểm soát tất cả các con đường trao đổi chất trong tất cả các tế bào, bao gồm cả tế bào thần kinh. Để làm được điều này, nhân tế bào chứa tất cả các gen của chúng ta, tùy thuộc vào việc sử dụng, chúng có thể được đọc và dịch mã thành các protein và enzym cần thiết.

Bạn có thể tìm thêm thông tin về tính đặc biệt của tế bào thần kinh tại: Tế bào thần kinh