Hạt nhân

Giới thiệu

Nhân tế bào hay nhân là bào quan lớn nhất trong tế bào và nằm trong tế bào chất của tế bào nhân thực. Nhân tế bào tròn, được bao bọc bởi một màng kép (bao nhân), chứa thông tin di truyền được đóng gói trong chất nhiễm sắc, axit deoxyribonucleic (DNA). Là một kho lưu trữ thông tin di truyền, nhân tế bào có tầm quan trọng trung tâm đối với tính di truyền.

Chức năng của nhân tế bào

Tất cả các tế bào của con người ngoại trừ hồng cầu đều có nhân trong đó DNA ở dạng nhiễm sắc thể. Nhân tế bào quy định và kiểm soát tất cả các quá trình diễn ra trong tế bào. Ví dụ, hướng dẫn tổng hợp protein, truyền thông tin di truyền, phân chia tế bào và các quá trình trao đổi chất khác nhau.

Ngoài việc lưu trữ thông tin di truyền, nhân đôi (Nhân rộng) của DNA và sự tổng hợp các axit ribonucleic (RNA) bằng cách phiên mã DNA (phiên mã), cũng như sửa đổi RNA này (xử lý) thành các chức năng quan trọng nhất của nhân tế bào.

Ngoài ADN trong nhân tế bào, con người còn có ADN trong ti thể, quá trình sao chép hoàn toàn không phụ thuộc vào nhân. Thông tin của nhiều protein cần thiết cho chuỗi hô hấp được lưu trữ ở đây.

Tìm hiểu thêm về chủ đề này: Hô hấp tế bào ở người

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
   Nucleoplasm
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 dưới: hình ảnh y tế

Hạt nhân là chất gì?

Chất nhân là thông tin di truyền được mã hóa trong nhân. Đây còn được gọi là DNA (axit deoxyribonucleic). Một phân tử DNA hoặc RNA lần lượt được tạo thành từ các khối xây dựng hóa học cơ bản, các nucleotide, và bao gồm một đường (deoxyribose cho DNA hoặc ribose cho RNA), một gốc phốt phát có tính axit và một bazơ. Các bazơ được gọi là adenine, cytosine, guanine hoặc thymine (hoặc uracil trong trường hợp RNA). DNA là duy nhất vì trình tự cố định của bốn base, khác nhau ở mỗi người.

DNA không phải ở dạng sợi tự do mà được bao bọc xung quanh các protein đặc biệt (histone), được gọi chung là chất nhiễm sắc. Do đó, các tiểu thể hình que là vật mang thông tin di truyền và tham gia vào quá trình phân chia nhân. Một tế bào cơ thể người bình thường có 46 nhiễm sắc thể xếp thành từng cặp (bộ nhiễm sắc thể kép hoặc lưỡng bội). 23 nhiễm sắc thể đến từ mẹ và 23 nhiễm sắc thể từ cha.

Tìm hiểu thêm về DNA

Hơn nữa, hạt nhân chứa nucleolus, đặc biệt đáng chú ý là một vùng nén chặt. Nó bao gồm RNA ribosome (rRNA).

Đọc thêm về chủ đề Ribôxôm

Caryoplasm là gì?

Caryoplasm còn được gọi là huyết tương hạt nhân hoặc nucleoplasm. Nó mô tả các cấu trúc nằm trong màng nhân. Ngược lại, cũng có tế bào chất, được bao bọc bởi màng tế bào bên ngoài (plasmalemm).

Đọc thêm: Huyết tương tế bào trong cơ thể người

Hai phòng này chủ yếu chứa nước và các chất phụ gia khác nhau. Một sự khác biệt quan trọng giữa tế bào chất và tế bào chất là nồng độ khác nhau của các chất điện giải, chẳng hạn như Cl- (clorua) và Na + (natri). Mô đặc biệt này trong karyoplasm đại diện cho môi trường tối ưu cho các quá trình sao chép và phiên mã. Chất nhiễm sắc, chứa vật liệu di truyền và nucleolus cũng được lưu trữ trong karyoplasm.

Kích thước hạt nhân

Nhân tế bào nhân thực thường có hình dạng tròn và đường kính từ 5-16 µm. Các hạt nhân dễ thấy có thể được nhìn thấy rõ ràng trong kính hiển vi ánh sáng và có đường kính 2–6 µm. Nói chung, sự xuất hiện và kích thước của nhân tế bào phụ thuộc rất nhiều vào loại tế bào và loài.

Màng kép của nhân tế bào

Nhân tế bào ngăn cách với tế bào chất bằng màng kép. Màng kép này được gọi là vỏ nhân và bao gồm một màng nhân bên trong và bên ngoài, với không gian quanh nhân ở giữa. Cả hai màng được kết nối với nhau bằng các lỗ và do đó tạo thành một đơn vị sinh lý (xem phần tiếp theo).

Nói chung, màng kép luôn bao gồm một lớp kép lipid trong đó các protein khác nhau được nhúng vào.Những protein này có thể được biến đổi với nhiều cặn đường khác nhau và kích hoạt các chức năng sinh học cụ thể của màng nhân.

Giống như tất cả các màng kép khác, vỏ nhân có cả một chất ưa nước (ưa nước) cũng như tránh nước (kỵ nước) Phần và do đó là chất béo và tan trong nước (amphiphilic). Trong dung dịch nước, các lipid phân cực của màng kép tạo thành tập hợp và được sắp xếp theo cách mà phần ưa nước đối diện với nước, trong khi các phần kỵ nước của lớp kép được gắn vào nhau. Cấu trúc đặc biệt này tạo điều kiện cho tính thấm chọn lọc của màng kép, nghĩa là màng tế bào chỉ thấm được một số chất nhất định.

Ngoài sự trao đổi chất có quy luật, vỏ hạt nhân còn dùng để phân định (Phân chia) của nhân tế bào và tạo thành hàng rào sinh lý để chỉ một số chất có thể ra vào nhân tế bào.

Đọc thêm về chủ đề: Màng tế bào

Các lỗ rỗng nhân cần thiết để làm gì?

Các lỗ trong màng là những kênh phức tạp có đường kính từ 60 đến 100 nm tạo thành hàng rào sinh lý giữa nhân và tế bào chất. Chúng cần thiết cho việc vận chuyển các phân tử nhất định đến hoặc đi từ nhân tế bào.

Ví dụ, những phân tử này bao gồm mRNA, có tầm quan trọng lớn trong quá trình sao chép và dịch mã sau đó. DNA được sao chép đầu tiên trong nhân tế bào để mRNA được tạo ra. Bản sao của vật liệu di truyền này rời khỏi nhân tế bào qua lỗ nhân và đến các ribosome, nơi dịch mã diễn ra.

Chức năng của nhân tế bào

Hai quá trình sinh học cơ bản diễn ra trong nhân tế bào: một mặt, sao chép DNA và mặt khác, phiên mã, tức là phiên mã DNA thành RNA.

Trong quá trình phân chia tế bào (nguyên phân), DNA nhân đôi (sao chép). Chỉ sau khi toàn bộ thông tin di truyền đã được nhân đôi thì tế bào mới có thể phân chia và từ đó tạo cơ sở cho sự tăng trưởng và đổi mới tế bào.

Trong quá trình phiên mã, một trong hai chuỗi DNA được sử dụng làm khuôn mẫu và được chuyển đổi thành chuỗi RNA bổ sung. Một loạt các yếu tố phiên mã quyết định gen nào được phiên mã. RNA kết quả được sửa đổi trong nhiều bước tiếp theo. Sản phẩm cuối cùng ổn định có thể được xuất vào tế bào chất và cuối cùng được dịch mã thành các khối xây dựng protein được gọi là RNA thông tin (mRNA).

Tìm hiểu thêm về điều này: Nhiệm vụ của nhân tế bào

Điều gì xảy ra khi nhân tế bào phân chia?

Phân chia nhân tế bào được hiểu là sự phân chia nhân tế bào, có thể diễn ra theo hai cách khác nhau. Hai loại, nguyên phân và meiosis, khác nhau về quá trình và chức năng của chúng. Tùy thuộc vào kiểu phân chia nhân đã diễn ra mà thu được các tế bào con khác nhau.

Sau khi nguyên phân kết thúc, bạn có hai tế bào con giống hệt tế bào mẹ và cũng có bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội. Kiểu phân chia nhân tế bào này chiếm ưu thế trong cơ thể người. Chức năng của chúng là đổi mới tất cả các tế bào, chẳng hạn như tế bào da hoặc tế bào màng nhầy. Nguyên phân diễn ra nhiều pha, nhưng chỉ có một lần phân chia thực sự của nhiễm sắc thể.

Ngược lại với điều này, meiosis bao gồm tổng cộng hai phân chia cốt lõi. Kết quả của một meiosis hoàn chỉnh là bốn tế bào chứa bộ nhiễm sắc thể đơn bội. Các tế bào mầm này cần thiết cho sinh sản hữu tính và do đó chỉ được tìm thấy trong cơ quan sinh dục.

Ở phụ nữ, đó là các tế bào trứng có trong buồng trứng từ khi sinh ra. Ở các sinh vật nam, tinh trùng được sản xuất trong tinh hoàn và sẵn sàng để thụ tinh.
Nếu bạn còn quan tâm đến chủ đề này, hãy đọc bài viết tiếp theo của chúng tôi dưới đây: Meiosis - giải thích đơn giản!

Khi tế bào trứng và tinh trùng hợp nhất trong quá trình thụ tinh, hai bộ nhiễm sắc thể đơn bội tạo thành một tế bào có một bộ lưỡng bội.

Đọc thêm về chủ đề: Phân chia nhân tế bào

Chuyển nhân tế bào là gì?

Chuyển nhân (từ đồng nghĩa: cấy nhân) là việc đưa nhân vào tế bào trứng mà không có nhân. Điều này đã được sản xuất nhân tạo từ trước, ví dụ sử dụng bức xạ UV. Tế bào trứng hiện đã có nhân sau đó có thể được đưa vào một cá thể trưởng thành về mặt giới tính và mang thai đến kỳ hạn. Bằng cách này, tế bào có nhân trước đây nhận được thông tin di truyền và kết quả là thay đổi.

Quy trình này đại diện cho một kiểu thụ tinh vô tính và được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1968. Có những phương pháp điều trị nhằm mục đích tạo ra các mô cụ thể từ các tế bào gốc có thể được sử dụng để cấy ghép. Ngoài ra, chuyển nhân tế bào soma có thể được sử dụng để nhân bản. Tuy nhiên, vì lý do đạo đức, điều này chỉ được phép đối với động vật, mặc dù nó cũng gây tranh cãi ở đây, vì nhiều động vật chết trong quá trình này hoặc sinh ra bị bệnh. Ví dụ nổi tiếng nhất là con cừu nhân bản Dolly. Con cừu nhân bản này giống hệt về mặt di truyền với con vật mẹ của nó.

Nhân của tế bào thần kinh

Tế bào thần kinh (neuron) là những tế bào đã biệt hóa ở giai đoạn cuối. Ngược lại với các tế bào khác, chúng không thể phân chia được nữa. Tuy nhiên, các tế bào thần kinh có khả năng tái tạo và sự lặp lại cụ thể của các nhiệm vụ ("luyện não") làm tăng tính dẻo của não.

Nhân tế bào nằm trong thân tế bào (soma) của tế bào thần kinh. Vỏ nhân chứa myelin, một chất đặc biệt xuất hiện trong hệ thần kinh, và chỉ có hàm lượng protein thấp hơn các loại màng kép khác.

Việc tiếp nhận và truyền thông tin dưới dạng xung điện (điện thế hoạt động) là nhiệm vụ quan trọng nhất của tế bào thần kinh. Chất dẫn truyền thần kinh là những sứ giả hóa học cho phép các tế bào thần kinh giao tiếp với nhau. Là trung tâm điều khiển của tế bào thần kinh, nhân tế bào chủ yếu điều chỉnh việc sản xuất các chất truyền tin khác nhau và sự biểu hiện của các thụ thể tương ứng.

Bằng cách liên kết chất dẫn truyền thần kinh với thụ thể thích hợp, hiệu ứng tương ứng sẽ được chuyển đến tế bào thần kinh. Điều quan trọng là không có tác dụng đặc hiệu cho chất dẫn truyền, mà chỉ có tác dụng đặc hiệu cho thụ thể. Điều này có nghĩa là tác dụng của chất truyền tin phụ thuộc vào thụ thể.