ANG NUCLEUS NG CELL: MGA KATANGIAN, PAG-ANDAR, ISTRAKTURA - BIOLOGY - 2026

Ang cell nucleus ay isang pangunahing kompartimento ng mga eukaryotic cells. Ito ang pinaka-masalimuot na istraktura ng ganitong uri ng cell at mayroong genetic material. Pinupunuan nito ang lahat ng mga proseso ng cellular: naglalaman ito ng lahat ng mga tagubilin na naka-encode sa DNA upang maisagawa ang mga kinakailangang reaksyon. Ito ay kasangkot sa mga proseso ng cell division.

Ang lahat ng mga eukaryotic cells ay may isang nucleus, maliban sa ilang tiyak na mga halimbawa tulad ng mga matandang pulang selula ng dugo (erythrocytes) sa mga mamalya at phloem cells sa mga halaman. Katulad nito, mayroong mga cell na may higit sa isang nucleus, tulad ng ilang mga cell ng kalamnan, hepatocytes, at mga neuron.

Ang nuklear ay natuklasan noong 1802 ni Franz Bauer; Gayunpaman, noong 1830 ang siyentipiko na si Robert Brown ay napansin din ang istruktura na ito at naging tanyag bilang pangunahing tuklas nito. Dahil sa malaking sukat nito, maaaring malinaw na sundin sa ilalim ng isang mikroskopyo. Bilang karagdagan, ito ay isang madaling istraktura ng paglamlam.

Ang nucleus ay hindi isang homogenous at static spherical entity na may nagkalat na DNA. Ito ay isang kumplikado at masalimuot na istraktura na may iba't ibang mga sangkap at mga bahagi sa loob. Bilang karagdagan, ito ay pabago-bago at patuloy na nagbabago sa buong siklo ng cell.

katangian

Ang nucleus ay ang pangunahing istraktura na nagbibigay-daan sa pagkita ng kaibahan sa pagitan ng mga eukaryotic at prokaryotic cells. Ito ang pinakamalaking cell kompartimento. Kadalasan, ang nucleus ay malapit sa gitna ng cell, ngunit may mga eksepsyon, tulad ng mga cell ng plasma at mga cell ng epithelial.

Ito ay isang hugis-globo na organelle na halos 5 µm ang lapad sa average, ngunit maaaring umabot ng 12 µm, depende sa uri ng cell. Maaari akong sakupin ang humigit-kumulang na 10% ng kabuuang dami ng cell.

Mayroon itong isang nuclear sobre na nabuo ng dalawang lamad na naghihiwalay sa ito mula sa cytoplasm. Ang materyal na genetic ay inayos kasama ang mga protina sa loob nito.

Sa kabila ng katotohanan na walang ibang mga lamad na subcompartment sa loob ng nucleus, ang isang serye ng mga sangkap o rehiyon sa loob ng istraktura na may mga tiyak na pag-andar ay maaaring makilala.

Mga Tampok

Ang nucleus ay naiugnay sa isang pambihirang bilang ng mga pag-andar, dahil naglalaman ito ng koleksyon ng lahat ng genetic na impormasyon ng cell (hindi kasama ang mitochondrial DNA at chloroplast DNA) at pinangangasiwaan ang mga proseso ng paghahati ng cell. Sa buod, ang mga pangunahing pag-andar ng kernel ay ang mga sumusunod:

Regulasyon ng Gene

Ang pagkakaroon ng isang lipid barrier sa pagitan ng genetic material at ang natitirang bahagi ng mga cytoplasmic na sangkap ay tumutulong upang mabawasan ang pagkagambala ng iba pang mga sangkap sa paggana ng DNA. Ito ay kumakatawan sa isang makabagong ebolusyon ng pagbabago ng malaking kahalagahan para sa mga grupo ng mga eukaryotes.

Pagputol at pag-splicing

Ang proseso ng kahanga-hanga ng messenger RNA ay nangyayari sa nucleus, bago maglakbay ang molekula sa cytoplasm.

Ang layunin ng prosesong ito ay ang pag-aalis ng mga intron ("mga piraso" ng genetic na materyal na hindi coding at nakakagambala sa mga exon, mga lugar na na-coding) mula sa RNA. Nang maglaon, umalis ang RNA sa nucleus, kung saan ito ay isinalin sa mga protina.

Mayroong iba pang mga tiyak na pag-andar ng bawat istraktura ng kernel na tatalakayin sa ibang pagkakataon.

Istraktura at komposisyon

Ang nucleus ay binubuo ng tatlong tinukoy na bahagi: ang nuclear sobre, ang chromatin, at ang nucleolus. Ilalarawan namin nang detalyado ang bawat istraktura sa ibaba:

Nukleyar na sobre

Ang nuclear sobre ay binubuo ng mga lamad ng isang likas na lipid at naghihiwalay sa nucleus mula sa natitirang bahagi ng mga sangkap ng cellular. Ang lamad na ito ay doble at sa pagitan nito ay may isang maliit na puwang na tinatawag na perinuclear space.

Ang panloob at panlabas na sistema ng lamad ay bumubuo ng isang tuluy-tuloy na istraktura na may endoplasmic reticulum

Ang sistemang lamad na ito ay ginambala ng isang serye ng mga pores. Pinapayagan ng mga nukleyar na channel na ito ang pagpapalitan ng materyal na may cytoplasm dahil ang nucleus ay hindi ganap na nahihiwalay mula sa natitirang bahagi ng mga sangkap.

Ang komplikadong pore complex

Sa pamamagitan ng mga pores na ito ang pagpapalitan ng mga sangkap ay nangyayari sa dalawang paraan: pasibo, nang hindi nangangailangan ng paggasta ng enerhiya; o aktibo, na may paggasta ng enerhiya. Pasimple, ang mga maliliit na molekula tulad ng tubig o asin, mas maliit kaysa sa 9 nm o 30-40 kDa, ay maaaring makapasok at umalis.

Nangyayari ito sa kaibahan sa mga mataas na molekulang timbang ng molekula, na nangangailangan ng ATP (enerhiya-adenosine triphosphate) upang ilipat sa pamamagitan ng mga compartment na ito. Ang mga malalaking molekula ay nagsasama ng mga piraso ng RNA (ribonucleic acid) o iba pang mga biomolecules ng isang likas na protina.

Ang mga pores ay hindi lamang butas na dumadaan sa mga molekula. Ang mga ito ay malalaking istruktura ng protina, na maaaring maglaman ng 100 o 200 protina at tinatawag na "nuclear pore complex". Sa istruktura, mukhang katulad ng isang basketball hoop. Ang mga protina na ito ay tinatawag na nucleoporins.

Ang kumplikadong ito ay natagpuan sa isang malaking bilang ng mga organismo: mula sa mga lebadura hanggang sa mga tao. Bilang karagdagan sa pagpapaandar ng cellular transport, kasangkot din ito sa regulasyon ng expression ng gene. Ang mga ito ay isang kailangang-kailangan na istraktura para sa mga eukaryotes.

Sa mga tuntunin ng laki at numero, ang kumplikado ay maaaring maabot ang isang laki ng 125 MDa sa mga vertebrates, at ang isang nucleus sa pangkat ng hayop na ito ay maaaring magkaroon ng tungkol sa 2000 pores. Ang mga katangiang ito ay nag-iiba ayon sa pinag-aralan ng taxon.

Chromatin

Ang Chromatin ay matatagpuan sa nucleus, ngunit hindi natin ito maituturing bilang isang kompartimento nito. Ito ay pinangalanan para sa kanyang mahusay na kakayahan upang kulayan at sundin sa ilalim ng mikroskopyo.

Ang DNA ay isang mahabang haba ng molekulang linear sa eukaryotes. Ang compaction nito ay isang pangunahing proseso. Ang materyal na genetic ay nauugnay sa isang serye ng mga protina na tinatawag na mga histones, na may mataas na pagkakaugnay sa DNA. Mayroon ding iba pang mga uri ng mga protina na maaaring makipag-ugnay sa DNA at hindi sila mga histone.

Sa mga histones, ang DNA ay gumulong at bumubuo ng mga kromosom. Ang mga ito ay mga dynamic na istruktura at hindi palaging matatagpuan sa kanilang pangkaraniwang hugis (ang Xs at Ys na ginagamit namin upang makita sa mga guhit sa mga libro). Ang pag-aayos na ito ay lilitaw lamang sa mga proseso ng paghahati ng cell.

Sa natitirang yugto (kung ang cell ay wala sa proseso ng paghati), ang mga indibidwal na kromosoma ay hindi maaaring makilala. Ang katotohanang ito ay hindi nagmumungkahi na ang mga kromosoma ay homogenous o walang sakit na nagkakalat sa buong nucleus.

Sa interface, ang mga kromosom ay isinaayos sa mga tiyak na domain. Sa mga selula ng mammalian, ang bawat kromosom ay sumasakop sa isang tiyak na "teritoryo".

Mga uri ng Chromatin

Ang dalawang uri ng chromatin ay maaaring makilala: heterochromatin at euchromatin. Ang una ay lubos na condensado at matatagpuan sa paligid ng nucleus, kaya ang makinarya ng transkripsyon ay walang access sa mga gen na ito. Ang Euchromatin ay mas organisado nang maluwag.

Ang Heterochromatin ay nahahati sa dalawang uri: constitutive heterochromatin, na hindi kailanman ipinahayag; at facultative heterochromatin, na hindi nai-transcribe sa ilang mga cell at nasa iba pa.

Ang pinakatanyag na halimbawa ng heterochromatin bilang isang regulator ng expression ng gene ay ang paghalay at hindi pagkilos ng X chromosome.Sa mga mamalya, ang mga babae ay mayroong XX sex chromosome, habang ang mga lalaki ay XY.

Para sa mga kadahilanan ng dosis ng gene, ang mga babae ay hindi maaaring magkaroon ng dalawang beses sa maraming mga gene sa X bilang mga lalaki. Upang maiwasan ang alitan na ito, ang isang X chromosome ay random na hindi aktibo (nagiging heterochromatin) sa bawat cell.

Nukleolus

Ang nucleolus ay isang napaka-nauugnay na panloob na istraktura ng nucleus. Ito ay hindi isang kompartimento na pinapawi ng mga lamad na istruktura, ito ay isang mas madidilim na lugar ng nucleus na may mga tiyak na pag-andar.

Ang mga gen na code para sa ribosomal RNA, na na-transcript ng RNA polymerase I, ay pinagsama sa lugar na ito.Sa DNA ng tao, ang mga gen na ito ay matatagpuan sa mga satellite ng mga sumusunod na chromosom: 13, 14, 15, 21 at 22. Ito ang mga ito. mga organisador ng nucleolar.

Kaugnay nito, ang nucleolus ay nahihiwalay sa tatlong mga discrete na rehiyon: mga sentro ng fibrillar, mga bahagi ng fibrillar, at mga butil na butil.

Ang mga kamakailang pag-aaral ay naipon ang higit pa at higit na katibayan ng posibleng mga karagdagang pag-andar ng nucleolus, hindi lamang pinigilan sa synthesis at pagpupulong ng ribosomal RNA.

Sa kasalukuyan ay pinaniniwalaan na ang nucleolus ay maaaring kasangkot sa pagpupulong at synthesis ng iba't ibang mga protina. Ang mga pagbabago sa post-transcriptional ay napatunayan din sa nuclear zone na ito.

Ang nucleolus ay kasangkot din sa mga pag-andar ng regulasyon. Ang isang pag-aaral ay nagpakita kung paano ito nauugnay sa mga tumor ng suppressor na protina.

Mga katawan ni Cajal

Ang mga katawan ng Cajal (tinatawag ding mga coiled body) ay nagdadala ng pangalan na ito bilang paggalang sa kanilang tuklas, si Santiago Ramón y Cajal. Napansin ng mananaliksik na ito ang mga corpuscy na ito sa mga neuron noong 1903.

Ang mga ito ay maliit na istraktura sa anyo ng mga spheres at umiiral mula 1 hanggang 5 kopya bawat nucleus. Ang mga katawan na ito ay napaka kumplikado na may medyo mataas na bilang ng mga sangkap, kabilang ang mga salik na ito ng transkripsyon at makinarya na may kaugnayan sa pag-splice.

Ang mga spherical na istrukturang ito ay natagpuan sa iba't ibang bahagi ng nucleus, dahil ang mga ito ay mga mobile na istruktura. Karaniwan silang matatagpuan sa nucleoplasm, kahit na sa mga selula ng kanser sila ay natagpuan sa nucleolus.

Mayroong dalawang uri ng mga katawan ng Box sa pangunahing, naiuri ayon sa kanilang sukat: malaki at maliit.

Mga katawan ng PML

Ang mga PML (promyelocytic leukemia) na katawan ay maliit na spherical subnuclear na lugar na may kahalagahan sa klinikal, dahil sila ay nauugnay sa mga impeksyon sa viral at oncogenesis.

Kilala sila sa pamamagitan ng iba't ibang mga pangalan sa panitikan, tulad ng nuclear domain 10, Kremer body, at PML oncogenic domain.

Ang isang nucleus ay may 10 hanggang 30 ng mga domain na ito at may diameter na 0.2 hanggang 1.0 µm. Kabilang sa mga pag-andar nito, ang regulasyon ng mga gene at synthesis ng RNA.

Mga Sanggunian

1. Adam, SA (2001). Ang komplikadong pore complex. Biome ng Genome, 2 (9), mga review0007.1-mga review0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biology: buhay sa mundo. Edukasyon sa Pearson.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ, & Bazett-Jones, DP (2000). Ang promyelocytic leukemia (PML) na mga nuklear na katawan ay mga istruktura ng protina na hindi makaipon ng RNA. Ang Journal ng cell biology, 148 (2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Ang cell nucleus. Elsevier.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Ang cell: isang molekular na diskarte. Sunderland, MA: Mga kasama sa Sinauer.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biology. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Pag-andar ng arkitektura sa cell nucleus. Biochemical Journal, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, & Rovasio, RA (2008). Ang histology at embryology ng tao: cellular at molekular na mga base. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Ang nuclear sobre. Ang pananaw ng Cold Spring Harbour sa biology, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Ang komplikadong butas ng nukleyar - istraktura at pag-andar nang sulyap. Journal of Cell Science, 128 (3), 423-429.
11. Montaner, AT (2002). Accessory ng katawan ni Cajal. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW, & Forbes, DJ (1987). Ang nucleus: istraktura, pag-andar, at dinamika. Taunang pagsusuri ng biochemistry, 56 (1), 535-565.