NUKLEUS SEL: CIRI, FUNGSI, STRUKTUR - BIOLOGI - 2025

The nukleus sel ialah petak asas sel-sel eukariot. Ini adalah struktur jenis sel yang paling ketara dan mempunyai bahan genetik. Ia mengarahkan semua proses selular: mengandungi semua arahan yang dikodkan dalam DNA untuk melakukan reaksi yang diperlukan. Ia terlibat dalam proses pembahagian sel.

Semua sel eukariotik mempunyai nukleus, kecuali beberapa contoh khusus seperti sel darah merah matang (eritrosit) pada mamalia dan sel floem pada tumbuhan. Begitu juga, terdapat sel dengan lebih daripada satu nukleus, seperti beberapa sel otot, hepatosit, dan neuron.

Inti ditemui pada tahun 1802 oleh Franz Bauer; Namun, pada tahun 1830 saintis Robert Brown juga memerhatikan struktur ini dan menjadi terkenal sebagai penemu utamanya. Kerana saiznya yang besar, ia dapat dilihat dengan jelas di bawah mikroskop. Di samping itu, ia adalah struktur pewarnaan yang mudah.

Inti bukan entiti sfera yang homogen dan statik dengan DNA tersebar. Ini adalah struktur yang kompleks dan rumit dengan komponen dan bahagian yang berlainan di dalamnya. Di samping itu, ia bersifat dinamik dan sentiasa berubah sepanjang kitaran sel.

ciri-ciri

Inti adalah struktur utama yang membolehkan pembezaan antara sel eukariotik dan prokariotik. Ia adalah petak sel terbesar. Umumnya, nukleus dekat dengan pusat sel, tetapi ada pengecualian, seperti sel plasma dan sel epitelium.

Ini adalah organel berbentuk sfera berdiameter sekitar 5 µm rata-rata, tetapi dapat mencapai 12 µm, bergantung pada jenis sel. Saya dapat menguasai kira-kira 10% dari jumlah isi sel.

Ia mempunyai sampul nuklear yang dibentuk oleh dua membran yang memisahkannya dari sitoplasma. Bahan genetik disusun bersama dengan protein di dalamnya.

Walaupun tidak ada subkomponen membran lain di dalam nukleus, serangkaian komponen atau wilayah dalam struktur yang mempunyai fungsi khusus dapat dibedakan.

ciri-ciri

Nukleus dikaitkan dengan sejumlah fungsi yang luar biasa, kerana ia mengandungi pengumpulan semua maklumat genetik sel (tidak termasuk DNA mitokondria dan DNA kloroplas) dan mengarahkan proses pembelahan sel. Ringkasnya, fungsi utama kernel adalah seperti berikut:

Peraturan gen

Kewujudan penghalang lipid antara bahan genetik dan komponen sitoplasma selebihnya membantu mengurangkan gangguan komponen lain dalam fungsi DNA. Ini mewakili inovasi evolusi yang sangat penting bagi kumpulan eukariota.

Keratan dan penyambungan

Proses penyambungan RNA pemesejan berlaku di nukleus, sebelum molekul bergerak ke sitoplasma.

Objektif proses ini adalah penghapusan intron ("kepingan" bahan genetik yang tidak berkod dan yang mengganggu ekson, kawasan yang sedang dikodkan) dari RNA. Kemudian, RNA meninggalkan inti, di mana ia diterjemahkan menjadi protein.

Terdapat fungsi lain yang lebih spesifik bagi setiap struktur kernel yang akan dibincangkan kemudian.

Struktur dan komposisi

Inti terdiri daripada tiga bahagian yang ditentukan: sampul nuklear, kromatin, dan nukleolus. Kami akan menerangkan setiap struktur secara terperinci di bawah:

Sampul surat nuklear

Sampul nuklear terdiri daripada membran yang mempunyai sifat lipid dan memisahkan inti dari komponen sel yang lain. Membran ini berganda dan di antara keduanya terdapat ruang kecil yang disebut ruang perinuklear.

Sistem membran dalaman dan luaran membentuk struktur berterusan dengan retikulum endoplasma

Sistem membran ini terganggu oleh rangkaian pori. Saluran nuklear ini membolehkan pertukaran bahan dengan sitoplasma kerana inti tidak sepenuhnya terpencil dari komponen yang lain.

Kompleks liang nuklear

Melalui liang-liang ini pertukaran zat berlaku dengan dua cara: pasif, tanpa memerlukan perbelanjaan tenaga; atau aktif, dengan perbelanjaan tenaga. Secara pasif, molekul kecil seperti air atau garam, lebih kecil daripada 9 nm atau 30-40 kDa, boleh masuk dan keluar.

Ini berlaku berbeza dengan molekul berat molekul tinggi, yang memerlukan ATP (tenaga-adenosin trifosfat) untuk bergerak melalui petak ini. Molekul besar merangkumi kepingan RNA (asid ribonukleat) atau biomolekul lain yang bersifat protein.

Pori bukan sekadar lubang yang dilalui oleh molekul. Mereka adalah struktur protein yang besar, yang boleh mengandungi 100 atau 200 protein dan disebut "kompleks pori nuklear". Secara struktural, ia kelihatan seperti gelung bola keranjang. Protein ini dipanggil nukleoporin.

Kompleks ini terdapat dalam sebilangan besar organisma: dari ragi hingga manusia. Selain fungsi pengangkutan sel, ia juga terlibat dalam pengaturan ekspresi gen. Mereka adalah struktur yang sangat diperlukan untuk eukariota.

Dari segi ukuran dan bilangan, kompleks ini dapat mencapai ukuran 125 MDa pada vertebrata, dan inti dalam kumpulan haiwan ini dapat memiliki sekitar 2000 pori. Ciri-ciri ini berbeza mengikut takson yang dikaji.

Kromatin

Kromatin terdapat di dalam nukleus, tetapi kita tidak boleh menganggapnya sebagai petak daripadanya. Ia dinamakan kerana kemampuannya yang sangat baik untuk mewarnai dan diperhatikan di bawah mikroskop.

DNA adalah molekul linear yang sangat panjang dalam eukariota. Pemadatannya adalah proses utama. Bahan genetik dikaitkan dengan serangkaian protein yang disebut histon, yang mempunyai pertalian tinggi dengan DNA. Terdapat juga jenis protein lain yang dapat berinteraksi dengan DNA dan ia bukan histon.

Dalam histon, DNA menggulung dan membentuk kromosom. Ini adalah struktur dinamik dan tidak selalu dijumpai dalam bentuk khasnya (Xs dan Ys yang biasa kita lihat dalam ilustrasi dalam buku). Susunan ini hanya muncul semasa proses pembahagian sel.

Pada tahap-tahap selebihnya (ketika sel tidak dalam proses pembelahan), kromosom individu tidak dapat dibezakan. Fakta ini tidak menunjukkan bahawa kromosom tersebar secara homogen atau tidak teratur ke seluruh nukleus.

Di antara muka, kromosom disusun ke dalam domain tertentu. Dalam sel mamalia, setiap kromosom menempati "wilayah" tertentu.

Jenis kromatin

Dua jenis kromatin dapat dibezakan: heterokromatin dan euchromatin. Yang pertama sangat pekat dan terletak di pinggir nukleus, jadi mesin transkripsi tidak mempunyai akses ke gen ini. Euchromatin disusun dengan lebih longgar.

Heterokromatin terbahagi kepada dua jenis: heterokromatin konstitutif, yang tidak pernah dinyatakan; dan fakultatif heterokromatin, yang tidak ditranskripsikan di beberapa sel dan ada di sel lain.

Contoh heterokromatin yang paling terkenal sebagai pengatur ekspresi gen adalah pemeluwapan dan pengaktifan kromosom X. Pada mamalia, wanita mempunyai kromosom seks XX, sementara lelaki adalah XY.

Atas sebab dos gen, wanita tidak boleh mempunyai dua kali lebih banyak gen dalam X daripada lelaki. Untuk mengelakkan konflik ini, kromosom X tidak aktif secara acak (menjadi heterokromatin) di setiap sel.

Nukleolus

Nukleolus adalah struktur dalaman nukleus yang sangat relevan. Ia bukan petak yang dibatasi oleh struktur membran, tetapi merupakan kawasan nukleus yang lebih gelap dengan fungsi tertentu.

Gen yang memberi kod untuk RNA ribosom, ditranskripsikan oleh RNA polimerase I, dikelompokkan di kawasan ini.Dalam DNA manusia, gen ini terdapat di satelit kromosom berikut: 13, 14, 15, 21 dan 22. Ini adalah penganjur nuklear.

Pada gilirannya, nukleolus dipisahkan menjadi tiga kawasan diskrit: pusat fibrillar, komponen fibrillar, dan komponen granular.

Kajian terbaru telah mengumpulkan lebih banyak bukti kemungkinan fungsi tambahan nukleolus, tidak hanya terhad kepada sintesis dan pemasangan RNA ribosom.

Pada masa ini dipercayai bahawa nukleolus mungkin terlibat dalam pemasangan dan sintesis protein yang berlainan. Pengubahsuaian pasca transkrip juga telah dibuktikan di zon nuklear ini.

Nukleolus juga terlibat dalam fungsi pengawalseliaan. Satu kajian menunjukkan bagaimana ia berkaitan dengan protein penekan tumor.

Mayat Cajal

Mayat Cajal (juga disebut badan bergelung) memberikan nama ini sebagai penghormatan kepada penemu mereka, Santiago Ramón y Cajal. Penyelidik ini memerhatikan sel-sel ini pada neuron pada tahun 1903.

Mereka adalah struktur kecil dalam bentuk sfera dan wujud dari 1 hingga 5 salinan setiap inti. Badan ini sangat kompleks dengan bilangan komponen yang cukup tinggi, termasuk faktor transkripsi dan mesin yang berkaitan dengan penyambungan.

Struktur sfera ini telah dijumpai di bahagian-bahagian inti yang berlainan, kerana strukturnya bergerak. Mereka umumnya dijumpai di nukleoplasma, walaupun pada sel barah mereka telah dijumpai di nukleolus.

Terdapat dua jenis badan Kotak di inti, dikelaskan mengikut ukurannya: besar dan kecil.

Badan-badan PML

Badan PML (leukemia promyelocytic) adalah bidang subnuklear sfera kecil yang mempunyai kepentingan klinikal, kerana ia berkaitan dengan jangkitan virus dan onkogenesis.

Mereka dikenal dengan berbagai nama dalam literatur, seperti domain nuklear 10, badan Kremer, dan domain onkogenik PML.

Nukleus mempunyai 10 hingga 30 domain ini dan mempunyai diameter 0.2 hingga 1.0 µm. Di antara fungsinya, pengawalan gen dan sintesis RNA menonjol.

Rujukan

1. Adam, SA (2001). Kompleks liang nuklear. Biologi genom, 2 (9), ulasan0007.1-tinjauan0007.6.
2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologi: kehidupan di bumi. Pendidikan Pearson.
3. Boisvert, FM, Hendzel, MJ, & Bazett-Jones, DP (2000). Badan nuklear Promyelocytic leukemia (PML) adalah struktur protein yang tidak mengumpul RNA. Jurnal biologi sel, 148 (2), 283-292.
4. Busch, H. (2012). Nukleus sel. Elsevier.
5. Cooper, GM, & Hausman, RE (2000). Sel: pendekatan molekul. Sunderland, MA: Rakan Sinauer.
6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologi. Panamerican Medical Ed.
7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Senibina berfungsi dalam inti sel. Jurnal Biokimia, 356 (2), 297-310.
8. Eynard, AR, Valentich, MA, & Rovasio, RA (2008). Histologi dan embriologi manusia: asas sel dan molekul. Panamerican Medical Ed.
9. Hetzer, MW (2010). Sampul surat nuklear. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 2 (3), a000539.
10. Kabachinski, G., & Schwartz, TU (2015). Kompleks liang nuklear - struktur dan fungsi sekilas. Jurnal Sains Sel, 128 (3), 423-429.
11. Montaner, AT (2002). Badan aksesori Cajal. Rev esp patol, 35, (4), 529-532.
12. Newport, JW, & Forbes, DJ (1987). Inti: struktur, fungsi, dan dinamik. Kajian tahunan biokimia, 56 (1), 535-565.