عملکردهای هسته سلول

معرفی

هسته سلول بزرگترین اندامک سلولهای یوکاریوتی است و در سیتوپلاسم واقع شده و توسط غشای دوتایی (پاکت هسته ای) از هم جدا شده است. به عنوان حامل اطلاعات ژنتیکی ، هسته سلول شامل اطلاعات ژنتیکی به صورت کروموزوم (رشته DNA) و بنابراین نقش اساسی در وراثت دارد. بیشتر سلولهای پستانداران فقط یک هسته دارند. قطر آن 5 تا 16 میکرومتر است. انواع خاصی از سلول ها ، مانند فیبرهای عضلانی یا سلول های ویژه در استخوان ، ممکن است بیش از یک هسته داشته باشند.

عملکردهای هسته سلول

هسته سلول مهمترین اندامک سلول است و 10-15٪ از سلول را تشکیل می دهد. هسته سلول حاوی بیشتر اطلاعات ژنتیکی سلول است. در انسان علاوه بر هسته سلول ، میتوکندری همچنین حاوی DNA ("DNA میتوکندریایی") است.

با این حال ، ژنوم میتوکندری فقط برای تعداد کمی کدگذاری می شود پروتئین ها، که عمدتا در زنجیره تنفسی برای تولید انرژی مورد نیاز است. به عنوان ذخیره اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) ، هسته سلول به عنوان مرکز کنترل سلول در نظر گرفته می شود و بسیاری از فرایندهای مهم متابولیسم سلول را تنظیم می کند. هسته سلول برای عملکرد سلول ضروری است.

سلولهای فاقد هسته سلول معمولاً نمی توانند زنده بمانند. یک استثنا در این مورد قرمز بدون هسته است خون سلول ها (اریتروسیت ها) وظایف هسته سلول علاوه بر عملکردهای نظارتی ، ذخیره ، تکثیر و انتقال DNA است.

DNA در هسته سلول به شکل یک مارپیچ مضاعف مانند رشته و مانند قرار دارد و به طور فشرده با هسته هسته ای بسته بندی شده است پروتئین ها، هیستون ها ، تشکیل می شود کروموزوم. کروموزوم شامل کروماتین، که در هنگام تقسیم سلول فقط به کروموزوم های میکروسکوپی قابل مشاهده متراکم می شود. هر سلول انسانی حاوی 23 کروموزوم است که هر یک از آنها تکثیر و از هر دو والدین به ارث می رسد.

بنابراین نیمی از ژن های یک سلول از مادر و دیگری از پدر ناشی می شود. هسته سلول از طریق مولکول های پیام رسان RNA فرآیندهای متابولیکی درون سلول را کنترل می کند. کدهای اطلاعات ژنتیکی برای پروتئین ها که مسئول عملکرد و ساختار سلول هستند.

در صورت لزوم ، بخشهای خاصی از DNA که به ژن معروف هستند ، به یک ماده پیام رسان (پیام رسان RNA یا mRNA) رونویسی می شوند. mRNA تشکیل شده از هسته سلول خارج می شود و به عنوان الگویی برای سنتز پروتئین های مربوطه عمل می کند. می توان تصور کرد که DNA نوعی زبان رمزگذاری شده است که از چهار حرف تشکیل شده است.

این چهار باز است: آدنین ، تیمین ، گوانین و سیتوزین. این حروف کلماتی را تشکیل می دهند که هر یک از سه پایه تشکیل شده و کدون نامیده می شوند. هر کدون یک اسید آمینه خاص را کد می کند و بنابراین اساس بیوسنتز پروتئین را تشکیل می دهد ، زیرا دنباله بازهای ژن ها با پیوند دادن اسیدهای آمینه مربوطه به پروتئین تبدیل می شود.

به تمام این اطلاعات رمزگذاری شده کد ژنتیکی گفته می شود. توالی خاص بازها DNA ما را منحصر به فرد می کند و ژن های ما را تعیین می کند. اما نه تنها بازها در ساخت DNA نقش دارند.

DNA از نوکلئوتیدهایی تشکیل شده است که بهم پیوسته اند و به نوبه خود از قند ، فسفات و باز تشکیل شده اند. نوکلئوتیدها ستون فقرات DNA را تشکیل می دهند که به شکل مارپیچ دوتایی مارپیچ است. علاوه بر این ، این رشته بیشتر متراکم می شود به طوری که در هسته سلول کوچک قرار می گیرد.

این نیز به عنوان کروموزوم به عنوان فرم بسته بندی DNA شناخته می شود. با هر تقسیم سلولی ، DNA کامل کپی می شود تا هر سلول دختر شامل اطلاعات کامل ژنتیکی یکسان باشد. کروموزوم یک فرم بسته بندی خاص از مواد ژنتیکی ما (DNA) است که فقط در هنگام تقسیم سلول قابل مشاهده است.

DNA یک ساختار خطی است که بیش از حد طولانی است که در حالت طبیعی خود در هسته سلول ما قرار گیرد. این مشکل با مارپیچ های مختلف صرفه جویی در فضای DNA و ترکیب پروتئین های کوچکی که DNA می تواند خود را بیشتر در آن بپیچد ، حل می شود. فشرده ترین شکل DNA ، کروموزوم ها هستند.

در زیر میکروسکوپ ، اینها به صورت اجسام میله ای شکل با انقباض مرکزی ظاهر می شوند. این شکل از DNA فقط در هنگام تقسیم سلول ، یعنی در هنگام میتوز مشاهده می شود. تقسیم سلول به نوبه خود می تواند به چندین مرحله تقسیم شود ، به این ترتیب کروموزوم ها به بهترین شکل در متافاز نشان داده می شوند.

سلولهای سوماتیک عادی دارای مجموعه ای مضاعف از کروموزوم ها هستند که از 46 کروموزوم تشکیل شده است. RNA اسید ریبونوکلئیک را توصیف می کند که ساختاری مشابه DNA دارد. با این حال ، این یک ساختار تک رشته است که در DNA در بلوک های ساختمانی جداگانه متفاوت است.

علاوه بر این ، RNA نیز بسیار کوتاه تر از DNA است و چندین وظیفه مختلف در مقایسه با DNA دارد. RNA را بیشتر می توان به زیر گروه های مختلف RNA تقسیم کرد که کارهای مختلفی را انجام می دهند. از جمله ، mRNA در تقسیم هسته سلول نقش مهمی دارد.

مانند tRNA ، از آن در تولید پروتئین ها و آنزیم ها. زیرگروه دیگر RNA rRNA است که جز a آن است ریبوزومها و بنابراین در تولید پروتئین ها نیز نقش دارد. اولین مرحله در بیوسنتز پروتئین رونویسی DNA به mRNA (رونویسی) است و در هسته سلول انجام می شود.

در طی این فرآیند ، یک رشته DNA به عنوان الگویی برای یک توالی RNA مکمل عمل می کند. با این حال ، از آنجا که هیچ پروتئینی در هسته سلول تولید نمی شود ، mRNA تشکیل شده باید در سیتوپلاسم تخلیه شده و به ریبوزومها، جایی که در نهایت سنتز واقعی پروتئین ها انجام می شود. در داخل ریبوزومها، mRNA به دنباله ای از اسیدهای آمینه تبدیل می شود که برای ساخت پروتئین ها استفاده می شود.

این فرآیند ترجمه نامیده می شود. با این حال ، قبل از انتقال RNA پیام رسان به خارج از هسته ، ابتدا در مراحل مختلفی پردازش می شود ، یعنی توالی های خاصی یا متصل می شوند یا قطع می شوند و دوباره جمع می شوند. به این ترتیب ، می توان انواع مختلف پروتئین را از یک متن تولید کرد.

این فرآیند انسان را قادر می سازد تعداد زیادی پروتئین مختلف با ژن های نسبتاً کم تولید کند. یکی دیگر از عملکردهای مهم سلول که در هسته سلول صورت می گیرد ، تکثیر DNA (همانند سازی) است. در یک سلول ، یک چرخه ثابت و تجمع یافته وجود دارد: پروتئین های قدیمی ، آلاینده ها و فرآورده های متابولیکی تجزیه می شوند ، پروتئین های جدید باید سنتز شوند و انرژی تولید شود.

علاوه بر این ، سلول رشد کرده و به دو سلول دختر یکسان تقسیم می شود. با این حال ، قبل از تقسیم سلول ، ابتدا باید تمام اطلاعات ژنتیکی کپی شود. این مهم است زیرا ماده ژنتیکی تمام سلولهای موجود در ارگانیسم کاملاً یکسان است.

همانندسازی در یک زمان دقیقاً مشخص شده از تقسیم سلول در هسته سلول صورت می گیرد. هر دو فرآیند ارتباط تنگاتنگی دارند و توسط پروتئین های خاصی تنظیم می شوند (آنزیم ها) ابتدا DNA دو رشته جدا شده و هر رشته منفرد به عنوان الگویی برای تکثیر بعدی عمل می کند. برای این منظور ، متنوع است آنزیم ها به DNA متصل شوید و تک رشته را تکمیل کرده و یک مارپیچ دوتایی جدید ایجاد کنید.

در پایان این فرآیند ، یک نسخه دقیق از DNA تولید شده است که می تواند هنگام تقسیم به سلول دختر منتقل شود. با این حال ، اگر خطاهایی در یکی از مراحل چرخه سلولی رخ دهد ، جهش های مختلفی ایجاد می شود. انواع مختلفی از جهش وجود دارد که می تواند خود به خود در طی مراحل مختلف چرخه سلولی رخ دهد.

به عنوان مثال ، اگر ژنی معیوب باشد ، به این جهش ژنی می گویند. با این حال ، اگر این نقص بر روی کروموزوم های خاص یا قسمت هایی از کروموزوم ها تأثیر بگذارد ، آن را جهش کروموزومی می نامند. اگر تعداد کروموزوم ها تحت تأثیر قرار گیرد ، منجر به جهش ژنی می شود.

این موضوع ممکن است برای شما هم جالب باشد: انحراف کروموزومی - منظور از این چیست؟ غشا double مضاعف پاکت هسته ای دارای منافذی است که در حمل و نقل انتخابی پروتئین ها ، اسیدهای نوکلئیک و مواد سیگنالینگ به داخل یا هسته کار می کنند. از طریق این منافذ ، فاکتورهای متابولیکی خاص و مواد سیگنال دهنده وارد هسته می شوند و در رونویسی پروتئین های خاص تأثیر می گذارند.

تبدیل اطلاعات ژنتیکی به پروتئین به شدت کنترل می شود و توسط بسیاری از عوامل متابولیکی و مواد سیگنالینگ تنظیم می شود ، به این بیان ژن می گویند. بسیاری از مسیرهای سیگنالینگ که در سلول رخ می دهد در هسته قرار دارد و در بیان ژن پروتئین های خاص تأثیر می گذارد. هسته هسته سلولهای یوکاریوتی ، هسته هسته ای است.

یک سلول می تواند حاوی یک یا چند هسته باشد ، در حالی که سلول هایی که بسیار فعال هستند و به طور مکرر تقسیم می شوند می توانند تا 10 هسته داشته باشند. هسته هسته ای یک ساختار کروی و متراکم است که به خوبی در زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده است و به طور واضح در هسته سلول مشخص می شود. این یک منطقه از نظر عملکردی مستقل از هسته را تشکیل می دهد ، اما توسط غشا خود احاطه نشده است.

هسته از DNA ، RNA و پروتئین تشکیل شده است که در یک کنگلومرا متراکم قرار دارند. بلوغ زیر واحد های ریبوزومی در هسته انجام می شود. هرچه پروتئین در سلول بیشتر سنتز شود ، به ریبوزوم بیشتری نیاز است و بنابراین سلولهای فعال متابولیکی دارای چندین هسته هستند.

هسته در a سلول عصبی توابع متنوعی دارد. هسته a سلول عصبی در بدن سلول (سوما) همراه با سایر اجزای سلول (اندامک ها) مانند شبکه آندوپلاسمی (ER) و دستگاه گلژی واقع شده است. همانند تمام سلولهای بدن ، هسته سلول حاوی اطلاعات ژنتیکی به شکل DNA است.

به دلیل وجود DNA ، سلول های دیگر بدن قادر به تکثیر خود از طریق میتوز هستند. سلولهای عصبی ، سلولهای بسیار خاص و بسیار متمایز هستند که بخشی از سلولهای عصبی را تشکیل می دهند سیستم عصبی. در نتیجه ، آنها دیگر قادر به تکثیر خود نیستند.

با این حال ، هسته سلول وظیفه مهم دیگری را نیز انجام می دهد. از جمله اینکه سلولهای عصبی مسئول تحریک عضلات ما هستند که در نهایت منجر به حرکت عضلات می شود. ارتباط بین سلولهای عصبی بین خود و بین سلولهای عصبی و عضلات از طریق مواد پیام رسان (انتقال دهنده ها) صورت می گیرد.

این مواد شیمیایی و همچنین سایر مواد مهم زنده ماندن با کمک هسته سلول تولید می شوند. نه تنها هسته سلول بلکه سایر اجزای سوما نیز در این روند نقش مهمی دارند. بعلاوه ، هسته سلول کلیه مسیرهای متابولیکی را در همه سلولها از جمله سلولهای عصبی کنترل می کند. برای این منظور ، هسته سلول حاوی تمام ژن های ما است که بسته به کاربرد آنها قابل خواندن و ترجمه به پروتئین ها و آنزیم های مورد نیاز است. اطلاعات بیشتر در مورد ویژگی خاص سلول عصبی را می توان در سلول عصبی یافت