Struktur dan fungsi sel telah mengalami beberapa perubahan dalam perjalanan evolusi. Kemunculan organel baru didahului oleh transformasi dalam atmosfera dan litosfera planet muda. Salah satu pemerolehan penting ialah nukleus sel. Organisma eukariotik menerima, disebabkan kehadiran organel yang berasingan, kelebihan ketara berbanding prokariot dan mula menguasai dengan cepat.
Nukleus sel, struktur dan fungsinya agak berbeza dalam tisu dan organ yang berbeza, telah meningkatkan kualiti biosintesis RNA dan penghantaran maklumat keturunan.
Asal
Sehingga kini, terdapat dua hipotesis utama tentang pembentukan sel eukariotik. Menurut teori simbiotik, organel (seperti flagella atau mitokondria) pernah menjadi organisma prokariotik yang berasingan. Nenek moyang eukariota moden memakannya. Hasilnya ialah organisma simbiotik.
Inti telah terbentuk hasil daripada penonjolan ke dalambahagian membran sitoplasma. Ini adalah pemerolehan yang diperlukan dalam perjalanan untuk menguasai cara baru pemakanan, fagositosis, oleh sel. Penangkapan makanan disertai dengan peningkatan dalam tahap mobiliti sitoplasma. Genophores, yang merupakan bahan genetik sel prokariotik dan melekat pada dinding, jatuh ke dalam zon "aliran" yang kuat dan memerlukan perlindungan. Akibatnya, invaginasi mendalam pada bahagian membran yang mengandungi genofor yang melekat telah terbentuk. Hipotesis ini disokong oleh fakta bahawa cangkang nukleus berkait rapat dengan membran sitoplasma sel.
Terdapat versi lain perkembangan acara. Menurut hipotesis virus tentang asal usul nukleus, ia terbentuk akibat jangkitan sel archaean purba. Virus DNA menyusup masuk dan secara beransur-ansur mendapat kawalan penuh ke atas proses kehidupan. Para saintis yang menganggap teori ini lebih betul, memberikan banyak hujah yang memihak kepadanya. Walau bagaimanapun, sehingga kini, tiada bukti muktamad untuk mana-mana hipotesis sedia ada.
Satu atau lebih
Kebanyakan sel eukariota moden mempunyai nukleus. Sebahagian besar daripada mereka mengandungi hanya satu organel tersebut. Walau bagaimanapun, terdapat sel yang telah kehilangan nukleus kerana beberapa ciri fungsi. Ini termasuk, sebagai contoh, eritrosit. Terdapat juga sel dengan dua (ciliates) dan juga beberapa nukleus.
Struktur nukleus sel
Tidak kira ciri-ciri organisma, struktur nukleus dicirikan oleh satu set tipikalorganel. Ia dipisahkan dari ruang dalam sel oleh membran berganda. Di sesetengah tempat, lapisan dalam dan luarnya bergabung, membentuk liang. Fungsinya adalah untuk menukar bahan antara sitoplasma dan nukleus.
Ruang organel dipenuhi dengan karyoplasma, juga dipanggil sap nuklear atau nukleoplasma. Ia mengandungi kromatin dan nukleolus. Kadangkala organel terakhir yang dinamakan nukleus sel tidak terdapat dalam satu salinan. Dalam sesetengah organisma, nukleolus, sebaliknya, tiada.
Membran
Membran nuklear dibentuk oleh lipid dan terdiri daripada dua lapisan: luar dan dalam. Sebenarnya, ini adalah membran sel yang sama. Nukleus berkomunikasi dengan saluran retikulum endoplasma melalui ruang perinuklear, rongga yang dibentuk oleh dua lapisan membran.
Membran luar dan dalam mempunyai ciri strukturnya sendiri, tetapi umumnya agak serupa.
Paling hampir dengan sitoplasma
Lapisan luar masuk ke dalam membran retikulum endoplasma. Perbezaan utamanya daripada yang terakhir adalah kepekatan protein yang jauh lebih tinggi dalam struktur. Membran yang bersentuhan langsung dengan sitoplasma sel ditutup dengan lapisan ribosom dari luar. Ia disambungkan ke membran dalam melalui banyak liang, yang merupakan kompleks protein yang agak besar.
Lapisan dalam
Membran yang menghadap nukleus sel, tidak seperti yang luar, licin, tidak ditutup dengan ribosom. Ia mengehadkan karyoplasma. Ciri ciri membran dalam ialah lapisan lamina nuklear yang melapisinya dari sisi,bersentuhan dengan nukleoplasma. Struktur protein khusus ini mengekalkan bentuk sampul surat, terlibat dalam pengawalan ekspresi gen, dan juga menggalakkan perlekatan kromatin pada membran nuklear.
Metabolisme
Interaksi nukleus dan sitoplasma dilakukan melalui liang nuklear. Mereka adalah struktur yang agak kompleks yang dibentuk oleh 30 protein. Bilangan liang pada satu teras boleh berbeza. Ia bergantung kepada jenis sel, organ dan organisma. Jadi, pada manusia, nukleus sel boleh mempunyai antara 3 hingga 5 ribu liang, dalam sesetengah katak ia mencapai 50,000.
Fungsi utama liang ialah pertukaran bahan antara nukleus dan ruang sel yang lain. Sesetengah molekul melalui liang secara pasif, tanpa perbelanjaan tenaga tambahan. Mereka bersaiz kecil. Pengangkutan molekul besar dan kompleks supramolekul memerlukan penggunaan sejumlah tenaga.
Molekul RNA yang disintesis dalam nukleus masuk ke dalam sel daripada karyoplasma. Protein yang diperlukan untuk proses intranuklear diangkut ke arah yang bertentangan.
Nukleoplasma
Jus nuklear ialah larutan koloid protein. Ia dibatasi oleh sampul nuklear dan mengelilingi kromatin dan nukleolus. Nukleoplasma ialah cecair likat di mana pelbagai bahan terlarut. Ini termasuk nukleotida dan enzim. Yang pertama adalah penting untuk sintesis DNA. Enzim terlibat dalam transkripsi serta pembaikan dan replikasi DNA.
Struktur jus nuklear berubah bergantung pada keadaan sel. Terdapat dua daripadanya - pegun danberlaku semasa pembahagian. Yang pertama ialah ciri interfasa (masa antara bahagian). Pada masa yang sama, jus nuklear dibezakan oleh pengedaran seragam asid nukleik dan molekul DNA tidak berstruktur. Dalam tempoh ini, bahan keturunan wujud dalam bentuk kromatin. Pembahagian nukleus sel disertai dengan perubahan kromatin kepada kromosom. Pada masa ini, struktur karyoplasma berubah: bahan genetik memperoleh struktur tertentu, sampul nuklear dimusnahkan, dan karyoplasma bercampur dengan sitoplasma.
Kromosom
Fungsi utama struktur nukleoprotein kromatin yang diubah pada masa pembahagian ialah penyimpanan, pelaksanaan dan penghantaran maklumat keturunan yang terkandung dalam nukleus sel. Kromosom dicirikan oleh bentuk tertentu: ia dibahagikan kepada bahagian atau lengan oleh penyempitan utama, juga dipanggil coelomere. Mengikut lokasinya, tiga jenis kromosom dibezakan:
- berbentuk batang atau akrosentrik: ia dicirikan oleh penempatan coelomere hampir di hujung, satu lengan sangat kecil;
- dipelbagaikan atau submetasentrik mempunyai lengan yang tidak sama panjang;
- sama sisi atau metasentrik.
Set kromosom dalam sel dipanggil karyotype. Setiap jenis ditetapkan. Dalam kes ini, sel yang berbeza dari organisma yang sama mungkin mengandungi set diploid (berganda) atau haploid (tunggal). Pilihan pertama adalah tipikal untuk sel somatik, yang kebanyakannya membentuk badan. Set haploid adalah keistimewaan sel kuman. sel somatik manusiamengandungi 46 kromosom, jantina - 23.
Kromosom set diploid membuat pasangan. Struktur nukleoprotein yang sama termasuk dalam sepasang dipanggil allelic. Mereka mempunyai struktur yang sama dan melaksanakan fungsi yang sama.
Unit struktur kromosom ialah gen. Ia adalah bahagian molekul DNA yang mengekod untuk protein tertentu.
Nukleolus
Nukleus sel mempunyai satu lagi organel - nukleolus. Ia tidak dipisahkan daripada karyoplasma oleh membran, tetapi ia mudah diperhatikan apabila memeriksa sel dengan mikroskop. Sesetengah nukleus mungkin mempunyai pelbagai nukleolus. Terdapat juga organel yang tidak ada sama sekali.
Bentuk nukleolus menyerupai sfera, mempunyai saiz yang agak kecil. Ia mengandungi pelbagai protein. Fungsi utama nukleolus ialah sintesis RNA ribosom dan ribosom itu sendiri. Mereka diperlukan untuk penciptaan rantai polipeptida. Nukleolus terbentuk di sekitar kawasan khas genom. Mereka dipanggil penganjur nukleolar. Ia mengandungi gen RNA ribosom. Nukleolus, antara lain, adalah tempat dengan kepekatan protein tertinggi dalam sel. Sebahagian daripada protein diperlukan untuk melaksanakan fungsi organoid.
Nukleolus terdiri daripada dua komponen: berbutir dan fibril. Yang pertama ialah subunit ribosom yang matang. Di pusat fibrillar, sintesis RNA ribosom dijalankan. Komponen berbutir mengelilingi komponen fibrillar yang terletak di tengah-tengah nukleolus.
Nukleus sel dan fungsinya
Peranan yangmemainkan teras, berkait rapat dengan strukturnya. Struktur dalaman organoid bersama-sama melaksanakan proses yang paling penting dalam sel. Ia menempatkan maklumat genetik yang menentukan struktur dan fungsi sel. Nukleus bertanggungjawab untuk penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan semasa mitosis dan meiosis. Dalam kes pertama, sel anak menerima satu set gen yang sama dengan induknya. Hasil daripada meiosis, sel kuman terbentuk dengan set kromosom haploid.
Satu lagi fungsi nukleus yang tidak kurang penting ialah pengawalseliaan proses intrasel. Ia dijalankan sebagai hasil daripada mengawal sintesis protein yang bertanggungjawab untuk struktur dan fungsi elemen selular.
Pengaruh pada sintesis protein mempunyai ungkapan lain. Nukleus, mengawal proses di dalam sel, menyatukan semua organelnya menjadi satu sistem dengan mekanisme kerja yang berfungsi dengan baik. Kegagalan di dalamnya membawa, sebagai peraturan, kepada kematian sel.
Akhir sekali, nukleus ialah tapak sintesis subunit ribosom, yang bertanggungjawab untuk pembentukan protein yang sama daripada asid amino. Ribosom amat diperlukan dalam proses transkripsi.
Sel eukariotik adalah struktur yang lebih sempurna daripada sel prokariotik. Penampilan organel dengan membran mereka sendiri memungkinkan untuk meningkatkan kecekapan proses intraselular. Pembentukan nukleus yang dikelilingi oleh membran lipid berganda memainkan peranan yang sangat penting dalam evolusi ini. Perlindungan maklumat keturunan oleh membran memungkinkan organisma unisel purba untuk menguasaiorganisma dalam cara hidup baharu. Antaranya ialah fagositosis, yang, menurut satu versi, membawa kepada kemunculan organisma simbiotik, yang kemudiannya menjadi leluhur sel eukariotik moden dengan semua organel cirinya. Nukleus sel, struktur dan fungsi beberapa struktur baru memungkinkan untuk menggunakan oksigen dalam metabolisme. Akibatnya adalah perubahan penting dalam biosfera Bumi, asas diletakkan untuk pembentukan dan perkembangan organisma multiselular. Hari ini, organisma eukariotik, termasuk manusia, menguasai planet ini, dan tiada apa-apa yang membayangkan perubahan dalam hal ini.
