Cấu trúc và chức năng của tế bào đã trải qua một số thay đổi trong quá trình tiến hóa. Sự xuất hiện của các bào quan mới có trước sự biến đổi trong khí quyển và thạch quyển của hành tinh trẻ. Một trong những sự thu nhận quan trọng là nhân tế bào. Sinh vật nhân thực nhận được, do sự hiện diện của các bào quan riêng biệt, những lợi thế đáng kể so với sinh vật nhân sơ và nhanh chóng bắt đầu chiếm ưu thế.
Nhân tế bào, cấu trúc và chức năng hơi khác nhau ở các mô và cơ quan khác nhau, đã cải thiện chất lượng sinh tổng hợp RNA và truyền thông tin di truyền.
Xuất xứ
Cho đến nay, có hai giả thuyết chính về sự hình thành tế bào nhân thực. Theo lý thuyết cộng sinh, các bào quan (như trùng roi hoặc ti thể) từng là những sinh vật nhân sơ riêng biệt. Tổ tiên của sinh vật nhân chuẩn hiện đại đã ăn thịt chúng. Kết quả là một sinh vật cộng sinh.
Lõi được hình thành do sự nhô ra bên trongphần của màng tế bào chất. Đây là sự tiếp thu cần thiết trên con đường làm chủ một phương thức dinh dưỡng mới, quá trình thực bào, của tế bào. Việc bắt giữ thức ăn đi kèm với sự gia tăng mức độ di chuyển của tế bào chất. Genophores, vốn là vật chất di truyền của tế bào nhân sơ và được gắn vào thành tế bào, rơi vào vùng có "dòng chảy" mạnh và cần được bảo vệ. Kết quả là, sự xâm nhập sâu vào một phần của màng có chứa các genophores gắn liền được hình thành. Giả thuyết này được ủng hộ bởi thực tế là vỏ của nhân liên kết chặt chẽ với màng tế bào chất của tế bào.
Có một phiên bản khác của sự phát triển của các sự kiện. Theo giả thuyết virus về nguồn gốc của hạt nhân, nó được hình thành do sự lây nhiễm của một tế bào cổ đại. Một virus DNA đã xâm nhập vào nó và dần dần giành được quyền kiểm soát hoàn toàn các quá trình sống. Các nhà khoa học coi lý thuyết này đúng hơn, đưa ra nhiều lý lẽ ủng hộ nó. Tuy nhiên, cho đến nay, không có bằng chứng thuyết phục nào cho bất kỳ giả thuyết nào hiện có.
Một hoặc nhiều
Hầu hết các tế bào của sinh vật nhân thực hiện đại đều có nhân. Phần lớn chúng chỉ chứa một bào quan như vậy. Tuy nhiên, có những tế bào bị mất nhân do một số đặc điểm chức năng. Chúng bao gồm, ví dụ, hồng cầu. Cũng có những tế bào có hai (tế bào liên kết) và thậm chí một số nhân.
Cấu trúc của nhân tế bào
Bất kể đặc điểm của sinh vật là gì, cấu trúc của nhân được đặc trưng bởi một tập hợp các điển hìnhcác bào quan. Nó được ngăn cách với không gian bên trong của tế bào bằng một màng kép. Ở một số nơi, lớp bên trong và bên ngoài của nó hợp nhất, tạo thành lỗ chân lông. Chức năng của chúng là trao đổi chất giữa tế bào chất và nhân.
Không gian bào quan chứa đầy karyoplasm, còn được gọi là hạt nhân hoặc nucleoplasm. Nó chứa chất nhiễm sắc và nucleolus. Đôi khi bào quan cuối cùng trong số các bào quan được đặt tên của nhân tế bào không có trong một bản sao duy nhất. Ngược lại, ở một số sinh vật, không có nucleoli.
Màng
Màng nhân được cấu tạo bởi lipit và gồm hai lớp: ngoài và trong. Trên thực tế, đây là cùng một màng tế bào. Nhân liên lạc với các kênh của lưới nội chất thông qua không gian ngoại nhân, một khoang được tạo thành bởi hai lớp màng.
Màng ngoài và màng trong có đặc điểm cấu tạo riêng, nhưng nhìn chung khá giống nhau.
Gần nhất với tế bào chất
Lớp ngoài đi vào màng của lưới nội chất. Sự khác biệt chính của nó so với loại thứ hai là nồng độ protein trong cấu trúc cao hơn đáng kể. Màng tiếp xúc trực tiếp với tế bào chất của tế bào được bao phủ bởi một lớp ribosome từ bên ngoài. Nó được kết nối với màng trong bằng nhiều lỗ rỗng, là những phức hợp protein khá lớn.
Lớp trong
Màng đối diện với nhân tế bào, không giống như bên ngoài, nhẵn, không được bao phủ bởi các ribosome. Nó giới hạn karyoplasm. Một tính năng đặc trưng của màng trong là một lớp màng nhân lót bên trong,tiếp xúc với nhân chất. Cấu trúc protein cụ thể này duy trì hình dạng của vỏ bọc, tham gia vào quá trình điều hòa biểu hiện gen và cũng thúc đẩy sự gắn chất nhiễm sắc vào màng nhân.
Trao đổi chất
Tương tác của nhân và tế bào chất được thực hiện thông qua các lỗ nhân. Chúng là những cấu trúc khá phức tạp được tạo thành bởi 30 loại protein. Số lượng lỗ chân lông trên một lõi có thể khác nhau. Nó phụ thuộc vào loại tế bào, cơ quan và sinh vật. Vì vậy, ở người, nhân tế bào có thể có từ 3 đến 5 nghìn lỗ chân lông, ở một số loài ếch có thể có tới 50 nghìn lỗ.
Chức năng chính của lỗ chân lông là trao đổi chất giữa nhân và phần còn lại của khoang tế bào. Một số phân tử đi qua các lỗ chân lông một cách thụ động mà không cần tốn thêm năng lượng. Chúng có kích thước nhỏ. Việc vận chuyển các phân tử lớn và phức hợp siêu phân tử đòi hỏi tiêu thụ một lượng năng lượng nhất định.
Các phân tử ARN được tổng hợp trong nhân đi vào tế bào từ tế bào chất. Các protein cần thiết cho quá trình nội hạt nhân được vận chuyển theo hướng ngược lại.
Nucleoplasma
Nước ép hạt nhân là một dung dịch keo của các protein. Nó được bao bọc bởi lớp vỏ nhân và bao quanh chất nhiễm sắc và nucleolus. Hạt nhân là một chất lỏng nhớt trong đó các chất khác nhau được hòa tan. Chúng bao gồm các nucleotide và enzym. Các chất trước đây rất cần thiết cho quá trình tổng hợp DNA. Các enzym tham gia vào quá trình phiên mã cũng như sửa chữa và sao chép DNA.
Cấu trúc của nước nhân thay đổi tùy theo trạng thái của tế bào. Có hai trong số chúng - cố định vàxảy ra trong quá trình phân chia. Đầu tiên là đặc điểm của interphase (thời gian giữa các lần phân chia). Đồng thời, nước nhân được phân biệt bởi sự phân bố đồng đều của các axit nucleic và các phân tử ADN không có cấu trúc. Trong thời kỳ này, vật chất di truyền tồn tại ở dạng chất nhiễm sắc. Sự phân chia nhân tế bào kèm theo sự biến đổi chất nhiễm sắc thành nhiễm sắc thể. Lúc này, cấu trúc của tế bào chất thay đổi: vật chất di truyền có được một cấu trúc nhất định, vỏ nhân bị phá hủy, và tế bào chất được trộn lẫn với tế bào chất.
Sắc
Các chức năng chính của cấu trúc nucleoprotein của chất nhiễm sắc được biến đổi tại thời điểm phân chia là lưu trữ, thực hiện và truyền thông tin di truyền có trong nhân tế bào. Nhiễm sắc thể được đặc trưng bởi một hình dạng nhất định: chúng được chia thành các phần hoặc các nhánh bằng một vòng thắt sơ cấp, còn được gọi là coelomere. Theo vị trí của nó, ba loại nhiễm sắc thể được phân biệt:
- hình que hoặc hướng tâm: chúng có đặc điểm là vị trí của coelomere gần như ở cuối, một cánh tay rất nhỏ;
- đa dạng hoặc dưới trung tâm có các nhánh có chiều dài không bằng nhau;
- đều hoặc trung tâm.
Bộ nhiễm sắc thể trong tế bào được gọi là karyotype. Mỗi loại là cố định. Trong trường hợp này, các tế bào khác nhau của cùng một sinh vật có thể chứa bộ lưỡng bội (kép) hoặc đơn bội (đơn bội). Lựa chọn đầu tiên là điển hình cho các tế bào xôma, chủ yếu tạo nên cơ thể. Bộ đơn bội là đặc quyền của tế bào mầm. tế bào soma của con ngườichứa 46 nhiễm sắc thể, giới tính - 23.
Các nhiễm sắc thể của bộ lưỡng bội tạo thành cặp. Các cấu trúc nucleoprotein giống hệt nhau bao gồm trong một cặp được gọi là allelic. Chúng có cấu trúc giống nhau và thực hiện các chức năng giống nhau.
Đơn vị cấu trúc của nhiễm sắc thể là gen. Nó là một phần của phân tử DNA mã hóa cho một loại protein cụ thể.
Hạt nhân
Nhân tế bào có một bào quan nữa - nucleolus. Nó không được ngăn cách với tế bào chất bằng màng, nhưng có thể dễ dàng nhận thấy khi kiểm tra tế bào bằng kính hiển vi. Một số hạt nhân có thể có nhiều nucleoli. Cũng có những loại mà các bào quan như vậy hoàn toàn không có.
Hình dạng của hạt nhân giống hình cầu, có kích thước khá nhỏ. Nó chứa nhiều loại protein khác nhau. Chức năng chính của nucleolus là tổng hợp RNA ribosome và chính các ribosome. Chúng cần thiết cho việc tạo chuỗi polypeptit. Nucleoli hình thành xung quanh các vùng đặc biệt của bộ gen. Chúng được gọi là cơ quan tổ chức hạt nhân. Nó chứa các gen RNA ribosome. Trong số những thứ khác, nucleolus là nơi có nồng độ protein cao nhất trong tế bào. Một phần của protein cần thiết để thực hiện các chức năng của organoid.
Nhân bao gồm hai thành phần: hạt và sợi. Đầu tiên là các tiểu đơn vị ribosome trưởng thành. Ở trung tâm sợi, quá trình tổng hợp RNA ribosome được thực hiện. Thành phần hạt bao quanh thành phần sợi nằm ở trung tâm của nhân.
Nhân tế bào và các chức năng của nó
Vai trò màđóng vai trò cốt lõi, gắn bó chặt chẽ với cấu trúc của nó. Các cấu trúc bên trong của organoid cùng thực hiện các quá trình quan trọng nhất trong tế bào. Nó chứa thông tin di truyền xác định cấu trúc và chức năng của tế bào. Nhân chịu trách nhiệm lưu trữ và truyền thông tin di truyền trong quá trình nguyên phân và giảm phân. Trong trường hợp đầu tiên, tế bào con nhận được một bộ gen giống hệt bố và mẹ. Kết quả của quá trình meiosis, tế bào mầm được hình thành với bộ nhiễm sắc thể đơn bội.
Một chức năng không kém phần quan trọng khác của hạt nhân là điều hòa các quá trình nội bào. Nó được thực hiện là kết quả của việc kiểm soát sự tổng hợp các protein chịu trách nhiệm về cấu trúc và hoạt động của các yếu tố tế bào.
Ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp protein có một biểu hiện khác. Nhân, kiểm soát các quá trình bên trong tế bào, hợp nhất tất cả các bào quan của nó thành một hệ thống duy nhất với một cơ chế hoạt động tốt. Như một quy luật, những thất bại trong đó sẽ dẫn đến cái chết của tế bào.
Cuối cùng, nhân là nơi tổng hợp các tiểu đơn vị ribosome, chịu trách nhiệm hình thành cùng một loại protein từ các axit amin. Ribôxôm không thể thiếu trong quá trình phiên mã.
Tế bào nhân thực có cấu trúc hoàn hảo hơn tế bào nhân sơ. Sự xuất hiện của các bào quan có màng riêng giúp tăng hiệu quả của các quá trình nội bào. Sự hình thành nhân được bao bọc bởi màng lipid kép đóng một vai trò rất quan trọng trong quá trình tiến hóa này. Việc bảo vệ thông tin di truyền bởi màng giúp các sinh vật đơn bào cổ đại có thể làm chủsinh vật trong những cách sống mới. Trong số đó có quá trình thực bào, theo một phiên bản, đã dẫn đến sự xuất hiện của một sinh vật cộng sinh, sau này trở thành tiền thân của tế bào nhân thực hiện đại với tất cả các bào quan đặc trưng của nó. Nhân tế bào, cấu trúc và chức năng của một số cấu trúc mới giúp nó có thể sử dụng oxy trong quá trình trao đổi chất. Hệ quả của việc này là sự thay đổi cơ bản trong sinh quyển của Trái đất, nền tảng được đặt ra cho sự hình thành và phát triển của các sinh vật đa bào. Ngày nay, các sinh vật nhân chuẩn, bao gồm cả con người, thống trị hành tinh và không có gì báo trước những thay đổi về mặt này.
