Nhân tế bào, hoặc nhân, được tìm thấy trong mọi tế bào của cái gọi là sinh vật nhân chuẩn (sinh vật sống có nhân). Nó được ngăn cách với tế bào chất, chất lỏng bên trong tế bào bởi một màng, nhưng có khả năng chọn lọc khối lượng chuyển với tế bào chất qua các lỗ nhân ở màng nhân. Hạt nhân, có chứa chất nhiễm sắc (DNA cộng với khác protein), có chức năng như trung tâm điều khiển của ô.
Hạt nhân là gì?
Nhân là một bào quan có trong (hầu hết) tất cả các tế bào của sinh vật bậc cao. Những sinh vật sống có nhân được gọi là sinh vật nhân thực. Các hạt nhân hoạt động như trung tâm điều khiển hoặc chỉ huy của tế bào và chứa tất cả thông tin di truyền ngoại trừ thông tin di truyền cho mitochondria, có DNA riêng của chúng. Thông tin di truyền hiện nay được gọi là chất nhiễm sắc, bao gồm các sợi xoắn kép và một số protein. Trong giai đoạn phân chia của nhân và tế bào, các sợi tơ tự sắp xếp thành nhiễm sắc thể. So với tế bào chất, bên trong tế bào, nhân thường hình cầu được ngăn cách bởi màng hai lớp chất béo. Vì hạt nhân phải có khả năng chọn lọc khối lượng chuyển với tế bào chất, màng nhân nằm xen kẽ với các lỗ nhân gọi là các lỗ nhân qua đó diễn ra quá trình chuyển khối có chọn lọc. Khoảng ở trung tâm của hạt nhân là tiểu thể hạt nhân (nucleolus), sao chép các hướng dẫn lắp ráp protein từ các gen được gọi là mRNA và tRNA. MRNA và tRNA hầu như được truyền qua các lỗ nhân đến ribosome trong tế bào chất như hướng dẫn để xây dựng protein.
Giải phẫu và cấu trúc
Hạt nhân, thường có dạng hình cầu, được ngăn cách với tế bào chất của tế bào bằng màng nhân. Ở động vật có vú, nhân đạt đường kính từ 5 đến 16 µm. Màng nhân dày khoảng 35 nm bao gồm một lớp kép của chất béo và gần như không thấm nước giải pháp do đặc tính kỵ nước. Các màng tế bào chứa khoảng 2,000 lỗ nhân qua đó diễn ra quá trình trao đổi chất chọn lọc, song phương. Mặt ngoài của màng hợp nhất với lưới nội chất thô, trong khi mặt trong của màng được lót bởi một lớp vi sợi cung cấp sự ổn định cho màng và tạo thành ranh giới rõ ràng với chất nhiễm sắc. Chất nhiễm sắc là thành phần chính của bên trong hạt nhân và bao gồm các sợi nhiễm sắc bị rối loạn chứa DNA và các protein khác và tự sắp xếp thành các loài đặc trưng. nhiễm sắc thể trước khi có nhân và phân chia tế bào. Ở khoảng trung tâm của hạt nhân là tiểu thể hạt nhân (nucleolus), bao gồm một tập đoàn của RNA ribosome.
Chức năng và nhiệm vụ
Các chức năng chính của nhân là lưu trữ thông tin di truyền của toàn bộ sinh vật và kiểm soát các quá trình trao đổi chất của tế bào, bao gồm nhân và phân chia tế bào trong quá trình sinh trưởng. Việc kiểm soát các quá trình trao đổi chất xảy ra phù hợp với các hướng dẫn di truyền có sẵn cho nhân cho mục đích này. Thông tin di truyền của toàn bộ sinh vật nằm trong nhân tế bào dưới dạng sợi nhiễm sắc. Nhân tế bào của tất cả các loại mô xuất hiện luôn chứa toàn bộ kế hoạch chi tiết của sinh vật ngoại trừ mitochondria, các nhà máy điện của tế bào. Các mitochondria chứa DNA của riêng chúng và không phụ thuộc vào trung tâm điều khiển của nhân. Hạt nhân có thể sao chép hoặc phiên mã có chọn lọc trình tự DNA bằng phương tiện của tiểu thể nhân của nó và vận chuyển chúng qua các lỗ nhân vào tế bào chất, nơi trong ribosome trình tự RNA được chuyển đổi thành trình tự axit amin "thực" để xây dựng protein. Để kiểm soát nhiệm vụ phân chia tế bào, nhân làm cho các sợi nhiễm sắc tập hợp thành các loài đặc trưng nhiễm sắc thể trước khi phân chia. Điều này giúp cho việc phân phối DNA đến tế bào con dễ dàng hơn và các gen có thể được tổ chức với nhau tốt hơn vì màng nhân tan trong giai đoạn phân chia, do đó thực tế không còn nhân có thể nhận biết được. Sau khi pha phân chia xong, lưới nội chất lại phát triển thành màng nhân, cấu trúc của các nhiễm sắc thể tan dần. Giờ đây, thông tin di truyền lại có sẵn một cách chọn lọc đối với nhân dưới dạng các sợi nhiễm sắc.
Bệnh tật và rối loạn
Các trục trặc bắt nguồn từ hạt nhân có thể gây ra sức khỏe Các triệu chứng cụ thể có thể liên quan trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự cố trong nhân tế bào. Bệnh ty thể, dựa trên một số khiếm khuyết di truyền do di truyền, ban đầu biểu hiện ở chỗ một hoặc nhiều protein được mã hóa trong nhân tế bào, được dẫn truyền vào ty thể qua lỗ nhân, dẫn để trục trặc trong ty thể. Bệnh ti thể có thể dẫn dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng ngay cả khi còn trẻ vì việc cung cấp năng lượng qua ty thể bị suy giảm. Đây ít là một trục trặc thực sự trong việc mã hóa và nhiều hơn là một “chỉ dẫn” bị lỗi bởi một trình tự DNA đột biến. Một nhóm bệnh khác, gây ra bởi các khiếm khuyết di truyền và được gọi là hội chứng Hutchinson-Gilford (HGPS), là do thực tế là một loại protein nhất định cung cấp sự ổn định cho màng nhân được mã hóa không chính xác. Điều này dẫn đến sự biến dạng của nhân tế bào với những hậu quả nghiêm trọng. Tất cả các dạng HGPS đã biết đều kích hoạt quá trình lão hóa tăng tốc đáng kể, do đó tuổi thọ trung bình chỉ khoảng 14 năm. HGPS cực kỳ hiếm được kích hoạt bởi gen khuyết tật và sau đó dẫn đến sự cố trực tiếp của màng nhân. Một nhóm nghiên cứu Đức-Bỉ liên kết teo cơ xơ cứng cột bên (ALS) và frontotemporal sa sút trí tuệ (FTD) đối với sự thất bại của protein TDP-43, vốn thường đóng vai trò mã hóa protein trong nhân. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng TD-43 lắng đọng bên ngoài hạt nhân và không thể xâm nhập vào hạt nhân thông qua các lỗ hạt nhân, ngăn cản nó thực hiện chức năng của mình ở đó.
