وظائف نواة الخلية

المقدمة

نواة الخلية (نواة) أكبر عضية من الخلايا حقيقية النواة وتقع في السيتوبلازم ، مفصولة بغشاء مزدوج (غلاف نووي). بصفتها حاملة للمعلومات الجينية ، تحتوي نواة الخلية على المعلومات الجينية في شكل كروموسومات (خيط DNA) وبالتالي تلعب دورًا أساسيًا في الوراثة. تحتوي معظم خلايا الثدييات على نواة واحدة فقط ؛ هذا مستدير ويبلغ قطره من 5 إلى 16 ميكرومتر. مع أنواع معينة من الخلايا ، على سبيل المثال يمكن أن تحتوي ألياف العضلات ، أو الخلايا المتخصصة في العظام ، على أكثر من نواة.

احصل على مزيد من المعلومات حول نواة الخلية

وظائف نواة الخلية

نواة الخلية هي أهم عضية في الخلية وتشكل 10-15٪ من حجم الخلية. تحتوي النواة على معظم المعلومات الجينية للخلية. في البشر ، بالإضافة إلى نواة الخلية ، تحتوي الميتوكوندريا أيضًا على DNA ("DNA الميتوكوندريا"). ومع ذلك ، فإن جينوم الميتوكوندريا يرمز فقط لبروتينات قليلة ، وهي ضرورية بشكل أساسي في سلسلة الجهاز التنفسي لإنتاج الطاقة.

اقرأ المزيد عن هذا على:

• الميتوكوندريا
• التنفس الخلوي عند الإنسان (السلسلة التنفسية)

رسم توضيحي لنواة الخلية

1. نواة الخلية -
   نواة
2. الغشاء النووي الخارجي
   (المغلف النووي)
   نوكليوليما
3. الغشاء النووي الداخلي
4. الكريات النووية
   نواة
5. البلازما النووية
   نيوكليوبلازم
6. خيط DNA
7. المسام النووي
8. الكروموسومات
9. زنزانة
   سيلولا
   أ- نواة
   ب - الخلية

يمكنك العثور على نظرة عامة على جميع الصور من Dr-Gumpert تحت: الصور الطبية

تخزين المعلومات الجينية

كمخزن للحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) ، فإن نواة الخلية هي مركز التحكم في الخلية وتنظم العديد من العمليات المهمة لاستقلاب الخلية. نواة الخلية ضرورية لكي تعمل الخلية. عادة لا تستطيع الخلايا التي لا تحتوي على نواة البقاء على قيد الحياة. استثناء من ذلك هو خلايا الدم الحمراء ذات النواة (كريات الدم الحمراء). بالإضافة إلى الوظائف التنظيمية ، تشمل مهام نواة الخلية تخزين الحمض النووي وتكراره ونقله.

يكمن الحمض النووي في شكل حلزون مزدوج طويل يشبه الخيط في نواة الخلية ، حيث يتراكم بشكل مضغوط في الكروموسومات مع البروتينات الأساسية ، الهيستونات. تتكون الكروموسومات من الكروماتين ، الذي يتكثف فقط لتشكيل كروموسومات مرئية مجهرية أثناء انقسام الخلية. تحتوي كل خلية بشرية على 23 كروموسومًا ، كل منها من نسختين ، موروثة من كلا الوالدين. يأتي نصف الجينات في الخلية من الأم والنصف الآخر من الأب.

تتحكم نواة الخلية في عمليات التمثيل الغذائي داخل الخلية باستخدام جزيئات الرسول المصنوعة من الحمض النووي الريبي. رموز المعلومات الجينية للبروتينات المسؤولة عن وظيفة الخلية وهيكلها. إذا لزم الأمر ، يتم نسخ أجزاء معينة من الحمض النووي ، المعروفة باسم الجينات ، إلى مادة مرسال (الرسول RNA أو mRNA). يترك mRNA المتكون نواة الخلية ويعمل كقالب لتخليق البروتينات المعنية.

فكر في الحمض النووي كنوع من اللغة المشفرة مكونة من أربعة أحرف. هذه هي القواعد الأربع: الأدينين ، الثايمين ، الجوانين والسيتوزين. هذه الحروف تشكل كلمات ، كل منها يتكون من ثلاث قواعد تسمى الكودونات

يرمز كل كودون لحمض أميني معين ، وبالتالي يشكل الأساس للتخليق الحيوي للبروتين ، لأن تسلسل قواعد الجينات يترجم إلى بروتين عن طريق ربط الأحماض الأمينية المعنية. يُطلق على هذه المعلومات المشفرة بالكامل اسم الشفرة الجينية. التسلسل المحدد للقواعد يجعل حمضنا النووي فريدًا ويحدد جيناتنا.

ولكن ليس فقط القواعد متورطة في بنية الحمض النووي. يتكون الحمض النووي من نيوكليوتيدات متتالية ، والتي تتكون بدورها من سكر وفوسفات وقاعدة. تمثل النيوكليوتيدات العمود الفقري للحمض النووي ، والذي يكون على شكل حلزون مزدوج حلزوني. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تكثيف هذا الشريط بشكل أكبر بحيث يتناسب مع النواة الصغيرة للخلية. ثم نتحدث أيضًا عن الكروموسومات كشكل من أشكال تغليف الحمض النووي. مع كل انقسام خلوي ، يتم نسخ الحمض النووي الكامل بحيث تحتوي كل خلية ابنة أيضًا على المعلومات الجينية المتطابقة تمامًا.

تستخدم الكروموسومات لتعبئة الحمض النووي

الكروموسوم هو شكل معين من أشكال تغليف مادتنا الجينية (DNA) التي لا تظهر إلا أثناء انقسام الخلية. الحمض النووي عبارة عن بنية خطية طويلة جدًا بحيث لا تتناسب مع نواة الخلية في حالتها الطبيعية. يتم حل هذه المشكلة عن طريق حلزونات مختلفة من الحمض النووي الموفرة للمساحة ودمج بروتينات صغيرة يمكن للحمض النووي أن يواصل الالتفاف حولها. الشكل الأكثر إحكاما للحمض النووي هو الكروموسومات. تحت المجهر ، تظهر هذه الأجسام الصغيرة على شكل قضيب مع انقباض مركزي ، ولا يمكن ملاحظة هذا الشكل من الحمض النووي إلا أثناء انقسام الخلية ، أي أثناء الانقسام. يمكن تقسيم الانقسام الخلوي بدوره إلى عدة مراحل ، حيث يتم تمثيل الكروموسومات بشكل أفضل في الطور الطوري. تحتوي خلايا الجسم الطبيعية على مجموعة مزدوجة من الكروموسومات ، والتي تتكون من 46 كروموسومًا.

يتوفر مزيد من المعلومات حول انقسام نواة الخلية على: الانقسام المتساوي

RNA كجزء من نواة الخلية

يصف الحمض النووي الريبي الحمض النووي الريبي ، الذي له بنية مشابهة لبنية الحمض النووي. ومع ذلك ، فهذه بنية أحادية السلسلة تختلف عن الحمض النووي في المكونات الفردية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحمض النووي الريبي هو أيضًا أقصر بكثير من الحمض النووي ولديه العديد من المهام المختلفة مقارنة به. وبهذه الطريقة ، يمكن تقسيم الحمض النووي الريبي إلى مجموعات فرعية مختلفة من الحمض النووي الريبي تؤدي مهامًا مختلفة. من بين أمور أخرى ، يلعب الرنا المرسال دورًا مهمًا أثناء انقسام نواة الخلية. مثل الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) ، فإنه يستخدم أيضًا في إنتاج البروتينات والإنزيمات. مجموعة فرعية أخرى من الحمض النووي الريبي هي الرنا الريباسي ، وهي جزء من الريبوسومات وبالتالي فهي تشارك أيضًا في إنتاج البروتينات.

تخليق البروتين

الخطوة الأولى في التخليق الحيوي للبروتين هي نسخ الحمض النووي إلى mRNA (النسخ) ويحدث في نواة الخلية. يعمل خيط من الحمض النووي كقالب لتسلسل الحمض النووي الريبي التكميلي. ومع ذلك ، نظرًا لعدم إمكانية إنتاج بروتينات داخل نواة الخلية ، يجب تفريغ mRNA المتكون في السيتوبلازم وإحضاره إلى الريبوسومات ، حيث يحدث التوليف الفعلي للبروتينات. داخل الريبوسومات ، يتم تحويل الرنا المرسال إلى سلسلة من الأحماض الأمينية التي تستخدم لبناء البروتينات. تُعرف هذه العملية باسم الترجمة.

قبل أن يتم نقل الحمض النووي الريبي المرسال خارج النواة ، تتم معالجته أولاً في العديد من الخطوات ، أي أنه يتم إلحاق تسلسلات معينة أو قصها وإعادة تجميعها مرة أخرى. هذا يعني أن أنواع مختلفة من البروتين يمكن أن تنشأ من نسخة واحدة. تمكن هذه العملية البشر من إنتاج عدد كبير من البروتينات المختلفة بجينات قليلة نسبيًا.

تكرار

وظيفة أخرى مهمة للخلية ، والتي تحدث في نواة الخلية ، هي تكرار الحمض النووي (تكرار). توجد في الخلية دورة ثابتة من التراكم والانهيار: يتم تكسير البروتينات القديمة ، والملوثات ، والمنتجات الأيضية ، ويجب تصنيع بروتينات جديدة ، كما يجب إنتاج الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، تنمو الخلية وتنقسم إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين. قبل أن تنقسم الخلية ، يجب أولاً تكرار جميع المعلومات الجينية. هذا مهم لأن جينوم جميع الخلايا داخل الكائن الحي متطابق تمامًا.

يحدث النسخ المتماثل في نقطة زمنية محددة بدقة أثناء انقسام الخلية في نواة الخلية ؛ ترتبط كلتا العمليتين ارتباطًا وثيقًا ويتم التحكم فيهما بواسطة بروتينات معينة (الانزيمات) منظم. أولاً ، يتم فصل الحمض النووي المزدوج الشريطة ويعمل كل خيط منفرد كقالب للنسخ اللاحق. للقيام بذلك ، ترسو إنزيمات مختلفة على الحمض النووي وتكمل الخيط الفردي لتشكيل حلزون مزدوج جديد. في نهاية هذه العملية ، يتم إنشاء نسخة دقيقة من الحمض النووي ، والتي يمكن أن تنتقل إلى الخلية الوليدة عندما تنقسم.

ومع ذلك ، إذا حدثت أخطاء في إحدى مراحل دورة الخلية ، يمكن أن تتطور طفرات مختلفة. توجد أنواع مختلفة من الطفرات التي يمكن أن تحدث تلقائيًا خلال مراحل مختلفة من دورة الخلية. على سبيل المثال ، إذا كان الجين معيبًا ، فإنه يسمى طفرة جينية. ومع ذلك ، إذا كان الخطأ يؤثر على بعض الكروموسومات أو أجزاء الكروموسومات ، فهذا يعني أنه طفرة في الكروموسومات. إذا تأثر عدد الكروموسوم ، فإنه يؤدي إلى حدوث طفرة في الجينوم.

قد يثير الموضوع اهتمامك أيضًا: انحراف الكروموسوم - ماذا يعني ذلك؟

المسام النووية ومسارات الإشارات

يحتوي الغشاء المزدوج للغلاف النووي على مسام تخدم النقل الانتقائي للبروتينات والأحماض النووية ومواد الإشارة من وإلى النواة.

تدخل بعض العوامل الأيضية ومواد الإشارة النواة عبر هذه المسام وتؤثر على نسخ بعض البروتينات هناك. يخضع تحويل المعلومات الجينية إلى بروتينات للمراقبة الصارمة ويتم تنظيمه بواسطة العديد من العوامل الأيضية والمواد المرجعية ، ويتحدث المرء عن التعبير الجيني. العديد من مسارات الإشارات التي تحدث في خلية تنتهي في النواة ، حيث تؤثر على التعبير الجيني لبروتينات معينة.

جسم نووي (نواة)

داخل نواة الخلايا حقيقية النواة توجد النواة ، الجسم النووي. يمكن أن تحتوي الخلية على نواة واحدة أو أكثر ، ويمكن أن تحتوي الخلايا النشطة جدًا والتي تنقسم بشكل متكرر على ما يصل إلى 10 نوى.

النواة عبارة عن هيكل كروي كثيف يمكن رؤيته بوضوح تحت المجهر الضوئي ويتم تحديده بوضوح داخل نواة الخلية. إنها تشكل منطقة مستقلة وظيفيًا من القلب ، ولكنها غير محاطة بغشاء خاص بها. تتكون النواة من DNA و RNA والبروتينات التي تقع معًا في تكتل كثيف. يحدث نضوج الوحدات الفرعية الريبوسومية في النواة. كلما زاد عدد البروتينات التي يتم تصنيعها في الخلية ، زادت الحاجة إلى الريبوسومات وبالتالي فإن الخلايا النشطة الأيضية لديها العديد من الأجسام النووية.

وظيفة النواة في الخلية العصبية

للنواة في الخلية العصبية مجموعة متنوعة من الوظائف. تقع نواة الخلية العصبية في جسم الخلية (سوما) مع مكونات الخلية الأخرى (العضيات) ، مثل الشبكة الإندوبلازمية (ER) وجهاز جولجي. كما هو الحال في جميع خلايا الجسم ، تحتوي نواة الخلية على المعلومات الجينية في شكل DNA. نظرًا لوجود الحمض النووي ، فإن خلايا الجسم الأخرى قادرة على تكرار نفسها عبر الانقسام الفتيلي. ومع ذلك ، فإن الخلايا العصبية هي خلايا محددة للغاية ومتباينة للغاية وتشكل جزءًا من الجهاز العصبي. نتيجة لذلك ، لم يعد بإمكانهم المضاعفة. ومع ذلك ، فإن نواة الخلية تأخذ على عاتقها مهمة أخرى مهمة. تعد الخلايا العصبية ، من بين أمور أخرى ، مسؤولة عن إثارة عضلاتنا ، مما يؤدي في النهاية إلى حركة العضلات. يتم الاتصال بين الخلايا العصبية وبين الخلايا العصبية والعضلات عن طريق المواد المرسال (الارسال). يتم إنتاج هذه المواد الكيميائية وغيرها من المواد المهمة للحفاظ على الحياة بمساعدة نواة الخلية. ليس فقط نواة الخلية ولكن أيضًا المكونات الأخرى في السوما تلعب دورًا مهمًا. بالإضافة إلى ذلك ، تتحكم نواة الخلية في جميع مسارات التمثيل الغذائي في جميع الخلايا ، بما في ذلك الخلايا العصبية. للقيام بذلك ، تحتوي نواة الخلية على جميع جيناتنا ، والتي ، حسب الاستخدام ، يمكن قراءتها وترجمتها إلى البروتينات والإنزيمات المطلوبة.

يتوفر مزيد من المعلومات حول الميزات الخاصة للخلية العصبية من: الخلايا العصبية