Struktur dan fungsi sel telah mengalami sejumlah perubahan selama evolusi. Munculnya organel baru didahului oleh transformasi di atmosfer dan litosfer planet muda tersebut. Salah satu akuisisi yang signifikan adalah inti sel. Organisme eukariotik menerima, karena adanya organel yang terpisah, keuntungan yang signifikan atas prokariota dan dengan cepat mulai mendominasi.
Inti sel, yang struktur dan fungsinya agak berbeda pada jaringan dan organ yang berbeda, telah meningkatkan kualitas biosintesis RNA dan transmisi informasi herediter.
Asal
Sampai saat ini, ada dua hipotesis utama tentang pembentukan sel eukariotik. Menurut teori simbiosis, organel (seperti flagela atau mitokondria) pernah menjadi organisme prokariotik yang terpisah. Nenek moyang eukariota modern melahap mereka. Hasilnya adalah organisme simbiosis.
Inti terbentuk sebagai hasil penonjolan ke dalambagian membran sitoplasma. Ini adalah akuisisi yang diperlukan dalam perjalanan untuk menguasai cara baru nutrisi, fagositosis, oleh sel. Penangkapan makanan disertai dengan peningkatan tingkat mobilitas sitoplasma. Genofor, yang merupakan materi genetik sel prokariotik dan menempel pada dinding, jatuh ke dalam zona "aliran" yang kuat dan membutuhkan perlindungan. Akibatnya, invaginasi yang dalam pada bagian membran yang mengandung genofor yang melekat terbentuk. Hipotesis ini didukung oleh fakta bahwa cangkang nukleus terkait erat dengan membran sitoplasma sel.
Ada versi lain dari perkembangan acara. Menurut hipotesis virus tentang asal usul nukleus, itu terbentuk sebagai akibat dari infeksi sel archaean kuno. Sebuah virus DNA menyusup dan secara bertahap memperoleh kendali penuh atas proses kehidupan. Para ilmuwan yang menganggap teori ini lebih benar, memberikan banyak argumen yang mendukungnya. Namun, hingga saat ini, tidak ada bukti konklusif untuk hipotesis yang ada.
Satu atau lebih
Sebagian besar sel eukariota modern memiliki nukleus. Sebagian besar dari mereka hanya mengandung satu organel seperti itu. Namun, ada sel yang kehilangan nukleus karena beberapa fitur fungsional. Ini termasuk, misalnya, eritrosit. Ada juga sel dengan dua (ciliata) dan bahkan beberapa inti.
Struktur inti sel
Terlepas dari karakteristik organisme, struktur nukleus dicirikan oleh seperangkat karakteristikorganel. Ini dipisahkan dari ruang dalam sel oleh membran ganda. Di beberapa tempat, lapisan dalam dan luarnya menyatu, membentuk pori-pori. Fungsinya untuk pertukaran zat antara sitoplasma dan nukleus.
Ruang organel diisi dengan karioplasma, disebut juga getah inti atau nukleoplasma. Ini berisi kromatin dan nukleolus. Kadang-kadang organel terakhir dari inti sel yang disebutkan tidak ada dalam satu salinan. Di beberapa organisme, nukleolus, sebaliknya, tidak ada.
Membran
Membran inti dibentuk oleh lipid dan terdiri dari 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 memiliki fitur strukturalnya sendiri, tetapi umumnya sangat mirip.
Paling dekat dengan sitoplasma
Lapisan luar masuk ke dalam membran retikulum endoplasma. Perbedaan utamanya dari yang terakhir adalah konsentrasi protein yang jauh lebih tinggi dalam struktur. Membran yang bersentuhan langsung dengan sitoplasma sel ditutupi dengan lapisan ribosom dari luar. Hal ini terhubung ke membran dalam oleh banyak pori-pori, yang merupakan kompleks protein yang agak besar.
Lapisan dalam
Membran yang menghadap inti sel, tidak seperti yang terluar, halus, tidak dilapisi ribosom. Ini membatasi karioplasma. Ciri khas membran dalam adalah lapisan lamina nukleus yang melapisinya dari samping,bersentuhan dengan nukleoplasma. Struktur protein spesifik ini mempertahankan bentuk selubung, terlibat dalam regulasi ekspresi gen, dan juga mendorong perlekatan kromatin ke membran inti.
Metabolisme
Interaksi nukleus dan sitoplasma dilakukan melalui pori-pori nukleus. Mereka adalah struktur yang agak kompleks yang dibentuk oleh 30 protein. Jumlah pori pada satu inti bisa berbeda. Itu tergantung pada jenis sel, organ dan organisme. Jadi, pada manusia, inti sel dapat memiliki 3 hingga 5 ribu pori-pori, pada beberapa katak mencapai 50.000.
Fungsi utama pori-pori adalah pertukaran zat antara inti dan sisa ruang sel. Beberapa molekul melewati pori-pori secara pasif, tanpa pengeluaran energi tambahan. Mereka berukuran kecil. Transportasi molekul besar dan kompleks supramolekul membutuhkan konsumsi energi dalam jumlah tertentu.
Molekul RNA yang disintesis dalam nukleus masuk ke dalam sel dari karioplasma. Protein yang diperlukan untuk proses intranuklear diangkut dalam arah yang berlawanan.
Nukleoplasma
Jus nuklir adalah larutan koloid protein. Itu dibatasi oleh amplop nuklir dan mengelilingi kromatin dan nukleolus. Nukleoplasma adalah cairan kental di mana berbagai zat dilarutkan. Ini termasuk nukleotida dan enzim. Yang pertama sangat penting untuk sintesis DNA. Enzim terlibat dalam transkripsi serta perbaikan dan replikasi DNA.
Struktur jus inti berubah tergantung pada keadaan sel. Ada dua di antaranya - stasioner danterjadi selama pembelahan. Yang pertama adalah karakteristik interfase (waktu antar pembelahan). Pada saat yang sama, jus nuklir dibedakan oleh distribusi asam nukleat yang seragam dan molekul DNA yang tidak terstruktur. Selama periode ini, materi herediter ada dalam bentuk kromatin. Pembelahan inti sel disertai dengan transformasi kromatin menjadi kromosom. Pada saat ini, struktur karioplasma berubah: materi genetik memperoleh struktur tertentu, selubung inti dihancurkan, dan karioplasma bercampur dengan sitoplasma.
Kromosom
Fungsi utama struktur nukleoprotein kromatin yang ditransformasikan pada saat pembelahan adalah penyimpanan, implementasi, dan transmisi informasi herediter yang terkandung dalam inti sel. Kromosom dicirikan oleh bentuk tertentu: mereka dibagi menjadi bagian-bagian atau lengan oleh penyempitan primer, juga disebut selomer. Menurut lokasinya, tiga jenis kromosom dibedakan:
- berbentuk batang atau akrosentrik: dicirikan oleh penempatan coelomer hampir di ujung, satu lengan sangat kecil;
- diversified atau submetacentric memiliki lengan yang tidak sama panjang;
- equilateral atau metacentric.
Kromosom dalam sel disebut kariotipe. Setiap jenis tetap. Dalam hal ini, sel-sel yang berbeda dari organisme yang sama mungkin mengandung set diploid (ganda) atau haploid (tunggal). Opsi pertama khas untuk sel somatik, yang terutama membentuk tubuh. Himpunan haploid adalah hak istimewa sel germinal. sel somatik manusiamengandung 46 kromosom, jenis kelamin - 23.
Kromosom himpunan diploid berpasangan. Struktur nukleoprotein identik yang termasuk dalam pasangan disebut alel. Mereka memiliki struktur yang sama dan melakukan fungsi yang sama.
Unit struktural kromosom adalah gen. Ini adalah bagian dari molekul DNA yang mengkode protein tertentu.
Nukleolus
Inti sel memiliki satu organel lagi - nukleolus. Itu tidak dipisahkan dari karioplasma oleh membran, tetapi mudah dilihat saat memeriksa sel dengan mikroskop. Beberapa nukleus mungkin memiliki banyak nukleolus. Ada juga yang organelnya sama sekali tidak ada.
Bentuk nukleolus menyerupai bola, memiliki ukuran yang cukup kecil. Ini mengandung berbagai protein. Fungsi utama nukleolus adalah sintesis RNA ribosom dan ribosom itu sendiri. Mereka diperlukan untuk pembuatan rantai polipeptida. Nukleolus terbentuk di sekitar daerah khusus genom. Mereka disebut penyelenggara nukleolar. Ini berisi gen RNA ribosom. Nukleolus, antara lain, adalah tempat dengan konsentrasi protein tertinggi di dalam sel. Bagian dari protein diperlukan untuk menjalankan fungsi organoid.
Nukleolus terdiri dari dua komponen: granular dan fibrillar. Yang pertama adalah subunit ribosom yang matang. Di pusat fibrilar, sintesis RNA ribosom dilakukan. Komponen granular mengelilingi komponen fibrilar yang terletak di tengah nukleolus.
Inti sel dan fungsinya
Peran yangmemainkan inti, terkait erat dengan strukturnya. Struktur internal organoid bersama-sama menerapkan proses terpenting dalam sel. Ini menampung informasi genetik yang menentukan struktur dan fungsi sel. Nukleus bertanggung jawab untuk penyimpanan dan transmisi informasi herediter selama mitosis dan meiosis. Dalam kasus pertama, sel anak menerima satu set gen yang identik dengan induknya. Sebagai hasil dari meiosis, sel germinal terbentuk dengan satu set kromosom haploid.
Fungsi lain yang tidak kalah pentingnya dari nukleus adalah pengaturan proses intraseluler. Ini dilakukan sebagai hasil dari pengendalian sintesis protein yang bertanggung jawab atas struktur dan fungsi elemen seluler.
Pengaruh pada sintesis protein memiliki ekspresi lain. Nukleus, yang mengendalikan proses di dalam sel, menyatukan semua organelnya menjadi satu sistem dengan mekanisme kerja yang berfungsi dengan baik. Kegagalan di dalamnya, sebagai suatu peraturan, menyebabkan kematian sel.
Akhirnya, nukleus adalah tempat sintesis subunit ribosom, yang bertanggung jawab untuk pembentukan protein yang sama dari asam amino. Ribosom sangat diperlukan dalam proses transkripsi.
Sel eukariotik adalah struktur yang lebih sempurna daripada sel prokariotik. Munculnya organel dengan membrannya sendiri memungkinkan untuk meningkatkan efisiensi proses intraseluler. Pembentukan nukleus yang dikelilingi oleh membran lipid ganda memainkan peran yang sangat penting dalam evolusi ini. Perlindungan informasi herediter oleh membran memungkinkan organisme uniseluler purba untuk menguasaiorganisme dengan cara hidup yang baru. Di antara mereka adalah fagositosis, yang, menurut satu versi, menyebabkan munculnya organisme simbiosis, yang kemudian menjadi nenek moyang sel eukariotik modern dengan semua organel khasnya. Inti sel, struktur dan fungsi beberapa struktur baru memungkinkan untuk menggunakan oksigen dalam metabolisme. Konsekuensi dari ini adalah perubahan utama dalam biosfer Bumi, fondasi diletakkan untuk pembentukan dan pengembangan organisme multiseluler. Saat ini, organisme eukariotik, termasuk manusia, mendominasi planet ini, dan tidak ada yang menunjukkan perubahan dalam hal ini.
