นิวเคลียสของเซลล์

ในทางชีววิทยาของเซลล์ นิวเคลียส (อังกฤษ: nucleus) คือออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มพบในเซลล์ยูแคริโอต ภายในบรรจุสารพันธุกรรม (genetic material) ซึ่งจัดเรียงตัวเป็นดีเอ็นเอ (DNA) สายยาวรวมตัวกับโปรตีนหลายชนิด เช่น ฮิสโตน (histone) เป็นโครโมโซม (chromosome) ยีน (gene) ต่างๆ ภายในโครโมโซมเหล่านี้ รวมเรียกว่า นิวเคลียส จีโนม (nucleards genome) หน้าที่ของนิวเคลียสคือการคงสภาพการรวมตัวของยีนเหล่านี้และควบคุมการทำงานของเซลล์โดยการควบคุมการแสดงออกของยีน (gene expression)

เซลล์เฮลา ย้อมสีดีเอ็นเอในนิวเคลียสด้วยสีย้อมโฮชสต์สีฟ้าฟลูออเรสเซนต์ เซลล์ทางขวาและตรงกลางนั้นอยู่ในระยะอินเตอร์เฟส จึงสามารถเห็นว่านิวเคลียสทั้งหมดเปล่งสีฟ้า ในขณะที่เซลล์ทางซ้ายอยู่ในระหว่างการไมโตซิส จึงเห็นเฉพาะดีเอ็นเอที่เรืองแสง

ชีววิทยาเซลล์
เซลล์สัตว์
องค์ประกอบของเซลล์สัตว์โดยทั่วไป: นิวคลีโอลัส นิวเคลียส ไรโบโซม (จุดเล็ก ๆ) เวสิเคิล ร่างแหเอนโดพลาสมิกแบบขรุขระ กอลไจแอปพาราตัส (หรือ กอลไจบอดี) ไซโทสเกเลตัน ร่างแหเอนโดพลาสมิกแบบเรียบ ไมโทคอนเดรียน แวคิวโอล ไซโทซอล (ของเหลวที่บรรจุออร์แกเนลล์ต่าง ๆ ที่รวมกันเป็นไซโทพลาสซึม) ไลโซโซม เซนโทรโซม เยื่อหุ้มเซลล์

โครงสร้างหลักของนิวเคลียสคือ เยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear envelope) ซึ่งเป็นเยื่อสองชั้นที่หุ้มทั้งออร์แกเนลล์และทำหน้าที่แยกองค์ประกอบภายในออกจากไซโทพลาซึม (cytoplasm) อีกโครงสร้างหนึ่งคือ นิวเคลียร์ลามินา (nuclear lamina) ซึ่งเป็นโครงสร้างร่างแหภายในนิวเคลียส ทำหน้าที่เป็นโครงร่างค้ำจุน ให้ความแข็งแรงแก่นิวเคลียส คล้ายไซโทสเกลเลตอน (cytoskeleton) ภายในเซลล์ เนื่องจากเยื่อหุ้มนิวเคลียสมีลักษณะเป็นเยื่อเลือกผ่านที่โมเลกุลส่วนใหญ่ผ่านทะลุเข้าออกไม่ได้ ดังนั้นเยื่อหุ้มนิวเคลียสจึงต้องมีนิวเคลียร์พอร์ (nuclear pore) หรือช่องที่จะให้สารเคลื่อนผ่านเยื่อ ช่องเหล่านี้ทะลุผ่านเยื่อทั้งสองของเยื่อหุ้มนิวเคลียสให้โมเลกุลขนาดเล็กและไอออนเคลื่อนที่เข้าออกนิวเคลียสได้ การเคลื่อนที่เข้าออกของสารโมเลกุลใหญ่ เช่น โปรตีน ต้องมีการควบคุมและต้องใช้โปรตีนช่วยขนส่งสาร (carrier proteins)

โครงสร้าง

นิวเคลียสเป็นออร์แกเนลล์ที่ใหญ่ที่สุดในเซลล์สัตว์ ในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของนิวเคคลียสอยู่ที่ 6 ไมโครเมตร (µm) และกินปริมาตร 10% ของเซลล์ องค์ประกอบภายในนิวเคลียสอยู่ในนิวคลีโอพลาสซึม เช่นเดียวกันกับไซโตพลาสซึมในเซลล์ส่วน่ที่เหลือ องค์ประกอบซึ่งเป็นของเหลวนั้นเรียกว่า "นิวคลีโอซอล" (nucleosol) เช่นเดียวกันกับไซโตซอลในไซโตพลาสซึม

ในเซลล์เม็ดเลือดขาว ชนิดแกรนูโลไซต์ส่วนใหญ่มีนิวเคลียสที่แบ่งเป็นพู (lobated)

เยื่อหุ้มนิวเคลียสและนิวเคลียร์พอร์

ดูบทความหลักที่: เยื่อหุ้มนิวเคลียส และ นิวเคลียร์พอร์

เยื่อหุ้มนิวเคลียส (nuclear envelope หรือ nuclear membrane) ประกอบด้วยเยื้อหุ้มเซลลูลาร์สองชั้น คือชั้นในและชั้นนอก เรียบขนานกันไป แยกห่างกันประมาณ 10 ถึง 50 นาโนเมตร (nm) เยื่อหุ้มนิวเคลียสนั้นห่อหุ้มนิวเคลียสไว้และแยกสารพันธุกรรมออกจากไซโตพลาสซึมที่รายล้อมอยู่ เป็นเหมือนที่กั้นมาโครโมเลกุลไม่ให้แพร่เข้ามาอย่างอิสระระหว่างของเหลวในนิวเคลียส (นิวคลีโอพลาสซึม nucleoplasm) กับของเหลวเซลล์ (ไซโตพลาสซึม cytoplasm) เยื่อหุ้มชั้นนอกนั้นเชื่อมต่อกับเยื่อหุ้มของ รัฟเอนโดพลาสมิกเรคติคูลัม (RER)

นิวเคลียร์พอร์ (Nuclear pores) ทำหน้าที่เป็นช่องสารละลาย (aqueous channels) อยู่ภายในเยื่อหุ้มนิวเคลียส และประกอบด้วยโปรตีนหลายชนิด ซึ่งเรียกรวมกันว่านิวคลีโอพอริน (nucleoporin) พอร์เหล่านี้มีมวล 125 ล้าน ดอลตัน (มวลโมเลกุล) และประกอบด้วยโปรตีนกว่า 50 ชนิด (ในยีสต์) ไปจนถึงหลายร้อยชนิด (ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง)

นิวเคลีย์ลามินา

ดูบทความหลักที่: นิวเคลียร์ลามินา

โครโมโซม

ดูบทความหลักที่: โครโมโซม

ข้อมูลเพิ่มเติม: Nuclear organization

นิวคลีโอลัส

ดูบทความหลักที่: นิวคลีโอลัส

ข้อมูลเพิ่มเติม: Nuclear bodies

อ้างอิง

1. Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J (2004). Molecular Cell Biology (5th ed.). New York: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-2672-2.
2. Alberts, B (2002). Molecular biology of the cell (4th ed.). Garland Science. p. 197. ISBN 978-0815340720.
3. Clegg JS (February 1984). "Properties and metabolism of the aqueous cytoplasm and its boundaries". The American Journal of Physiology. 246 (2 Pt 2): R133-51. doi:10.1152/ajpregu.1984.246.2.R133. PMID 6364846.
4. Paine PL, Moore LC, Horowitz SB (March 1975). "Nuclear envelope permeability". Nature. 254 (5496): 109–14. Bibcode:1975Natur.254..109P. doi:10.1038/254109a0. PMID 1117994.