Nhân tế bào

Nhân tế bào Tất cá các tế bào (trừ nhóm sinh vật tiền nhân - prokaryota) đều chứa một khối hình cầu ở giữa gọi là nhân. Nhân tế bào lần đầu tiên được nhà thực vật học người Anh là R.Brown tìm thấy năm 1831. Nhân tế bào là một trong những thành phần quan trọng bậc nhất của tế bào. Đó là trung tâm của các quá trình tổng hợp và trao đổi chất cũng như các hoạt động sống khác của tế bào. a. Số lượng, hình dạng, kích thước và vị trí của nhân Trong mỗi tế bào thực vật thường chỉ có một nhân, tuy vậy cũng có một số trường hợp đặc biệt: Hình 1.4. Cấu tạo thể golgi 1. Các túi dẹp; 2. Các bọng nhỏ 16 Các tế bào vi khuẩn, tảo lam - không có nhân chính thức, chất nhân nằm phân tán trong chất tế bào (nhóm sinh vật tiền nhân - prokaryota). Ở tảo không đốt (Vaucheria), tảo thông tâm (Caulerpa) hay nấm mốc (Mucor) tế bào có nhiều nhân, ở các nấm bậc cao (nấm túi và nấm đảm) tế bào có giai đoạn mang hai nhân. Ở thực vật bậc cao, những tế bào kéo dài hình thành các sợi libe có chứa một số nhân, tế bào của lớp bao quanh túi phấn thường có hai nhân. Chỉ có ống rây (thuộc mô dẫn) là tế bào trưởng thành duy nhất ở trạng thái sống là không có nhân. Nhân có hình dạng rất đa dạng, khi quan sát dưới kính hiển vi quang học, nhân thường có dạng hình cầu trong các tế bào có kích thước đồng đều, còn trong những tế bào dài và hẹp thì nhân thường có dạng sợi, dạng hình thoi kéo dài hay hình thấu kính... Nhân tế bào có thể biến dạng dưới ảnh hưởng của sự chuyển động của chất tế bào. Khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử, nhân thường có dạng amip với những thùy không đều nhau và có những chỗ rất sâu, hình dạng đó làm tăng bề mặt tiếp xúc của nhân với chất tế bào. Kích thước trung bình của nhân dao động trong khoảng 5 - 50m. Ở các tế bào nấm mốc (Mucor) nhân có kích thước rất bé (1m), ngược lại ở một số loài cây họ Tuế (Cycadaceae) nhân có kích thước rất lớn (50m). Thường kích thước của nhân phụ thuộc vào từng loài, từng dạng tế bào, trạng thái và kích thước của tế bào. Tế bào lớn thường có nhân lớn và ngược lại. Giữa thể tích của nhân và thể tích của tế bào thường có một tỷ lệ nhất định: ở tế bào còn non, tỷ lệ đó thường là 1/3 còn ở những tế bào già hơn thì tỷ lệ đó thường nhỏ hơn. Sự thay đổi tỷ lệ đó dẫn đến sự phân chia tế bào hoặc hủy hoại tế bào. Trong tế bào còn non nhân thường nằm ở giữa, khi tế bào già nhân thường nằm sát màng, đôi khi nhân có bị lôi cuốn theo sự chuyển động của chất tế bào hoặc có thể di chuyển đến chỗ tế bào hoạt động mạnh nhất (ví dụ trong tế bào lông hút của rễ cây, nhân thường nằm ở đầu ngọn của lông hút, nơi mà sự hấp thụ xảy ra mạnh nhất). b. Thành phần hóa học của nhân Thành phần hóa học của nhân rất phức tạp, chứa khoảng 80% protein; 10 % ADN; 3,7 % ARN; 5% phospholipid; 1,3 % ion kim loại. c. Cấu tạo của nhân Nhân tế bào ở trạng thái nghỉ giữa hai lần phân chia gồm có các thành phần chính sau đây: màng nhân, dịch nhân, chất nhiễm sắc và hạch nhân. 17 - Màng nhân: là một màng kép gồm 2 lớp lipoprotein, chiều dày khoảng 30 - 50nm; khoảng cách giữa 2 lớp màng khoảng 10 - 30nm. Màng nhân thường thông với màng của mạng lưới nội sinh chất qua những lỗ nhỏ, do đó khoảng trống giữa 2 lớp màng nhân thông với hệ hống ống dẫn của mạng lưới nội sinh chất. Trên bề mặt của màng nhân có những hạt nhỏ, ở lớp ngoài những hạt này giống với các hạt ribôxôm của mạng lưới nội sinh chất; còn ở lớp trong có các hạt nhỏ với kích thước khác nhau. Như vậy, về mặt cấu trúc lí học thì màng nhân và mạng lưới nội chất giống nhau và tạo thành một hệ thống màng thống nhất. Màng nhân bao bọc xung quanh nhân có tính chất tạm thời nó sẽ bị biến mất khi nhân bắt đầu phân chia. - Dịch nhân: là một khối trong suốt, đồng loại của sol và gel, trong kính hiển vi điện tử hầu như không có cấu trúc, đông đặc hơn so với tế bào chất. Trong đó chỉ thấy có những đám hạt nhỏ của nucleoprotein sắp xếp lộn xộn giữa các khối chất lớn hơn (Nguyễn Bá, 1975). - Chất nhiễm sắc (chromatin): chất nhiễm sắc ở trong nhân được nhuộm màu bởi các loại thuốc nhuộm (hematoxilin, safranin, cacmin...). Chất nhiễm sắc có hàm lượng nucleoprotein rất cao (hơn 90%). Chất nhiễm sắc tồn tại trong nhân ở giai đoạn nghỉ dưới dạng các sợi xoắn ốc, chúng phân bố tương đối đồng đều khắp nhân, tạo nên một mạng lưới nhiễm sắc tinh tế mà dưới kính hiển vi quang học thường không thể nhìn thấy được. Trong quá trình phân bào, chất nhiễm sắc tập trung lại dưới dạng những nhiễm sắc thể (hay thể nhiễm sắc). Số lượng nhiễm sắc thể ở các loài khác nhau thì không giống nhau và có tính chất đặc trưng loài, là dấu hiệu phân loại của các loài thực vật và là đặc điểm di truyền của các loài từ thế hệ này sang thế hệ khác (ví dụ, đậu Hà lan: 2n = 14; Cà chua: 2n = 48; Thầu dầu: 2n = 20. Đu đủ: 2n = 36...). Tập hợp các thể nhiễm sắc trong tế bào gọi là bộ nhiếm sắc thể. Số lượng nhiễm sắc thể trong các tế bào của cơ quan sinh dưỡng thường là một số chẵn - gọi là bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội (2n). Ở tế bào sinh sản (bào tử và giao tử) số lượng nhiễm sắc thể ít hơn một nửa và gọi là bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n). Trong một số trường hợp ở một vài cơ quan có những tế bào với bộ nhiễm sắc thể đa bội (4n, 8n...) có nhiều nguyên nhân gây ra các các dạng đa bội. Độ dài của nhiễm sắc thể cũng có sự thay đổi từ vài m - 20 m. Hình dạng của chúng cũng rất khác nhau: dạng sợi ngắn, dạng que uốn cong và dạng chữ V... Điểm gấp khúc của thể nhiễm sắc được gọi là eo sơ cấp hay tâm động (Centrome). Tùy vị trí của tâm động mà thể nhiễm sắc có hai vai cân hay không cân. Ngoài eo sơ cấp, một số nhiễm sắc thể còn có phần eo thứ 2 chia nhiễm sắc thể ra một đoạn nhỏ gọi là thể kèm (hay vệ tinh) phần eo thứ cấp này chính là nơi sản sinh ra nhân con (hạch nhân) khi kết thúc sự phân chia của tế bào, do đó miền này còn được gọi là miền sinh nhân con. 18 Nhiễm sắc thể có khả năng tự nhân đôi. Quá trình này xảy ra tại pha nghỉ - tức là vào giai đoạn trước lúc phân chia. Cơ sở nhân đôi của thể nhiễm sắc là quá trình nhân đôi của các phân tử ADN, gọi là sự lặp đôi, kết quả của phép lặp đôi ADN là các sợi nhiễm sắc sẽ được nhân đôi và thể nhiễm sắc trở nên kép. Trước '6Bhi quá trình phân bào bắt đầu, mỗi con nhiễm sắc gồm 2 nửa được gọi là 2 sợi nhiễm sắc, từ chúng tạo ra các thể nhiễm sắc của tế bào con hoàn toàn giống thể nhiễm sắc của tế bào xuất phát. + Hạch nhân: trong mỗi nhân thường có từ 1 đến 2 khối hình cầu nhỏ, chiết quang hơn chất nhân đó là các nhân con (hạch nhân). Nhân con không có màng ngăn cách với dịch nhân, bao quanh nó thường cấu tạo bởi các sợi (mà bản thân các sợi này là do các hạt nhỏ dính lại với nhau như chuỗi) xếp thành một khối xốp nằm trong chất nền. Các hạt của nhân con chứa ARN và hình dạng tương tự hạt Riboxom của mạng lưới nội chất có hạt. Trong thời gian phân chia tế bào nhân con biến mất và nó lại xuất hiện ở cuối quá trình phân chia, nhân con được hình thành ở phần eo thứ 2 của thể nhiễm sắc. d. Vai trò sinh lý của nhân Nhân là một trong những nội bào quan quan trọng nhất của tế bào, nếu tách nhân ra khỏi tế bào thì tế bào sẽ chết, nhưng mặt khác nhân cũng không thể tồn tại riêng biệt khỏi tế bào, mọi vai trò của nhân chỉ được thể hiện khi nhân nằm trong tế bào chất của tế bào. Nhân đóng vai trò rất quan trọng trong mọi hoạt động sinh lý của tế bào: điều khiển mọi quá trình tổng hợp diễn ra bên trong tế bào cũng như quá trình sinh trưởng, sinh sản và mọi hoạt động sinh lý khác, có thể nói vai trò quan trọng bậc nhất của nhân là duy trì và truyền các thông tin di truyền vì nó có chứa các loại ADN qui định tính đặc trưng của protein được tổng hợp nên. Nhân cung cấp ARN để tổng hợp protein trong tế bào. Nếu tách bỏ nhân thì lượng ARN giảm, quá trình tổng hợp protein trong tế bào bị chậm dần rồi mất hẳn. Nhân có vai trò rất quan trọng trong việc hấp thụ của lông hút ở rễ cây, ngoài ra nhân còn có tác dụng trong việc tạo màng của tế bào - nếu vách tế bào bị rách ở 1 chỗ nào đó, nhân sẽ được kéo đến vị trí đó để tham gia vào việc làm lành các vết thương.