Số lượng, hình dạng và kích thước

Nhân là một bào quan lớn nhất có màng bao được nhà Vạn vật học người Anh R. Brown tìm thấy đầu tiên (1831). Tế bào sống - thực vật cũng như động vật - thường chỉ có một nhân, tuy nhiên một số lớn sợi nấm bậc cao có hai nhân, một số sợi nấm bậc thấp và tảo có nhiều nhân, đặc biệt tế bào ống sàng là tế bào sống dẫn truyền chất hữu cơ là không có nhân; ngoài ra nhóm tiền nhân (Procaryota) chưa có nhân hoàn chỉnh do chưa có màng nhân.

Hình dạng của nhân rất khác nhau: hình cầu trong các tế bào có kích thước đồng đều, trong tế bào dài, hẹp thì nhân có hình dẹp, thấu kính hay dài. Hình dạng nhân có thể thay đổi dưới ảnh hưởng chuyển động của tế bào chất, cũng có khi nhân có hình dạng phức tạp, điều này có thể liên quan đến bệnh lý của tế bào.

Nhân thường to, kích thước trung bình từ 5-500 μm. Nhân nhỏ nhất ở nấm mốc và rong khoảng 1 μm, ngược lại ở những cây họ Tuế (Cycadaceae) nhân to đến 600 μm. Kích thước của nhân phụ thuộc vào kích thước của tế bào, tế bào to có nhân to và ngược lại. Tỉ lệ giữa thể tích nhân và thể tích tế bào thường không đổi và đặc sắc cho từng loại tế bào: ở tế bào non tỉ lệ này cao nhứt là 1/3, tỉ lệ này giảm dần khi tế bào lớn lên.

Vị trí của nhân trong tế bào cũng không cố định. Khi tế bào còn non thì nhân nằm gần trung tâm tế bào, khi tế bào trưởng thành cùng với sự hình thành một hoặc một số không bào thì nhân cùng với tế bào chất chuyển ra chung quanh sát với màng tế bào, đôi khi nhân bị di chuyển theo chuyển động Brown của tế bào chất. Trong tế bào lông hút của rễ cây, nhân nằm ở đầu ngọn lông hút nơi mà sự hấp thu nước và chất khoáng xảy ra mạnh mẽ nhất.

Nhân gồm có: màng nhân, nhân chất, acid nhân, nhân con

Cấu trúc

* Màng nhân

Bao bọc và ngăn cách nhân với tế bào chất, là một màng đôi gồm 2 lớp lipoprotein có chiều dày khoảng 30-50nm, khoảng cách giữa 2 lớp khoảng 10-30nm, mặt trong màng tiếp xúc với nhân chất, màng ngoài có những nơi thông với mạng nội chất của tế bào, mặt ngoài của màng ngoài tiếp xúc với tế bào chất và thường chứa nhiều hạt ribo thể.

Giữa 2 màng của màng nhân có một khoảng trống dày từ 150-300A được gọi là vùng ngoại vi. Màng nhân không liên tục và thông với mạng lưới nội chất qua những lỗ nhân, mỗi lỗ nhân được viền bởi một phức hợp gồm 8 protein, sự trao đổi chất xuyên qua các lỗ này được chọn lọc rất cao. Màng nhân có tính thấm đối với nhiều chất kể cả protein, các chất có phân tử lượng dưới 500 xuyên qua dễ dàng (Feldherer & Harding, 1964), ngoài ra màng nhân còn là nơi để hai đầu nhiễm sắc thể bám vào.

* Nhân chất (nucleoplasm)

Chiếm gần hết phần phía trong màng nhân, gồm dịch nhân và chất nhiễm sắc; dưới kính hiển vi, dịch nhân có nhiều vùng đậm đặc chứa DNA. - - Dịch nhân là hệ thống chất keo háo nước, chứa các acid nhân, các chất hòa tan như các vật liệu để tổng hợp acid nhân, các enzim … Thành phần hóa học của dịch nhân có các protein đơn giản và các ion Ca²⁺, Mg²⁺.

- Nhiễm sắc thể là do các chất nhiễm sắc tập hợp thành, tùy theo nhân ở giai đoạn phân chia hay không mà thể nhiễm sắc tồn tại dưới dạng khác nhau. Ở giai đoạn nghỉ không phân chia nhiễm sắc thể là những sợi dài, mảnh (sợi nhiễm sắc), khi nhân vào giai đoạn phân chia, các sợi xoắn lại, co ngắn, dày lên và quan sát rõ dưới kính hiển vi quang học.

Thể nhiễm sắc có cấu trúc sợi xoắn vặn. Trên lát cắt mỏng của tế bào, chỉ thấy từng đoạn ngắn của nhiễm sắc thể dưới dạng hạt, dấu phẩy hoặc hình que, sợi chính là các DNA và protein. Mỗi nhiễm sắc thể thường có phần thắt eo chia làm 2 phần bằng nhau hay không và tạo nên các kiểu thể nhiễm sắc khác nhau. Hình dạng và số lượng nhiễm sắc thể cố định đối với mỗi loài sinh vật, sự thay đổi thể nhiễm sắc sẽ gây ra những biến đổi về hình thái và chức năng của cơ thể.

* Acid nhân

Hai acid nhân DNA và RNA có vai trò quan trọng trong sự tồn tại, hoạt động và sinh sản của sinh vật. Cách khác, là nơi tồn trữ tín hiệu di truyền hay gene và thông qua chúng, các tín hiệu này được sử dụng để điều khiển sự tổng hợp tất cả protein của tế bào, và như vậy, chúng kiểm soát toàn bộ hoạt động và sự di truyền của sinh vật.

* Nhân con / hạch nhân

Trong mỗi nhân thường có 1-2 khối hình cầu nhỏ, chiết quang hơn chất nhân, đó là hạch nhân. Hạch nhân không có màng ngăn cách với dịch nhân bao quanh, thường có cấu tạo sợi (mỗi sợi do các hạt nhỏ dính lại với nhau như chuỗi hạt) xếp thành một khối xốp nằm trong chất nền trong suốt. Các nhân con chứa DNA, RNA, protein, lipid, enzim, acid nucleic, một số khoáng chất như Zn, Fe, P, K, Ca.

Nhân con có lẽ là một trung tâm tổng hợp acid ribonucleic rất đắc lực, nhân con có vai trò trong quá trình phân bào: ở tế bào phân cắt đắc lực, hạch nhân rất to, trái lại hạch nhân rất nhỏ ở các tế bào không tiến hóa nữa, ngoài ra nhân con là nơi tạo ra các ribosome.

Nhiệm vụ của nhân

Nhân có vai trò rất quan trọng trong tế bào, nó điều khiển mọi quá trình tổng hợp diễn ra bên trong tế bào cũng như các quá trình sinh trưởng, sinh sản và các hoạt động sinh lý khác. Nhưng có thể nói vai trò quan trọng bậc nhất của nhân là kiểm soát di truyền của tế bào; DNA của nhân là bản thiết kế chương trình di truyền của tế bào, nó qui định tính đặc trưng của protein được tổng hợp nên. Ngoài ra, nhân có vai trò chủ đạo trong sự sinh sản của tế bào, do trong nhân mang các yếu tố di truyền xác định các đặc điểm của thế hệ con cháu của chúng.

Nhân chỉ có các vai trò nêu trên khi nó được gắn liền với tế bào chất, nếu tế bào mà không có nhân thì đời sống không kéo dài được, và ngược lại nhân không có tế bào chất cũng không thể tồn tại. Điều đó cho thấy tế bào là một hệ thống duy nhất, trong đó mỗi thành phần đều có liên quan chặt chẽ với nhau.