какое строение имеет ядро клетки
Биология. 11 класс
§ 14. Ядро клетки
Ядро — это обязательный компонент любой эукариотической клетки. В большинстве клеток имеется одно ядро, но существуют также двуядерные и многоядерные клетки. Например, у инфузории туфельки два ядра, а в клетках некоторых водорослей и грибов, в поперечнополосатых мышечных волокнах — несколько. Зрелые клетки ситовидных трубок покрытосеменных растений и эритроциты млекопитающих лишены ядер. Такие клетки утрачивают ядро в процессе развития, теряя способность к размножению.
Строение ядра. Обычно ядро имеет шаровидную или яйцевидную форму, однако в некоторых клетках форма ядра может быть иной: веретеновидной, линзовидной, подковообразной и др. Размеры клеточных ядер также отличаются. Тем не менее, несмотря на эти различия, все ядра устроены одинаково. Ядро клетки состоит из ядерной оболочки, ядерного сока, хроматина и одного или нескольких ядрышек (рис. 14.1).
Ядерная оболочка отделяет содержимое ядра от гиалоплазмы. Она состоит из двух мембран — наружной и внутренней, между которыми находится межмембранное пространство. Наружная мембрана ядра непосредственно переходит в мембрану эндоплазматической сети, на ее поверхности располагаются рибосомы. На внутренней мембране рибосомы отсутствуют.
В некоторых местах ядерной оболочки имеются круглые сквозные отверстия — ядерные поры (см. рис. 14.1). Благодаря им происходит обмен различными материалами между ядром и гиалоплазмой. *Ядерные поры образованы сложно организованными белковыми структурами, регулирующими транспорт веществ. Количество пор в одном ядре обычно составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч и может меняться в зависимости от метаболической активности клетки.* Через ядерные поры из ядра в гиалоплазму выходят молекулы мРНК, тРНК, субъединицы рибосом. Из гиалоплазмы в ядро поступают АТФ, нуклеотиды, различные ионы, белки и другие вещества. *Небольшие молекулы и ионы проходят через ядерные поры за счет диффузии. Крупные молекулы транспортируются избирательно, путем активного транспорта.*
Хроматин — это нитевидные структуры ядра, образованные линейными молекулами ДНК и специальными белками. Белки обеспечивают упаковку длинных молекул ДНК в более компактные структуры. В неделящейся клетке хроматин может равномерно распределяться в объеме ядра или располагаться отдельными сгустками.
Ядрышко представляет собой плотное округлое образование, не ограниченное собственной мембраной. *Оно состоит из белков, РНК, ДНК и формируется в области расположения так называемых ядрышковых организаторов — участков ДНК, содержащих информацию о структуре рРНК.* В ядре может быть одно или несколько ядрышек, они могут появляться и исчезать. В ядрышке осуществляется синтез рРНК. Здесь они приобретают определенную пространственную конфигурацию и соединяются с особыми белками, поступающими из цитоплазмы. Таким образом в ядрышке происходит сборка отдельных субъединиц рибосом.
Функции ядра. Клеточное ядро содержит молекулы ДНК. Следовательно, оно осуществляет хранение наследственной информации клетки. В ядре информация о первичной структуре белков переписывается с молекул ДНК на молекулы мРНК, которые переносят ее в цитоплазму к месту синтеза белков. Субъединицы рибосом, в которых происходит синтез белков, и молекулы тРНК, участвующие в этом процессе, также образуются в ядре. Таким образом, ядро обеспечивает не только хранение, но и реализацию наследственной информации. Оно управляет всеми процессами жизнедеятельности клетки, определяя (путем синтеза молекул мРНК), какие белки и в какое время должны синтезироваться в рибосомах.
Строение и функции ядра
Вопрос 1. Каковы функции ядра клетки?
Ядро в клетке выполняет основные функции:
1. хранение и воспроизведение наследственной информации, которая хранится в ядре в виде молекул ДНК, входящих в состав хромосом;
2. регуляция обмена веществ в клетке осуществляется благодаря тому, что в ядре содержится наследственная информация о строении клеточных белков в составе ядерных хромосом.
Вопрос 2. Какие организмы относятся к прокариотам?
Прокариоты — это организмы, клетки которых не имеют оформленного ядра. К ним относят бактерии, сине-зеленые водоросли (цианобактерии) и археи.
Вопрос 5. Каковы функции ядрышек?
Ядрышки – это округлые, сильно уплотненные, не ограниченные мембраной участки ядра. Форма их, размеры и количество зависит от функционального состояния ядра. В клетке, выполняющей функцию синтеза большого количества белка, в ядре будет несколько ядрышек или они будут крупные и рыхлые, т.е. функция ядрышка – это синтез рРНК и сборка малой и большой субъединиц рибосом. В составе ядрышка находится: 80% белка, 10-15% РНК, небольшое количество ДНК и другие химические компоненты. В профазу деления клетки субъединицы рибосом через ядерные поры выходят в цитоплазму, ДНК ядрышка упаковывается на хромосомы, имеющие вторичную перетяжку или ядрышковый организатор, и соответственно, ядрышко как структура распадается и становится не видимой структурой, поэтому иногда говорят, что оно «растворяется».
Вопрос 6. Из чего состоит хромосома?
Хромосома представляет собой молекулу ДНК, соединенную с особым белком, придающим ей компактность.
Вопрос 7. Где располагаются хромосомы у бактерий?
В клетках бактерий нет оформленного ядра. Генетический аппарат бактерий представлен одной кольцевой молекулой ДНК (бактериальной хромосомой), которая присоединена в определенном месте к клеточной мембране и занимает в цитоплазме пространство, называемое нуклеоидом.
Вопрос 9. Как называется набор хромосом в соматических клетках?
Как правило, соматические клетки содержат двойной набор хромосом, который называется диплоидным.
Вопрос 10. Какой набор хромосом в гаметах?
Гаметы содержат только по одной хромосоме каждого вида, т. е. имеют одинарный набор хромосом, который называется гаплоидным.
Вопрос 11. Какой гаплоидный набор хромосом в клетках рака, если диплоидный равен 118?
Если диплоидный набор хромосом в клетках равен 118, то гаплоидный будет в два раза меньше — 59 (118/2=59).
Вопрос 12. Может ли диплоидный набор содержать нечетное число хромосом?
Диплоидный набор хромосом может содержать нечетное количество хромосом. Существуют организмы, у которых в соматических клетках имеется только одна половая хромосома. Например, у некоторых насекомых (клопы, кузнечики) самки гомогаметны (XX), а самцы имеют только одну половую хромосому (ХО).
Особенности и строение ядра
Ядро как центр управления клетки
Упорядоченное строение и поведение — важные характеристики всех живых организмов. Информация, находящаяся по большей части в ядре эукариот и в ядерном участке (нуклеоиде) прокариот, контролирует все эти процессы.
В клетках генетическая информация кодируется как определенная последовательность нуклеотидов в молекулах ДНК и РНК. Именно генетическая информация и формирует информационную систему клетки.
Что такое ядро клетки?
Местонахождение ДНК — ядро клеток эукариот. Ядро в биологии — это информационный центр ДНК, место сохранения и воспроизведения наследственной информации, определяющей признаки отдельной клетки и всего организма.
Также ядро по строению и функциям является центром управления обмена веществ в клетке. Все потому, что РНК, образующаяся в ядре, определяет время и виды белка, синтез которых должен происходить на рибосомах в цитоплазме. По этой причине, если удалить ядро из клетки, то она вскоре погибнет.
Форма и размеры ядер клеток склонны к изменчивости. Они зависят от вида организма, типа ткани, общего функционального состояния клетки и возраста. Ядро может иметь шарообразную форму (от 15 до 20 мкм в диаметре), линзы и веретена.
В клетках паутинных желез пауков и отдельных насекомых ядра клетки по строению являются многолопастными. Такая форма способствует увеличению площади контакта цитоплазмы и ядерной оболочки одновременно с увеличением скорости биохимических реакций.
Все клетки имеют общий план строения.
Строение ядерной оболочки
От цитоплазмы ядро отсоединено при помощи двойной мембраны или ядерной оболочки. У оболочки есть внутренняя мембрана и внешняя.
Внешняя мембрана граничит с гиалоплазмой. Она отличается складчатой структурой, а в некоторых местах соединена с каналами эндоплазматической сети — на ней расположены рибосомы.
Внутренняя мембрана вступает в контакт с нуклеоплазмой и не содержит рибосом.
Перинуклеарное пространство — это пространство, находящееся между мембранами ядерной оболочки.
Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами — их диаметр варьируется от 30 до 100 нм. Тип и физиологическое состояние клетки определяют количество этих пор: на 1 мкм ядерной оболочки их может быть от 10 до 30.
Цистерны эндоплазматической сети, а в некоторых случаях фрагменты предыдущей ядерной оболочки, распавшейся в результате деления ядра — основа формирования новой ядерной оболочки.
Хромосомы и внутреннее строение ядра
Нуклеоплазма заполняет собой пространство между ядерными структурами и содержит ядрышка (одно или несколько), множество ДНК и РНК, разнообразные белки, множество ядерных ферментов, аминокислоты, свободные нуклеотиды, продукты обмена веществ. Именно нуклеоплазма обеспечивает взаимосвязь всех ядерных структур.
Хроматин имеет вид сетки тонких фибрилл и мелких гранул на окрашенных препаратах клетки в состоянии покоя. Основа хроматина — нуклеопротеиды или длинные нитеобразные молекулы ДНК. Они связаны со специфическими белками — гистонами.
Нуклеосома — это комплекс, который включает 8 молекул гистонов и обмотанный вокруг них участок молекулы ДНК.
Вокруг сердцевины нуклеосомы участок молекулы ДНК образует 1,75 оборота. Нуклеосомы представляют собой эллипсоиды, длина которых 10 нм, а ширина — 5-6 нм.
Отличительный признак хроматин эукариот —нуклеосомы.
Нуклеосомы образуют нуклеосомную нить — это спираль первого порядка. За счет того, что нуклеосомная нить образует спираль высшего порядка, обеспечивается плотная упаковка ДНК. Эта спираль высшего порядка называется соленоид.
Соленоид компактируется и образует еще более сложную суперспираль. Все это способствует уплотнению ДНК и укорачиванию хромосом в несколько тысяч раз в сравнении с интерфазными.
Самой длинной хромосомой человека является первая. Ее длина — 6,8 — 1,4 мкм. Каждая хроматида этой хромосомы включает двойную сплошную спираль ДНК, длина которой — 7,3 см. Из этого следует, что в компактизованном состоянии длина спирали становится меньше в 19 тысяч раз.
Метафаза митоза лучше всего демонстрирует морфологию хромосом.
Если объект является цитологически благоприятным, то при помощи светового микроскопа можно увидеть хромосому, состоящую из двух морфологически одинаковых палочкообразных частей — хроматид. Между хроматидами имеется щель.
Хроматиды — это дочерние хромосомы, содержащие непрерывно компактизованную молекулу ДНК.
В хромосомах содержатся такие компоненты как РНК, кислые белки, липиды, минеральные вещества вроде ионов кальция и магния. А еще — нужный для репликации ДНК фермент: ДНК-полимеразу.
В каждой хромосоме также есть первичная перетяжка — центромера. Она представляет собой истонченный участок, не склонный к спирализации и делящий хромосому на два плеча.
Центромера выполняет функцию регулирования движения хромосом в процессе клеточного деления. К ней прикрепляются нити веретена деления, растягивающие хромосомы или хроматиды к полюсам.
Типы центромер хромосом определяются расположением и бывают:
У отдельных хромосом не одна, а несколько вторичных перетяжек. Эти перетяжки не связаны с присоединением к веретену деления. Так осуществляется контроль синтеза ядрышка — ядрышковый организатор.
Ядрышка
Форма, размеры и количество ядрышек меняются в зависимости от функционального состояния ядра. Большее количество ядрышек обеспечивает большую активность ядра.
Количество ядрышек в ядре варьируется от 1 до 10. В некоторых случаях в ядре вообще нет ядрышек — как в ядрах клеток дрожжей.
Ядрышки на 80% состоят из белка, на 10-15% из РНК, определенного количества ДНК и других химических компонентов.
Когда ядро делится, то ядрышка разрушаются. На последнем этапе деления происходит формирования новых ядрышек вокруг определенных хромосомных участков — генов, получивших название ядрышковых организаторов.
Они контролируют синтез рибосомальной РНК и прочих структурных компонентов ядрышек.
В ядрышке происходит объединение РНК и белка, в результате чего образуются рибонуклеопротеиды, являющиеся предшественниками рибосом, которые через поры ядерной оболочки проникают в цитоплазму — здесь их формирование заканчивается.
Ядрышко — это место синтеза РНК и самособирания хромосом.
Во взрослом состоянии отдельные клетки могут вообще не иметь ядер. К ним относятся эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок цветковых растений.
Ядро строение функция
Ядро строение функция
Строение и функции ядра
Как правило, эукариотическая клетка имеет одно ядро, но встречаются двуядерные (инфузории) и многоядерные клетки (опалина). Некоторые высокоспециализированные клетки вторично утрачивают ядро (эритроциты млекопитающих, ситовидные трубки покрытосеменных).
Форма ядра|ядра — сферическая, эллипсовидная, реже лопастная, бобовидная и др. Диаметр ядра|ядра — обычно от 3 до 10 мкм.
Строение ядра|ядра: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — поры|поры; 4 — ядрышко; 5 — гетерохроматин; 6 — эухроматин.
Кариоплазма (ядерный сок, нуклеоплазма) — внутреннее содержимое ядра|ядра, в котором располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек. В состав ядерного сока входят различные белки|белки (в том числе ферменты ядра|ядра), свободные нуклеотиды.
Хроматин — внутренние нуклеопротеидные структуры ядра|ядра, окрашивающиеся некоторыми красителями и отличающиеся по форме от ядрышка. Хроматин имеет вид глыбок, гранул и нитей. Химический состав хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) гистоновые белки|белки (30–50%), 3) негистоновые белки|белки (4–33%), следовательно, хроматин является дезоксирибонуклеопротеидным комплексом (ДНП). В зависимости от функционального состояния хроматина различают: гетерохроматин (5) и эухроматин (6). Эухроматин — генетически активные, гетерохроматин — генетически неактивные участки хроматина. Эухроматин при световой микроскопии не различим, слабо|слабо окрашивается и представляет собой деконденсированные (деспирализованные, раскрученные) участки хроматина. Гетерохроматин под световым микроскопом имеет вид глыбок или гранул, интенсивно окрашивается и представляет собой конденсированные (спирализованные, уплотнённые) участки хроматина. Хроматин — форма существования генетического материала в интерфазных клетках. Во время деления клетки (митоз, мейоз) хроматин преобразуется в хромосомы.
Функции ядра|ядра: 1) хранение наследственной информации и передача её дочерним клеткам в процессе деления, 2) регуляция жизнедеятельности клетки путём регуляции синтеза различных белков, 3) место образования субъединиц рибосом.
Хромосомы
Хромосомы — это цитологические палочковидные структуры, представляющие собой конденсированный хроматин и появляющиеся в клетке во время митоза или мейоза. Хромосомы и хроматин — различные формы пространственной организации дезоксирибонуклеопротеидного комплекса, соответствующие разным фазам жизненного цикла клетки. Химический состав хромосом такой же, как и хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) гистоновые белки|белки (30–50%), 3) негистоновые белки|белки (4–33%).
Основу хромосомы составляет одна непрерывная двухцепочечная молекула ДНК; длина ДНК одной хромосомы может достигать нескольких сантиметров. Понятно, что молекула такой длины|длины не может располагаться в клетке в вытянутом виде, а подвергается укладке, приобретая определённую трёхмерную структуру, или конформацию. Можно выделить следующие уровни пространственной укладки ДНК и ДНП: 1) нуклеосомный (накручивание ДНК на белковые глобулы), 2) нуклеомерный, 3) хромомерный, 4) хромонемный, 5) хромосомный.
В процессе преобразования хроматина в хромосомы ДНП образует не только спирали и суперспирали, но ещё петли|петли и суперпетли. Поэтому процесс формирования хромосом, который происходит в профазу митоза или профазу 1 мейоза, лучше называть не спирализацией, а конденсацией хромосом.
Хромосомы: 1 — метацентрическая; 2 — субметацентрическая; 3, 4 — акроцентрические. Строение хромосомы: 5 — центромера; 6 — вторичная перетяжка; 7 — спутник; 8 — хроматиды; 9 — теломеры.
Метафазная хромосома (хромосомы изучаются в метафазу митоза) состоит из двух хроматид (8). Любая хромосома имеет первичную перетяжку (центромеру) (5), которая делит хромосому на плечи. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку (6) и спутник (7). Спутник — участок короткого плеча, отделяемый вторичной перетяжкой. Хромосомы, имеющие спутник, называются спутничными (3). Концы хромосом называются теломерами (9). В зависимости от положения центромеры выделяют: а) метацентрические (равноплечие) (1), б) субметацентрические (умеренно неравноплечие) (2), в) акроцентрические (резко неравноплечие) хромосомы (3, 4).
Соматические клетки содержат диплоидный (двойной — 2n) набор хромосом, половые клетки — гаплоидный (одинарный — n). Диплоидный набор аскариды равен 2, дрозофилы — 8, шимпанзе — 48, речного рака — 196. Хромосомы диплоидного набора разбиваются на пары|пары; хромосомы одной пары|пары имеют одинаковое строение, размеры, набор генов и называются гомологичными.
Кариотип — совокупность сведений о числе, размерах и строении метафазных хромосом. Идиограмма — графическое изображение кариотипа. У представителей разных видов кариотипы разные, одного вида — одинаковые. Аутосомы — хромосомы, одинаковые для мужского и женского кариотипов. Половые хромосомы — хромосомы, по которым мужской кариотип отличается от женского.
Хромосомный набор человека (2n = 46, n = 23) содержит 22 пары|пары аутосом и 1 пару|пару половых хромосом. Аутосомы распределены по группам и пронумерованы:
Половые хромосомы не относятся ни к одной из групп и не имеют номера|номера. Половые хромосомы женщины — ХХ, мужчины — ХУ. Х-хромосома — средняя субметацентрическая, У-хромосома — мелкая акроцентрическая.
В области вторичных перетяжек хромосом групп D и G находятся копии генов, несущих информацию о строении рРНК, поэтому хромосомы групп D и G называются ядрышкообразующими.
Функции хромосом: 1) хранение наследственной информации, 2) передача генетического материала от материнской клетки к дочерним.
Ядро строение функция
Клетка как элементарная единица живого организма имеет сложную структуру. Всё|Все её органеллы взаимодействуют и работают слаженно. Причём регулирует их функции клеточное ядро. Благодаря ему клетка способна делиться и сохранять постоянство в каждом поколении. Из-за этого строение ядра|ядра клетки настолько сложное.
Строение ядра|ядра клетки реализовано таким образом, чтобы оно могло выполнять основные функции. Среди них сохранение и воспроизведение информации, заложенной в нуклеиновых кислотах. Также ядро синтезирует рибосомы, информационную РНК и отвечает за клеточное деление. Однако это лишь обобщённые задачи, которые нужно рассматривать детальнее в частном порядке. Итак, функции ядра|ядра клетки следующие:
Данный список более полный и детальный. При этом любая эукариотическая клетка играет важнейшую роль в реализации данных задач. Потому строение ядра|ядра эукариотической клетки настолько сложное. У прокариотических организмов упомянутый структурный элемент заменяется плазмидой, которая не всегда способна осуществлять всё|все указанные выше процессы.
Особенности строения ядра|ядра клетки
Ядро эукариотов представляет собой пространство, в котором осуществляются всё|все указанные выше процессы. Это участок изменённой цитоплазмы, где содержатся хромосомы или хроматин (в зависимости от фазы существования клетки), ядрышко и кариоматрикс. При этом ядро – это мембранная структура, которая содержит двуслойную билипидную кариолемму, имеющую поры|поры. Посредством последних из него выходят рибосомы, попадающие на шероховатый ретикулум клеточной эндоплазмы. Также через поры|поры ядро покидает информационная РНК.
Нуклеоплазма – это среда, на основе которой выполнено строение ядра|ядра клетки. Она по консистенции очень похожа на цитоплазму, но имеет другой показатель кислотности. В ядре присутствуют в основном кислые белки|белки, тогда как в цитоплазме – основные. Всю толщу|толщу нуклеоплазмы пронизывает кариоматрикс — структура трёхмерного типа, созданная из фибриллярных белков. Они играют роль опоры и поддерживают постоянную форму ядра|ядра. Это препятствует деформации последнего в результате многочисленных механических воздействий.
Основная особенность, согласно закономерностям которой заложено строение ядра|ядра клетки, заключается в наличии механического и химического барьера, отделяющего нуклеус от цитоплазмы. Это необходимо для разграничения сред с разной реакцией (кислой и основной).
Кариолемма – это двухслойная мембрана, наружная сторона которой прикреплена к шероховатой эндоплазматической сети. К внутренней же прикреплены фибриллярные белки|белки ядерного матрикса. При этом между мембранами ядра|ядра существует перинуклеарное пространство. Функциональная его роль не выяснена. Предполагается, что оно возникло в результате отталкивания глицериновых остатков, имеющих одинаковый заряд. И главное: в кариолемме существует система пор, позволяющих рибосомам и информационной РНК попадать|попадать в эндоплазматическую сеть, а лигандам внутриядерных рецепторов передавать сигналы о необходимости синтеза определённых белков.
Существует компетентное, научно обоснованное мнение, объясняющее строение клетки: клеточная мембрана, ядро, эндоплазматическая сеть (гладкая и шероховатая) – это цельная структура. Она образована извитием мембраны и не имеет структурных разграничений. То есть одна и та же мембрана покрывает одновременно клетку снаружи, а за счёт выпячиваний формирует место для ядра|ядра и эндоплазматической сети.
Лишь наличие митохондрий и хлоропластов объясняется другим образом. Принято считать, что митохондрия в филогенезе была отдельной клеткой, которая была захвачена эукариотами (или прокариотами). Частичное доказательство теории получено после открытия митохондриальной ДНК и нуклеиновой кислоты|кислоты хлоропластов. Очевидно, что ранее эти органеллы были отдельными бактериями.
При электронном микроскопировании строение ядра|ядра эукариотической клетки выглядит более детальным, чем при рассмотрении под световым микроскопом. В частности, становятся заметны нити конденсированного и деспирализованного хроматина и ядрышко. Роль последнего заключается в синтезе рибосомальных субъединиц – комплексов белка|белка и рибосомальных РНК.
Структура ядрышка двойственная. В его центре располагается фибриллярный компонент. Он представляет собой совокупность нитевидных молекул РНК, которые будут использованы для образования рибосом. К ним транспортируются белки|белки, синтезированные на шероховатом ретикулуме эндоплазмы. Взаимодействуя, они образуют гранулярный компонент ядрышка – готовые субъединицы рибосом. Одна малая и одна большая|большая субъединицы соединяются в цельную рибосому, которая выводится через поры|поры кариолеммы в эндоплазматическую сеть. Там она будет синтезировать белки|белки.
Важно, что строение и функции ядра|ядра клетки взаимосвязаны. Это значит, что в структуре реализованы те элементы, которые играют важную роль в жизнедеятельности клетки. При этом не следует рассматривать ядро отдельно от остальных клеточных структур, потому как оно получает от них информацию и посредством экспрессии генов регулирует их функции. Это одно из важнейших свойств данного элемента.
Всё|Все гены – это строгая|строгая последовательность соединённых нуклеотидов двуспиральной ДНК. Это огромная молекула, которая располагается по всему объёму ядра|ядра. А для удобства и сохранения целостности молекулярных связей она организована в строгой последовательности. Во-первых, соединена с гистонами для образования кластерной структуры. Во-вторых, она затем конденсируется с образованием двух видов хроматина (гетерохроматина и эухроматина).
Гетерохроматин – это плотно укомплектованная наследственная информация. Она не может считываться и воспроизводиться, а когда это потребуется, то сначала нужный участок должен освободиться от гистонов. Эухроматин – менее плотный тип нуклеопротеида. Он может реплицироваться и транскрибироваться.
Существует и более плотная компоновка наследственного материала – хромосомная. Сами хромосомы можно заметить только при делении клетки. Они представляют собой максимально плотно организованный хроматин. Выглядит он так, будто ядро собирает всё|все важное в одном месте и осуществляет «переезд». По сути, так и случается, но немного по-другому. Хромосомы удваиваются, а потом распределяются так, чтобы у каждой клетки, которая получится после деления, оказался такой же набор генетического материала. После этого в «новом» ядре хромосомы снова деспирализуются в гетерохроматин и в эухроматин.
Таблица морфофункциональных особенностей ядра|ядра
Для удобства изучения вопроса весь вышеизложенный материал следует представить в систематизированном виде. Итак, что же собой представляет строение ядра|ядра клетки? Таблица, расположенная ниже, состоит из трёх блоков, в которых содержится вся основная информация.
ЭлементСтроениеФункции
При оценке всех биохимических процессов, протекающих в ядре, любой|любой учёный поражается их сложности. И очевидно, что из-за этого была создана такая сложная морфология нуклеуса. Однако строение и функции ядра|ядра клетки сбалансированы. То есть максимально простая структура обеспечивает протекание необходимых биохимических реакций. Лишних составляющих здесь нет, а задействованы только те элементы, которые могут быть полезны клетке.
Видео по теме : Ядро строение функция
Ядро строение функция
Ядро клетки — важнейшая её органелла, место хранения и воспроизведения наследственной информации. Это мембранная структура, занимающая 10-40 % клетки, функции которой очень важны для жизнедеятельности эукариотов. Однако даже без наличия ядра|ядра реализация наследственной информации возможна. Примером данного процесса является жизнедеятельность бактериальных клеток. Тем не менее особенности строения ядра|ядра и его предназначение очень важны для многоклеточного организма.
Расположение ядра|ядра в клетке и его структура
Ядро располагается в толще цитоплазмы и непосредственно контактирует с шероховатой и гладкой эндоплазматической сетью. Оно окружено двумя мембранами, между которыми находится перинуклеарное пространство. Внутри ядра|ядра присутствует матрикс, хроматин и некоторое количество ядрышек.
Для удобства изучения клетки ядра|ядра, последнее следует воспринимать как пузырьки, ограниченные оболочками от других пузырьков. Ядро — это пузырёк с наследственной информацией, находящийся в толще клетки. От её цитоплазмы он ограждается бислойной липидной оболочкой. Строение оболочки ядра|ядра похожее на клеточную мембрану. В действительности их отличает только название и количество слоёв. Без всего этого они являются одинаковыми по строению и функциям.
Строение кариолеммы (ядерной мембраны) двуслойное: она состоит из двух липидных слоёв. Наружный билипидный слой кариолеммы непосредственно контактирует с шероховатым ретикулумом эндоплазмы клетки. Внутренняя кариолемма — с содержимым ядра|ядра. Между наружной и внутренней кариомембраной существует перинуклеарное пространство. Видимо, оно образовалось из-за электростатических явления — отталкивания участков глицериновых остатков.
Функцией ядерной мембраны является создание механического барьера, разделяющего ядро и цитоплазму. Внутренняя мембрана ядра|ядра служит местом фиксации ядерного матрикса — цепи белковых молекул, которые поддерживают объёмную структуру. В двух ядерных мембранах существуют специальные поры|поры: через них в цитоплазму к рибосомам выходит информационная РНК. В самой|самой толще ядра|ядра находятся несколько ядрышек и хроматин.
Внутреннее строение нуклеоплазмы
Особенности строения ядра|ядра позволяют сравнить его с самой|самой клеткой. Внутри ядра|ядра также присутствует особая среда (нуклеоплазма), представленная гель-золем, коллоидным раствором белков. Внутри неё есть нуклеоскелет (матрикс), представленный фибриллярными белками|белками. Основное отличие состоит только в том, что в ядре присутствуют преимущественно кислые белки|белки. Видимо, такая реакция среды|среды нужна для сохранения химических свойств нуклеиновых кислот и протекания биохимических реакций.
Строение клеточного ядра|ядра не может быть завершённым без ядрышка. Им является спирализованная рибосомальная РНК, которая находится в стадии созревания. Позднее|Позднее из неё получится рибосома — органелла, необходимая для белкового синтеза. В структуре ядрышка выделяют два компонента: фибриллярный и глобулярный. Они различаются только при электронной микроскопии и не имеют своих мембран.
Фибриллярный компонент находится в центре ядрышка. Он представляет собой нити РНК рибосомального типа, из которых будут собираться рибосомные субъединицы. Если рассматривать ядро (строение и функции), то очевидно, что из них впоследствии будет образован гранулярный компонент. Это те же созревающие рибосомальные субъединицы, которые находятся на более поздних стадиях своего развития. Из них вскоре образуются рибосомы. Они удаляются из нуклеоплазмы через ядерные поры|поры кариолеммы и попадают|попадают на мембрану шероховатой эндоплазматической сети.
Хроматин и хромосомы
Строение и функции ядра|ядра клетки органично связаны: здесь присутствует только те структуры, которые нужны для хранения и воспроизведения наследственной информации. Также существует кариоскелет (матрикс ядра|ядра), функцией которого является поддержание формы органеллы. Однако самой|самой важной составляющей ядра|ядра является хроматин. Это хромосомы, играющие роль картотек различных групп генов.
Хроматин представляет собой сложный белок|белок, который состоит из полипетида четвертичной структуры, соединённого с нуклеиновой кислотой (РНК или ДНК). В плазмидах бактерий хроматин также присутствует. Почти четверть от всего веса|веса хроматина составляют гистоны — белки|белки, ответственные за «упаковку» наследственной информации. Эту особенность структуры изучает биохимия и биология. Строение ядра|ядра сложное как раз из-за хроматина и наличия процессов, чередующих его спирализацию и деспирализацию.
Наличие гистонов даёт возможность уплотнять и укомплектовать нить ДНК в небольшом месте — в ядре клетки. Это происходит следующим образом: гистоны образуют нуклеосомы, которые представляю собой структуру наподобие бус. Н2В, Н3, Н2А и Н4 — это главные гистоновые белки|белки. Нуклеосома образована четырьмя парами|парами каждого из представленных гистонов. При этом гистон Н1 является линкерным: он связан с ДНК в месте е входа в нуклеосому. Упаковка ДНК происходит в результате «наматывания» линейной молекулы на 8 белков гистоновой структуры.
Строение ядра|ядра, схема которого представлена выше, предполагает наличие соленоидподобной структуры ДНК, укомплектованной на гистонах. Толщина данного конгломерата составляет порядка 30 нм. При этом структура может уплотняться и далее, чтобы занимать меньше места|места и менее подвергаться механическим повреждениям, неизбежно возникающим в процессе жизни клетки.
Структура, строение и функции ядра|ядра клетки зациклены на том, чтобы поддерживать динамические процессы спирализации и деспирализации хроматина. Потому существует две главные его фракции: сильно спирализованная (гетерохроматин) и малоспирализованная (эухроматин). Они разделены как структурно, так и функционально. В гетерохроматине ДНК хорошо защищена от любых воздействий и не может транскрибироваться. Эухроматин защищён слабее, однако гены могут удваиваться для синтеза белка|белка. Чаще всего участки гетерохроматина и эухроматина чередуются на протяжении длины|длины всей хромосомы.
Клеточное ядро, строение и функции которого описываются в данной публикации, содержит хромосомы. Это сложный и компактно упакованный хроматин, увидеть который можно при световой микроскопии. Однако это возможно только в случае, если на предметном стекле расположена клетка в стадии митотического или мейотического деления. Одним их этапов является спирализация хроматина с образованием хромосом. Их структура предельно проста: хромосома имеет теломеру и два плеча. У каждого многоклеточного организма одного вида одинаковое строение ядра|ядра. Таблица хромосомного набора у него также аналогичная.
Реализация функций ядра|ядра
Основные особенности строения ядра|ядра связаны с выполнением некоторых функций и необходимостью их контроля. Ядро играет роль хранилища наследственной информации, то есть это своего рода|рода картотека с записанными последовательностями аминокислот всех белков, которые могут синтезироваться в клетке. Значит, для выполнения какой-либо функции клетка должна синтезировать белок|белок, структура которого закодирована в гене.
Чтобы ядро «понимало», какой конкретно белок|белок нужно синтезировать в нужный час, существует система наружных (мембранных) и внутренних рецепторов. Информация от них поступает к ядру посредством молекулярных передатчиков. Наиболее часто это реализуется посредством аденилатциклазного механизма. Так на клетку воздействуют гормоны (адреналин, норадреналин) и некоторые лекарства с гидрофильной структурой.
Вторым механизмом передачи информации является внутренний. Он свойственен липофильным молекулам — кортикостероидам. Это вещество проникает через билипидную мембрану клетки и направляется к ядру, где взаимодействует с его рецептором. В результате активации рецепторных комплексов, расположенных на клеточной мембране (аденилатциклазный механизм) или на кариолемме, запускается реакция активации определённого гена. Он реплицируется, на его основании строится информационная РНК. Позднее|Позднее по структуре последней синтезируется белок|белок, выполняющий некоторую функцию.
Ядро многоклеточных организмов
В многоклеточном организме особенности строения ядра|ядра такие же, как и в одноклеточном. Хотя существуют некоторые нюансы. Во-первых, многоклеточность подразумевает, что у ряда клеток будет выделена своя специфическая функция (или несколько). Это значит, что некоторые гены постоянно будут деспирализованы, тогда как другие находятся в неактивном состоянии.
К примеру, в клетках жировой ткани синтез белков будет идти малоактивно, а потому большая|большая часть хроматина спирализована. А в клетках, к примеру, экзокринной части поджелудочной железы, процессы биосинтеза белка|белка идут постоянно. Потому их хроматин деспирализован. На тех участках, гены которых реплицируются чаще всего. При этом важна ключевая особенность: хромосомный набор всех клеток одного организма одинаков. Только из-за дифференциации функций в тканях некоторые из них выключаются из работы, а другие деспирализуются чаще прочих.
Безъядерные клетки организма
Существуют клетки, особенности строения ядра|ядра которых могут не рассматриваться, потому как они в результате своей жизнедеятельности либо угнетают его функцию, либо вовсе избавляются от него. Простейший пример — эритроциты. Это кровяные клетки, ядро у которых присутствует только на ранних стадиях развития, когда синтезируется гемоглобин. Как только его количества достаточно для переноса кислорода, ядро удаляется из клетки, дабы облегчить её не мешать транспорту кислорода.
В общем виде эритроцит представляет собой цитоплазматический мешок, наполненный гемоглобином. Похожая структура характерна|характерна и для жировых клеток. Строение клеточного ядра|ядра адипоцитов предельно упрощено, оно уменьшается и смещается к мембране, а процессы белкового синтеза максимально угнетаются. Эти клетки также напоминают «мешки», наполненные жиром, хотя, разумеется, разнообразие биохимических реакций в них чуть большее, чем в эритроцитах. Тромбоциты также не имеют ядра|ядра, однако их не стоит|стоит считать полноценными клетками. Это осколки клеток, необходимые для реализации процессов гемостаза.