Какие молекулы содержатся в ядре клетки
☰
Ядро есть только у эукариотических клеток. При этом некоторые из них его утрачивают в процессе дифференцировки (зрелые членики ситовидных трубок, эритроциты). У инфузорий есть два ядра: макронуклеус и микронуклеус. Бывают многоядерные клетки, возникшие путем объединения нескольких клеток. Однако в большинстве случаев в каждой клетке имеется только одно ядро.
Ядро клетки является самым крупным ее органоидом (если не считать центральные вакуоли клеток растений). Оно самое первое из клеточных структур, которое было описано учеными. Клеточные ядра обычно имеют шаровидную или яйцевидную форму.
Ядро регулирует всю активность клетки. В нем находятся хроматиды — нитевидные комплексы молекул ДНК с белками-гистонами (особенностью которых является содержание в них большого количества аминокислот лизина и аргинина). ДНК ядра хранит информацию о почти всех наследственных признаках и свойствах клетки и организма. В период клеточного деления хроматиды спирализуются, в таком состоянии они видны в световой микроскоп и называются хромосомами.
Хроматиды в неделящейся клетке (в период интерфазы) не полностью деспирализованы. Плотно спирализованные части хромосом называются гетерохроматином. Он располагается ближе к оболочке ядра. К центру ядра располагается эухроматин — более деспирализованная часть хромосом. На нем происходит синтез РНК, т. е. идет считывание генетической информации, экспрессия генов.
Репликация ДНК предшествует делению ядра, которое, в свою очередь, предшествует делению клетки. Таким образом, дочерние ядра получают уже готовую ДНК, а дочерние клетки — готовые ядра.
Внутреннее содержимое ядра отделяется от цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран (внешней и внутренней). Таким образом, ядро клетки относится к двумембранным органоидам. Пространство между мембранами называется перинуклеарным.
Внешняя мембрана в определенных местах переходит в эндоплазматическу сеть (ЭПС). Если на ЭПС располагаются рибосомы, то она называется шероховатой. Рибосомы могут размешаться и на наружней ядерной мембране.
Во множестве мест внешняя и внутренняя мембраны сливаются друг с другом, образуя ядерные поры. Их число непостоянно (в среднем исчисляются тысячами) и зависит от активности биосинтеза в клетке. Через поры ядро и цитоплазма обмениваются различными молекулами и структурами. Поры — это не просто дырки, они сложно устроены для избирательного транспорта. Их структуру определяют различные белки-нуклеопорины.
Из ядра выходят молекулы иРНК, тРНК, субчастицы рибосом.
В ядро через поры заходят различные белки, нуклеотиды, ионы и др.
Субчастицы рибосом собираются из рРНК и рибосомных белков в ядрышке(их может быть несколько). Центральную часть ядрышка образуют специальные участки хромосом (ядрышковые организаторы), которые располагаются рядом друг с другом. В ядрышковых организаторах содержится большое количество копий кодирующих рРНК генов. Перед клеточным делением ядрышко исчезает и вновь образуется уже во время телофазы.
Жидкое (гелеобразное) содержимое клеточного ядра называется ядерным соком (кариоплазмой, нуклеоплазмой). Его вязкость почти такая же как у гиалоплазмы (жидкое содержимое цитоплазмы), однако кислотность выше (ведь ДНК и РНК, которых в ядре большое количество, — это кислоты). В ядерном соке плавают белки, различные РНК, рибосомы.
Êëèêíèòå, ÷òîáû äîáàâèòü â èçáðàííûå ñåðâèñû.
Êëèêíèòå, ÷òîáû óäàëèòü èç èçáðàííûõ ñåðâèñîâ.
ßäðî ýòî âàæíûé ñòðóêòóðíûé êîìïîíåíò ýóêàðèîòè÷åñêîé êëåòêè , êîòîðûé ñîäåðæèò ìîëåêóëû ÄÍÊ ãåíåòè÷åñêóþ èíôîðìàöèþ.
ßäðî – ýòî âàæíûé ñòðóêòóðíûé êîìïîíåíò ýóêàðèîòè÷åñêîé êëåòêè, êîòîðûé ñîäåðæèò ìîëåêóëû ÄÍÊ – ãåíåòè÷åñêóþ èíôîðìàöèþ. Èìååò îêðóãëóþ èëè îâàëüíóþ ôîðìó. ßäðî õðàíèò, ïåðåäàåò è ðåàëèçóåò íàñëåäñòâåííóþ èíôîðìàöèþ, à òàêæå îáåñïå÷èâàåò ñèíòåç áåëêà. Ïîäðîáíåå î êëåòî÷íîé îðãàíèçàöèè, ñîñòàâå è ôóíêöèÿõ ÿäðà æèâîòíîé èëè ðàñòèòåëüíîé êëåòêè ðàññìîòðèì â òàáëèöå íèæå.
Êîìïîíåíò ÿäðà | Âûïîëíÿåìàÿ ôóíêöèÿ |
|---|---|
ßäåðíàÿ îáîëî÷êà. Èìååò ïîðèñòóþ äâóõìåìáðàííóþ ñòðóêòóðó. |
|
Õðîìîñîìû. Ïëîòíûå ïðîäîëãîâàòûå èëè íèòåâèäíûå îáðàçîâàíèÿ, êîòîðûå ìîæíî ðàññìîòðåòü òîëüêî ïðè äåëåíèè êëåòêè. | Ñîäåðæàò ÄÍÊ – íîñèòåëü íàñëåäñòâåííîé èíôîðìàöèè, êîòîðàÿ ïåðåäàåòñÿ îò ïîêîëåíèÿ ê ïîêîëåíèþ. |
ßäðûøêè. Èìåþò ñôåðè÷åñêóþ èëè íåïðàâèëüíóþ ôîðìó. | Ó÷àñòâóþò â ïðîöåññå ñèíòåçà ÐÍÊ, âõîäÿùåé â ñîñòàâ ðèáîñîìû. |
ßäåðíûé ñîê (êàðèîïëàçìà). Ïîëóæèäêàÿ ñðåäà, íàõîäÿùàÿñÿ âíóòðè ÿäðà. | Âåùåñòâî, â êîòîðîì ñîäåðæàòñÿ ÿäðûøêè è õðîìîñîìû. |
Íåñìîòðÿ íà ðàçëè÷èÿ â ñòðîåíèè è ôóíêöèÿõ, âñå ÷àñòè êëåòêè ïîñòîÿííî âçàèìîäåéñòâóþò äðóã ñ äðóãîì, èõ îáúåäèíÿåò îäíà ãëàâíàÿ ôóíêöèÿ – îáåñïå÷åíèå æèçíåäåÿòåëüíîñòè êëåòêè, ñâîåâðåìåííîå äåëåíèå êëåòêè è ïðàâèëüíûé îáìåí âåùåñòâ âíóòðè íåå.
Äîïîëíèòåëüíûå ìàòåðèàëû ïî òåìå: Ñòðîåíèå è ôóíêöèè ÿäðà êëåòêè.
|
| ||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
Клетки делятся на прокариотические и эукариотические. Первые — это водоросли и бактерии, которые содержат генетическую информацию в одной единственной органелле, — хромосоме, а эукариотические клетки, составляющие более сложные организмы, такие как человеческое тело, имеют четко дифференцированное ядро, в котором находится несколько хромосом с генетическим материалом.
Эукариотическая клетка
Прокариотическая клетка
Строение
Клеточная или цитоплазматическая мембрана
Цитоплазматическая мембрана (оболочка) — это тонкая структура, которая отделяет содержимое клетки от окружающей среды. Она состоит из двойного слоя липидов с белковыми молекулами толщиной примерно 75 ангстрем.
Клеточная мембрана сплошная, но у нее имеются многочисленные складки, извилины, и поры, что позволяет регулировать прохождение через нее веществ.
Клетки, ткани, органы, системы и аппараты
Клетки, Человеческий организм — слагаемое элементов, которые слаженно действуют, чтобы эффективно выполнять все жизненные функции.
Ткань — это клетки одинаковой формы и строения, специализированные на выполнении одной и той же функции. Различные ткани объединяются и образуют органы, каждый из которых выполняет конкретную функцию в живом организме. Кроме того, органы также группируются в систему для выполнения определенной функции.
Ткани:
Эпителиальная — защищает и покрывает поверхность тела и внутренние поверхности органов.
Соединительная — жировая, хрящевая и костная. Выполняет различные функции.
Мышечная — гладкая мышечная ткань, поперечнополосатая мышечная ткань. Сокращает и расслабляет мышцы.
Нервная — нейроны. Вырабатывает и передает и принимает импульсы.
Размер клеток
Величина клеток очень разная, хотя в основном она колеблется от 5 до 6 микронов (1 микрон = 0,001 мм). Этим объясняется тот факт, что многие клетки не могли рассмотреть до изобретения электронного микроскопа, разрешающая способность которого составляет от 2 до 2000 ангстрем (1 ангстрем = 0,000 000 1 мм).Размер некоторых микроорганизмов меньше 5 микрон, но есть и клетки-гиганты. Из наиболее известных — это желток птичьих яиц, яйцеклетка размером около 20 мм.
Есть еще более поразительные примеры: клетка ацетабулярии, морской одноклеточной водоросли, достигает 100 мм, а рами, травянистого растения, — 220 мм — больше ладони.
От родителей к детям благодаря хромосомам
Ядро клетки претерпевает различные изменения, когда клетка начинает делиться: исчезают оболочка и ядрышки; в это время хроматин становится более плотным, образуя в итоге толстые нити — хромосомы. Хромосома состоит из двух половин — хроматид, соединенных в месте сужения (центрометр).
Наши клетки, так же как и все клетки животных и растений, подчиняются так называемому закону численного постоянства, согласно которому число хромосом определенного вида постоянно.
Кроме того, хромосомы распределяются парами, идентичными между собой.
В каждой клетке нашего тела имеется 23 пары хромосом, представляющих собой несколько удлиненных молекул ДНК. Молекула ДНК принимает форму двойной спирали, состоящей из двух групп сахарофосфата, откуда в виде ступенек винтовой лестницы выступают азотистые основы (пурины и пирамидины).
Вдоль каждой хромосомы располагаются гены, ответственные за наследственность, передачу генных признаков от родителей к детям. Именно они определяют цвет глаз, кожи, форму носа и т. д.
Митохондрии
Митохондрии — это органеллы округлой или удлиненной формы, распределенные по всей цитоплазме, содержащие водянистый раствор ферментов, способные осуществлять многочисленные химические реакции, например клеточное дыхание.
С помощью этого процесса высвобождается энергия, которая необходима клетке для выполнения ее жизненных функций. Митохондрии находятся в основном в наиболее активных клетках живых организмов: клетках поджелудочной железы и печени.
Ядро клетки
Ядро, одно в каждой человеческой клетке, является ее основным компонентом, так как это организм, управляющий функциями клетки, и носитель наследственных признаков, что доказывает его важность в размножении и передаче биологической наследственности.
В ядре, размер которого колеблется от 5 до 30 микрон, можно различить следующие элементы:
- Ядерная оболочка. Она двойная и позволяет веществам проходить между ядром и цитоплазмой благодаря своей пористой структуре.
- Ядерная плазма. Светлая, вязкая жидкость, в которую погружены остальные ядерные структуры.
- Ядрышко. Сферическое тельце, изолированное или в группах, участвующее в образовании рибосом.
- Хроматин. Вещество, которое может принимать различную окраску, состоящее из длинных нитей ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Нити представляют собой частицы, гены, каждый из которых содержит информацию об определенной функции клетки.
Ядро типичной клетки
Клетки кожи живут в среднем одну неделю. Эритроциты живут 4 месяца, а костные клетки — от 10 до 30 лет.
Центросома
Центросома обычно находится рядом с ядром и играет важнейшую роль в митозе, или клеточном делении.
Она состоит из 3 элементов:
- Диплосома. Состоит из двух центриол — цилиндрических структур, расположенных перпендикулярно.
- Центросфера. Полупрозрачное вещество, в которое погружена диплосома.
- Астер. Лучистое образование из нитей, выходящих из центросферы, имеющее важное значение для митоза.
Комплекс Гольджи, лизосомы
Комплекс Гольджи состоит из 5-10 плоских дисков (пластин), в котором различают основной элемент — цистерну и несколько диктиосом, или скопление цистерн. Эти диктиосомы разъединяются и распределяются равномерно во время митоза, или деления клетки.
Лизосомы, «желудок» клетки, образуются из пузырьков комплекса Гольджи: они содержат пищеварительные ферменты, которые позволяют им переваривать пишу, поступающую в цитоплазму. Их внутренняя часть, или микус, выстлана толстым слоем полисахаридов, которые препятствуют тому, чтобы эти ферменты разрушили собственный клеточный материал.
Рибосомы
Рибосомы — это клеточные органеллы диаметром около 150 ангстрем, которые прикреплены к оболочкам эндоплазматического ретикулума или свободно размещаются в цитоплазме.
Они состоят из двух подъединиц:
- большая подъединица состоит из 45 молекул белка и 3 РНК (рибонуклеиновой кислоты);
- меньшая подъединица состоит из 33 молекул белка и 1 РНК.
Рибосомы объединяются в полисомы с помощью молекулы РНК и синтезируют белки из молекул аминокислот.
Цитоплазма
Цитоплазма — это органическая масса, расположенная между цитоплазматической мембраной и оболочкой ядра. Содержит внутреннюю среду — гиалоплазму — вязкую жидкость, состоящую из большого количества воды и содержащую белки, моносахариды и жиры в растворенном виде.
Она является частью клетки, наделенной жизненной активностью, потому что внутри нее двигаются различные клеточные органеллы и происходят биохимические реакции. Органеллы выполняют в клетке ту же роль, что и органы в человеческом теле: производят жизненно важные вещества, генерируют энергию, выполняют функции пищеварения и выведения органических веществ и т. д.
Примерно треть цитоплазмы составляет вода.
Кроме того, в цитоплазме содержится 30% органических веществ (углеводов, жиров, белков) и 2-3% неорганических веществ.
Эндоплазматический ретикулум
Эндоплазматический ретикулум — это структура в виде сети, образованная заворачиванием цитоплазматической оболочки в саму себя.
Считается, что этот процесс, известный как инвагинация, привел к появлению более сложных существ с большими потребностями в белках.
В зависимости от наличия или отсутствия рибосом в оболочках различают два типа сетей:
1. Эндоплазматический ретикулум складчатый. Совокупность плоских структур, соединенных между собой и сообщающихся с ядерной мембраной. К ней прикреплено большое количество рибосом, поэтому ее функция заключается в накоплении и выделении белков, синтезированных в рибосомах.
2. Эндоплазматический ретикулум гладкий. Сеть из плоских и трубчатых элементов, которая сообщается со складчатым эндоплазматическим ретикулумом. Синтезирует, выделяет и переносит жиры по всей клетке, вместе с белками складчатого ретикулума.
Ядро – главное составляющее живой клетки, которое несет наследственную информацию, закодированную набором генов. Оно занимает центральное положение в клетке. Размеры варьируются, форма обычно сферичная или овальная. В диаметре ядро в разных клетках может быть от 8 до 25мкм. Есть исключения, примеру, яйцеклетки рыб имеют ядра диаметром в 1 мм.
Особенности строения ядра
Заполнено ядро жидкостью и несколькими структурными элементами. В нем выделяют оболочку, набор хромосом, нуклеоплазму, ядрышка. Оболочка двухмембранная, между мембранами находится перенуклеарное пространство.
Внешняя мембрана сходна по строению с эндоплазматическим ретикулумом. Она связана с ЭПР, который будто ответвляется от ядерной оболочки. Снаружи на ядре находятся рибосомы.
Внутренняя мембрана прочная, так как в ее состав входит ламина. Она выполняет опорную функцию и служит местом крепления для хроматина.
Мембрана имеет поры, обеспечивающие обменные процессы с цитоплазмой. Ядерные поры состоят из транспортных белков, которые поставляют в кариоплазму вещества путем активного транспорта. Пассивно сквозь поровые отверстия могут пройти только небольшие молекулы. Также каждая пора прикрыта поросомой, которая регулирует обменные процессы в ядре.
Количество ядер в разных по специализации клетках различно. В большинстве случаев клетки одноядерные, но есть ткани, построенные из многоядерных клеток (печеночная или ткань мозга). Есть клетки лишенные ядра – это зрелые эритроциты.
У простейших выделяют два типа ядер: одни отвечают за сохранение информации, другие – за синтез белка.
Ядро может прибывать в состоянии покоя (период интерфазы) или деления. Переходя в интерфазу, имеет вид сферического образования с множеством гранул белого цвета (хроматина). Хроматин бывает двух видов: гетерохроматин и эухроматин.
Эухроматин – это активный хроматин, который сохраняет деспирализированное строение в покоящемся ядре, способен к интенсивному синтезу РНК.
Гетерохроматин – это участки хроматина, которые находятся в конденсированном состоянии. Он может при необходимости переходить в эухроматиновое состояние.
При использовании цитологического метода окрашивания ядра (по Романовскому-Гимзе) выявлено, что гетерохроматин меняет цвет, а эухроматин нет. Хроматин построен из нуклеопротеидных нитей, названных хромосомами. Хромосомы несут в себе основную генетическую информацию каждого человека. Хроматин — форма существования наследственной информации в интерфазном периоде клеточного цикла, во время деления он трансформируется в хромосомы.
Строение хромосом
Каждая хромосома построена из пары хроматид, которые находятся параллельно друг к другу и связаны только в одном месте – центромере. Центромера разделяет хромосому на два плеча. В зависимости от длины плеч выделяют три вида хромосом:
- Равноплечие;
- разноплечие,
- одноплечие.
Некоторые хромосомы имеют дополнительный участок, который крепится к основному нитевидными соединениями – это сателлит. Сателлиты помогают идентифицировать разные пары хромосом.
Метафазное ядро представляет собой пластинку, где располагаются хромосомы. Именно в эту фазу митоза изучается количество и строение хромосом. Во время метафазы сестринские хромосомы двигаются в центр и распадаются на две хроматиды.
Строение ядрышка
В ядре также находится немембранное образование — ядрышко. Ядрышки представляют собой уплотненные, округлые тельца, способные преломлять свет. Это основное место синтеза рибосомальной РНК и необходимых белков.
Число ядрышек различно в разных клетках, они могут объединяться в одно крупное образование или существовать отдельно друг от друга в виде мелких частиц. При активации синтетических процессов объем ядрышка увеличивается. Оно лишено оболочки и находится в окружении конденсированного хроматина. В ядрышке также содержатся металлы, в большей мере цинк. Таким образом, ядрышко – это динамичное, меняющееся образование, необходимое для синтеза РНК и транспорта ее в цитоплазму.
Нуклеоплазма заполняет все внутреннее пространство ядра. В нуклеоплазме находится ДНК, РНК, протеиновые молекулы, ферментативные вещества.
Функции ядра в клетке
- Принимает участие в синтезе белка, рибосомной РНК.
- Регулирует функциональную активность клетки.
- Сохранение генетической информации, точная ее репликация и передача потомству.
Роль и значение ядра
Ядро является главным хранилищем наследственной информации и определяет фенотип организма. В ядре ДНК существует в неизмененном виде благодаря репарационным ядерным ферментам, которые способны ликвидировать поломки и мутации. Во время клеточного деления ядерные механизмы обеспечивают точное и равномерное расхождение генетической информации в дочерние клетки.