Какие молекулы содержатся в ядре
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.
|
| ||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
☰
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.
Ядро
Ядро — важнейший компонент эукариотической клетки, в котором содержится генетическая информация (ДНК).
Ядро имеется в клетках многих одноклеточных и всех многоклеточных организмов. Как правило, в клетках имеется одно ядро, но бывают и многоядерные клетки. Ядро клетки – это плотное тельце, часто овальной формы. Оно заполнено густым ядерным веществом – кариоплазмой (греч. karyon – «ядро»), или нуклеоплазмой. От цитоплазмы ядро отделено двухслойной ядерной мембраной. Через многочисленные поры в мембране происходит обмен молекулами между ядром и цитоплазмой. В ядре имеется одно или несколько ядрышек, связанных с синтезом РНК.
Кроме ядрышек в ядре находится хроматин (хромосомы). Хромосомы образованны двухцепочечными молекулами ДНК и белками. Хромосомы являются носителями генов, определяющих наследственные свойства клетки и организма в целом.
Ген представляет собой участок молекулы ДНК с определенной последовательностью нуклеотидов.
Наследственная информация (ДНК), заключенная в хромосомах ядра, с помощью РНК и ферментов управляет всеми процессами, протекающими в клетке: биохимическими, физиологическими, морфологическими, синтезом и распадом веществ.
Ядро – центр управления процессами, происходящими в клетке.
Ядро выполняет две основные функции:
- хранение и воспроизведение генетической информации;
- регуляция процессов обмена веществ в клетке.
Ядерная оболочка отделяет содержимое ядра от цитоплазмы. Она состоит из двух цитоплазматических мембран, разделённых полостью, и пронизана множеством ядерных пор.
Наружная ядерная мембрана покрыта рибосомами и переходит непосредственно в каналы эндоплазматической сети. Внутренняя мембрана гладкая.
Ядерные поры обеспечивают транспорт иРНК, тРНК, АТФ, ферментов, ионов и других веществ. Несмотря на активный обмен между ядром и цитоплазмой, ядерная оболочка создаёт возможность существования в ядре особой внутренней среды.
Ядерный сок (кариоплазма, нуклеоплазма) — жидкость, содержащаяся в клеточном ядре.
Ядерный сок состоит из:
- жидкой части;
- ядерного матрикса (белковые тяжи образуют подобие каркаса, пронизывающего ядерный сок);
- различных включений.
В ядерном соке содержатся различные ферменты, свободные нуклеотиды, аминокислоты и прочие продукты метаболизма клетки.
Хроматин — вещество хромосом, представляющее собой комплекс ДНК, РНК и белков. Нити хроматина, уложенные определённым образом, образуют хромосому.
Основную массу хроматина составляют особые белки — гистоны, функция которых заключается в компактной упаковке хромосом. В результате такой упаковки вся ДНК клетки, суммарная длина которой составляет 2 метра, упаковывается в клеточном ядре.
Хромосомы (греч. хрома — цвет, soma — тело) — структуры, расположенные в ядре эукариотической клетки, представляющие собой высокую степень конденсации хроматина. В хромосомах сосредоточена основная часть наследственной информации.
Основу хромосомы составляет линейная молекула ДНК, соединённая со специальными белками.
Конденсированная хромосома имеет вид буквы X (часто с неравными плечами), так как две хроматиды, образующие её, соединены между собой в районе центромеры. Концевые участки хромосом (теломеры) предохраняют их концы от слипания.
Во всех соматических клетках любого организма число хромосом одинаково. Половые клетки всегда содержат вдвое меньше хромосом, чем соматические клетки данного вида.
Центромера — участок хромосомы, разделяющий хромосому на два плеча одинаковой или разной длины.
Форма хромосом зависит от положения центромеры. Во время деления клетки к центромере прикрепляются нити веретена деления. Изменение положения центромеры в определенной хромосоме служит критерием выявления хромосомных перестроек.
Ядрышко — внутриядерная структура, главной функцией которой является синтез рибосом. В отличие от органелл ядрышко не имеет собственной мембраны. Число ядрышек в клетке — от одного до трёх, иногда больше. Размер ядрышка отражает степень активности клетки, которая может сильно варьировать.
В ядрышках идёт синтез рибосомальной РНК, её созревание и сборка рибосомных субчастиц, которые затем через поры ядерной оболочки поступают в цитоплазму.
Ядро клетки – центральный органоид, один из самых важных. Наличие его в клетке является признаком высокой организации организма. Клетка, имеющая оформленное ядро, называется эукариотической. Прокариоты – это организмы, состоящие из клетки, не имеющей оформленного ядра. Если подробно рассмотреть все его составляющие, то можно понять, какую функцию выполняет ядро клетки.
Далее в статье будет рассказываться о том, каковы функции ядра клетки, какие компоненты входят в его состав.
Структура ядра
- Ядерная оболочка.
- Хроматин.
- Ядрышки.
- Ядерный матрикс и ядерный сок.
Структура и функции ядра клетки зависят от типа клеток и их предназначения.
Ядерная оболочка
Ядерная оболочка имеет две мембраны – внешнюю и внутреннюю. Они разделены между собой перинуклеарным пространством. Оболочка имеет поры. Ядерные поры необходимы для того, чтобы различные крупные частицы и молекулы могли перемещаться из цитоплазмы в ядро и обратно.
Ядерные поры образуются в результате слияния внутренней и наружной мембраны. Поры представляют собой округлые отверстия, имеющие комплексы, в которые входят:
- Тонкая диафрагма, закрывающая отверстие. Она пронизана цилиндрическими каналами.
- Белковые гранулы. Они находятся с двух сторон от диафрагмы.
- Центральная белковая гранула. Она связана с периферическими гранулами фибриллами.
Количество пор в ядерной оболочке зависит от того, насколько интенсивно в клетке проходят синтетические процессы.
Ядерная оболочка состоит из внешней и внутренней мембран. Внешняя переходит в шероховатый ЭПР (эндоплазматический ретикулум).
Хроматин
Хроматин — важнейшее вещество, входящее в ядро клетки. Функции его — это хранение генетической информации. Он представлен эухроматином и гетерохроматином. Весь хроматин – это совокупность хромосом.
Эухроматин – это части хромосом, которые активно принимают участие в транскрипции. Такие хромосомы находятся в диффузном состоянии.
Неактивные отделы и целые хромосомы представляют собой конденсированные глыбки. Это и есть гетерохроматин. При изменении состояния клетки гетерохроматин может переходить в эухроматин, и наоборот. Чем больше в ядре гетерохроматина, тем ниже скорость синтеза рибонуклеиновой кислоты (РНК) и тем меньше функциональная активность ядра.
Хромосомы
Хромосомы – это особые образования, которые возникают в ядре только во время деления. Хромосома состоит из двух плеч и центромеры. По форме их делят на:
- Палочкообразные. Такие хромосомы имеют одно большое плечо, а другое маленькое.
- Равноплечные. Имеют относительно одинаковые плечи.
- Разноплечные. Плечи хромосомы зрительно отличаются между собой.
- С вторичными перетяжками. У такой хромосомы имеется нецентромерная перетяжка, которая отделяет спутничный элемент от основной части.
У каждого вида количество хромосом всегда одинаково, но стоит отметить, что от их количества не зависит уровень организации организма. Так, у человека имеется 46 хромосом, у курицы — 78, у ежа — 96, а у березы — 84. Наибольшее число хромосом имеет папоротник Ophioglossum reticulatum. У него 1260 хромосом на каждую клетку. Наименьшее число хромосом имеет самец-муравей вида Myrmecia pilosula. У него только 1 хромосома.
Именно изучив хромосомы, ученые поняли, каковы функции ядра клетки.
В состав хромосом входят гены.
Ген
Гены – это участки молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в которых закодированы определенные составы молекул белка. В результате этого у организма проявляется тот или иной признак. Ген передается по наследству. Так, ядро в клетке выполняет функцию передачи генетического материала следующим поколениям клеток.
Ядрышки
Нуклеола – это самая плотная часть, которая входит в ядро клетки. Функции, которые она выполняет, очень важны для всей клетки. Обычно имеет округлую форму. Количество ядрышек варьируется в разных клетках – их может быть два, три либо вооще не быть. Так, в клетках дробящихся яиц нуклеолы нет.
Структура ядрышка:
- Гранулярный компонент. Это гранулы, которые находятся на периферии ядрышка. Их размер варьируется от 15 нм до 20 нм. В некоторых клетках ГК может быть равномерно распределен по всему ядрышку.
- Фибриллярный компонент (ФК). Это тонкие фибриллы, размером от 3 нм до 5 нм. Фк представляет собой диффузную часть ядрышка.
Фибриллярные центры (ФЦ) – это участки фибрилл, имеющие низкую плотность, которые, в свою очередь, окружены фибриллами с высокой плотностью. Химический состав и строение ФЦ почти такие же, как и у ядрышковых организаторов митотических хромосом. В их состав входят фибриллы толщиной до 10 нм, в которых есть РНК-полимераза I. Это подтверждается тем, что фибриллы окрашиваются солями серебра.
Структурные типы ядрышек
- Нуклеолонемный или ретикулярный тип. Характеризуется большим количеством гранул и плотного фибриллярного материала. Данный тип структуры ядрышка характерен для большинства клеток. Его можно наблюдать как в животных клетках, так в растительных.
- Компактный тип. Характеризуется небольшой выраженностью нуклеономы, большим количеством фибриллярных центров. Встречается в растительных и животных клетках, в которых активно происходит процесс синтеза белка и РНК. Этот тип ядрышек характерен для клеток, активно размножающихся (клетки культуры ткани, клетки растительных меристем и др.).
- Кольцевидный тип. В световой микроскоп данный тип виден как кольцо со светлым центром – фибриллярный центр. Размер таких ядрышек в среднем 1 мкм. Данный тип характерен только для животных клеток (эндотелиоциты, лимфоциты и др.). В клетках с таким типом ядрышек довольно низкий уровень транскрипции.
- Остаточный тип. В клетках этого типа ядрышек не происходит синтез РНК. При определенных условиях данный тип может переходить в ретикулярный или компактный, т. е. активироваться. Такие ядрышки характерны для клеток шиповатого слоя кожного эпителия, нормобласта и др.
- Сегрегированный тип. В клетках с этим типом ядрышек не происходит синтез рРНК (рибосомной рибонуклеиновой кислоты). Это происходит, если клетка обработана каким-либо антибиотиком или химическим веществом. Слово «сегрегация» в данном случае обозначает «разделение» или «обособление», так как все компоненты ядрышек разделяются, что приводит к его уменьшению.
Почти 60% сухого веса ядрышек приходится на белки. Их количество очень велико и может достигать нескольких сотен.
Главная функция ядрышек – это синтез рРНК. Зародыши рибосом попадают в кариоплазму, затем через поры ядра просачиваются в цитоплазму и на ЭПС.
Ядерный матрикс и ядерный сок
Ядерный матрикс занимает почти все ядро клетки. Функции его специфичны. Он растворяет и равномерно распределяет все нуклеиновые кислоты в состоянии интерфазы.
Ядерный матрикс, или кариоплазма, – это раствор, в состав которого входят углеводы, соли, белки и другие неорганические и органические вещества. В нем содержатся нуклеиновые кислоты: ДНК, тРНК, рРНК, иРНК.
В состоянии деления клетки ядерная оболочка растворяется, образуются хромосомы, а кариоплазма смешивается с цитоплазмой.
Основные функции ядра в клетке
- Информативная функция. Именно в ядре находится вся информация о наследственности организма.
- Функция наследования. Благодаря генам, которые расположены в хромосомах, организм может передавать свои признаки из поколения в поколение.
- Функция объединения. Все органоиды клетки объединены в одно целое именно в ядре.
- Функция регуляции. Все биохимические реакции в клетке, физиологические процессы регулируются и согласуются ядром.
Один из самых важных органоидов – ядро клетки. Функции его важны для нормальной жизнедеятельности всего организма.