Теоретическая часть. Ядро клетки – место хранения, воспроизведения и частичной реализации генетической (то есть наследственной) информации

Ядро клетки – место хранения, воспроизведения и частичной реализации генетической (то есть наследственной) информации. Ядро обязательная составная часть полноценной клетки, содержит геном, продуцирует макромолекулы контролирующие синтезирующие процессы цитоплазмы.

Впервые ядро клетки зарисовал Феликс Фонтана (1781), затем Ян Пуркинье (1825), но только Роберт Браун (1831-1833) дал ему название nucleus и доказал, что ядро имеется во всех растительных и животных клетках. М. Шультце (1861) считал наличие ядра главным признаком клетки: клетка – комочек протоплазмы, внутри которого лежит ядро.

Ядро эукариотической клетки содержит линейные хромосомы, в состав которых входят белки–гистоны. Ядро может иметь различную форму: округлую, эллипсоидальную, продолговатую; в некоторых клетках ядро сегментированное (например, в нейтрофилах).

Форма ядер и размеры ядер разнообразны. У плоских, кубических, округлых, отросчатых нервных клеток форма ядра шарообразная. У шарообразных клеток ядра сегментиронные. Клетки печени, костного мозга, некоторые нейроны могут иметь два и более ядер.

Размеры ядра – от 1 мкм (у некоторых одноклеточных) до 1 мм (в яйцах некоторых рыб и земноводных).

Некоторые специализированные клетки лишены ядра (например, зрелые эритроциты млекопитающих). В клетках прокариот (эубактерии, цианобактерии, архебактерии) оформленного ядра нет, его функции выполняет нуклеоид. В клетках мезокариот (ночесветки, динофлагелляты) хромосомы не содержат гистонов; ядро у этих организмов называется динокарион. Известны многоядерные клетки: инфузории-туфельки имеют два ядра (макро- и микронуклеус), в клетках многих грибов и в клетках поперечно-полосатой мышечной ткани – десятки ядер, в клетках многих простейших – сотни ядер.

Ядро состоит из ядерной оболочки, хроматина, ядрышка и матрикса.

Ядерная оболочка состоит из двойной ядерной мембраны, связанной с другими внутриклеточными мембранами (с эндоплазматической сетью, с митохондриями, с аппаратом Гольджи, с хроматофорами у некоторых водорослей). Ядерная оболочка отграничивает содержимое ядра от цитоплазмы, обеспечивает его целостность и, в то же время, связывает ядро с другими частями клетки.

Область между двумя мембранами ядерной оболочки называется перинуклеарным пространством (его ширина – 20-60 нм). Перинуклеарное пространство связывает ядро с полостями других органоидов, в первую очередь, с эндоплазматической сетью.

Структура мембран ядерной оболочки морфологически не отличается от структуры остальных внутриклеточных мембран, ее толщина – около 7 нм. Однако существуют химические и физиологические различия. Ядерная оболочка пронизана порами – отверстиями, через которые могут проходить крупные молекулы и молекулярные комплексы. В состав каждой поры входят сложные белковые структуры – поровые комплексы. Поровые комплексы стабилизируют структуру поры и регулируют прохождение крупных молекул.

Хроматин – совокупность интерфазных хромосом. Это основной компонент ядра. В состав хроматина входят: ДНК, белки и РНК в соотношении 1: 1,3: 0,2, а также неорганические ионы. Структура хроматина изменчива и зависит от состояния клетки.

Хроматин, который в интерфазных клетках образует плотно окрашенные структуры, называется гетерохроматин. Эухроматин, или диффузный хроматин – это хроматин, который не всегда виден в интерфазе, но хорошо выявляется при делении клетки. В неактивных клетках почти весь хроматин находится в виде гетерохроматина (конденсированное состояние), но в физиологически активных клетках возрастает доля эухроматина. Таким образом, в области гетерохроматина генетическая информация лишь хранится, а в области эухроматина происходит ее реализация.

Различают конститутивный и факультативный гетерохроматин. Конститутивный гетерохроматин постоянно обнаруживается в определенных участках хромосом, а факультативный наблюдается только в определенные периоды жизни клетки.

В некоторых интерфазных ядрах хроматин наблюдается в виде хромосом (например, у дрожжей). В специализированных тканях (например, в слюнных железах личинок двукрылых) в интерфазных ядрах наблюдаются политенные (гигантские) хромосомы.

Ядрышко (нуклеола) – компактная структура, основой которой являются определенные участки хромосом (вторичные перетяжки, или ядрышковые организаторы). Число ядрышек в ядре зависит от видовой и тканевой принадлежности клеток и от их физиологического состояния; обычно видно 1 ядрышко, реже 2 или несколько.

В ядрышке выделяются две области: фибриллярная и гранулярная. Фибриллярная область содержит внутриядрышковый хроматин (состоит из ДНК ядрышковых организаторов хромосом) и незрелые молекулы рРНК. Гранулярная область представлена предшественниками больших и малых субъединиц рибосом. В фибриллярной области происходит синтез рРНК, а в гранулярной – первичная сборка рибосом. Окончательная сборка рибосом происходит в цитоплазме.

При делении клетки ядрышко обычно разрушается, а затем формируется заново.

. Ядерный сок (ядерный матрикс, кариоплазма, нуклеоплазма) – основа внутреннего содержимого ядра. Ядерный сок беструктурное вещество ядра. Содержит различные белки, нуклеопротеиды, гликопротеиды, ферменты, соединения участвующие в процессе синтеза нуклиеновых кислот и белков, гликолитические ферменты и их субстракты.В ядерном соке происходит синтез расщепления свободных нуклеидов и их компрнентов. Он включает водорастворимую фазу, а также фибриллярные структуры и гранулы, представленные белками–матриксинами. Водорастворимая фаза создает внутреннюю среду ядра. Фибриллярные структуры создают каркас ядра.

Кроме поддержания структуры интерфазного ядра матриксины участвуют в поддержании структуры митотических хромосом.

Таблица 5

Заполните таблицу «Функции структурных компонентов ядра

эукариотической клетки».

Практическая часть