Какво е ядро ​​в дефиницията на биологията. Основните функции на ядрото в клетката са: Еволюционно значение на клетъчното ядро

Обикновено една еукариотна клетка има такъв сърцевина, но има двуядрени (ресничести) и многоядрени клетки (опалин). Някои високоспециализирани клетки губят ядрото си за втори път (еритроцити на бозайници, ситовидни тръби на покритосеменни).

Формата на сърцевината е сферична, елипсоидна, по-рядко лопастна, бобовидна и др. Диаметърът на сърцевината обикновено е от 3 до 10 микрона.

Основна структура:
1 - външна мембрана; 2 - вътрешна мембрана; 3 - пори; 4 - ядро; 5 - хетерохроматин; 6 - еухроматин.

Ядрото е ограничено от цитоплазмата от две мембрани (всяка от тях има типична структура). Между мембраните има тясна междина, пълна с полутечно вещество. На някои места мембраните се сливат помежду си, образувайки пори (3), през които се извършва обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата. Външната ядрена (1) мембрана от страната, обърната към цитоплазмата, е покрита с рибозоми, което й придава грапавост, вътрешната (2) мембрана е гладка. Ядрените мембрани са част от мембранната система на клетката: израстъците на външната ядрена мембрана се свързват с каналите на ендоплазмения ретикулум, образувайки единна система от комуникационни канали.

Кариоплазма (ядрен сок, нуклеоплазма)- вътрешното съдържание на ядрото, в което се намират хроматин и едно или повече нуклеоли. Ядреният сок съдържа различни протеини (включително ядрени ензими) и свободни нуклеотиди.

Нуклеол(4) е кръгло, плътно тяло, потопено в ядрен сок. Броят на нуклеолите зависи от функционалното състояние на ядрото и варира от 1 до 7 или повече. Нуклеолите се намират само в неделящите се ядра; Ядрото се образува върху определени участъци от хромозоми, които носят информация за структурата на рРНК. Такива области се наричат ​​нуклеоларен организатор и съдържат множество копия на гени, кодиращи рРНК. Рибозомните субединици се образуват от рРНК и протеини, идващи от цитоплазмата. По този начин ядрото е колекция от рРНК и рибозомни субединици на различни етапи от тяхното образуване.

Хроматин- вътрешни нуклеопротеинови структури на ядрото, оцветени с определени багрила и различни по форма от ядрото. Хроматинът има формата на бучки, гранули и нишки. Химичен състав на хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) хистонови протеини (30–50%), 3) нехистонови протеини (4–33%), следователно хроматинът е дезоксирибонуклеопротеинов комплекс (DNP). В зависимост от функционалното състояние на хроматина има: хетерохроматин(5) и еухроматин(6). Еухроматинът е генетично активен, хетерохроматинът е генетично неактивни области на хроматина. Еухроматинът не се вижда при светлинна микроскопия, слабо е оцветен и представлява декондензирани (деспирализирани, неусукани) участъци от хроматин. Под светлинен микроскоп хетерохроматинът изглежда като бучки или гранули, интензивно е оцветен и представлява кондензирани (спирализирани, уплътнени) участъци от хроматин. Хроматинът е формата на съществуване на генетичен материал в интерфазните клетки. По време на клетъчното делене (митоза, мейоза) хроматинът се превръща в хромозоми.

Функции на ядрото: 1) съхраняване на наследствена информация и предаването й на дъщерните клетки по време на деленето, 2) регулиране на клетъчната активност чрез регулиране на синтеза на различни протеини, 3) място на образуване на рибозомни субединици.

Yandex.Direct Всички реклами

Хромозоми

Хромозоми- това са цитологични пръчковидни структури, които представляват кондензиран хроматин и се появяват в клетката по време на митоза или мейоза. Хромозомите и хроматинът са различни форми на пространствена организация на дезоксирибонуклеопротеиновия комплекс, съответстващи на различни фази от жизнения цикъл на клетката. Химическият състав на хромозомите е същият като хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) хистонови протеини (30–50%), 3) нехистонови протеини (4–33%).

Основата на хромозомата е една непрекъсната двойноверижна ДНК молекула; Дължината на ДНК на една хромозома може да достигне няколко сантиметра. Ясно е, че молекула с такава дължина не може да бъде разположена в удължена форма в клетката, а претърпява сгъване, придобивайки определена триизмерна структура или конформация. Могат да се разграничат следните нива на пространствено нагъване на ДНК и DNP: 1) нуклеозомно (навиване на ДНК върху протеинови глобули), 2) нуклеомерно, 3) хромомерно, 4) хромонемерно, 5) хромозомно.

В процеса на превръщане на хроматина в хромозоми, DNP образува не само спирали и суперспирали, но също и бримки и супербримки. Следователно процесът на образуване на хромозома, който се случва в профаза на митоза или профаза 1 на мейоза, е по-добре да се нарича не спирализация, а хромозомна кондензация.

Хромозоми: 1 - метацентричен; 2 - субметацентричен; 3, 4 - акроцентрични. Хромозомна структура: 5 - центромер; 6 - вторично стесняване; 7 - сателит; 8 - хроматиди; 9 - теломери.

Метафазната хромозома (хромозоми, изследвани по време на метафазата на митозата) се състои от две хроматиди (8). Всяка хромозома има първична констрикция (центромер)(5), който разделя хромозомата на рамена. Някои хромозоми имат вторично стесняване(6) и сателит(7). Сателит - участък от късо рамо, отделен от вторично стеснение. Хромозомите, които имат сателит, се наричат ​​сателит (3). Краищата на хромозомите се наричат теломери(9). В зависимост от положението на центромера има: а) метацентричен(равно рамо) (1), b) субметацентричен(умерено неравни рамене) (2), c) акроцентричен(рязко неравномерни) хромозоми (3, 4).

Соматичните клетки съдържат диплоиден(двойно - 2n) набор от хромозоми, полови клетки - хаплоиден(единичен - n). Диплоидният набор от кръгли червеи е 2, плодови мухи - 8, шимпанзета - 48, раци - 196. Хромозомите на диплоидния набор са разделени на двойки; хромозомите на една двойка имат еднаква структура, размер, набор от гени и се наричат хомоложни.

Кариотип- набор от информация за броя, размера и структурата на метафазните хромозоми. Идиограмата е графично представяне на кариотипа. Представителите на различните видове имат различни кариотипове, но представителите на един и същи вид имат еднакви. Автозоми- хромозоми, които са еднакви за мъжкия и женския кариотип. Полови хромозоми- хромозоми, на които мъжкият кариотип се различава от женския.

Човешкият набор от хромозоми (2n = 46, n = 23) съдържа 22 двойки автозоми и 1 двойка полови хромозоми. Автозомите са разделени на групи и номерирани:

Половите хромозоми не принадлежат към никоя група и нямат номер. Половите хромозоми на жената са XX, а на мъжа – XY. X хромозомата е средно субметацентрична, Y хромозомата е малка акроцентрична.

В областта на вторичните стеснения на хромозомите от групи D и G има копия на гени, които носят информация за структурата на рРНК, следователно хромозомите от групи D и G се наричат нуклеолообразуващи.

Функции на хромозомите: 1) съхранение на наследствена информация, 2) прехвърляне на генетичен материал от майчината клетка към дъщерните клетки.

Лекция No9.
Структурата на прокариотната клетка. Вируси

Прокариотите включват архебактерии, бактерии и синьо-зелени водорасли. Прокариоти- едноклетъчни организми, които нямат структурно оформено ядро, мембранни органели и митоза.

Ядрото (ядрото) на клетката представлява система за генетична детерминация и регулиране на процесите на протеинов синтез в клетката.

Структурата на ядрото и неговия химичен състав

Ядрото включва хроматин, ядро, кариоплазма (нуклеоплазма) и ядрена обвивка.

В клетка, която се дели, в повечето случаи има едно ядро, но има клетки, които имат две ядра (20% от чернодробните клетки са двуядрени), както и многоядрени (остеокласти на костна тъкан).

¨Размери - варират от 3-4 до 40 микрона.

Всеки тип клетка се характеризира с постоянно съотношение на ядрения обем към цитоплазмения обем. Това съотношение се нарича индекс на Hertwing. В зависимост от стойността на този индекс клетките се разделят на две групи:

ядрен - по-важен е индексът на Hertwing;

цитоплазмен - индексът на Hertwing има незначителни стойности.

¨Форма - може да бъде сферична, пръчковидна, бобовидна, пръстеновидна, сегментирана.

¨Локализация - ядрото винаги е локализирано на определено място в клетката. Например в цилиндричните клетки на стомаха той е в базално положение.

Ядрото в клетката може да бъде в две състояния:

а) митотичен (по време на делене);

б) интерфаза (между деленията).

В живата клетка интерфазното ядро ​​изглежда оптически празно; видимо е само ядрото. Структурите на ядрото под формата на нишки и зърна могат да се наблюдават само когато клетката е изложена на увреждащи фактори, когато тя преминава в състояние на паранекроза (граничното състояние между живота и смъртта). От това състояние клетката може да се върне към нормалното си състояние или да умре. След клетъчната смърт морфологично се разграничават следните промени в ядрото:

кариопикноза - уплътняване на ядрото;

кариорексис - разграждане на ядрото;

кариолиза - разтваряне на ядрото.

Функции: 1) съхранение и предаване на генетична информация,

2) биосинтеза на протеини, 3) образуване на рибозомни субединици.

Хроматин

Хроматинът (от гръцки chroma - цветна боя) е основната структура на интерфазното ядро, което е много добре боядисано с основни багрила и определя хроматиновия модел на ядрото за всеки тип клетка.

Поради способността да се оцветява добре с различни багрила и особено основни, този компонент на ядрото е наречен "хроматин" (Flemming 1880).

Хроматинът е структурен аналог на хромозомите и в интерфазното ядро ​​представлява телца, носещи ДНК.

Морфологично се разграничават два вида хроматин:

хетерохроматин;

еухроматин.

Хетерохроматин(heterochromatinum) съответства на хромозомни региони, частично кондензирани в интерфазата и е функционално неактивен. Този хроматин се оцветява много добре и е това, което може да се види на хистологичните препарати.

Хетерохроматинът от своя страна се разделя на:

1) структурни; 2) по избор.

Структурнихетерохроматинът представлява области от хромозоми, които са постоянно в кондензирано състояние.

Не е задължителнохетерохроматинът е хетерохроматин, който може да декондензира и да се превърне в еухроматин.

Еухроматин- това са хромозомни области, декондензирани в интерфазата. Това е работещ, функционално активен хроматин. Този хроматин не се оцветява и не се открива в хистологичните препарати.

По време на митозата целият еухроматин е максимално кондензиран и става част от хромозомите. През този период хромозомите не изпълняват никакви синтетични функции. В това отношение клетъчните хромозоми могат да бъдат в две структурни и функционални състояния:

активни (работещи), понякога са частично или напълно декондензирани и с участието им в ядрото протичат процесите на транскрипция и редупликация;

неактивни (неработеща, метаболитна почивка), когато са максимално кондензирани, изпълняват функцията на разпределение и пренос на генетичен материал към дъщерните клетки.

Понякога, в някои случаи, цяла хромозома може да остане в кондензирано състояние по време на интерфазата и изглежда като гладък хетерохроматин. Например, една от Х-хромозомите на соматичните клетки на женското тяло е подложена на хетерохроматизация в началните етапи на ембриогенезата (по време на фрагментацията) и не функционира. Този хроматин се нарича полов хроматин или телца на Бар.

В различните клетки половият хроматин има различен вид:

а) в неутрофилни левкоцити - вид тъпан;

б) в епителните клетки на лигавицата - поява на полусферична бучка.

Определянето на половия хроматин се използва за установяване на генетичен пол, както и за определяне на броя на Х хромозомите в кариотипа на индивида (той е равен на броя на телата на половия хроматин + 1).

Изследванията с електронен микроскоп показват, че препаратите от изолиран интерфазен хроматин съдържат елементарни хромозомни фибрили с дебелина 20-25 nm, които се състоят от фибрили с дебелина 10 nm.

Химически хроматиновите фибрили са сложни комплекси от дезоксирибонуклеопротеини, които включват:

б) специални хромозомни протеини;

Количественото съотношение на ДНК, протеин и РНК е 1:1,3:0,2. Делът на ДНК в хроматиновия препарат е 30-40%. Дължината на отделните линейни ДНК молекули варира индиректно и може да достигне стотици микрометри и дори сантиметри. Общата дължина на ДНК молекулите във всички хромозоми на една човешка клетка е около 170 cm, което съответства на 6x10 -12 g.

Хроматиновите протеини съставляват 60-70% от сухата му маса и са представени от две групи:

а) хистонови протеини;

б) нехистонови протеини.

¨ Хистонови протеини (хистони) - алкалните протеини, съдържащи основни аминокиселини (главно лизин, аргинин), са разположени неравномерно под формата на блокове по дължината на ДНК молекулата. Един блок съдържа 8 хистонови молекули, които образуват нуклеозома. Размерът на нуклеозомата е около 10 nm. Нуклеозомата се образува чрез уплътняване и свръхнавиване на ДНК, което води до скъсяване на дължината на хромозомния фибрил приблизително 5 пъти.

¨ Нехистонови протеинисъставляват 20% от количеството хистони и в интерфазните ядра образуват структурна мрежа вътре в ядрото, която се нарича ядрена протеинова матрица. Тази матрица представлява скелето, което определя морфологията и метаболизма на ядрото.

Перихроматиновите фибрили имат дебелина 3-5 nm, гранулите имат диаметър 45 nm, а интерхроматиновите гранули имат диаметър 21-25 nm.

Клетъчното ядро ​​е структура, заобиколена от мембрани, която съдържа наследствена информация и контролира растежа и възпроизводството. Това е командният център на еукариотната клетка и като правило най-значимият.

Устройство и значение на клетъчното ядро

Схема на структурата на ядрото / Wikimedia

Клетъчното ядро ​​е заобиколено от двойна мембрана, наречена ядрена обвивка. Тази мембрана отделя съдържанието на ядрото от.

Подобно на клетъчната мембрана, ядрената обвивка е съставена от фосфолипиди, които образуват липиден двоен слой. Той помага да се поддържа формата на ядрото и регулира потока на молекули в и извън ядрото през ядрените пори.

Хромозомите са разположени вътре в ядрото. Те се състоят от ДНК, която съдържа информация за наследствеността, растежа, развитието и възпроизводството на клетките. Когато клетката е в състояние на „покой“, тоест не се дели, хромозомите са организирани в дълги, заплетени структури, наречени , а не в отделни хромозоми, както обикновено мислим.

Нуклеол

Вътре в ядрото има плътна структура, изградена от РНК и протеини, наречена нуклеола, която съдържа нуклеоларни организатори, които са части от хромозоми с гени за синтеза на рибозоми. Ядрото помага за синтеза на рибозоми чрез транскрибиране и сглобяване на рибозомна РНК. Рибозомата се състои от рибозомна РНК (рРНК) и протеини.

Синтез на протеини

Ядрото регулира протеиновия синтез в цитоплазмата с помощта на информационна РНК (иРНК), която е транскрибиран сегмент от ДНК, който служи като шаблон за производство на протеин. Произвежда се в ядрото и преминава в цитоплазмата през ядрените пори в мембраната.

Веднъж попаднали в цитоплазмата, рибозомите и други РНК молекули, наречени информационна РНК, работят заедно, за да преведат иРНК, за да произведат протеини.

Структура на еукариотните клетки

В допълнение към клетъчното ядро ​​има и други видове клетъчни органели. Следните клетъчни структури също могат да бъдат намерени в типичен еукариот:

• - помагат при организирането на сглобяването на микротубули.
• - съхранение на клетъчна ДНК.
• - осигуряват клетъчно движение.
• - защитава целостта на вътрешността на клетката.
• - синтезира въглехидрати и липиди.

Ядрото е най-важният компонент на клетката. Клетъчното ядро ​​съдържа ДНК, т.е. гени и благодарение на това изпълнява две основни функции:

1) съхранение и възпроизвеждане на генетична информация

2) регулиране на метаболитните процеси, протичащи в клетката

Безядрена клетка не може да съществува дълго време, а ядрото също не е способно на независимо съществуване, следователно цитоплазмата и ядрото образуват взаимозависима система. Повечето клетки имат едно ядро. Често е възможно да се наблюдават 2-3 ядра в едно, например в чернодробните клетки. Известни са и многоядрени клетки, като броят на ядрата може да достигне няколко десетки. Формата на ядрото зависи до голяма степен от формата на клетката; тя може да бъде напълно неправилна. Има сферични и многолопатни зърна. Инвагинациите и израстъците на ядрената мембрана значително увеличават повърхността на ядрото и по този начин укрепват връзката на ядрените и цитоплазмените структури и вещества.

Основна структура

Ядрото е обградено от обвивка, която се състои от две мембрани с типична структура. Външната ядрена мембрана на повърхността, обърната към цитоплазмата, е покрита с рибозоми, вътрешната мембрана е гладка.

Ядрената обвивка е част от мембранната система на външната ядрена мембрана, която се свързва с каналите на ендоплазмения ретикулум, образувайки единна система от комуникационни канали между ядрото и цитоплазмата основни пътища , Първо, ядрената обвивка е проникната от множество пори, през които се обменят молекули между ядрото и цитоплазмата, второ, веществата от ядрото в цитоплазмата могат да навлязат поради освобождаването на инвагинации и израстъци на ядрената обвивка. , Въпреки активния обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата, ядрената обвивка ограничава ядреното съдържание от цитоплазмата, като по този начин осигурява различия в химичния състав на ядрения сок и цитоплазмата, което е необходимо за нормалното функциониране на ядрените структури.

Съдържанието на ядрото е разделено на ядрен сок, хроматин и ядро.

В живата клетка ядреният сок изглежда като безструктурна маса, която запълва празнините между структурите на ядрото. Ядреният сок съдържа различни протеини, включително повечето ядрени ензими, хроматинови протеини и рибозомни протеини на ДНК молекули и РНК, аминокиселини, всички видове РНК, както и продукти от дейността на ядрото и хроматина, които след това се транспортират от ядрото до цитоплазмата.

Хроматин (на гръцки chroma - цвят, цвят) се наричат ​​струпвания, гранули и мрежовидни структури на ядрото, които са интензивно оцветени с някои багрила и се различават по форма от ядрото. Хроматинът съдържа ДНК и протеини и представлява спираловидни и уплътнени участъци от хромозоми. Спираловидните участъци от хромозоми са генетично неактивни.

Тяхната специфична роля - пренос на генетична информация - може да бъде изпълнена само от деспирализирани-неусукани участъци от хромозоми, които поради малката си дебелина не се виждат в светлинен микроскоп.

В делящите се клетки всички хромозоми са силно спирализирани, скъсени и придобиват компактни размери и форми. Хромозомата е самостоятелна ядрена структура, която има рамена и формата на хромозомите зависи от позицията на т. нар. първична констрикция centormer, областта, към която по време на клетъчното делене (митоза) са прикрепени нишки на вретено. Центромерът разделя хромозомата на две рамена. Местоположението на центромера определя три основни типа хромозоми:

1) равни рамене - с рамене с еднаква или почти еднаква дължина;

2) нееднакви рамене - с рамене с нееднаква дължина;

3) пръчковидни - с едно дълго и второ много късо, понякога трудно забележимо, рамо. Има и точкови хромозоми с много къси рамена.

Изследването на хромозомите позволи да се установят следните факти.

1. Във всички соматични клетки на всеки растителен или животински организъм броят на хромозомите е еднакъв.

2. Половите клетки винаги съдържат две хромозоми по-малко от соматичните клетки на даден тип организъм.

3. Всички организми, принадлежащи към един и същи вид, имат еднакъв брой хромозоми в клетките си.

Броят на хромозомите не зависи от нивото на организация и не винаги показва връзка: същият брой може да се намери в систематични групи, които са много отдалечени една от друга и могат да бъдат много различни при видове, които са близки по произход.

Следователно броят на хромозомите сам по себе си не е специфична за вида характеристика, но характеристиките на хромозомния набор като цяло са специфични за вида, т.е. характерни само за един вид организми, растения, растения или животни.

Наборът от количествени (брой и размер) и качествени (форма) характеристики на хромозомния набор на соматична клетка се нарича кариотип.

Броят на хромозомите в кариотипа на повечето видове живи организми е четен. Това се обяснява с факта, че в соматичните клетки има две хромозоми с еднаква форма и размер - едната от бащиния организъм, втората от майчиния. Хромозоми, които са еднакви по форма и размер и носят едни и същи гени, се наричат ​​хомоложни.

Хромозомният набор от соматична клетка, в който всяка хромозома има двойка, се нарича двоен или диплоиден и се обозначава с 2N. Количеството ДНК, съответстващо на диплоиден набор от хромозоми, се обозначава с 2C.

От всяка двойка хомоложни хромозоми само една попада в зародишните клетки и следователно хромозомният набор от гамети се нарича единичен или хаплоиден. Кариотипът на такива клетки е означен като 2n1c.

Диплоиден брой хромозоми при животни и растения.

След завършване на клетъчното делене хромозомите се дисспирализират и в ядрата на получените дъщерни клетки отново стават видими само тънка мрежа и бучки хроматин.

Третата структура, характерна за клетката, е ядрото. Това е плътно кръгло тяло, потопено в ядрен сок. В ядрата на различни клетки, както и в ядрото на една и съща клетка, в зависимост от нейното функционално състояние, броят на нуклеолите може да варира от 1 до 5-7 или повече. Броят на нуклеолите може да надвишава броя на хромозомите в комплекта; това се случва поради селективната редупликация на гени, отговорни за синтеза на рРНК. Нуклеолите присъстват само в неделящите се ядра; по време на митозата те изчезват поради спирализиране на хромозомите и освобождаването на всички предварително образувани рибозоми в цитоплазмата и след завършване на деленето се появяват отново.

Ядрото не е независима структура на ядрото, то се образува около областта на хромозомата, в която е кодирана структурата на рРНК. Тази част от хромозомата - генът - се нарича нуклеоларен организатор (NO) и върху него се извършва синтеза на r-RNA.

В допълнение към натрупването на r-RNA, в ядрото се образуват рибозомни субединици, които след това се преместват в цитоплазмата и, комбинирайки се с участието на Ca2+ катиони, образуват интегрални рибозоми, способни да участват в биосинтезата на протеини.

По този начин ядрото е натрупване на r-RNA и рибозоми на различни етапи на образуване, което се основава на част от хромозомата, която носи гена - нуклеоларен организатор, който съдържа наследствена информация за структурата на r-RNA.

Клетъчната биология на живите организми изучава прокариоти, които нямат ядро ​​(ядро, ядро). За кои организми е характерно наличието на ядро? Ядрото е централната органела.

Във връзка с

важно!Основната функция на клетъчното ядро ​​е съхранението и предаването на наследствена информация.

Структура

Какво е ядрото? От какви части се състои ядрото? Компоненти, изброени по-долу са част отядро:

• Ядрена обвивка;
• нуклеоплазма;
• кариоматрикс;
• хроматин;
• Нуклеоли.

Ядрена обвивка

Кариолемма се състои от два слоя- външни и вътрешни, разделени от перинуклеарна кухина. Външната мембрана комуникира с грапави ендоплазмени тубули. Фибриларните протеини на сърцевината на ядреното вещество са прикрепени към вътрешната обвивка. Между мембраните има перинуклеарна кухина, образувана от взаимното отблъскване на йонизирани органични молекули с подобни заряди.

Кариолемата е пронизана от система от отвори - пори, образувани от белтъчни молекули. Чрез тях рибозомите, структурите, в които протича протеиновият синтез, както и информационните РНК проникват в цитоплазмения ретикулум.

Междумембранните пори са тубули, пълни с. Техните стени се образуват от специфични протеини - нуклеопорини. Диаметърът на отвора позволява на цитоплазмата и съдържанието на ядрото да обменят малки молекули. Нуклеиновите киселини, както и протеините с високо молекулно тегло, не са в състояние да преминават независимо от една част на клетката в друга. За тази цел има специални транспортни протеини, чието активиране се извършва с енергийни разходи.

Съединения с високо молекулно тегло се движат през поритес помощта на кариоферини. Тези, които транспортират вещества от цитоплазмата към ядрото, се наричат ​​импортини. Движението в обратната посока се осъществява от експортините. В коя част на ядрото се намира молекулата на РНК? Тя пътува из цялата клетка.

важно!Високомолекулните вещества не могат самостоятелно да проникнат през порите от ядрото до и от ядрото.

Нуклеоплазма

Представен от кариоплазма- гелообразна маса, разположена вътре в двуслойна обвивка. За разлика от цитоплазмата, където pH >7, средата в ядрото е кисела. Основните вещества, които изграждат нуклеоплазмата, са нуклеотиди, протеини, катиони, РНК, H2O.

Кариоматрикс

Какви компоненти съставляват ядрото? Образува се от фибриларни протеини с триизмерна структура - ламини. Играе ролята на скелет, предотвратявайки деформацията на органоида при механично натоварване.

Хроматин

Това основно вещество, представен от набор от хромозоми, някои от които са в активирано състояние. Останалите са опаковани в пресовани блокове. Отварянето им става по време на разделянето. Каква част от ядрото съдържа молекулата, която познаваме като ДНК? се състои от гени, които са части от ДНК молекула. Те съдържат информация, която предава наследствени характеристики на нови поколения клетки. Следователно тази част от ядрото съдържа ДНК молекула.

В биологията разграничават следните видове хроматин:

• Еухроматин. Проявява се като нишковидни, деспирализирани, неоцветяващи образувания. Съществува в почиващото ядро ​​по време на интерфазата между циклите на клетъчното делене.
• Хетерохроматин. Неактивирани спирализирани, лесно оцветени участъци от хромозоми.

Нуклеоли

Ядрото е най-уплътнената структура, която изгражда ядрото. Има предимно кръгла форма, но има сегментирани, като левкоцити. Ядрото на клетките на някои организми няма нуклеоли. В други ядра може да има няколко от тях. Веществото на нуклеолите е представено от гранули, които са субединици на рибозоми, както и фибрили, които са РНК молекули.

Нуклеол: структура и функции

Нуклеолите са представени от следното структурни типове:

• Ретикуларен. Типично за повечето клетки. Характеризира се с висока концентрация на уплътнени фибрили и гранули.
• Компактен. Характеризира се с множество фибриларни натрупвания. Намира се в делящи се клетки.
• Пръстеновиден. Характерен за лимфоцитите и клетките на съединителната тъкан.
• Остатъчен. Преобладава в клетки, където процесът на делене не протича.
• Разделени. Всички компоненти на ядрото са разделени, пластичните действия са невъзможни.

Функции

Каква функция изпълнява ядрото? Ядрото се характеризира сследните отговорности:

• Трансфер на наследствени характеристики;
• възпроизвеждане;
• Програмирана смърт.

Съхранение на генетична информация

Генетичните кодове се съхраняват в хромозомите. Те се различават по форма и размер. Индивидите от различни видове имат различен брой хромозоми. Комплексът от характеристики, характерни за хранилищата на наследствена информация на даден вид, се нарича кариотип.

важно!Кариотипът е набор от характеристики, характерни за хромозомния състав на организмите от даден вид.

Има хаплоидни, диплоидни и полиплоидни набори от хромозоми.

Клетките на човешкото тяло съдържат 23 вида хромозоми. Яйцето и сперматозоидите съдържат хаплоид, тоест един комплект от тях. По време на оплождането запасите на двете клетки се комбинират, образувайки двоен - диплоиден набор. Клетките на култивираните растения имат триплоиден или тетраплоиден кариотип.

Съхранение на генетична информация

Предаване на наследствени характеристики

Какви жизненоважни процеси протичат в ядрото? Генното кодиране се предава по време на процеса на четене на информация, което води до образуването на информационна (информационна) РНК. Експортините отделят рибонуклеиновата киселина през ядрените пори в цитоплазмата. Рибозомите използват генетични кодове, за да синтезират протеини, необходими на тялото.

важно!Синтезът на протеин се извършва в цитоплазмени рибозоми въз основа на кодирана генетична информация, доставена от информационна РНК.

Възпроизвеждане

Прокариотите се размножават просто. Бактериите имат една единствена ДНК молекула. В процес на делба тя копира себе сиприкрепени към клетъчната мембрана. Мембраната расте между двете кръстовища и се образуват два нови организма.

При еукариотите имаамитоза, митоза и мейоза:

• Амитоза. Ядреното делене става без клетъчна фрагментация. Образуват се двуядрени цели. При следващото делене могат да се появят полиядрени образувания. Кои организми се характеризират с такова размножаване? Стареещите, нежизнеспособните и туморните клетки са податливи на него. В някои ситуации амитотичното делене за образуване на нормални клетки се случва в роговицата, черния дроб, хрущялните тъкани, а също и в тъканите на някои растения.
• Митоза. В този случай ядреното делене започва с неговото унищожаване. Образува се вретено на разцепване, с помощта на което се разделят сдвоени хромозоми в различни краища на клетката. Възниква репликация на носителите на наследствеността, след което се образуват две ядра. След това вретеното се разглобява и се образува ядрена мембрана, която разделя една клетка на две.
• Мейоза. Сложен процес, при който ядреното делене се извършва без дублиране на разминаващи се хромозоми. Характерно за образуването на зародишни клетки - гамети, които имат хаплоиден набор от носители на наследственост.

Програмирана гибел

Генетичната информация осигурява продължителността на живота на клетката и след изтичане на определеното време задейства процеса на апоптоза (на гръцки - окапване на листата). Хроматинът кондензира и ядрената мембрана се разрушава. Целата се разпада на фрагменти, ограничени до плазмената мембрана. Апоптозните тела, заобикаляйки етапа на възпаление, се абсорбират от макрофаги или съседни клетки.

За яснота структурата на ядрото и функциите, изпълнявани от неговите части, са представени в таблицата

Външен вид

Формата се определя от конфигурацията на мембраната. Отбелязани са следните типове ядра:

• Кръгъл. Най-често срещаният. Например, по-голямата част от лимфоцита е заета от ядрото.
• Удължен. Подковообразното ядро ​​се намира в незрелите неутрофили.
• Сегментиран. В черупката се образуват прегради. Образуват се сегменти, прикрепени един към друг, като например в зрял неутрофил.
• Разклонени. Намира се в ядрата на клетките на членестоноги.

Брой ядра

В зависимост от функциите, които изпълняват, целите могат да имат едно или повече ядра или да ги нямат изобщо. Разграничават се следните видове клетки:

• Неядрен. Формираните компоненти на кръвта на висшите животни са еритроцитите, тромбоцитите са носители на важни вещества. За да направи място за хемоглобин или фибриноген, костният мозък произвежда тези елементи без ядро. Те не могат да се делят и умират след изтичане на програмираното време.
• Едноядрен. Такъв е случаят с повечето клетки на живите организми.
• Двуядрени. Чернодробните хепатоцити изпълняват двойна функция – детоксикационна и производствена. Синтезира се хем, който е необходим за производството на хемоглобин. За тези цели са необходими две ядра.
• Многоядрен. Мускулните миоцити извършват колосално количество работа; за извършването й са необходими допълнителни ядра. По същата причина клетките на покритосеменните са полиядрени.

Хромозомни патологии

Много заболявания са резултат от нарушения, свързани с нарушения в хромозомния състав. Най-известните комплекси от симптоми са:

• Надолу. Причинява се от наличието на допълнителна двадесет и първа хромозома (тризомия).
• Едуардс. Налице е допълнителна осемнадесета хромозома.
• Патау. Тризомия 13.
• Търнър. Х-хромозомата липсва.
• Клайнфелтер. Характеризира се с допълнителни X или Y хромозоми.

Болестите, причинени от нарушение във функционирането на съставните части на ядрото, не винаги са свързани с хромозомни аномалии. Мутациите, които засягат отделни ядрени протеини, причиняват следните заболявания:

• Ламинопатия. Проявява се с преждевременно стареене.
• Автоимунни заболявания. Лупус еритематозус е дифузна лезия на текстурите на съединителната тъкан, множествената склероза е разрушаване на миелиновите обвивки на нервите.

важно!Хромозомните аномалии водят до тежки заболявания.

Основна структура

Биология в снимки: Устройство и функции на ядрото

Заключение

Клетъчното ядро ​​има сложна структура и изпълнява жизненоважни функции. То е хранилище и преносител на наследствена информация, контролира синтеза на протеини и процесите на клетъчно делене. Хромозомните аномалии са причина за тежки заболявания.