Особенности и строение ядра: ядерная оболочка, хромосомы и внутреннее строение ядра

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.

Рисунок ядра:

​​​​​​​

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.

Пор в молодых клетках всегда больше, чем в старых. Именно поры обеспечивают выборочную проницаемость, поэтому ядерная оболочка способна осуществлять контроль за обменом веществ между ядром и цитоплазмой.

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.

Вокруг сердцевины нуклеосомы участок молекулы ДНК образует 1,75 оборота. Нуклеосомы представляют собой эллипсоиды, длина которых 10 нм, а ширина — 5-6 нм.

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.

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:

• равноплечими или метацентрическими;
• неравноплечими или субметацентрическими;
• разеконеравноплечими или акроцентрическими.

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.

Большинство клеток имеет одно ядро. Но нередко встречаются клетки с двумя ядрами (клетки печени) или несколькими ядрами (протисты, водоросли, грибы, молочные сосуды растений, поперечнополосатые мышцы).

Кратко о том, что такое ядро в биологии.