Ядро – это наиболее крупный и наиболее важный органоид эукариотической клетки. Оно является постоянным и обязательным структурным компонентом цитоплазмы. Ядро контролирует всю активность клетки, поскольку несет в себе генетическую (наследственную) информацию, заключенную в ДНК.
Общие характеристики и локализация
Эукариотические клетки, по определению, отличаются от прокариотических наличием ядра. В прокариотических клетках генетический материал (ДНК) свободно лежит в цитоплазме в зоне, называемой нуклеоидом.
Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются также двуядерные и многоядерные клетки (например, у некоторых протистов, в скелетных мышцах позвоночных, в клетках грибов). Некоторые высокоспециализированные клетки, такие как эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у покрытосеменных, в процессе дифференцировки утрачивают ядро и, следовательно, не способны к размножению.
Ядро обычно имеет шаровидную или овальную форму. В животной клетке оно, как правило, находится в центре, тогда как в растительной клетке часто расположено на периферии из-за наличия крупной центральной вакуоли.
Диаметр ядер обычно составляет около 10 мкм.
Основные функции ядра
Ядро выполняет две главные, жизненно важные функции:
1. Хранение, воспроизведение и передача генетической информации.
2. Обеспечение и регуляция процессов обмена веществ и всей жизнедеятельности клетки.
Поскольку все ферменты – это белки, ядро контролирует работу всех органелл и определяет интенсивность обмена веществ, передавая сведения о том, какие белки клетке необходимо синтезировать. При удалении ядра клетка погибает.
Строение ядра
Общий план строения ядра одинаков у всех эукариотических клеток. Оно состоит из:
1. Ядерной оболочки (кариолеммы).
2. Ядерного сока (нуклеоплазмы или кариоплазмы).
3. Хроматина (хромосом).
4. Ядрышка (одного или нескольких).
1. Ядерная оболочка (кариолемма)
Ядро отделено от цитоплазмы ядерной оболочкой, которая имеет двумембранное строение.
· Мембраны: ядерная оболочка состоит из наружной и внутренней мембран, между которыми находится перинуклеарное пространство.
· Связь с ЭПС: наружная ядерная мембрана часто покрыта рибосомами и соединяется с каналами эндоплазматической сети (ЭПС), образуя единую систему сообщающихся каналов.
· Ядерные поры: оболочка пронизана множеством ядерных пор. Через поры происходит регулируемый обмен различными молекулами между ядром и цитоплазмой. Число пор может достигать 3–4 тысяч, и оно зависит от интенсивности процессов синтеза, происходящих в клетке; при активном функционировании клетки большинство пор открыто.
· Транспорт: через ядерные поры из ядра в цитоплазму выходят субъединицы рибосом, молекулы иРНК и тРНК; а в ядро из цитоплазмы поступают различные белки (включая ферменты), нуклеотиды, АТФ и ионы.
· Функция оболочки: ядерная оболочка отграничивает содержимое ядра, обеспечивая различия в химическом составе нуклеоплазмы и цитоплазмы, что необходимо для нормального функционирования ядерных структур.
2. Нуклеоплазма (кариоплазма)
Нуклеоплазма (ядерный сок) представляет собой вязкую жидкость (коллоидный раствор), которая окружает хроматин и ядрышко.
· Состав: нуклеоплазма содержит нуклеотиды, ионы, разнообразные белки (ферменты, необходимые для синтеза всех видов РНК, а также для образования субъединиц рибосом).
· Процессы: в нуклеоплазме протекают основные ядерные процессы: репликация, транскрипция и репарация ДНК, а также процессинг и сплайсинг РНК.
3. Хроматин (хромосомы)
ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) -носитель генетической информации -сосредоточена в клеточном ядре. В эукариотических клетках ДНК связана с белками.
· Хроматин: в неделящихся клетках (в интерфазе) генетический материал представлен хроматином -комплексом молекул ДНК, связанных с белками (главным образом с гистонами). Гистоны и ДНК объединены в структуры, напоминающие нуклеосомы. Хроматин представляет собой деспирализованную (или слабо спирализованную) форму хромосом, которая является функционально активной.
· Эухроматин и гетерохроматин: различают эухроматиновые (рыхло спирализованные, генетически активные) и гетерохроматиновые (плотно спирализованные, интенсивно окрашивающиеся, генетически неактивные) участки хроматина.
· Хромосомы: в процессе деления клеток (митоза или мейоза) происходит спирализация ДНК и хроматиновые структуры образуют хромосомы -плотные, интенсивно окрашивающиеся структуры. Хромосомы являются единицами структурной организации генетического материала, обеспечивающими его точное распределение при делении. Каждая метафазная хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединенных в области центромеры (первичной перетяжки).
4. Ядрышко
Ядрышко – это плотное округлое тельце, которое находится внутри ядра неделящихся клеток и не ограничено собственной мембраной.
Функция: главная функция ядрышка -синтез молекул рибосомальной РНК (рРНК), их созревание и сборка субъединиц рибосом путем соединения рРНК с белками, поступающими из цитоплазмы.
Образование: ядрышко формируется вокруг участка хромосомы, где находятся гены, кодирующие рРНК; этот участок называется ядрышковым организатором.
Цикл: ядрышки являются непостоянным компонентом ядра: они исчезают во время митоза (вследствие спирализации хромосом) и восстанавливаются вновь после завершения деления.
Стань покорителем биологии вместе с нами!
В этой статье мы рассмотрели особенности клеточного ядра! Для сдачи ЕГЭ на высокие баллы необходимо научиться применять знания на заданиях формата экзамена. В онлайн школе Lomonosov.school вы сможете не только наработать свои знания для сдачи ЕГЭ, но и научитесь применять их для решения заданий.