Ядро – главное составляющее живой клетки, которое несет наследственную информацию, закодированную набором генов. Оно занимает центральное положение в клетке. Размеры варьируются, форма обычно сферичная или овальная. В диаметре ядро в разных клетках может быть от 8 до 25мкм. Есть исключения, примеру, яйцеклетки рыб имеют ядра диаметром в 1 мм.

Особенности строения ядра

Заполнено ядро жидкостью и несколькими структурными элементами. В нем выделяют оболочку, набор хромосом, нуклеоплазму, ядрышка. Оболочка двухмембранная, между мембранами находится перенуклеарное пространство.

Строение клеточного ядра


Внешняя мембрана сходна по строению с эндоплазматическим ретикулумом. Она связана с ЭПР, который будто ответвляется от ядерной оболочки. Снаружи на ядре находятся рибосомы.

Внутренняя мембрана прочная, так как в ее состав входит ламина. Она выполняет опорную функцию и служит местом крепления для хроматина.

Мембрана имеет поры, обеспечивающие обменные процессы с цитоплазмой. Ядерные поры состоят из транспортных белков, которые поставляют в кариоплазму вещества путем активного транспорта. Пассивно сквозь поровые отверстия могут пройти только небольшие молекулы. Также каждая пора прикрыта поросомой, которая регулирует обменные процессы в ядре.

Количество ядер в разных по специализации клетках различно. В большинстве случаев клетки одноядерные, но есть ткани, построенные из многоядерных клеток (печеночная или ткань мозга). Есть клетки лишенные ядра – это зрелые эритроциты.

У простейших выделяют два типа ядер: одни отвечают за сохранение информации, другие – за синтез белка.

Ядро может прибывать в состоянии покоя (период интерфазы) или деления. Переходя в интерфазу, имеет вид сферического образования с множеством гранул белого цвета (хроматина). Хроматин бывает двух видов: гетерохроматин и эухроматин.

Эухроматин – это активный хроматин, который сохраняет деспирализированное строение в покоящемся ядре, способен к интенсивному синтезу РНК.


Гетерохроматин – это участки хроматина, которые находятся в конденсированном состоянии. Он может при необходимости переходить в эухроматиновое состояние.

При использовании цитологического метода окрашивания ядра (по Романовскому-Гимзе) выявлено, что гетерохроматин меняет цвет, а эухроматин нет. Хроматин построен из нуклеопротеидных нитей, названных хромосомами. Хромосомы несут в себе основную генетическую информацию каждого человека. Хроматин — форма существования наследственной информации в интерфазном периоде клеточного цикла, во время деления он трансформируется в хромосомы.

Строение хромосом

Каждая хромосома построена из пары хроматид, которые находятся параллельно друг к другу и связаны только в одном месте – центромере. Центромера разделяет хромосому на два плеча. В зависимости от длины плеч выделяют три вида хромосом:

  • Равноплечие;
  • разноплечие,
  • одноплечие.

Типы хромосом

Некоторые хромосомы имеют дополнительный участок, который крепится к основному нитевидными соединениями – это сателлит. Сателлиты помогают идентифицировать разные пары хромосом.

Метафазное ядро представляет собой пластинку, где располагаются хромосомы. Именно в эту фазу митоза изучается количество и строение хромосом. Во время метафазы сестринские хромосомы двигаются в центр и распадаются на две хроматиды.

iv>

Строение ядрышка

В ядре также находится немембранное образование — ядрышко. Ядрышки представляют собой уплотненные, округлые тельца, способные преломлять свет. Это основное место синтеза рибосомальной РНК и необходимых белков.

Число ядрышек различно в разных клетках, они могут объединяться в одно крупное образование или существовать отдельно друг от друга в виде мелких частиц. При активации синтетических процессов объем ядрышка увеличивается. Оно лишено оболочки и находится в окружении конденсированного хроматина. В ядрышке также содержатся металлы, в большей мере цинк. Таким образом, ядрышко – это динамичное, меняющееся образование, необходимое для синтеза РНК и транспорта ее в цитоплазму.

Нуклеоплазма заполняет все внутреннее пространство ядра. В нуклеоплазме находится ДНК, РНК, протеиновые молекулы, ферментативные вещества.

Функции ядра в клетке

  1. Принимает участие в синтезе белка, рибосомной РНК.
  2. Регулирует функциональную активность клетки.
  3. Сохранение генетической информации, точная ее репликация и передача потомству.

Роль и значение ядра

Ядро является главным хранилищем наследственной информации и определяет фенотип организма. В ядре ДНК существует в неизмененном виде благодаря репарационным ядерным ферментам, которые способны ликвидировать поломки и мутации. Во время клеточного деления ядерные механизмы обеспечивают точное и равномерное расхождение генетической информации в дочерние клетки.


Источник: animals-world.ru

Ядерная оболочка

Ядро отсоединено от цитоплазмы двойной мембраной, или ядерной оболочкой.

Внешняя мембрана ядерной оболочки, граничащая с гиалоплазмой, имеет складчатую структуру и в некоторых местах соединяется с каналами эндоплазматической сетки, на которой расположены рибосомы.

Внутренняя мембрана, которая контактирует с нуклеоплазмой, рибосом не содержит.

Пространство между мембранами ядерной оболочки называют перинуклеарным.

Ядерная оболочка. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Ядерную оболочку пронизывают множество пор диаметром 30 – 100 нм. В зависимости от типа и физиологического состояния клетки и её типа на 1 мкм2 ядерной оболочки их может быть от 10 до 30. Молодые клетки содержат всегда больше пор, чем старые. Благодаря порам, которые обеспечивают выборочную проницаемость, ядерная оболочка способна контролировать обмен веществ между цитоплазмой и ядром.

Новая ядерная оболочка образуется из цистерн эндоплазматической сетки и, частично, из фрагментов прежней ядерной оболочки, распавшейся после деления ядра.

Внутреннее строение ядра. Хромосомы

>

Внутри ядро заполняет желеобразный матрикс – нуклеоплазма (ядерный сок). Она заполняет пространство между ядерными структурами. В ней расположены ядрышка (одно или несколько), большое количество ДНК и РНК, различные белки, в том числе большое количество ядерных ферментов, а также аминокислоты, свободные нуклеотиды, продукты обмена веществ. Взаимосвязь всех ядерных структур осуществляет нуклеоплазма.

На окрашенных препаратах клетки в состоянии покоя хроматин представляет собой сетку тонких фибрилл и мелких гранул. Основу хроматина составляют нуклеопротеиды – длинные нитеобразные молекулы ДНК, связанные со специфическими белками – гистонами.

Схема многостадийной упаковки молеку ДНК в хромосому. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Участок молекулы ДНК образует 1,75 оборота вокруг сердцевины нуклеосомы. Нуклеосомы – это эллипсоиды около 10 нм длиной и 5 – 6 нм шириной.

Наличие нуклеосом – характерный признак хроматина эукариот.

Благодаря нуклеосомам образуется нуклеосомная нить – спираль первого порядка. Плотная упаковка ДНК достигается благодаря тому, что нуклеосомная нить образует спираль высшего порядка – соленоид, который в свою очередь компактизуется и образует ещё более сложную суперспираль. Благодаря этому ДНК уплотняется и хромосомы укорачиваются в сравнении с интерфазными в несколько тысяч раз.


Морфология хромосом лучше всего выражена в метафазе митоза.

В цитологически благоприятных объектах в световом микроскопе видно, что хромосома состоит из двух морфологически одинаковых палочкообразных частей – хроматид, между которыми есть щель.

Каждая хроматида является дочерней хромосомой и содержит безпрерывно компактизованную молекулу ДНК.

Хромосомы содержат РНК, кислые белки, липиды и минеральные вещества (ионы кальция и магния), а также необходимый для репликации ДНК фермент ДНК-полимеразу.

Каждая хромосома имеет первичную перетяжку (истончённый участок, который не спирализируется) – центромеру, делящую хромосому на два плеча.

Строение хромосомы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Центромера регулирует движение хромосом во время клеточного деления: к ней прикрепляются нити веретена деления, которые растягивают хромосомы (или хроматиды) к полюсам.

В зависимости от расположения центромеры хромосомы бывают:

  • равноплечие (метацентрические);
  • неравноплечие (субметацентрические);
  • резконеравноплечие (акроцентрические).

Некоторые хромосомы имеют одну или несколько вторичных перетяжек, которые не связаны с присоединением к веретену деления. В этом участке контролируется синтез ядрышка (ядрышковый организатор).

Ядрышка


В зависимости от функционального состояния ядра изменяются и форма, размеры и количество ядрышек: чем больше ядрышек, тем выше активность ядра.

В ядре могут содержаться от 1 до 10 ядрышек, а иногда, например в ядрах клеток дрожжей, их нет совсем.

В состав ядрышек входят около 80% белка, 10 – 15% РНК, некоторое количество ДНК и других химических компонентов.

Во время деления ядра ядрышка разрушаются. В конце деления ядрышка снова формируются вокруг определённых участков хромосом – генов, которые называются ядрышковыми организаторами. Под их контролем осуществляется синтез рибосомальной РНК и других структурных компонентов ядрышек.

В ядрышке РНК объединяется с белком, вследствие чего образуются рибонуклеопротеиды – предшественники рибосом. Последние сквозь поры ядерной оболочки переходят в цитоплазму, где и заканчивается их формирование.

У большинства клеток ядро одно, иногда попадаются двухядерные (клетки печени) и многоядерные (многие протисты, водоросли и грибы, молочные сосуды растений, поперечнополосатые мышцы). Некоторые клетки во взрослом состоянии вовсе не имеют ядра (эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок цветковых растений).

Источник: spravochnick.ru

Внешнее строение


Внешне ядро чаще всего напоминает шар или эллипс. В зависимости от строения самой клетки, форма может значительно вытягиваться и становиться веретеновидной. Сначала оно располагается в центре растительной клетки, но в процессе старения смещается к периферии, ближе к клеточной стенке, из-за увеличивающейся вакуоли. В делящихся клетках ядро занимает до половины объема самой клетки.



Внутреннее строение

Все эукариотические ядра состоят из следующих структур и компонентов:

  • двумембранная оболочка;
  • кариоплазма;
  • ядрышко;
  • хроматин;
  • нуклеиновые кислоты;
  • белки, ферменты и т.д.

Химический состав ядер одинаков у представителей всех царств. Оно содержит практически всё Дезоксирибонуклеиновые кислоты клетки. Помимо ДНК, в жидкой части ядра также есть три виды РНК:

  1. информационная РНК,
  2. транспортная РНК
  3. рибосомальная РНК.
иРНК хранит информацию о белках
тРНК поставляет аминокислоты для синтеза белков
рРНК входит в состав ядрышка

Снаружи ядро покрыто ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран.


жду ними есть промежуток – перенуклеарное пространство. Ядерная оболочка отделяет содержимое ядра от цитоплазмы, а сообщение с остальной клеткой происходит через поры. Сами поры представляют собой сложную структуру, которая открывается и закрывается, регулируя контакт цитоплазмы клетки и кариоплазмы ядра. Бывают случаи непосредственной связи ядерной оболочки и других органелл, например с эндоплазматической сетью (ЭПС). Внешняя мембрана оболочки способна образовывать выросты, которые переходят в структуру ЭПС. Такой феномен необходим для сообщения межмембранного пространства ядерной оболочки и близлежащим органоидом. 

Внутри ядра находится кариоплазма (или нуклеоплазма) – основное содержимое важнейшего органоида. Имеет вид бесцветной жидкости. В ней свободно расположены хроматин, рибосомы, ядрышки, молекулы тРНК и иРНК и специфических ферментов. Эти ферменты участвуют в процессах метаболизма, синтеза и транспортировки РНК.

Хроматин – активная форма хромосом. Находится в ядре в формате тонких извилистых нитей, фибрилл, и гранул. Это функционирующая фаза генетического аппарата. Причем фибриллы более активны, чем гранулы. Выделяют два типа хроматина:

  • Гетерохроматин – конденсированные участки хроматина, при участии красителей темнеют;
  • Эухроматин – деконденсированные участки хроматина, слабо реагирующие на окрашивание.

Ядрышки (обычно 1-3 структур) располагаются в кариоплазме свободно и не имеют собственной оболочки, поэтому граница нечеткая. В их состав входят молекулы рРНК и ДНК, белки. Причем молекулы ДНК соединены с особыми белками – гистонами. Главной функцией выделяют синтез рибосомальной РНК, которые через поры попадают в цитоплазму для формирования субъединиц рибосом. Содержимое ядрышка можно разделить на фибриллярный и гранулярный компонент. Первый образован упакованными фибриллами, а второй похож на напоминает субъединицы рибосом. 

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Это высокополимерные структуры, состоящие из сахара, азотистого основания и фосфорного остатка. Несмотря на схожее строение, выделяют следующие отличия:

 

ДНК

РНК

Преобладает в ядре

+

Общая структура

Двуцепочечная спираль

Одноцепочечная молекула

Основной сахар в составе

Дезоксирибоза

Рибоза

Азотистые основания в составе

Аденин – Тимин;
Цитозин – Гуанин.

Аденин – Урацил;
Цитозин – Гуанин.

Местонахождение в клетке

Ядро, митохондрии и хлоропласты

Цитоплазма, рибосомы, ядрышко

Основная функция

Хранение и передача генетического материала

Участие в синтезе белка, реализация генетического материала



Состояние ядра

Различают три состояния ядра: делящееся, интерфазное и рабочее. В зависимости от того, в каком состоянии находится клеточное ядро, оно выполняет разные функции.

Состояние ядра

Ткань

Функции

Делящееся

В образовательных тканях

Контроль за жизнедеятельностью клетки и хранение наследственной

Интерфазное

В образовательных тканях

Воспроизведение наследственной информации.

Рабочее

В постоянных тканях

Контроль за жизнедеятельностью клетки и хранение наследственной информации.



Функции

Ядро отвечает за ряд важнейших функций, без которого клетка не может существовать.

  1. Управление всеми обменами веществ в клетке, ее жизнедеятельность.
  2. Синтез информационной РНК, участвующей в транскрипции.
  3. Контроль за существованием органоидов – рост, деление, работу.
  4. Хранение, воспроизведение и передача информации дочерним клеткам при делении.

Безъядерные клетки, которым априори несвойственно отсутствие ядерного аппарата, постепенно умирают. Если из клетки структуру удалить, то рост и развитие целой клетки остановится, а распад и саморазрушение усилится.

Из цитоплазмы или с помощью других органоидов клетки новое ядро не образуется. Его можно получить только путем деления или дробления уже существующего.



Чем отличаются ядра животной и растительной клеток

Царство растений и животных относят к эукариотическим организмам, поэтому характеризуются единым строение. Однако различие все-таки отмечают. Оно касаются расположения ядра в клетке. У животных клеток ядро чаще всего занимает центральное положение, а в растительных клетках с возрастом оттесняется к клеточной стенке.


 

Источники изображений: 

  • Рис. 1 — ru.wikipedia.org/wiki/
  • Рис. 2 — reader.lecta.rosuchebnik.ru

Источник: bingoschool.ru