Строение и функции ядро эукариотической клетки: Ядро – что такое в биологии?

Содержание

Строение и функции интерфазного ядра эукариотической клетки. Размножение клеток

1. Строение и функции интерфазного ядра эукариотической клетки. Размножение клеток

2. План лекции:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Строение и функции ядра
Морфология хромосом
Понятие кариотипа и идиограммы
Митотический и жизненный цикл клетки
Мейоз как форма размножения клеток
Гаметогенез
Размножение, его формы, сущность,
биологическое значение
Оплодотворение

3. Роберт Броун в 1831 г. описал ядро

Основные компоненты интерфазного ядра:
Ядерная оболочка (кариолемма)
Ядерный сок (кариолимфа)
Ядрышки (нуклеолюс)
Глыбки хроматина

4. Ядерная оболочка

состоит из наружной и
внутренней мембран, между которыми
находится перинуклеарное пространство.
Обе мембраны пронизаны порами, которые
могут расширяться и сужаться. Наружная
мембрана соединена с каналами ЭПС.

5. Ядерный сок

коллоид,
содержащий
ферменты, необходимые для
синтеза нуклеиновых кислот и
рибосом (ДНК-полимераза,
геликаза, АТФ)

6. Ядрышки

непостоянные структуры, образованные
вторичными перетяжками хромосом
(ядрышковые организаторы). С них
считывается информация, образуются нити
р-РНК, кот. соединяются с аминокислотами
и образуют субъединицы рибосом, через
поры покидают ядро и выходят в
цитоплазму клетки

7. Глыбки хроматина

спирализованные участки
деспирализованных хромосом, которые
видны в световой микроскоп
Впервые их описал Вальдейер в 1888 как
окрашенные тельца

8. Основные функции ядра:

1.
2.
регуляция обменных процессов в клетке
хранение, воспроизводство и передача
наследственной информации

9. Форма ядра может быть разнообразной

круглая
овальная
палочковидная
подковообразная
сегментированная

10.

Хромосомы Хромосо́мы (др. греч., хромо — цвет,
сома -тело) — нуклеопротеидные структуры
в ядре эукариотической клетки, в которых
сосредоточена большая часть
наследственной информации и которые
предназначены для её хранения,
реализации и передачи.
Хромосомы чётко различимы в световом
микроскопе
только
в
период
митотического
или
мейотического деления клетки.

11. Морфология хромосом

Хромосомы
могут
находиться
в
двух
структурно-функциональных состояниях :
1) в конденсированном (спирализованном)
2) деконденсированном (деспирализованном)
Чем более диффузен (деспирализован)
хроматин, тем интенсивнее синтетические
процессы в клетке. И наоборот, чем более
спирализованы хромосомы, тем ближе
процесс деления клетки

13. Морфологически в хромосоме различают

1 первичная перетяжка –
центромера (кинетохор), к
кот. прикрепляются нити
веретена деления
2 плечи хромосомы
3 вторичная перетяжка
(ядрышковый организатор)
4 спутник (сателлит)

14.

По расположению первичной перетяжки различают: 1.
2.
3.
4.
Метацентрические
Субметацентрические
Акроцентрические
Телоцентрические

15. Химический состав хромосом

ДНК (40%)
гистоновые и негистоновые (кислых) белки
(60%)

16. Нуклеосомное строение хромосом

Отрезки ДНК длиной 20 нм связывают между собой
глобулы белков гистонов диаметром 10 нм.
Структура из 8 гистонов и ДНК получила название
нуклеосомы.
8 нуклеосом, спирально закручиваясь, образуют
второй уровень укладки – соленоид, диметром в 30
нм. Третий уровень хромомерный суперсоленоид –
молекулы ДНК формируют петли или пуфы,
поддерживаемые негистонными белками, толщина
суперсоленоида
300
нм.
Четвертый
уровень
хромонемный до 700 нм. Нитчатые хромонемы
образуют хроматиды (дочерние плечи хромосом)

17. Правила хромосом

1.
2.
3.
4.
Постоянства
Парности. Хромосомы образующие одну
пару называют гомологичными
Индивидуальности

каждая
пара
гомологичных хромосом отличается от
другой по набору генов
Непрерывности – хромосома возникает от
хромосомы путем авторепродукции

18.

Согласно Денверской классификации 1960 г хромосомы человека разделили на семь групп по размерам и расположению центромеры. 1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Группа
Группа
Группа
Группа
Группа
Группа
Группа
А: 1, 2, 3 крупные метацентрические
В: 4, 5 крупные субметацентрические
С: 6 – 12 средние субметацентрические
Д: 13 – 15 средние акроцентрические
Е: 16 — 18 мелкие субметацентрические
F: 19, 20 самые мелкие метацентрические
G: 21, 22 мелкие акроцентрические
Х – хромосома относится к группе С
У – хромосома относится к группе G

19. Политенные хромосомы

1.
2.
3.
Хромосомы огромных размеров, состоящие из
большого числа нитей ДНК. Они в 100-200 раз
длиннее обычных. В политенной хромосоме
различают:
эухроматин – активный деспирализованный
участок
гетерохроматин – неактивный,
спирализованный участок
Пуфф Бальбиани – эухроматиновый участок с
большим количеством РНК, где происходит
интенсивный синтез, считывание информации

21.

Хромосомы типа ламповых щеток Хромосомы типа ламповых щеток, впервые
обнаруженные В. Флеммингом в 1882 году, — это
специальная форма хромосом, которую они
приобретают в растущих ооцитах (женских половых
клетках) большинства животных, за исключением
млекопитающих.
Активная транскрипция многих последовательностей
ДНК приводит к преобразованию хромосом в
хромосомы, по форме напоминающие щетки
Хромосомы типа ламповых щёток
производят огромное количество
РНК, синтезируемой на латеральных
петлях.

22. Кариотип и идиограмма

Понятие кариотипа дал советский цитолог
Г. А. Левитский в 1924г, согласно которому
кариотип

это
диплоидный
набор
хромосом клетки, характеризующийся их
числом, величиной и формой
Идиограмма

своеобразная
запись
хромосом, в которой они располагаются
попарно в порядке убывающей величины
(С. Г. Навашин)

23. митотический и жизненный цикл клетки

Митотический (клеточный) цикл – период от
конца одного деления до конца другого.

Включает в себя интерфазу + митоз
Жизненный цикл клетки – индивидуальная жизнь
клетки, т.е. ее онтогенез, это период от момента
образования клетки до ее гибели
Жизненный цикл совпадает с митотическим у
постоянно
делящихся
малодифференцированных клеток

24. Интерфаза – подготовка клетки к делению

Интерфаза состоит из трех периодов: G1, S, G2.
Пресинтетический
(постмитотический) период G1
характеризуется образованием РНК, синтезом
белка, ростом клетки. Клетка задерживается в этой
фазе неизвестным фактором в точке R (т.
рестрикции)
и
может
находится
в
ней
неопределенно долго. Если клетка преодолела эту
точку с помощью тригерного белка, то она
обязательно завершает клеточный (митотический)
цикл. Занимает 50-60 % времени.
Синтетический период S – в течение этого
периода содержание ДНК в клетке удваивается с
2c до 4с (редупликация ДНК), в результате
каждая хромосома имеет по две хроматиды и
клетка становиться потенциально готовой к
делению. Занимает 30-40 % времени.
Постсинтетический (премитотический) G2 период
– это период, когда синтезируется АТФ для
энергоемкого процесса деления, белки тубулины
для сборки микротрубочек веретена деления.
Занимает 10-20% времени

26. Фазы митоза

В профазу происходит: спирализация хромосом,
исчезновение
ядрышка,
фрагментация
и
растворение кариолеммы, начало образования
веретена
деления
и
дезорганизация
эндоплазматического ретикулума.
В прометафазу хромосомы начинают движение к
экватору. Некоторые авторы не выделяют эту
стадию.
профаза
метафаза
анафаза
телофаза
В метафазу хромосомы выстраиваются на экваторе
клетки, образуя экваториальную пластинку. Нити веретена
деления прикрепляются к кинетохорам хромосом
В анафазе дочерние хроматиды мигрируют к полюсам
клетки
В телофазу происходят процессы противоположные
профазе и завершается цитотомия

28.

Биологический смысл митоза Заключается в том, чтобы соматические клетки
(клетки тела) сохраняли диплоидный набор
хромосом (2n)
2n4c
2n2c
2n2c
46 хромосом, 92 хроматид, 4с ДНК
46 хромосом,
46 хромосом,
46 хр-тид, 2с ДНК 46 хр-тид, 2с ДНК

29. Амитоз

– прямое деление клетки без
образования веретена деления и точного
распределения генетического материала
Формы: равноядерный, неравноядерный,
множественный, фрагментарный
Амитозом могут делится клетки слизистой
мочевого пузыря, фолликулярные клетки
яичника, опухолевые

30. Эндомитоз

Эндомито́з — процесс удвоения числа
хромосом в ядрах клеток растений и
животных, за которым не следует деления
ядра и самой клетки. Повторные эндомитозы
приводят к возникновению полиплоидных
ядер, отчего в клетке увеличивается
содержание ДНК.

31. Митотическая активность клеток

Механизмы, регулирующие рост клеток
1. Внеклеточные: цитокины – межклеточные медиаторы, которые
через специфические рецепторы осуществляют взаимодействие
между клетками организма, регулируют рост клеток, их
дифференцировку,
митотическую
активность.
Цитокины:
факторы
роста,
интерлейкины.
К внеклеточным механизмам регуляции роста клеток можно
отнести и такое явление как контактное торможение –
ограничение роста клеток после образования специфических
контактов
с
соседними
клетками.
2. Внутриклеточные. К ним можно отнести ферментативные и
белковые системы, обеспечивающие проведение сигнала от
рецепторов факторов роста (от плазмолеммы) к ядерным
образованиям, а также различные факторы транскрипции
(активизируют или подавляют синтез и-РНК).
3. Экзогенные факторы, которые могут
стимулировать или тормозить митозы:
— колхицин (алкалоид безвремянника осеннего) –
соединяется с субъединицами белка тубулина, тем
самым препятствует их присоединению к
центриолям
— винкристин и винбластин – препараты,
используемые при лечении опухолей
— фитогемагглютинин (выделен из фасоли
обыкновенной) – стимулирует митозы
— облепиховое масло успешно используется при
лечении ожогов
— метиллурацил – стимулирует пролиферацию

33.

Мейоз способ деления клеток, в результате которого из одной диплоидной образуется четыре гаплоидных клетки В мейозе выделяют два деления:
I редукционное деление:
— профаза I (лептонема, зигонема,
пахинема, диплонема, диакинез)
— прометафаза I
— метафаза I
— анафаза I
— телофаза I
Интеркинез
II эквационное деление:
— профаза II
— прометафаза II
— метафаза II
— анафаза II
— телофаза II

34. Гаметогенез – процесс образования половых клеток сперматогенез

Период размножения
(митоз)
2n4c
2n2c
2n2c сперматогонии
Период роста
2n4c
сперматоцит 1 порядка
(интерфаза)
Период созревания n2c n2c сперматоциты 2 порядка
(мейоз)
nc nc nc nc
сперматиды
Период
nc nc nc nc
сперматозоиды
Формирования
1)
2)
Особенности сперматогенеза:
Все стадии проходят в извитых семенных
канальцах семенников начиная с момента
полового созревания
В стадию формирования образуются части
сперматозоида (головка, шейка, жгутик),
уменьшается
количество
цитоплазмы
(обезвоживание), в шейке размножаются
митохондрии, формируется акросома

36.

Овогенез 1. Период размножения
(митоз)
2. Период роста
(интерфаза)
3. Период созревания
(мейоз)
2n4c
2n2c
2n2c овогонии
2n4c
овоцит 1 порядка
n2c n2c
овоцит 2 порядка и
nc nc nc nc
редукционное тельце
овотида (яйцеклетка) и
3 редукционных тельца
Особенности овогенеза:
1) стадия размножения протекает во внутриутробном периоде (400 тыс
овогоний к моменту рождения)
2) В стадии роста выделяют: стадию малого роста (от рождения до
полового созревания – накопление питательных веществ) и стадию
большого роста (с периода полового созревания, протекает
циклично)
3) Второе деление созревания протекает в маточных трубах

37. Размножение (репродукция) — способность организмов воспроизводить себе подобных

Формы размножения:
бесполое
половое
у одноклеточных у многоклеточ у одноклеточных
у многоклеточных
деление
вегетативное размн
эндогония
полиэмбриония
шизогония
спорообразование
почкование
спорообразование
без оплодотворения
с оплодотворением
конъюгация
копуляция

38.

Оплодотворение – процесс слияния мужской и женской половых клеток Факторы оплодотворения:
1.
2.
3.
Хемотаксис – способность сперматозоида
двигаться в сторону максимальной
концентрации
химических
веществ
(гомонов), выделяемых яйцеклеткой
Реотаксис – способность сперматозоида
двигаться против тока жидкости
Гальванотаксис – разноименные заряды
притягиваются

39. оплодотворение

В
Оплодотворение у млекопитающих. А
– сперматозоид проникает в
яйцеклетку; Б – из головки
сперматозоида образовалось ядро, а
из шейки — центриоль. 1- ядро
яйцеклетки, 2 – сперматозоид, 3 –
воспринимающий бугорок, 4 –
центриоль, 5 – ядро сперматозоида.
процессе
оплодотворения
большое
количество
сперматозоидов направляется
к яйцеклетке, но попадает
внутрь только один, после
чего
образуется
оболочка
оплодотворения,
припятствующая
полиспермии.
Стадии оплодотворения:
1.
Сближение гамет
2.
Активация яйцеклетки
3.
Стадия двух пронуклеусов
4.
Стадия синкариона

2.8 Клеточное ядро. Хромосомы

Вопрос 1. Опишите строение ядра эукариотиче­ской клетки.

Клеточное ядро обычно имеет сфериче­скую форму; встречаются также веретеновид­ные, подковообразные и сегментированные яд­ра. Оболочка ядра состоит из двух мембран; наружная мембрана переходит в каналы ЭПС. Ядерная оболочка пронизана порами, которые достаточно велики, чтобы пропускать молеку­лы нуклеиновых кислот и субъединицы рибо­сом. Клеточное ядро заполнено ядерным со­ком — раствором белков, нуклеиновых кислот и углеводов. Основная масса клеточного ядра приходится на хроматин — молекулы ДНК, соединенные с белками-гистонами. В зависи­мости от стадии клеточного цикла хроматин располагается по всему объему ядра (дисперс­но) либо скручен в хромосомы. В клеточном ядре может также находиться одно (или не­сколько) ядрышко — зона синтеза рРНК и формирования субъединиц рибосом.

Вопрос 2. Как вы считаете, может ли клетка су­ществовать без ядра? Ответ обоснуйте.

У прокариот кольцевая ДНК расположена непосредственно в цитоплазме и успешно вы­полняет свои функции. Однако строение и де­ятельность эукариотической клетки гораздо сложнее, чем прокариотической. В связи с этим эукариотам необходимо иметь значитель­но больше нуклеиновых кислот, которые удоб­нее локализовать в определенной зоне. Эту проблему решило появление ядерной оболоч­ки и обособление клеточного ядра. Кроме того, ядерная оболочка защищает хроматин от хи­мических и механических повреждений.

Может ли эукариотическая клетка сущест­вовать без ядра? В ядре хранится почти вся на­следственная информация о структуре белков. Следовательно, без ядра клетка не может раз­виваться и гибнет. Тем не менее некоторые клетки многоклеточного организма (напри­мер, эритроциты человека) утрачивают ядро в ходе роста и специализации; к моменту поте­ри ядра в них уже синтезирован весь необхо­димый набор белков. Скорость разрушения этих белков определяет срок жизни таких кле­ток (как правило, несколько недель).

Вопрос 3. Что такое ядрышко? Каковы его функции?

Ядрышко — это внутриядерная структура, где синтезируется рибосомальная РНК и фор­мируются отдельные субъединицы рибосом. Количество ядрышек в ядре может изменять­ся и определяется синтетической активно­стью клетки: чем более интенсивно идет обра­зование белка, тем больше ядрышек. Сборка рибосом из отдельных субъединиц завершает­ся в цитоплазме непосредственно перед нача­лом синтеза белка.

Вопрос 4. Дайте характеристику хроматина.

Хроматин представляет собой совокуп­ность спиралевидных двуцепочечных моле­кул ДНК, упакованных при помощи особых белков-гистонов. В ходе упаковки ДНК нама­тывается на гистоны, как нитка на катушку. В результате образуется структура — «бусы на нитке», уменьшающая длину и увеличиваю­щая прочность молекул ДНК. Хроматин мо­жет быть дополнительно спирализован с обра­зованием сверхкомпактных структур — хро­мосом. Формирование хромосом происходит непосредственно перед делением клетки.

Вопрос 5. Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках?

В соматических (обычных) клетках организ­ма, как правило, содержится двойной набор хромосом, т. е. каждая хромосома (молекула ДНК) присутствует в двух экземплярах. При образовании половых клеток происходит деле­ние особого типа, в результате которого набор хромосом в зрелых яйцеклетках и сперматозо­идах оказывается одинарным. Таким образом, соотношение числа хромосом в соматических и половых клетках составляет 2:1.

Вопрос 6. Что такое кариотип? Дайте определе­ние.

Кариотип — это совокупность всех при­знаков хромосомного набора, характерного для того или иного биологического вида. Важ­нейшими среди этих признаков являются ко­личество хромосом, их размер и расположение центромер. Различие кариотипа у внешне сход­ных организмов является показателем их при­надлежности к разным видам; отличие карио­типа от нормы (изменение числа хромосом, длины хроматид и т. д.) — признаком серьез­ных нарушений — мутаций.

Вопрос 7. Какие хромосомы называют гомоло­гичными?

Гомологичными называют хромосомы, одинаковые по форме, размеру и несущие оди­наковые гены. В соматических клетках содер­жится двойной хромосомный набор, т. е. для каждой хромосомы имеется ее гомологичная пара. По происхождению одна из двух гомоло­гичных хромосом является материнской, пе­реданной через яйцеклетку матери, а другая — отцовской, переданной через сперматозоид от­ца. Это означает, что, хотя представленные в гомологичных хромосомах гены одинаковы (характеризуют один и тот же белок), конкрет­ное содержание заключенной в них наследст­венной информации может не совпадать (мо­жет различаться первичная структура белка, что приводит к появлению у различных инди­видуумов одного вида разных групп крови, ок­раски шерсти, цвета глаз и т. д.).

Вопрос 8. Какой хромосомный набор называют гаплоидным? Диплоидным?

При образовании половых клеток из каж­дой пары гомологичных хромосом в яйцеклет­ку или сперматозоид попадает только одна. Поэтому половые клетки содержат одинарный (гаплоидный) набор хромосом. После слия­ния половых клеток (гамет) в образовавшейся зиготе оказываются как материнский, так и отцовский гаплоидный набор. В результате число хромосом удваивается. Набор, в кото­ром представлены пары гомологичных хромо­сом, называют диплоидным.

Клеточное ядро и его функции

Строение и функции клетки в процессе эволюции претерпевали ряд изменений. Появлению новых органелл предшествовали преобразования в атмосфере и литосфере молодой планеты. Одним из значительных приобретений стало клеточное ядро. Эукариотические организмы получили, благодаря наличию обособленных органелл, существенные преимущества перед прокариотами и быстро стали доминировать.

Клеточное ядро, строение и функции которого несколько отличаются в разных тканях и органах, позволило повысить качество биосинтеза РНК и передачу наследственной информации.

Происхождение

На сегодняшний день есть две основные гипотезы об образовании эукариотической клетки. Согласно симбиотической теории органеллы (например, жгутики или митохондрии) когда-то были отдельными прокариотическими организмами. Предки современных эукариот поглотили их. В результате образовался симбиотический организм.

Ядро при этом сформировалось в результате выпячивания внутрь участка цитоплазматической мембраны. Это было необходимым приобретением на пути освоения клеткой нового способа питания, фагоцитоза. Захват пищи сопровождался повышением степени подвижности цитоплазмы. Генофоры, представлявшие собой генетический материал прокариотической клетки и прикреплявшиеся к стенкам, попадали в зону сильного «течения» и нуждались в защите. В результате и образовалось глубокое впячивание участка мембраны, содержавшего прикрепленные генофоры. В пользу этой гипотезы свидетельствует тот факт, что оболочка ядра неразрывно связана с цитоплазматической мембраной клетки.

Существует и другая версия развития событий. Согласно вирусной гипотезе происхождения ядра, оно сформировалось в результате заражения клетки древней археи. В нее внедрился ДНК-вирус и постепенно получил полный контроль над жизненными процессами. Ученые, считающие эту теорию более правильной, приводят массу доводов в ее пользу. Однако на сегодняшний день нет исчерпывающего доказательства ни для одной из существующих гипотез.

Одно или несколько

Большая часть клеток современных эукариот имеет ядро. Подавляющее их число содержит только одну подобную органеллу. Существуют, однако, и клетки, которые утратили ядро по причине некоторых функциональных особенностей. К ним относятся, например, эритроциты. Встречаются и клетки с двумя (инфузории) и даже несколькими ядрами.

Структура клеточного ядра

Вне зависимости от особенностей организма, строение ядра характеризуется набором типичных органелл. От внутреннего пространства клетки оно отгорожено двойной мембраной. Внутренние и внешние ее прослойки в некоторых местах сливаются, образуя поры. Их функция заключается в обмене веществ между цитоплазмой и ядром.

Пространство органеллы заполнено кариоплазмой, также называемой ядерным соком или нуклеоплазмой. В ней размещается хроматин и ядрышко. Иногда последний из названных органоид клеточного ядра присутствует не в единственном экземпляре. У некоторых же организмов ядрышки, наоборот, отсутствуют.

Мембрана

Ядерная оболочка образована липидами и состоит из двух слоев: наружного и внутреннего. По сути, это та же клеточная мембрана. Ядро сообщается с каналами эндоплазматической сети через перинуклеарное пространство, полость, образованную двумя слоями оболочки.

Наружная и внутренняя мембрана имеют свои особенности в строении, однако в целом довольно похожи.

Ближайший к цитоплазме

Наружный слой переходит в мембрану эндоплазматической сети. Ее основное отличие от последней — значительно более высокая концентрация белков в структуре. Мембрана, непосредственно контактирующая с цитоплазмой клетки, покрыта слоем рибосом с наружной стороны. С внутренней мембраной она соединяется многочисленными порами, представляющими собой довольно крупные белковые комплексы.

Внутренний слой

Обращенная в клеточное ядро мембрана, в отличие от наружной, гладкая, не покрытая рибосомами. Она ограничивает кариоплазму. Характерная особенность внутренней мембраны — слой ядерной ламины, выстилающий ее со стороны, соприкасающейся с нуклеоплазмой. Эта специфическая белковая структура поддерживает форму оболочки, участвует в регуляции экспрессии генов, а также способствует прикреплению хроматина к мембране ядра.

Обмен веществ

Взаимодействие ядра и цитоплазмы осуществляется через ядерные поры. Они представляют собой довольно сложные структуры, образованные 30 белками. Количество пор на одном ядре может быть разным. Он зависит от типа клетки, органа и организма. Так, у человека клеточное ядро может иметь от 3 до 5 тысяч пор, у некоторых лягушек оно доходит до 50 000.

Главная функция пор — обмен веществ между ядром и остальным пространством клетки. Некоторые молекулы проникают сквозь поры пассивно, без дополнительных затрат энергии. Они обладают небольшими размерами. Транспортировка крупных молекул и надмолекулярных комплексов требует расхода определенного количества энергии.

Из кариоплазмы в клетку попадают синтезируемые в ядре молекулы РНК. В обратном направлении транспортируются белки, необходимые для внутриядерных процессов.

Нуклеоплазма

Ядерный сок представляет собой коллоидный раствор белков. Он ограничен оболочкой ядра и окружает хроматин и ядрышко. Нуклеоплазма — вязкая жидкость, в которой растворены различные вещества. В их число входят нуклеотиды и ферменты. Первые необходимы для синтеза ДНК. Ферменты участвуют в транскрипции, а также репарации и репликации ДНК.

Строение ядерного сока меняется в зависимости от состояния клетки. Их два — стационарное и возникающее в период деления. Первое характерно для интерфазы (время между делениями). При этом ядерный сок отличается равномерным распределением нуклеиновых кислот и неструктурированными молекулами ДНК. В этот период наследственный материал существует в виде хроматина. Деление клеточного ядра сопровождается преобразованием хроматина в хромосомы. В это время изменяется строение кариоплазмы: генетический материал приобретает определенную структуру, ядерная оболочка разрушается, и кариоплазма смешивается с цитоплазмой.

Хромосомы

Основные функции нуклеопротеидных структур преобразованного на время деления хроматина — хранение, реализация и передача наследственной информации, которую содержит клеточное ядро. Хромосомы характеризуются определенной формой: делятся на части или плечи первичной перетяжкой, также называемой целомерой. По ее расположению выделяют три типа хромосом:

  • палочкообразные или акроцентрические: для них характерно размещение целомеры практически на конце, одно плечо получается очень маленьким;
  • разноплечие или субметацентрические обладают плечами неравной длины;
  • равноплечие или метацентрические.

Набор хромосом в клетке называется кариотипом. У каждого вида он фиксирован. При этом разные клетки одного организма могут содержать диплоидный (двойной) или гаплоидный (одинарный) набор. Первый вариант характерен для соматических клеток, в основном составляющих тело. Гаплоидный набор — привилегия половых клеток. Соматические клетки человека содержат 46 хромосом, половые — 23.

Хромосомы диплоидного набора составляют пары. Одинаковые нуклеопротеидные структуры, входящие в пару, называются аллельными. Они имеют одинаковое строение и выполняют одни и те же функции.

Структурной единицей хромосом является ген. Он представляет собой участок молекулы ДНК, кодирующий определенный белок.

Ядрышко

Клеточное ядро обладает еще одним органоидом — это ядрышко. Оно не отделяется от кариоплазмы мембраной, но при этом его легко заметить во время изучения клетки с помощью микроскопа. Некоторые ядра могут иметь несколько ядрышек. Существуют и такие, в которых подобные органоиды отсутствуют совсем.

По форме ядрышко напоминает сферу, имеет достаточно небольшие размеры. В его состав входят различные белки. Основная функция ядрышка — синтез рибосомных РНК и самих рибосом. Они необходимы для создания полипептидных цепей. Ядрышки образуются вокруг специальных участков генома. Они получили название ядрышковых организаторов. Здесь содержатся гены рибосомной РНК. Ядрышко, кроме прочего, является местом с наибольшей концентрацией белка в клетке. Часть белков необходима для выполнения функций органоида.

В составе ядрышка выделяют два компонента: гранулярный и фибриллярный. Первый представляет собой созревающие субъединицы рибосом. В фибриллярном центре осуществляется синтез рибосомной РНК. Гранулярный компонент окружает фибриллярный, расположенный в центре ядрышка.

Клеточное ядро и его функции

Роль, которую играет ядро, неразрывно связана с его строением. Внутренние структуры органоида совместно реализуют важнейшие процессы в клетке. Здесь размещается генетическая информация, которая определяет строение и функции клетки. Ядро отвечает за хранение и передачу наследственной информации, осуществляющееся во время митоза и мейоза. В первом случае дочерняя клетка получает идентичный материнскому набор генов. В результате мейоза образуются половые клетки с гаплоидным набором хромосом.

Другая не менее важная функция ядра — регуляция внутриклеточных процессов. Она осуществляется в результате контроля синтеза белков, отвечающих за строение и функционирование клеточных элементов.

Влияние на белковый синтез имеет еще одно выражение. Ядро, контролируя процессы внутри клетки, объединяет все ее органоиды в единую систему с отлаженным механизмом работы. Сбои в нем приводят, как правило, к гибели клетки.

Наконец, ядро является местом синтеза субъединиц рибосом, которые отвечают за образование все того же белка из аминокислот. Рибосомы незаменимы в процессе транскрипции.

Эукариотическая клетка представляет собой более совершенную структуру, чем прокариотическая. Появление органоидов с собственной мембраной позволило повысить эффективность внутриклеточных процессов. Формирование ядра, окруженного двойной липидной оболочкой, играло в этой эволюции очень важную роль. Защита наследственной информации мембраной позволила освоить древним одноклеточным организмам новые способы жизнедеятельности. Среди них был фагоцитоз, который по одной из версий привел к появлению симбиотического организма, позже ставшего прародителем современной эукариотической клетки со всеми характерными для нее органоидами. Клеточное ядро, строение и функции некоторых новых структур позволили задействовать кислород в метаболизме. Следствием этого стало кардинальное изменение в биосфере Земли, была заложена основа для формирования и развития многоклеточных организмов. Сегодня эукариотические организмы, к которым относится и человек, доминируют на планете, и ничто не предвещает изменений в этом плане.

Клеточное ядро. Хромосомы | Параграф 2. 8

 «Биология. Общая биология. Базовый уровень. 10-11 классы». В.И. Сивоглазов (гдз)

 

 

 

Вопрос 1. Опишите строение ядра эукариотической клетки.
Впервые ядро было открыто и описано в 1833 году англичанином Р.Броуном.
Форма ядра может быть шаровидная, округлая, палочковидная и лопастная. Форма ядра зависит как от формы клетки, так и от функции, то есть чем активнее идут физиологические процессы в клетке, тем сложнее форма ядра. При увеличении объема ядра, увеличивается и объем цитоплазмы, и это соотношение называется ядерно-плазменным отношением и играет большую роль при делении клеток.
В состав ядра входят: ядерная оболочка (кариолемма), ядерный сок (кариоплазма), хроматин и ядрышки.
Ядерная оболочка – отделяет содержимое ядра от цитоплазмы. Ядерная оболочка состоит из двух мембран: наружной и внутренней, которые соединяются вместе в области пор. При повышении скорости обменных процессов между ядром и цитоплазмой количество пор увеличивается, т.е. можно судить об активности ядра по количеству пор. Из ядра через ядерные поры выходят: и-РНК, т-РНК, субъединицы рибосом. В ядро из цитоплазмы поступают ядерные и рибосомальные белки, нуклеотиды, жиры, углеводы, АТФ, вода и ионы. Наружная ядерная оболочка соединяется с гранулярной эндоплазматической сетью. Внутренняя ядерная оболочка контактирует с кариоплазмой (ядерным соком), лишена рибосом и в некоторых местах соединяется с хроматином.
Ядерный сок (кариоплазма) – это коллоидный раствор белков, нуклеиновых кислот, углеводов, ферментов и ионов, он более вязкий, чем гиалоплазма. Ядерный сок обеспечивает нормальное функционирование генетического материала. Во время деления ядерный сок смешивается с цитоплазмой.
Ядрышки – это округлые, сильно уплотненные, не ограниченные мембраной участки ядра. Форма их, размеры и количество зависит от функционального состояния ядра. В клетке, выполняющей функцию синтеза большого количества белка, в ядре будет несколько ядрышек или они будут крупные и рыхлые, т.е. функция ядрышка – это синтез р-РНК и сборка малой и большой субъединиц рибосом. В составе ядрышка находится: 80% белка, 10-15% РНК, небольшое количество ДНК и другие химические компоненты. В профазу деления клетки субъединицы рибосом через ядерные поры выходят в цитоплазму, ДНК ядрышка упаковывается на хромосомы, имеющие вторичную перетяжку или ядрышковый организатор, и соответственно, ядрышко как структура распадается и становится не видимой структурой, поэтому иногда говорят, что оно «растворяется».
Хроматин – это комплекс ДНК и белков, в основном гистоновых.
В ядре содержится определённое число хромосом, характерное для каждого вида организмов.

Вопрос 2. Как вы считаете, может ли клетка существовать без ядра? Ответ обоснуйте.
У прокариот кольцевая ДНК расположена непосредственно в цитоплазме и успешно выполняет свои функции. Однако строение и деятельность эукариотической клетки гораздо сложнее, чем прокариотической. В связи с этим эукариотам необходимо иметь значительно больше нуклеиновых кислот, которые удобнее локализовать в определенной зоне. Эту проблему решило появление ядерной оболочки и обособление клеточного ядра. Кроме того, ядерная оболочка защищает хроматин от химических и механических повреждений.
Может ли эукариотическая клетка существовать без ядра? В ядре хранится почти вся наследственная информация о структуре белков. Следовательно, без ядра клетка не может развиваться и гибнет. Тем не менее некоторые клетки многоклеточного организма (например, эритроциты человека) утрачивают ядро В ходе роста и специализации; к моменту потери ядра в них уже синтезирован весь необходимый набор белков. Скорость разрушения этих белков определяет срок жизни таких клеок (как правило, несколько недель).

Вопрос 3. Что такое ядрышко? Каковы его функции?
Ядрышки – это округлые, сильно уплотненные, не ограниченные мембраной участки ядра. Форма их, размеры и количество зависит от функционального состояния ядра. В клетке, выполняющей функцию синтеза большого количества белка, в ядре будет несколько ядрышек или они будут крупные и рыхлые, т.е. функция ядрышка – это синтез р-РНК и сборка малой и большой субъединиц рибосом. В составе ядрышка находится: 80% белка, 10-15% РНК, небольшое количество ДНК и другие химические компоненты. В профазу деления клетки субъединицы рибосом через ядерные поры выходят в цитоплазму, ДНК ядрышка упаковывается на хромосомы, имеющие вторичную перетяжку или ядрышковый организатор, и соответственно, ядрышко как структура распадается и становится не видимой структурой, поэтому иногда говорят, что оно «растворяется».
Вопрос 4. Дайте характеристику хроматина.
Хроматин – это комплекс ДНК и белков, в основном гистоновых. Молекулы гистонов с ДНК образуют группы – нуклеосомы. Каждая нуклеосома состоит из 8 молекул гистонов(Н2А; Н2B; Н3; Н4) по две молекулы вокруг которых закручен участок ДНК. Молекула ДНК, соединенная с нуклеосомой, образует ДНK (дезоксирибонуклеопротеид)– это наименьшая единица хромосомы. В состав хроматина входят РНК, ионы Ca2+ и Mg2+, а также фермент ДНК- полимераза, необходимый для репликации ДНК. Во время деления ядра хроматин спирализуется и становится видимым в световой микроскоп, т.е. начинают формироваться хромосомы (гр.chromo— цвет, soma— тело.) Если всю ДНК одной соматической клетки человека (46 хромосом) вытянуть в одну нить, то получится длина 164-174 см, т.е. хромосомы ядер представляют собой сильно спирализованную ДНK.
Перед делением клетки хроматин спирализуется, упаковывается и становится видимым.
При образовании хромосом существуют несколько упаковок хроматина.
Первая упаковка- это нуклеосомная организация в виде «бусин на нити». Размер нуклеосомы около 20 нм.
Вторая упаковка хроматина, когда нити ДНП сворачиваются вокруг себя за счет гистонового белка (Н1)- это вторичная фибрилла диаметром около 20-30нм.
Третичный уровень упаковки — это хромонема (греч. chroma+nematos – окрашенная нить или струна), т.е. закрученные нити фибрилл уже толщиной 200-400 нм.
Четвертичная упаковка — это хроматида, т.е. пара скрученных хромонем диаметром около 1-2 мкм.
Хромосома это пара хроматид.

Вопрос 5. Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках?
В соматических (обычных) клетках организма, как правило, содержится двойной набор хромосом, т. е. каждая хромосома (молекула ДНК) присутствует в двух экземплярах. При образовании половых клеток происходит деление особого типа, в результате которого набор хромосом в зрелых яйцеклетках и сперматозоидах оказывается одинарным. Таким образом, соотношение числа хромосом в соматических и половых клетках составляет 2:1.

Вопрос 6. Что такое кариотип? Дайте определение.
Кариотип — это совокупность всех признаков хромосомного набора, характерного для того или иного биологического вида. Важнейшими среди этих признаков являются количество хромосом, их размер и расположение центромер. Различие кариотипа у внешне сходных организмов является показателем их принадлежности к разным видам; отличие кариотипа от нормы (изменение числа хромосом, длины хроматид и т. д.) — признаком серьезных нарушений — мутаций.

Вопрос 7. Какие хромосомы называют гомологичными?
Гомологичными называют хромосомы, одинаковые по форме, размеру и несущие одинаковые гены. В соматических клетках содержится двойной хромосомный набор, т. е. для каждой хромосомы имеется ее гомологичная пара. По происхождению одна из двух гомологичных хромосом является материнской, переданной через яйцеклетку матери, а другая — отцовской, переданной через сперматозоид отца. Это означает, что, хотя представленные в гомологичных хромосомах гены одинаковы (характеризуют один и тот же белок), конкретное содержание заключенной в них наследственной информации может не совпадать (может различаться первичная структура белка, что приводит к появлению у различных индивидуумов одного вида разных групп крови, окраски шерсти, цвета глаз и т. д.).

Вопрос 8. Какой хромосомный набор называют гаплоидным? Диплоидным?
При образовании половых клеток из каждой пары гомологичных хромосом в яйцеклетку или сперматозоид попадает только одна. Поэтому половые клетки содержат одинарный (гаплоидный) набор хромосом. После слияния половых клеток (гамет) в образовавшейся зиготе оказываются как материнский, так и отцовский гаплоидный набор. В результате число хромосом удваивается. Набор, в котором представлены пары гомологичных хромосом, называют диплоидным.

4б — Клеточное ядро — б

Лекция № .

Количество часов: 2

Клеточное  ЯДРО

1. Общая характеристика интерфазного ядра.  Функции ядра

2. Ядерная оболочка, строение и функциональное значение

3. Строение и функции хроматина и хромосом

Рекомендуемые материалы

4. Ядрышко.  Кариоплазма.  Ядерный белковый матрикс

1. Общая характеристика интерфазного ядра

Ядро — это важнейшая составная часть клетки, которая имеется практически во всех клетках многоклеточных организмов. Большинство клеток имеет одно ядро, но бывают двуядерные и многоядерные клетки (например, поперечно-полосатые мышечные волокна).  Двуядерность и многоядерность обусловлены функциональными особенностями или патологическим состоянием клеток.  Форма и размеры ядра очень изменчивы и зависят от вида организма, типа, возраста и функционального состояния клетки. В среднем объем ядра составляет приблизительно 10% от общего объема клетки.  Чаще всего ядро имеет округлую или овальную форму размером от 3 до 10 мкм в диаметре.   Минимальный размер ядра составляет 1 мкм (у некоторых простейших), максимальный — 1 мм (яйцеклетки некоторых рыб и земноводных).  В некоторых случаях наблюдается зависимость формы ядра от формы клетки.  Ядро обычно занимает центральное положение, но в дифференцированных клетках может быть смещено к периферийному участку клетки.  В ядре сосредоточена практически вся ДНК эукариотической клетки.

Основными функциями ядра являются:

1) Хранение и передача генетической информации;

2) Регуляция синтеза белка, обмена веществ и энергии в клетке.

Таким образом, ядро является не только вместилищем генетического материала, но и местом, где этот материал функционирует и воспроизводится. Поэтому нарушение любой из этих функций приведет к гибели клетки. Все это указывает на ведущее значение ядерных структур в процессах синтеза нуклеиновых кислот и белков.

Одним из первых ученых продемонстрировавших роль ядра в жизнедеятельности клетки был немецкий биолог Хаммерлинг. В качестве экспериментального объекта Хаммерлинг использовал крупные одноклеточные морские водоросли Acetobularia mediterranea и А. crenulata.  Эти близкородственные виды хорошо отличаются друг от друга по форме «шляпки».  В основании стебелька находится ядро. В одних экспериментах шляпку отделяли от нижней части стебелька.  В результате было установлено, что для нормального развития шляпки необходимо ядро. В других экспериментах стебелек с ядром одного вида водоросли соединялся со стебельком без ядра другого вида. У образовавшихся химер всегда развивалась шляпка, типичная для того вида, которому принадлежало ядро.

Общий план строения интерфазного ядра одинаков у всех клеток.  Ядро состоит из ядерной оболочки, хроматина, ядрышек, ядерного белкового матрикса и кариоплазмы (нуклеоплазмы).  Эти компоненты встречаются практически во всех неделящихся клетках эукариотических одно- и многоклеточных организмов.

2. Ядерная оболочка, строение и функциональное значение

Ядерная оболочка (кариолемма, кариотека) состоит из внешней и внутренней ядерных мембран толщиной по 7 нм.   Между ними располагается перинуклеарное пространство шириной от 20 до 40 нм.  Основными химическими компонентами ядерной оболочки являются липиды (13-35%) и белки (50-75%). В составе ядерных оболочек обнаруживаются также небольшие количества ДНК (0-8%) и РНК (3-9%).  Ядерные оболочки характеризуются относительно низким содержанием холестерина и высоким — фосфолипидов. Ядерная оболочка непосредственно связана с эндоплазматической сетью и содержимым ядра. С обеих сторон к ней прилегают сетеподобные структуры. Сетеподобная структура, выстилающая внутреннюю ядерную мембрану, имеет вид тонкой оболочки и называется ядерной ламиной.  Ядерная ламина поддерживает мембрану и контактирует с хромосомами и ядерными РНК. Сетеподобная структура, окружающая наружную ядерную мембрану, гораздо менее компактна. Внешняя ядерная мембрана усеяна рибосомами, участвующими в синтезе белка. В ядерной оболочке имеются многочисленные поры диаметром около 30-100 нм.  Количество ядерных пор зависит от типа клетки, стадии клеточного цикла и конкретной гормональной ситуации. Так чем интенсивнее синтетические процессы в клетке, тем больше пор имеется в ядерной оболочке. Ядерные поры довольно лабильные структуры, т.  е.  в зависимости от внешнего воздействия способны изменять свой радиус и проводимость. Отверстие поры заполнено сложноорганизованными глобулярными и фибриллярными структурами. Совокупность мембранных перфораций и этих структур называют ядерным поровым комплексом.  Сложный комплекс пор имеет октагональную симметрию. По границе округлого отверстия в ядерной оболочке располагаются три ряда гранул, по 8 штук в каждом: один ряд лежит средство построения концептуальных моделей стороны ядра, другой — средство построения концептуальных моделей стороны цитоплазмы, третий расположен в центральной части пор.  Размер гранул около 25 нм.  От гранул отходят фибриллярные отростки.  Такие фибриллы, отходящие от периферических гранул, могут сходиться в центре и создавать как бы перегородку, диафрагму, поперек поры.  В центре отверстия часто можно видеть так называемую центральную гранулу.

Ядерно-цитоплазматический транспорт

Процесс транслокации субстрата через ядерную пору (для случая импорта) состоит из нескольких стадий.  На первой стадии транспортирующийся комплекс заякоривается на обращенной в цитоплазму фибрилле.  Затем фибрилла сгибается и перемещает комплекс ко входу в канал ядерной поры.  Происходит собственно транслокация и освобождение комплекса в кариоплазму.  Известен и обратный процесс — перенос веществ из ядра в цитоплазму.  Это в первую очередь касается транспорта РНК синтезируемого исключительно в ядре. Также существует другой путь переноса веществ из ядра в цитоплазму.  Он связан с образованием выростов ядерной оболочки, которые могут отделяться от ядра в виде вакуолей, а затем содержимое их изливается или выбрасывается в цитоплазму.

Таким образом, обмен веществ между ядром и цитоплазмой осуществляется двумя основными путями: через поры и путем отшнуровывания.

Функции ядерной оболочки:

1. Барьерная.  Эта функция заключается в отделении содержимого ядра от цитоплазмы. В результате оказываются пространственно разобщенными процессы синтеза РНК/ДНК от синтеза белка.

2. Транспортная. Ядерная оболочка активно регулирует транспорт макромолекул между ядром и цитоплазмой.

3. Организующая. Одной из основных функций ядерной оболочки является ее участие в создании внутриядерного порядка.

3. Строение и функции хроматина и хромосом

Наследственный материал может находиться в ядре клетки в двух структурно-функциональных состояниях:

1. Хроматин. Это деконденсированное, метаболически активное состояние, предназначенное для обеспечения процессов транскрипции и редупликации в интерфазе.

2. Хромосомы. Это максимально конденсированное, компактное, метаболически неактивное состояние, предназначенное для распределения и транспортировки генетического материала в дочерние клетки.

Хроматин. В ядре клеток выявляются зоны плотного вещества, которые хорошо окрашиваются основными красителями. Эти структуры получили название «хроматин» (от греч. «хромо» – цвет, краска).  Хроматин интерфазных ядер представляет собой хромосомы, находящиеся в деконденсированном состоянии.  Степень деконденсации хромосом может быть различной.  Зоны полной деконденсации называются эухроматином.  При неполной деконденсации в интерфазном ядре видны участки конденсированного хроматина, называемого гетерохроматином. Степень деконденсации хроматина в интерфазе отражает функциональную нагрузку этой структуры. Чем «диффузнее» распределен хроматин в интерфазном ядре, тем интенсивнее в нем синтетические процессы. Уменьшение синтеза РНК в клетках обычно сопровождается увеличением зон конденсированного хроматина. Максимальная конденсация конденсированного хроматина достигается во время митотического деления клеток. В этот период хромосомы не выполняют никаких синтетических функций.

В химическом отношении хроматин состоит из ДНК (30-45%), гистонов (30-50%), негистонных белков (4-33%) и небольшого количества РНК.   ДНК эукариотических хромосом представляет собой линейные молекулы, состоящие из тандемно (друг за другом) расположенных репликонов разного размера.  Средний размер репликона около 30 мкм.  Репликоны — участки ДНК, которые синтезируются как независимые единицы. Репликоны имеют начальную и терминальную точки синтеза ДНК. РНК представляет собой все известные клеточные типы РНК, находящиеся в процессе синтеза или созревания. Гистоны синтезируются на полисомах в цитоплазме, причем этот синтез начинается несколько раньше редупликации ДНК. Синтезированные гистоны мигрируют из цитоплазмы в ядро, где и связываются с участками ДНК.

В структурном отношении хроматин представляет собой нитчатые комплексные молекулы дезоксирибонуклеопротеида (ДНП), которые состоят из ДНК, ассоциированной с гистонами. Хроматиновая нить представляет собой двойную спираль ДНК, окружающую гистоновый стержень. Она состоит из повторяющихся единиц – нуклеосом. Количество нуклеосом огромно.

Хромосомы (от.   греч.  хромо и сома) — это органоиды клеточного ядра, являющиеся носителями генов и определяющие наследственные свойства клеток и организмов.

Хромосомы представляют собой палочковидные структуры разной длины с довольно постоянной толщиной. У них имеется зона первичной перетяжки, которая делит хромосому на два плеча.  Хромосомы с равными называют метацентрическими, с плечами неодинаковой длины — субметацентрическими. Хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом называются акроцентрическими.

В области первичной перетяжки находится центромера, представляющая собой пластинчатую структуру в виде диска. К центромере прикрепляются пучки микротрубочек митотического веретена, идущие в направлении к центриолям.  Эти пучки микротрубочек принимают участие в движении хромосом к полюсам клетки при митозе. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку. Последняя обычно расположена вблизи дистального конца хромосомы и отделяет маленький участок, спутник. Вторичные перетяжки называют ядрышковыми организаторами.  Здесь локализована ДНК, ответственная за синтез р-РНК.  Плечи хромосом оканчиваются теломерами, конечными участками. Теломерные концы хромосом не способны соединяться с другими хромосомами или их фрагментами. В отличие от них разорванные концы хромосом могут присоединяться к таким же разорванным концам других хромосом.

Размеры хромосом у разных организмов варьируют в широких пределах.  Так, длина хромосом может колебаться от 0,2 до 50 мкм.  Самые мелкие хромосомы обнаруживаются у некоторых простейших, грибов. Наиболее длинные — у некоторых прямокрылых насекомых, у амфибий и у лилейных. Длина хромосом человека находится в пределах 1,5-10 мкм.

Число хромосом у различных объектов также значительно колеблется, но характерно для каждого вида животных или растений. У некоторых радиолярий число хромосом достигает 1000-1600. Рекордсменом среди растений по числу хромосом (около 500) является папоротник ужовник, 308 хромосом у тутового дерева. Наименьшее количество хромосом (2 на диплоидный набор) наблюдается у малярийного плазмодия, лошадиной аскариды. У человека число хромосом составляет 46, у шимпанзе, таракана и перца – 48, плодовая мушка дрозофила – 8, домашняя муха – 12, сазана – 104, ели и сосны – 24, голубя  — 80.

Кариотип (от греч.  Карион — ядро, ядро ореха, операторы — образец, форма) — совокупность признаков хромосомного набора (число, размер, форма хромосом), характерные для того или иного вида.

Особи разного пола (особенно у животных) одного и того же вида могут различаться по числу хромосом (различие чаще всего на одну хромосому).  Даже у близких видов хромосомные наборы отличаются друг от друга или по числу хромосом, или по величине хотя бы одной или нескольких хромосом. Следовательно, структура кариотипа может быть таксономическим признаком.

Ещё посмотрите лекцию «Заключение и приложения» по этой теме.

Во второй половине 20 века в практику хромосомного анализа стали внедряться методы дифференциального окрашивания хромосом. Считается, что способность отдельных участков хромосом к окрашиванию связана с их химическими различиями.

4. Ядрышко.  Кариоплазма.  Ядерный белковый матрикс

Ядрышко (нуклеола) — обязательный компонент клеточного ядра эукариотных организмов.  Однако имеются некоторые исключения.  Так ядрышки отсутствуют в высокоспециализированных клетках, в частности в некоторых клетках крови.  Ядрышко представляет собой плотное тельце округлой формы величиной 1-5 мкм.  В отличие от цитоплазматических органоидов ядрышко не имеет мембраны, которая окружала бы его содержимое.  Размер ядрышка отражает степень его функциональной активности, которая широко варьирует в различных клетках.  Ядрышко  является производным хромосомы.  В состав ядрышка входят белок, РНК и ДНК.  Концентрация РНК в ядрышках всегда выше концентрации РНК в других компонентах клетки.  Так концентрация РНК в ядрышке может быть в 2-8 раз выше, чем в ядре, и в 1-3 раза выше, чем в цитоплазме.  Благодаря высокому содержанию РНК, ядрышки хорошо окрашиваются основными красителями.   ДНК в ядрышке образует большие петли, которые носят название «ядрышковые организаторы».  От них зависит образование и количество ядрышек в клетках.  Ядрышко неоднородно по своему строению.  В нем выявляются два основных компонента: гранулярный и фибриллярный.  Диаметр гранул около 15-20 нм, толщина фибрилл – 6-8 нм.  Фибриллярный компонент может быть сосредоточен в центральной части ядрышка, а гранулярный — по периферии.  Часто гранулярный компонент образует нитчатые структуры — нуклеолонемы толщиной около 0, 2 мкм.  Фибриллярный компонент ядрышек представляет собой рибонуклеопротеидные тяжи предшественников рибосом, а гранулы — созревающие субъединицы рибосом.  Функция ядрышка заключается в образовании рибосомных РНК (рРНК) и рибосом, на которых происходит синтез полипептидных цепей в цитоплазме.  Механизм образования рибосом следующий: на ДНК ядрышкового организатора образуется предшественник рРНК, который в зоне ядрышка одевается белком.  В зоне ядрышка происходит сборка субъединиц рибосом.   В активно функционирующих ядрышках синтезируется 1500-3000 рибосом в минуту.  Рибосомы из ядрышка через поры в ядерной оболочке поступают на мембраны эндоплазматической сети.  Количество и образование ядрышек связано с активностью ядрышковых организаторов.  Изменения числа ядрышек могут происходить за счет слияния ядрышек или при сдвигах в хромосомном балансе клетки.  Обычно в ядрах содержится несколько ядрышек.  В ядрах некоторых клеток (ооциты тритонов) содержится большое количество ядрышек.  Это явление получило название амплификации. Оно заключается в организации систем управления качеством, что происходит сверхрепликация зоны ядрышкового организатора, многочисленные копии отходят от хромосом и становятся дополнительно работающими ядрышками.  Такой процесс необходим для накопления огромного количества рибосом на яйцеклетку. Благодаря этому обеспечивается развитие эмбриона на ранних стадиях даже при отсутствии синтеза новых рибосом.  Сверхчисленные ядрышки после созревания яйцевой клетки исчезают.

Судьба ядрышка при делении клеток.  По мере затухания синтеза р-РНК в профазе происходит разрыхление ядрышка и выход готовых рибосом в кариоплазму, а затем и в цитоплазму.  При конденсации хромосом фибриллярный компонент ядрышка и часть гранул тесно ассоциируют с их поверхностью, образуя основу матрикса митотических хромосом. Этот фибриллярно-гранулярный материал переносится хромосомами в дочерние клетки.  В ранней телофазе по мере деконденсации хромосом происходит высвобождение компонентов матрикса.  Его фибриллярная часть начинает собираться в мелкие многочисленные ассоциаты — предъядрышки, которые могут объединяться друг с другом.  По мере возобновления синтеза РНК предъядрышки превращаются в нормально функционирующие ядрышки.

Кариоплазма (от греч.  < карион > – орех, ядро ореха), или ядерный сок, в виде бесструктурной полужидкой массы окружает хроматин и ядрышки.  Ядерный сок содержит белки и различные РНК.

Ядерный белковый матрикс (ядерный скелет) — каркасная внутриядерная система, которая служит для поддержания общей структуры интерфазного ядра объединения всех ядерных компонентов.   Представляет собой нерастворимый материал, остающийся в ядре после биохимических экстракций. Он не имеет четкой морфологической структуры и состоит на 98% из белков.

Российские ученые нашли свидетельства вирусного происхождения клеточных ядер — Газета.Ru

Ученые из МГУ и СПбПУ впервые изучили, как изменяется бактериальная клетка при заражении гигантским вирусом бактерий — бактериофагом phiKZ. Оказалось, что по мере созревания псевдоядра, образуемого фагом в ходе инфекции, внутри него появляется густая сеть из тяжей вирусной ДНК и белков, напоминающая функционально упаковку ДНК в ядрах живых организмов. Это может говорить в пользу теории о том, что клеточные ядра как человека и других животных, так и растений имеют вирусное происхождение. Результаты работы, поддержанной грантом Президентской программы Российского научного фонда, опубликованы в журнале Viruses.

Главной особенностью эукариотических клеток является ядро — специальный клеточный орган из двух мембран, защищающий ДНК. Прокариоты же — безъядерные организмы, функцию ядра у которых выполняет нуклеоид. Так называют область клетки, содержащую ДНК и насыщенную белком. К прокариотам относятся, например, бактерии. Каким именно образом простые прокариоты эволюционировали в более сложных эукариот до сих пор неизвестно. Тем не менее, считается, что появление ядра было одним из первых событий на пути эволюции.

Сейчас есть несколько гипотез происхождения ядра эукариот: из бактерии, захваченной хищным предшественником эукариот; из впячиваний собственной внешней мембраны; из вируса, который после заражения клетки стал управлять ей. Согласно последней гипотезе, вирус должен был быть таким же большим, как и клеточное ядро. Так, существование гигантских вирусов, например вируса оспы или гигантских вирусов амеб, можно считать аргументом в пользу вирусного происхождения ядра. В своей работе ученые из Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (МГУ) и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) выяснили, что происходит, когда синегнойную палочку заражает гигантский вирус бактерий — бактериофаг phiKZ.

«Некоторое время назад было показано, что бактериофаг phiKZ в ходе инфекции бактериальной клетки образует внутри нее сферическую область – компартмент, причем его размер сравним с самой бактерией. Он покрыт белковой оболочкой, внутри которой упаковывается огромное количество ДНК этого вируса, а также часть ДНК-связывающих белков. По форме и предполагаемой функции этот компартмент напоминает ядро эукариотической клетки, поэтому он и называется псевдоядром», — рассказывает руководитель проекта Мария Якунина, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной микробиологии Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ.

В своей работе ученые заражали клетки бактерии бактериофагом phiKZ. Чтобы увидеть, что произошло, они красили ДНК вируса и собственную ДНК бактерии флуоресцентными («светящимися») красителями после определенных промежутков времени. Оказалось, что бактериальная ДНК покидает центральное положение в клетке и уходит на периферию, тогда как ее место постепенно занимает вирусная ДНК, которой становится все больше. Этот же результат показал и другой метод — просвечивающая электронная микроскопия: уже через пять минут после заражения нуклеоид бактерии сдвигается на периферию, а через 15 минут появляется псевдоядро с вирусной ДНК. С самого начала заражения ДНК бактериофага располагается внутри специальных шаровидных компартментов, затем внутри псевдоядра и, наконец, переносится в новообразованные фаговые частицы. Как считают авторы, каждый из этих «отсеков» эффективно отделяет ДНК от систем защиты хозяина.

Новые бактериофаги появляются спустя 30 минут после начала инфицирования. Чтобы исследовать строение зрелого псевдоядра на этом этапе, ученые использовали 3D-электронную микроскопию, или электронную томографию. Они показали, что трехмерная организация фаговой ДНК внутри псевдоядра напоминает сеть из ДНК-белковых комплексов. Вероятно, это отражает сложный механизм компактизации фаговой ДНК, похожей на упаковку ДНК эукариот.

«Мы показали, что инфекция бактериофагом phiKZ приводит к значительным перестройкам внутри бактериальной клетки, превращая бактерию во что-то абсолютно непохожее на нее прежнюю, — комментирует Мария Якунина. — Теория вирусного происхождения ядра — только одна из многих. Однако, наблюдая за процессами внутри клетки, инфицированной гигантским фагом phiKZ, довольно легко представить, что это действительно могло произойти много-много веков назад. При этом высока вероятность, что белки внутри псевдоядра выполняют функцию, аналогичную таковой у гистонов при упаковке ДНК в ядре эукариотической клетки».

Молекулярные выражения Клеточная биология: клеточное ядро ​​


Ядро клетки

Ядро — это узкоспециализированная органелла, которая служит центром обработки информации и административным центром клетки. Эта органелла выполняет две основные функции: хранит наследственный материал клетки, или ДНК, и координирует деятельность клетки, включающую рост, промежуточный метаболизм, синтез белка и размножение (клеточное деление).

Только клетки развитых организмов, известных как эукариот , имеют ядро.Обычно в клетке имеется только одно ядро, но есть и исключения, например клетки слизевиков и водоросли группы Siphonales . Простейшие одноклеточные организмы ( прокариот ), такие как бактерии и цианобактерии, не имеют ядра. В этих организмах вся информационная и административная функции клетки рассредоточены по всей цитоплазме.

Сферическое ядро ​​обычно занимает около 10 процентов объема эукариотической клетки, что делает его одной из наиболее заметных особенностей клетки.Двухслойная мембрана, ядерная оболочка, отделяет содержимое ядра от клеточной цитоплазмы. Оболочка пронизана отверстиями, называемыми ядерными порами, которые позволяют молекулам определенных типов и размеров проходить туда и обратно между ядром и цитоплазмой. Он также прикреплен к сети канальцев и мешочков, называемой эндоплазматической сетью, где происходит синтез белка, и обычно усеян рибосомами (см. рис. 1).

Полужидкий матрикс внутри ядра называется нуклеоплазмой.В нуклеоплазме большая часть ядерного материала состоит из хроматина, менее конденсированной формы клеточной ДНК, которая организуется для образования хромосом во время митоза или клеточного деления. Ядро также содержит одно или несколько ядрышек, органелл, которые синтезируют макромолекулярные сборки, продуцирующие белок, называемые рибосомами, и множество других более мелких компонентов, таких как тельца Кахаля, GEMS (Близнецы спиральных телец) и кластеры интерхроматиновых гранул.

Хроматин и хромосомы — В ядре каждой человеческой клетки упаковано почти 6 футов ДНК, которая разделена на 46 отдельных молекул, по одной на каждую хромосому и примерно на 1 каждая.5 дюймов в длину. Упаковать весь этот материал в микроскопическое клеточное ядро ​​— необыкновенный подвиг упаковки. Чтобы ДНК функционировала, ее нельзя втиснуть в ядро, как клубок веревок. Вместо этого он объединяется с белками и организуется в точную, компактную структуру, плотное нитевидное волокно, называемое хроматином.

Ядрышко — Ядрышко представляет собой безмембранную органеллу внутри ядра, которая производит рибосомы, клеточные структуры, производящие белок.Под микроскопом ядрышко выглядит как большое темное пятно внутри ядра. Ядро может содержать до четырех ядрышек, но внутри каждого вида число ядрышек фиксировано. После деления клетки образуется ядрышко, когда хромосомы объединяются в области организации ядрышка. При делении клетки ядрышко исчезает. Некоторые исследования предполагают, что ядрышко может быть связано с клеточным старением и, следовательно, может влиять на старение организма.

Ядерная оболочка — Ядерная оболочка представляет собой двухслойную мембрану, покрывающую содержимое ядра на протяжении большей части жизненного цикла клетки.Пространство между слоями называется перинуклеарным пространством и, по-видимому, соединяется с шероховатой эндоплазматической сетью. Оболочка перфорирована крошечными отверстиями, называемыми ядерными порами. Эти поры регулируют прохождение молекул между ядром и цитоплазмой, позволяя некоторым из них проходить через мембрану, а другим нет. Внутренняя поверхность имеет белковую оболочку, называемую ядерной пластинкой, которая связывается с хроматином и другими ядерными компонентами. Во время митоза, или клеточного деления, ядерная оболочка распадается, но восстанавливается, когда две клетки завершают свое формирование и хроматин начинает распутываться и рассеиваться.

Ядерные поры — Ядерная оболочка перфорирована отверстиями, называемыми ядерными порами. Эти поры регулируют прохождение молекул между ядром и цитоплазмой, позволяя некоторым из них проходить через мембрану, а другим нет. В ядро ​​попадают строительные блоки для построения ДНК и РНК, а также молекулы, обеспечивающие энергию для построения генетического материала.

НАЗАД К СТРУКТУРЕ ЖИВОТНЫХ КЛЕТОК

НАЗАД К СТРУКТУРЕ КЛЕТКИ РАСТЕНИЯ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2022 автор Майкл В. Дэвидсон и Университет штата Флорида. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав.
Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми правовыми положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашим

Группа графического и веб-программирования
в сотрудничестве с Optical Microscopy в
Национальной лаборатории сильного магнитного поля.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18
Количество обращений с 1 октября 2000 г.: 1715616
Микроскопы предоставлены:

Ядро — Структура — Функция — Эухроматин

Ядро представляет собой связанную с мембраной органеллу, обнаруженную в большинстве эукариотических клеток. Это самая большая органелла эукариотической клетки, на долю которой приходится около 10% ее объема. В нем находится геном, и посредством экспрессии генов он координирует деятельность клетки.

В этой статье мы рассмотрим строение и функции ядра.

Структура

Ядро представляет собой относительно большую и сферическую мембраносвязанную органеллу. Само ядро ​​состоит из отдельных компонентов, и понимание их структуры позволяет глубже понять их функции.

Рисунок 1. Ядро

Ядерная оболочка

Ядро полностью окружено ядерной оболочкой . Он состоит из внутренней и внешней мембраны , которые проходят параллельно друг другу. Оболочка перфорирована небольшими щелями, известными как ядерные поры . Эти поры имеют истинный диаметр около 100 нм , однако из-за присутствия центральных регуляторных белков истинный размер зазора составляет около 9 нм .

Этот небольшой размер контролирует прохождение молекул в ядро ​​и из него. Более крупные молекулы, такие как более крупные белки и нуклеиновые кислоты, не могут пройти через эти поры, поэтому функция ядерной оболочки состоит в том, чтобы избирательно отделять содержимое ядра от содержимого цитоплазмы.

Ядерная пластинка

Механическая поддержка ядра обеспечивается ядерной пластинкой . Это белковая сетка, которая более организована на внутренней поверхности ядра, чем на поверхности цитоплазмы.

Хроматин

Хроматин описывает ДНК, которая находится в комплексе с белками. Основными белковыми компонентами хроматина являются гистоны , из которых представляют собой высокоосновные белки, легко связывающиеся с ДНК. Гистоны в сочетании с ДНК образуют нуклеосомы , которые являются субъединицей хроматина.В частности, нуклеосома описывает сегмент ДНК, связанный с 8 гистоновыми белками. Связываясь с гистонами, ДНК становится более компактной и может вписаться в ядро.

Хроматин

может существовать как эухроматин или гетерохроматин . Эухроматин представляет собой форму хроматина, присутствующую во время экспрессии генов, и имеет характерный внешний вид « бусин на нитке». Он активируется ацетилированием . Напротив, гетерохроматин представляет собой «неактивную» форму и плотно упакован. При электронной микроскопии эухроматин окрашивается светлее, чем гетерохроматин, что отражает их относительную плотность.

Рисунок 2. Схематическая диаграмма эухроматина и гетерохроматина

Ядрышко

Ядрышко является местом образования рибосом и рибосомальной РНК. При микроскопии он выглядит как большое плотное пятно внутри ядра. После деления клетки образуется ядрышко, когда хромосомы объединяются в области организации ядрышка.При делении клетки ядрышко исчезает.

Функция

Приведенную выше информацию можно упростить до трех ключевых функций:

  • Компартментализация клеток: Наличие избирательно проницаемой ядерной оболочки отделяет содержимое ядра от содержимого цитоплазмы.
  • Экспрессия генов:  Экспрессия генов сначала требует транскрипции, то есть процесса, посредством которого ДНК транскрибируется в мРНК.Поскольку ядро ​​является местом транскрипции, белки внутри ядра играют ключевую роль в регуляции процесса.
  • Процессинг пре-мРНК:  Вновь синтезированные молекулы мРНК известны как пре-мРНК. Прежде чем покинуть ядро, они подвергаются процессу, известному как посттранскрипционная модификация , когда молекулы добавляются или удаляются из структуры.
Рис. 3. Ядро с цистернами непрерывного эндоплазматического ретикулума, выделяющее его основные черты.[/подпись]

 

ядер в эукариотических клетках | Какова функция ядра? — Видео и стенограмма урока

Что такое ядро?

Ядро — это структура, содержащая ДНК в эукариотических клетках. Он связан двумя мембранами и помогает отделить ДНК от остальной части клетки.

Какова функция ядра в эукариотических клетках?

Основной функцией ядра эукариотических клеток является защита ДНК. Ядро отделяет ДНК от остальной части клетки и сохраняет ее в безопасности.Ядро также регулирует то, что входит и выходит. Ядро также играет роль в процессах, связанных с ДНК, таких как:

  • репликация ДНК, когда клетка дублирует ДНК
  • Транскрипция, при которой ДНК копируется в информационную РНК (мРНК)
  • Производство рибосом
  • Регуляция клеточного деления

Репликация ДНК — это процесс, при котором ДНК дублируется. Репликация ДНК происходит в ядре, где ДНК-полимераза считывает исходную молекулу ДНК и включает новые нуклеотиды, образуя две дочерние цепи.Транскрипция — еще один процесс, происходящий внутри ядра. Транскрипция — это процесс копирования ДНК в информационную РНК. Затем матричная РНК может покинуть ядро ​​и использоваться в качестве инструкции для рибосом по производству белка. Сами рибосомы также образуются в ядре в структуре, называемой ядрышком. Наконец, ядро ​​также участвует в подготовке ДНК к клеточному делению и формировании отдельных ядер в дочерних клетках.

Структура ядра

Ядро представляет собой структуру с отдельными областями и частями.Некоторые из важных частей ядра включают:

  • ДНК
  • Ядерная мембрана
  • Ядерные поры
  • Нуклеоплазма
  • Ядрышко

Строение ядра

Эти детали более подробно описаны в следующих разделах.

ДНК

ДНК представляет собой генетический материал клетки. Он содержит всю информацию, необходимую клеткам для их структуры и функционирования.ДНК эукариот содержится в ядре и организована в виде длинных нитей. Каждая нить ДНК называется хромосомой. Во время неделящейся фазы жизни клетки, называемой интерфазой, ДНК конденсируется в форму, называемую хроматином. Хроматин состоит из ДНК, плотно обернутой вокруг белков, называемых гистонами. Это организует ДНК в спиральную структуру, которая помогает хранить ее в ядре. ДНК может состоять из миллионов пар оснований, поэтому важно, чтобы она была организована и плотно упакована.

Ядерная мембрана

Ядерная мембрана состоит из двойного слоя липидных бислоев. Внешняя ядерная мембрана является продолжением эндоплазматического ретикулума, еще одной связанной с мембраной органеллы, которая обертывает ядро. Основной функцией эндоплазматического ретикулума является производство белков и липидов для клетки. Пространство между двумя ядерными мембранами называется перинуклеарным пространством.

Ядерная мембрана также содержит поры, которые позволяют ей регулировать проникновение материалов в ядро ​​и из него.Это помогает регулировать, какие белки имеют доступ к ДНК и в какое время, что является важным компонентом экспрессии генов.

Поры ядерной мембраны

Ядерная мембрана содержит шлюзы, называемые порами. Ядерные поры позволяют транспортировать материалы внутрь и наружу из ядра. Ядерные поры представляют собой крупные структуры, состоящие из белковых комплексов. Они позволяют ионам и небольшим молекулам свободно диффундировать в ядро ​​и из него, но блокируют более крупные молекулы. Более крупные молекулы, такие как белки или мРНК, требуют специальных сигналов для входа или выхода из ядра.Чтобы войти в ядро, молекулы должны иметь сигнал ядерной локализации. Чтобы выйти из ядра, молекулы должны иметь сигнал ядерного экспорта.

Нуклеоплазма

Нуклеоплазма представляет собой гелеобразное водное вещество, заполняющее ядро. По составу похож на цитоплазму. Он состоит из воды и растворенных веществ, таких как соли, ферменты, углеводы и другие молекулы, взвешенные в нуклеоплазме. Нуклеоплазма также содержит мономеры ДНК и РНК, называемые нуклеотидами, которые используются при производстве этих молекул.

Ядрышко

Ядрышко — это область ядра, где образуются рибосомы. Рибосомы — это органеллы, которые производят белок в клетке. Клетки, которым требуется больше белка, нуждаются в большем количестве рибосом и, следовательно, будут иметь более одного ядрышка внутри ядра.

Краткий обзор урока

Ядро представляет собой связанную с мембраной органеллу в эукариотических клетках, в которой хранится ДНК. Ядро выполняет несколько дополнительных функций, в том числе:

  • Дублирование ДНК во время репликации ДНК
  • Копирование ДНК в РНК во время транскрипции
  • Изготовление рибосом
  • Регуляция клеточного деления

Ядро состоит из двух липидных бислоев, образующих ядерную мембрану . Это отделяет ядро ​​от остальной части клетки и позволяет сохранить ДНК в безопасности. Ядерная мембрана имеет отверстия, называемые ядерными порами , которые специально позволяют транспортировать материалы в ядро ​​или из ядра по мере необходимости для клетки. Ядро заполнено гелеобразным веществом, называемым нуклеоплазмой , которое содержит растворенные питательные вещества, а также ферменты и нуклеотиды. Ядро также является домом для ядрышка, который делает рибосомы.

Какова функция ядра в эукариотических клетках? — Видео и стенограмма урока

Определение ядра

Ядро имеет так называемую ядерную мембрану , которая представляет собой двойную мембрану, отделяющую его от остальной части клетки.Внутри ядра пространство заполняет густая масса, называемая нуклеоплазмой. Ядро должно впускать и выпускать вещи, чтобы выполнять свою работу. Это происходит через ворота, называемые ядерными порами , которые являются той частью клетки, которая позволяет вещам входить и выходить. Ядерные поры, как охранники у важного правительственного здания, очень строгие. Они не допустят ничего без правильных учетных данных в ядро ​​или из него. Вещи в клетке имеют сигнал ядерного импорта, чтобы отправить их в ядро, или сигнал ядерного экспорта, чтобы отправить их в клетку.Думайте об этих сигналах как о значке, позволяющем охранникам знать, у кого есть разрешение куда идти. Все эти структуры важны для трех функций ядра: хранения ДНК, копирования ДНК по мере необходимости и образования рибосом в местах, называемых ядрышками. Теперь давайте более подробно рассмотрим каждую из этих функций.

Хранение ДНК

ДНК имеет решающее значение для всех клеток. Он содержит все инструкции для каждой ячейки, чтобы сделать свою работу. Если ДНК повреждена, у человека могут возникнуть серьезные заболевания, такие как болезни сердца, диабет и рак.Наши клетки хотят сохранить ДНК в безопасности, и они делают это через ядро. Внутри ядра ДНК не просто свободно плавает в нуклеоплазме. Он скручен в аккуратные плотные пучки с помощью специальных белков, называемых гистонами. Одна нить ДНК наматывается на гистоновый белок, а затем эти похожие на шарики структуры снова аккуратно наматываются друг на друга. ДНК свернута таким точным образом для облегчения хранения. Представьте, что это похоже на обертывание клубка пряжи. Гораздо проще получить доступ ко всем вашим различным нитям, если они аккуратно свернуты в клубок, чем просто бросить их в коробку все вместе.Это сохраняет ДНК в безопасности, позволяет хранить ее в небольшом пространстве, несмотря на ее длину, и сохраняет ее организованной, когда клетке потребуется к ней доступ.

Копирование ДНК

Поскольку ДНК содержит всю информацию для клеток, когда клетки делятся, они хотят убедиться, что новая клетка получит ту же информацию. Вот тут-то и появляется репликация ДНК . Во время репликации ДНК белки внутри ядра создают точную копию ДНК, которая распределяется по новым клеткам. ДНК также может быть скопирована в другую молекулу под названием РНК . РНК — это копия ДНК, которая покидает ядро, чтобы клетка могла производить белок. ДНК очень важна для клетки, и мы не хотели бы постоянно перемещать ее. Таким образом, клетки делают короткую копию необходимой им информации и выводят ее из ядра через ядерные поры. РНК переходит в структуру, называемую рибосомой . Рибосома считывает РНК и производит белки, необходимые клетке для функционирования.

Создание рибосом

Те рибосомы, к которым доставляется РНК, также производятся в ядре.Особые структуры внутри ядра, называемые ядрышками , являются местами образования рибосом. Части рибосомы производятся в ядре и экспортируются через ядерные поры. Они отправляются в цитоплазму и собираются вместе с другими частями, заставляя полностью функционирующие рибосомы работать как белковые фабрики для клетки.

Резюме урока

Таким образом, эукариотических клеток, как и клетки человека, имеют ядро. И помните, что ДНК — это генетический материал, контролирующий деятельность клеток. Ядро представляет собой структуру, в которой хранится ДНК, генетический материал клетки. Ядро заключено в ядерную мембрану , двойную мембрану, отделяющую его от остальной части клетки, и заполнено толстой слизью, называемой нуклеоплазмой. ядерных пор пропускают материалы в ядро ​​и из него, используя сигналы ядерного импорта и экспорта. Ядро хранит ДНК в виде аккуратных спиралей, состоящих из гистоновых белков. При необходимости ДНК может быть раскручена для копирования во время репликации ДНК , когда белки внутри ядра создают точную копию ДНК, которая распределяется по новым клеткам; или копируется в РНК , которая является копией ДНК, покидающей ядро, чтобы клетка могла производить белок. Ядрышки являются местами синтеза рибосом внутри ядра. Эти рибосом считывают РНК, образующуюся в ядре, для производства белков, необходимых клетке.

Определение, структура и функции, клеточные и атомные ядра

Определение, структура и функции, клеточные и атомные ядра


Определение: что такое ядро?

Ядро представляет собой мембраносвязанную органеллу, содержащую генетический материал (ДНК) эукариотических организмов. Таким образом, он служит для поддержания целостности клетки, облегчая процессы транскрипции и репликации.

Это самая крупная органелла внутри клетки, занимающая около десятой части всего объема клетки. Это делает его одной из самых простых органелл для идентификации под микроскопом.


Некоторые другие основные компоненты ядра включают в себя:

      5

        5 Phospholipid Bilayer Membrane

      • нуклеоплазма
      • NucleoLus
      • хроматический

      * Некоторые эукариотические клетки не имеют ядра и называются энуклеатными клетками (т.грамм. эритроциты), в то время как другие могут иметь более одного ядра (например, слизевики).


      Схематическое изображение ядра


      Структура и организация ядра

      Как органеллу, содержащую генетический материал клетки, ядро ​​можно назвать командным центром. Таким образом, ядро ​​состоит из ряда структурных элементов, позволяющих ему выполнять свои функции. В этом разделе основное внимание уделяется структуре клетки.

       

      Как правило, ядро ​​имеет сферическую форму, как показано в большинстве книг. Однако в зависимости от типа клетки он может выглядеть уплощенным, эллипсоидальным или неправильным. Например, ядра клеток столбчатого эпителия выглядят более вытянутыми по сравнению с ядрами других клеток. Однако форма ядра также может меняться по мере созревания клетки.


      Ядерная мембрана

      Ядерная мембрана является одним из аспектов, отличающих эукариотические клетки от прокариотических.В то время как эукариотические клетки имеют связанную с ядром мембрану, это не относится к прокариотам (например, бактериям), у которых отсутствуют связанные с мембраной органеллы.

      Как и другие клеточные органеллы эукариотических организмов, ядро ​​представляет собой мембраносвязанную органеллу. Ядерная мембрана, как и клеточная мембрана, представляет собой двухслойную структуру, состоящую из фосфолипидов (образующих двухслойную липидную оболочку ядра).

      На ядерной мембране имеются ядерные поры (состоящие из белков), через которые вещества входят или выходят из клетки (РНК, белки и т. д.).Хотя липидные бислои разделены тонким пространством между ними (перинуклеарная цистерна), исследования показали, что они сливаются в порах.

       

      *  Поры ядерной мембраны заполнены плотными гранулами/волокнистым материалом, расположенным цилиндрическим образом.

       

      Фиброзная пластинка  — Фиброзная пластинка является частью ядерного цитоскелета, прикрепленной к внутреннему слою ядерной мембраны. Он состоит из тонких белковых нитей и служит для механического укрепления двухслойной мембраны.

      Некоторые другие функции ядерной пластинки включают:

       

      • Может играть роль в регуляции экспрессии генов
      • Служит якорем для поровых комплексов ядра

       

       

      *  Ядерная мембрана связана с эндоплазматическим ретикулумом таким образом, что создается непрерывность между ядром и внешней средой (через просвет эндоплазматического ретикулума).


      Нуклеоплазма

      Также известная как кариоплазма/ядерный сок, нуклеоплазма представляет собой разновидность протоплазмы, состоящую из ферментов, растворенных солей и нескольких органических молекул. Кроме того, нуклеоплазма помогает смягчать и, таким образом, защищать ядрышко и хромосомы, а также помогает поддерживать общую форму ядра.


      Ядрышко

      Точно так же, как ядро ​​является наиболее заметной органеллой клетки, ядрышко является наиболее заметной структурой ядра.Однако, в отличие от ядра, эта плотная структура не имеет собственной мембраны.

      Во время клеточного деления (митоза) ядрышко распадается только для того, чтобы образоваться из определенных участков хромосом после митоза.

       

      *  Хотя ядрышко является наиболее заметной (и, следовательно, видимой) структурой ядра, его размер во многом зависит от уровня продукции рибосом, а также различных типов молекулярных процессов, происходящих в ядре. .

      *  Ядрышко является местом транскрипции и процессинга рибосомного гена.

      *  У некоторых организмов ядро ​​содержит до четырех ядрышек.

      В ядре хромосомы представляют собой нитевидные структуры, состоящие из нитей ДНК и гистоновых белков.

      Основные части хромосомы включают в себя:

        • Kinetochores
        • Telomeres
        • Теломеры
        • Chromatids (каждый из которых состоит из ARM P и Q)

        хромосом в ядре плотно упакован, что позволяет это возможным для того, чтобы очень большое количество генетического материала (ДНК) содержалось в таком маленьком пространстве (около 3 миллиардов пар содержится в каждой клетке)

         

        * В растянутом виде ДНК в одной клетке будет иметь длину около 2 метров. .

        * Гистоны представляют собой щелочные белки, на которых упакованы нити ДНК.


        Ядро Химический состав:

        ·

        · 9-12 процентов ДНК

        9-12 процентов ДНК

        · 15% Histone

        ·

        · 65% ферментов, нейтральных белков и кислотных белков

        · 5 процентов РНК

        ·

        · 3 процентов липидов

        Некоторые из основных функций ядра включают в себя:

        · Синтез белка, разделение клеток и дифференцирование

        · Контроль синтеза ферментов участвует в клеточном метаболизме

        ·          Контролирует наследственные признаки организма

        ·           Хранит нити ДНК, белки и РНК

        · 900 09     – сайт транскрипции РНК. грамм. мРНК, необходимая для синтеза белка

         


        Транскрипция

        Транскрипция — один из важнейших процессов, происходящих в ядре. Здесь информация о ДНК транскрибируется в молекулу, известную как мРНК, которая, в свою очередь, предоставляет информацию, необходимую для образования белков (трансляции).


        Процесс транскрипции

        Процесс транскрипции начинается с раскручивания двойной спирали (ДНК) в области, известной как транскрипционный пузырь.Как только двойная спираль частично раскручивается, ферменты (РНК-полимераза) и белки, участвующие в транскрипции, связываются с промоторной областью одной из цепей, инициируя процесс. Это первая фаза транскрипции, известная как инициация.

        Во второй фазе транскрипции (элонгация) РНК-полимераза перемещается по матричной цепи (цепь ДНК копируется), добавляя нуклеотиды путем спаривания оснований с матрицей, тем самым синтезируя молекулу РНК.

        Этот процесс похож на репликацию ДНК (процесс, посредством которого производятся идентичные реплики ДНК), за исключением того, что цепь РНК, полученная в результате транскрипции, не связана с матричной ДНК.

         

        *  При копировании цепи ДНК-матрицы спираль раскручивается перед коровым ферментом (точкой транскрипции), а закручивается позади него. Это гарантирует, что цепь РНК будет создана, а цепь ДНК вернется к своей исходной форме (спирали).

         

        *  Обработка — это последний этап транскрипции. Это включает удаление интронов по мере сплайсинга экзонов с образованием зрелой молекулы РНК.

        *  РНК также отличается от цепи ДНК тем, что вместо тимина в ней есть основание, известное как урацил.

        Есть три типа РНК, которые включают:

          • мРНК — Messenger RNA
          • TRNA — передача РНК
          • RRNA — Рибосомальная РНК

          * Во время перевода, информация, содержащаяся в РНК копируется для получения соответствующих продуктов в зависимости от типа РНК.


          Клеточные и атомные ядра

          Атомное ядро, открытое в 1909 году Эрнестом Резерфордом, представляет собой положительно заряженную область, расположенную в ядре атома, состоящую из положительно заряженных протонов и нейтральных нейронов, в то время как отрицательно заряженные электроны составляют внешнее облако (поэтому электроны не содержатся в ядро).

          На основе научных исследований было показано, что ядро ​​​​значительно мало и составляет около 1/100 000 всего радиуса атома. Чтобы представить это в перспективе, атомное ядро ​​было бы эквивалентом горошины на футбольном стадионе.

          Из-за чрезвычайно малого размера ядро ​​имеет высокую плотность. Это также составляет общую массу атома, учитывая, что электроны не имеют массы.

           

          *  Несмотря на то, что нейтроны немного тяжелее, протоны и нейтроны имеют примерно одинаковую массу по сумме протонов и нейтронов

           

           

          Атомные и клеточные ядра существенно отличаются друг от друга.

          Некоторые из различий между ними включают:

           

          ·       Пустое пространство  — в то время как атомное ядро ​​имеет пустое пространство между ядром и электронным облаком, клеточное ядро ​​не имеет пустого пространства (Это связано с наличием нуклеоплазмы)

          ·

          · · · — тогда как атомное ядро ​​состоит из протонов и нейтронов, клеточное ядро ​​содержит нуклеол, нуклеоплазму и хроматин

          · Ядерная мембрана  — Ядро клетки имеет ядерную мембрану, которая действует как барьер между внутренней и внешней частями ядра. Таким образом, он контролирует тип материала, который входит или выходит из ядра через ядерные поры. Атомное ядро, с другой стороны, не имеет ни мембраны, ни пор. Скорее, нейтроны и протоны плотно упакованы и поэтому занимают очень мало места в атоме

          ·       Размер  — По сравнению с клеточным ядром, которое занимает около одной десятой всего объема клетки, атомный ядро значительно маленькое

          ·      Функция  – Учитывая, что клетка жива, ядро ​​играет ряд важных ролей, которые, среди прочего, включают репликацию, транскрипцию, деление клеток и контроль наследственных признаков, среди прочего.Эти функции отсутствуют в атомном ядре, которое просто представляет собой атомное и массовое число атома

           

          *  Хотя атомное и клеточное ядра различаются во многих аспектах, их соответствующие компоненты вносят вклад в общие характеристики организма (клеточные ядро) и элемент (атомное ядро).


          Микроскопия


          Флуоресцентное окрашивание ICC для культивируемых клеток на покровных стеклах

          Этот метод использовался для окрашивания и наблюдения ядра.

          ·

          ·

          ·

          · · Культуральные плиты

          · 2-4% Параформальдегид в PBS

          · покровных веществ для желатина в 24-луночная тарелка

          · первичные антитела

          ·

          · Blocking Buffer

          · DAPI-решение

          · деионизированные H3O

          · Разведение буфера

          · Анти-исчезновенная монтажная среда

          ·          Промывочный буфер

          ·          Флуоресцентный микроскоп

           

           


          Процедура


          Подготовка клеток:
          • Использование культуральной среды для культивирования клеток. Это включает в себя введение 500 мкл культуры, содержащей около 5000 клеток, в лунку планшета для культивирования клеток, содержащего покровные стекла, покрытые желатином
          • Удалите культуральную среду из лунок и дважды промойте клетки PBS
          • Добавьте около 400 мкл 4-процентного фиксатора (раствор формальдегида) в каждую лунку и инкубируйте при комнатной температуре в течение примерно 20 минут
          • Промойте лунки с помощью PBS два раза
          • Покройте лунки 400 мкл промывочного буфера
          • Добавьте 400 мкл блокирующего буфера и инкубируйте покровное стекло при комнатной температуре в течение примерно 45 минут.
          • Добавьте около 400 мкл образца в лунки и инкубируйте в темноте около часа
          • Промойте образец дважды и промыть с использованием 400 мкл промывочного буфера
          • Добавить 300 мкл разбавленного раствора DAPI в лунки и инкубировать при комнатной температуре в течение примерно 4 минут — Это используется для связывания ДНК в качестве контрастного окрашивания ядер
          • Промыть образец в PBS, а затем вода — по одному разу для каждого
          • Снимите покровные стекла и промокните, чтобы удалить избыток воды
          • Добавьте по капле антибледной среды на предметное стекло для каждого покровного стекла
          • Поместите покровное стекло таким образом, чтобы клетки были обращены к предметному стеклу
          • Поместите предметное стекло под микроскоп для наблюдения

           

           


          Наблюдение

          При осмотре под микроскопом ядро ​​выглядит как сферическая синяя структура, окруженная сетью цитокератиновых промежуточных филаментов.

          Дополнительная информация о клеточных культурах


          Вернуться на главную страницу Organelles

          Вернуться на главную страницу Eukaryotes

          Вернуться от изучения ядра к MicroscopeMaster Home


          Каталожные номера

          Дэниел Недрески и Гурдип Сингх. (2018). Анатомия, спина, студенистое ядро. NCBI.

           

          Франсиско Иборра, Питер Р. Кук и Дин А. Джексон. (2003). Применение микроскопии для анализа структуры и функции ядра.Академическая пресса.

           

          Харрис Буш. (1974). The Cell Nucleus, Volume 1.

           

          Марк О. Дж. Олсон. (2011). Ядрышко.

           

          Уильям Чарльз Эрншоу. (1998). Структура и функция в ядре. ResearchGate.

           

          Ссылки

           

          .rndsystems.com/resources/protocols/protocol-preparation-and-fluorescent-icc-staining-cells-coverslips

          Узнайте, как размещать рекламу на MicroscopeMaster!

          Ядро клетки, структура и функции ядра

          Клетка является основной структурной, функциональной и биологической единицей всех известных живых организмов. Клетка – это наименьшая единица жизни. Клетки называют строительными блоками жизни. Изучение клеток называется клеточной биологией. Человеческое тело состоит из триллионов клеток, каждая из которых выполняет свою особую функцию.Клетки являются фундаментальной или ключевой структурой всех живых организмов. Клетка обеспечивает структуру тела, получает питательные вещества из пищи и выполняет важные функции.

          Есть два типа ячеек; один прокариотический (бактерии), а другой эукариотический (растения, животные, грибы). У прокариот нет ядрышка — ДНК находится в цитоплазме, она может образовывать небольшие кольцевые нити ДНК, называемые плазмидами. Точно так же все эукариотические клетки имеют свою ДНК, заключенную в ядре. Ядро представляет собой органеллу, которая состоит из генетической информации для этого организма.В животной клетке ядро ​​расположено в центральном месте клетки. Точно так же и в растительной клетке ядро ​​расположено больше на периферии из-за большой заполненной водой вакуоли в центре клетки.

            

          Что такое ядро?

          Ядро представляет собой органеллу сферической формы, присутствующую в каждой эукариотической клетке. Ядро является центром управления эукариотической клетки. Он также отвечает за координацию генов и экспрессию генов.В состав ядра входят ядерная оболочка, хромосомы, нуклеоплазма и ядрышко. Ядро является наиболее заметной органеллой по сравнению с другими клеточными органеллами, на долю которых приходится около 10 процентов объема клетки. Обычно эукариотическая клетка имеет единственное ядро. Однако некоторые эукариотические клетки энуклеируют клетки (без ядра), например эритроциты. Некоторые из них многоядерные; это означает, что он состоит из двух или более ядер, например, слизевика.

          Ядро отделено от остальной части клетки или цитоплазмы ядерной мембраной.Ядро было первой открытой или обнаруженной органеллой. Антони ван Левенгук наблюдает «просвет» в ядре эритроцитов лосося. В отличие от эритроцитов млекопитающих, клетки других позвоночных все еще содержат ядра.

           

          Структура ядра

          Ядро клетки состоит из ядерной оболочки, называемой ядерной оболочкой, нуклеоплазмы, ядрышка и хромосом. Нуклеоплазма, также называемая кариоплазмой, представляет собой матрицу, присутствующую внутри ядра.Ядерная мембрана отделяет составляющие ядра от цитоплазмы. Как и клеточная мембрана, ядерная оболочка состоит из фосфолипидов, образующих липидный бислой. Оболочка помогает поддерживать форму ядра и помогает координировать поток молекул в ядро ​​и из ядра через ядерные поры. Ядро клетки содержит ДНК. ДНК контролирует форму, функцию и рост клетки. Ядро подобно мозгу в своих функциях координации всей клеточной деятельности.Основные компоненты ядерной структуры обсуждаются ниже.


          Части ядра заключаются в следующем

          • Ядерная мембрана или конверт или Karyotheca

          • Нить хроматина или ядерные ретикулум

          • Ядерный сок или нуклеоплазма или кариолимфат

          • NucleoL.

            

          Ядерная мембрана

          Ядерная мембрана представляет собой двухслойную систему, заключающую в себе элементы ядра.Наружный слой мембраны соединяется с эндоплазматической сетью. Ядерная оболочка связана с эндоплазматическим ретикулумом таким образом, что внутренний отдел ядерной оболочки переходит в просвет эндоплазматического ретикулума. Между двумя слоями ядерной мембраны имеется заполненное жидкостью пространство или перинуклеарное пространство. Ядро проходит через оставшуюся часть клетки или цитоплазму через несколько отверстий, называемых ядерными порами. Такие ядерные поры являются местами обмена крупными молекулами между ядром и цитоплазмой.Ядерная оболочка состоит из липопротеинов, околоядерного пространства, пор, материала колец, внутренней плотной пластинки.

          Хромосомы

          Хромосомы представлены в виде цепочек ДНК и белковых молекул, называемых хроматином. Хроматин далее классифицируется на гетерохроматин и эухроматин в зависимости от функций. Гетерохроматин представляет собой высококонденсированную транскрипционно неактивную форму; чаще всего прилегают к ядерной оболочке. С другой стороны, эухроматин представляет собой мягкую, менее конденсированную организацию хроматина, которая обнаруживается в большом количестве в транскрибирующей клетке.Хроматиновые нити связаны друг с другом и образуют сеть, называемую хроматиновой сетью. Во время клеточного деления изолированные друг от друга хроматиновые нити становятся толще или массивнее и мельче и называются теперь хромосомами. Это прежде всего нуклеопротеин, состоящий из нуклеиновой кислоты и основного белка гистона. Нуклеиновая кислота содержит сахар, азотистые основания, фосфат и является очень сложной органической кислотой.

          Нуклеиновые кислоты бывают двух типов

          ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) обычно находится в цитоплазме в растворимой форме и называется растворимой РНК. Он также присутствует в некоторых количествах в рибосомах ядра, хроматина и ядрышка. Он синтезируется из ДНК и накапливается в ядрышках. Он перемещается в цитоплазму и прикрепляется к рибосоме.

          Хроматин является базофильным по типу, и большая часть хроматинового материала переносится в определенное число хромосом во время клеточного деления. Хроматиновый материал может представлять собой гетерохроматин, половой хроматин и эухроматин.

          Ядерный сок

          Ядерная оболочка заключает в себе прозрачную, гомогенную, прозрачную коллоидную жидкость различной консистенции.Он в основном состоит из нуклеопротеинов, небольшого количества неорганических и органических веществ, таких как нуклеиновые кислоты, белки, растворенный фосфор, рибозные сахара, минералы, ферменты и нуклеотиды.

          Ядрышко

          Ядрышко представляет собой твердую структуру сферической формы, расположенную внутри ядра. Некоторые эукариотические организмы имеют ядро, состоящее из четырех ядрышек. Ядрышко играет неявную/косвенную роль в синтезе белка, производя рибосомы.

          Эти рибосомы представляют собой клеточные органеллы, состоящие из РНК и белков; они транспортируются в цитоплазму, которая затем прикрепляется к эндоплазматическому ретикулуму.Рибосома – органелла клетки, вырабатывающая белок. Ядрышко исчезает, когда клетка подвергается делению, и восстанавливается после завершения клеточного деления.

          Характеристики ядрышка

          Некоторые из важных особенностей приведены ниже.

          • В ядре может находиться одно или несколько ядрышек. В каждом ядре луковицы находятся четыре ядрышка.

          • Ядрышко исчезает на стадии поздней профазы.

          • Вновь появляется на стадии телофазы

          • Это хранилище РНК.

          Функции клеточного ядра

          Ядро клетки контролирует наследственные характеристики организма. Эта органелла также отвечает за синтез белка, рост, деление и дифференцировку клеток. Важную функцию выполняет ядро ​​клетки. Ниже приведены важные функции ядра.

          • Хроматином называют хранилище наследственного материала, гены в виде длинных и тонких нитей ДНК.

          • Ядрышко называют хранилищем белков и РНК в ядрышке.

          • Ядро представляет собой участок транскрипции, в котором вырабатывается информационная РНК для синтеза белка.

          • Ядро функционирует как обмен наследственными молекулами, то есть РНК и ДНК, между ядром и остальной частью клетки.

          • Во время клеточного деления хроматины объединяются в хромосомы в ядре.

          • Участвует в образовании рибосом в ядрышке.

          • Ядро выполняет избирательную транспортировку регуляторных факторов и молекул энергии через ядерные поры.

          Ядро является центром управления организмом, поскольку оно регулирует целостность генов и экспрессию генов. Ядро содержит весь генетический материал организма, такой как ДНК, гены, хромосомы и т. д.

          Распределение ядра

          Различные типы клеток классифицируются на основе наличия или отсутствия клетки.Различные типы упомянуты ниже.

          Ее также называют дикариотической клеткой. Он содержит два ядра одновременно. Примерами являются один парамеций (имеют мега- и микроядра), балантидии, а также клетки печени и хрящевые клетки.

          Она также известна как многоядерная клетка, содержащая более 2 ядер одновременно. Например, латексные клетки растений и латексные сосуды. У животных поперечно-полосатые мышечные клетки и клетки костного мозга.

          Клетки без ядра называются энуклеатными. Однако в некоторых живых клетках, таких как зрелые ситовидные трубки флоэмы и эритроциты взрослых млекопитающих, ядра отсутствуют.

          В заключение статьи мы узнали о строении и функциях ядра. Мы также узнали о различных типах клеток в зависимости от наличия и отсутствия ядра.

          Ядро — определение и примеры

          Ядро
          сущ., множественное число: ядра
          [ˈnjuː.kli.əs]
          Определение: большая органелла в эукариотических клетках, содержащая генетический материал

          В клеточной биологии представляет собой большую, ограниченную мембраной органеллу, содержащую генетический материал в виде множества линейных молекул ДНК, организованных в структуры, называемые хромосомами. В клеточной биологии функция ядра состоит в том, чтобы действовать как центр управления клеткой . Это потому, что он содержит генетический материал, который кодирует жизненно важные функции клетки. Ядро — это органелла, отвечающая за поддержание целостности ДНК и за контроль клеточной активности, такой как метаболизм, рост и размножение, путем регуляции экспрессии генов. Ядро — самая крупная цитоплазматическая структура в клетках животных. В клетках млекопитающих средний диаметр составляет 6 мкм.Однако есть клетки, у которых отсутствуют ядра, — эритроциты человека. Есть также определенные клетки, которые содержат относительно больше ядер, например. остеокласты.


          Какова роль ядра в синтезе белка? Это место, где производятся белки? Найдите ответы здесь: Где происходит синтез белка? Присоединяйтесь к нам на нашем форуме!


           

          Определение ядра

          В биологии термин ядро ​​ обычно относится к ядру клетки , которое определяется как органелла внутри клетки, содержащая хромосомы. Однако не все клетки имеют ядро. Когда в клетке отсутствует ядро, клетка описывается как безъядерная . Помимо этого определения, ядро ​​также используется в других областях биологии. Например, в ботанике ядро ​​может также относиться к центральному ядру ореха или семени или к центру гранулы крахмала. В нейроанатомии ядро ​​представляет собой группу клеточных тел нервных клеток в головном или спинном мозге.

          В других областях науки термин ядро ​​ может относиться к ядру или центральной части, вокруг которой сгруппированы или собраны другие части.Например, в физике ядро ​​относится к положительно заряженному центру атома, который обычно содержит протоны и нейтроны. В химии ядро ​​— это фундаментальное расположение атомов, возникающее в соединениях путем замещения атомов без изменения структуры. В астрономии ядро ​​— это центр головы кометы или центральная или самая яркая часть туманности или галактики. В метеорологии ядро ​​— это частица, на которой молекулы водяного пара скапливаются в свободном воздухе, образуя капли воды или кристаллы льда.

          Биологическое определение:
          A ядро ​​ представляет собой большую двухмембранную органеллу, которую иногда называют «центральной единицей », содержащей хромосомы клетки. материал. Он обнаружен не только в эукариотических клетках, но и не в прокариотических. Помимо хромосом внутри ядра есть и другие структуры, которые в совокупности называются ядерными тельцами. Жидкий компонент ядра называется нуклеоплазмой .

          Этимология: Термин «ядро» произошел от латинского «ядро», что означает «ядро» или «сердцевина», уменьшительное от nux («орех»). Форма множественного числа — ядра. Ядерный — это описательный термин, относящийся к ядру.
          Сравните: нуклеоид

          Ядро против нуклеоида

          Ядро отсутствует у прокариот, и отсутствие этой органеллы используется в качестве основы для того, чтобы отличить клетку от прокариот или эукариот. Ядро есть только у эукариот; прокариоты лишены ядра.Однако у прокариот есть область в клетке, где находится генетический материал. Эта область называется нуклеоидом . Он похож на ядро ​​и не связан ядерной оболочкой, которая отделяет генетический материал от цитоплазмы.

          Ядро и ядрышко

          Ядро не следует путать с другой цитоплазматической структурой, ядрышком . Оба они присутствуют в эукариотических клетках. Однако они различаются по строению и функциям. Ядро представляет собой двухмембранную органеллу, тогда как ядрышко представляет собой круглую зернистую структуру, не связанную с мембраной.Тем не менее, ядрышко находится внутри ядра. Таким образом, ядрышко является одним из ядерных компонентов и иногда классифицируется как одно из ядерных тел.

          Помимо ядрышка, другими компонентами ядра являются хроматин (хромосомы), ядерные тельца (например, тельца Кахаля и геммы (Gemini of Cajal тельца), домены полиморфной интерфазной кариосомной ассоциации (PIKA), тельца белка промиелоцитарного лейкоза (PML) , сплайсинговые спеклы, параспеклы, перихроматиновые фибриллы и кластосомы), ядерная мембрана и нуклеоплазма. Ядрышко, в свою очередь, состоит из белков, ДНК и РНК. В то время как ядро ​​​​в значительной степени участвует в функциях регуляции генов, ядрышко функционирует в первую очередь для создания рибосом, необходимых для синтеза белка. У высших эукариот ядрышко состоит из фибриллярного центра , участвующего в транскрипции рДНК, плотного фибриллярного компонента , содержащего белок фибрилларин, связанный с процессингом рРНК, и гранулярного компонента , содержащего белок нуклеофозмин для транскрипции рДНК. Биогенез рибосом. (1)

          Части и функции ядра

          Структура ядра представляет собой двухмембранную органеллу эукариот. Он состоит из трех основных компонентов: ядрышка и других хроматинов (хромосом), ядерных тел, ядерного матрикса, нуклеоплазмы и ядерной оболочки.

          Хроматин/хромосомы

          Комплекс нуклеиновых кислот (например, ДНК или РНК) и белков (например, гистонов) называется хроматином. Во время клеточного деления хроматин конденсируется, превращаясь в хромосому. Основной структурной единицей хроматина является нуклеосома. Каждая нуклеосома состоит из сегмента ДНК, навитого на ядра гистоновых белков. Основная функция хроматина — упаковывать ДНК в меньший объем, чтобы поместиться в клетку. Существуют две основные формы хроматина: эухроматин и гетерохроматин . Эухроматин структурно рыхлый, что позволяет транскрипцию и репликацию, тогда как гетерохроматин более конденсирован и, следовательно, менее активен.

          Ядерная ДНК

          Ядерная ДНК составляет большую часть генома клетки (небольшая часть приходится на внеядерную ДНК в митохондриях и/или хлоропластах).ДНК вне ядра называется внеядерной ДНК . Эта внеядерная ДНК, такая как хпДНК в хлоропластах и ​​мтДНК в митохондриях, встречается в нескольких копиях, поскольку существует несколько хлоропластов и митохондрий, а внутри клетки обычно только одно ядро. Таким образом, клетка должна содержать несколько копий мтДНК и хпДНК, часто тысячи. Ядерные ДНК компактируются в структуры хроматина через гистоны, тогда как мтДНК и хпДНК — нет.

          Ядерные тела

          Ядерное тело определяется как немембранная преимущественно белковая структура в ядре.Как уже было сказано выше, ядрышко рассматривается как одно из ядерных телец и является наиболее выдающимся. Для него характерны круглые гранулы. Его функция в основном связана с синтезом рибосом, которые, в свою очередь, являются одним из ключевых участников синтеза белка. Другими ядерными тельцами являются тельца Кахаля и геммы (тела Близнецов Кахаля), домены полиморфной интерфазной кариосомной ассоциации (PIKA), тельца промиелоцитарного лейкозного белка (PML), сплайсинговые спеклы, параспеклы, перихроматиновые фибриллы и кластосомы.Ядерные тела можно разделить на простых (тип I и тип II) и сложных (тип III, тип IVa и тип V).

          Ядерный матрикс

          Ядерный матрикс аналогичен цитоскелету в цитоплазме клетки. Это фибриллярная сеть, которая обеспечивает структурную поддержку размера и формы ядра. Ядерный матрикс более динамичен по сравнению с цитоскелетом. Он включает ядерную пластинку . Последнее относится к плотной волокнистой сети, прилегающей к ядерной оболочке.

          Нуклеоплазма

          Нуклеоплазма относится к протоплазме ядра так же, как цитоплазма в остальной части клетки. Нуклеоплазма состоит из различных материалов (например, хромосом, ядерных телец и ядерного матрикса), содержащихся в ядерной оболочке. Жидкий компонент нуклеоплазмы называется нуклеозолем (так же, как цитозоль к цитоплазме).

          Ядерная оболочка

          Ядерная оболочка (также называемая ядерной мембраной) — это биологическая оболочка, окружающая ядро.Подобно клеточной мембране, ядерная мембрана представляет собой билипидный слой. Таким образом, функция ядерной мембраны аналогична функции клеточной мембраны с точки зрения регуляции входа и выхода материалов. Ядерная оболочка имеет ядерные поры для контроля движения молекул между нуклеоплазмой и цитоплазмой. Он непроницаем для крупных молекул. Таким образом, он отделяет содержимое ядра от клеточной цитоплазмы и обеспечивает проникновение избранных молекул. Ядерный транспорт больших молекул (т.грамм. белков и РНК) происходит через активную транспортную систему белков-носителей, в то время как прохождение малых молекул и ионов происходит пассивно через ядерные поры.

          Изображение ядра. На этой фотографии клеток HeLa ядра показаны с окрашиванием Hoechst 33258. Анатомия ядра. Показаны различные части клеточного ядра.

          Доли

          Ядро может быть описано как двухдольное , трехдольное или многодольное в зависимости от количества долей.Белая кровяная клетка является примером клетки с дольчатым ядром.

          Функция

          Ядро называется центром управления клетки . Это потому, что он отвечает за поддержание целостности ДНК. Большая часть генома происходит из ядерной ДНК. Таким образом, ядро ​​контролирует большую часть деятельности клетки, такую ​​как метаболизм, рост и размножение. Он делает это, регулируя экспрессию генов. Он также опосредует репликацию ДНК во время S-фазы клеточного цикла.


          Ядро не может быть местом синтеза белка, но играет очень важную роль. Узнайте, как: Где происходит синтез белка? Присоединяйтесь к нам на нашем форуме!

          9098 9006

          Общие биологические реакции в ядре

          Вот некоторые из общих реакций или биологических процессов, происходящих в ядре:

            Expression генов 5 ДНК репликация 8

            Expression Express

            Экспрессия гена — это преобразование информации из гена в мРНК посредством транскрипции, а затем в белок посредством трансляции, что приводит к фенотипическому проявлению гена. Транскрипция (первый этап экспрессии гена) у эукариот происходит в ядре (у прокариот в цитоплазме). Это процесс создания копии ДНК в мРНК с помощью фермента РНК-полимеразы .

            Хотя РНК-полимераза пересекает цепь ДНК-матрицы от 3′ → 5′, кодирующая (не матричная) цепь обычно используется в качестве контрольной точки. Следовательно, процесс идет в направлении 5′ → 3′, как и при репликации ДНК. Однако, в отличие от репликации ДНК, для запуска транскрипции не требуется праймер, и она использует спаривание оснований для создания копии РНК, содержащей урацил вместо тимина.

            Вторым этапом является трансляция, при которой цепь мРНК декодируется с образованием определенной последовательности аминокислот. Хотя этот этап происходит в цитоплазме, регуляторы процесса вырабатываются в ядре. Например, рРНК и тРНК продуцируются только посредством транскрипции (и, таким образом, пропуская стадию трансляции) генов, не кодирующих белок. рРНК и тРНК являются важными медиаторами трансляции мРНК. Однако перед трансляцией мРНК вновь синтезированная мРНК (называемая пре-мРНК) подвергается посттрансляционной модификации , которая происходит в ядре.Эти модификации включают 5′-кэпирование, 3′-полиаденилирование и сплайсинг РНК. мРНК, которые перемещаются в цитоплазму из ядра без модификаций, будут деградировать, а не транслироваться.

            Репликация ДНК

            Репликация ДНК – это процесс копирования и дублирования молекулы ДНК полуконсервативным способом. Копия содержит одну из исходных цепей в паре с вновь синтезированной цепью, комплементарной с точки зрения спаривания оснований AT и GC.Это происходит, в частности, во время S-фазы клеточного цикла. Это важно, так как это подготовительный этап перед клеточным делением (т.е. митоз или мейоз I).

             

            Биологическое значение ядра

            Ядро — самая большая цитоплазматическая структура в клетках животных. В клетках млекопитающих средний диаметр составляет 6 мкм. В то время как есть клетки, лишенные ядер, такие как эритроциты человека, есть также определенные клетки, которые имеют относительно больше ядер, например.грамм. остеокласты. Это означает, что остеокласты гораздо более активны с точки зрения регуляции генов, чем эритроциты. По мере созревания эритроциты теряют свое ядро, чтобы обеспечить большее сродство к газам, например. кислород.


            Белки образуются там, где находятся рибосомы. А как же рибосомы? Где они производятся? Получите ответ здесь: Где происходит синтез белка? Присоединяйтесь к нашему форуму!


             

            Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали о ядрах.

            Следующий .

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.