Асаблівасці будовы ядра. Будова і функцыі ядра клеткі

Ядро клеткі - найважнейшая яе арганэл, месца захоўвання і прайгравання спадчыннай інфармацыі. Гэта мембранная структура, якая займае 10-40% клеткі, функцыі якой вельмі важныя для жыццядзейнасці эукарыёт.Асноўныя. Аднак нават без наяўнасці ядра рэалізацыя спадчыннай інфармацыі магчымая. Прыкладам дадзенага працэсу з'яўляецца жыццядзейнасць бактэрыяльных клетак. Тым не менш асаблівасці будовы ядра і яго прызначэнне вельмі важныя для шматклеткавага арганізма.

Размяшчэнне ядра ў клетцы і яго структура

Ядро размяшчаецца ў тоўшчы цытаплазмы і непасрэдна кантактуе з шурпатай і гладкай Эндаплазматычная сеткай. Яно акружана дзвюма мембранамі, паміж якімі знаходзіцца перинуклеарное прастору. Ўнутры ядра прысутнічае матрікса, храмаціне і некаторы колькасць ядзеркаў.

Некаторыя сталыя чалавечыя клеткі не маюць ядра, а іншыя функцыянуюць ва ўмовах моцнага прыгнёту яго дзейнасці. У агульным выглядзе будынак ядра (схема) прадстаўлена як ядзерная паражніну, абмежаваная кариолеммой ад клеткі, якая змяшчае храмаціне і ядзеркі, фіксаваныя ў нуклеоплазме ядзернай матрікса.

будова кариолеммы

Для зручнасці вывучэння клеткі ядра, апошняе варта ўспрымаць як бурбалкі, абмежаваныя абалонкамі ад іншых бурбалак. Ядро - гэта бутэлечку з спадчыннай інфармацыяй, які знаходзіцца ў тоўшчы клеткі. Ад яе цытаплазмы ён агароджваецца бислойной ліпіднай абалонкай. Будова абалонкі ядра падобнае на клеткавую мембрану. У рэчаіснасці іх адрознівае толькі назва і колькасць слаёў. Без усяго гэтага яны з'яўляюцца аднолькавымі па будынку і функцый.

Будова кариолеммы (ядзернай мембраны) двуслойных: яна складаецца з двух ліпідных слаёў. Вонкавы билипидный пласт кариолеммы непасрэдна кантактуе з шурпатым ретикулумом эндоплазмы клеткі. Унутраная кариолемма - з змесцівам ядра. Паміж вонкавай і ўнутранай кариомембраной існуе перинуклеарное прастору. Мабыць, яно ўтварылася з-за электрастатычных з'явы - адштурхвання участкаў глицериновых рэшткаў.

Функцыяй ядзернай мембраны з'яўляецца стварэнне механічнага бар'ера, якая падзяляе ядро і цытаплазму. Унутраная мембрана ядра служыць месцам фіксацыі ядзернага матрікса - ланцугу бялковых малекул, якія падтрымліваюць аб'ёмную структуру. У двух ядзерных мембранах існуюць спецыяльныя пары: праз іх у цытаплазму да рібосомам выходзіць інфармацыйная РНК. У самой тоўшчы ядра знаходзяцца некалькі ядзеркаў і храмаціне.

Унутраная будова нуклеоплазмы

Асаблівасці будовы ядра дазваляюць параўнаць яго з самай клеткай. Ўнутры ядра таксама прысутнічае адмысловая асяроддзе (нуклеоплазма), прадстаўленая гель-золем, калоідным растворам бялкоў. Унутры яе ёсць нуклеоскелет (матрікса), прадстаўлены фібрылярныя вавёркамі. Асноўнае адрозненне складаецца толькі ў тым, што ў ядры прысутнічаюць пераважна кіслыя вавёркі. Мабыць, такая рэакцыя асяроддзя патрэбна для захавання хімічных уласцівасцяў нуклеінавых кіслот і праходжанні біяхімічных рэакцый.

ядзерка

Будова клеткавага ядра не можа быць завершаным без ядзерка. Ім з'яўляецца спирализованная рибосомальная РНК, якая знаходзіцца ў стадыі паспявання. Пазней з яе атрымаецца рыбасома - арганэл, неабходная для бялковага сінтэзу. У структуры ядзерка вылучаюць два кампаненты: фібрылярныя і глобулярный. Яны адрозніваюцца толькі пры электроннай мікраскапіі і не маюць сваіх мембран.

Фібрылярныя кампанент знаходзіцца ў цэнтры ядзерка. Ён уяўляе сабой ніткі РНК рибосомального тыпу, з якіх будуць збірацца рибосомные субадзінак. Калі разглядаць ядро (будова і функцыі), то відавочна, што з іх пасля будзе ўтвораны гранулярный кампанент. Гэта тыя ж спеюць рибосомальные субадзінак, якія знаходзяцца на больш позніх стадыях свайго развіцця. З іх неўзабаве ўтворацца Рыбасомы. Яны выдаляюцца з нуклеоплазмы праз ядзерныя пары кариолеммы і трапляюць на мембрану шурпатай Эндаплазматычная сеткі.

Храмаціне і храмасомы

Будова і функцыі ядра клеткі арганічна звязаныя: тут прысутнічае толькі тыя структуры, якія патрэбныя для захоўвання і прайгравання спадчыннай інфармацыі. Таксама існуе кариоскелет (матрікса ядра), функцыяй якога з'яўляецца падтрыманне формы арганэл. Аднак самай важнай складнікам ядра з'яўляецца храмаціне. Гэта храмасомы, якія граюць ролю картатэк розных груп генаў.

Храмаціне ўяўляе сабой складаны бялок, які складаецца з полипетида чацвярцічнай структуры, злучанага з нуклеінавай кіслатой (РНК або ДНК). У плазмидах бактэрый храмаціне таксама прысутнічае. Амаль чвэрць ад усяго вагі храмаціне складаюць гистоны - вавёркі, адказныя за "ўпакоўку" спадчыннай інфармацыі. Гэтую асаблівасць структуры вывучае біяхімія і біялогія. Будынак ядра складанае як раз з-за храмаціне і наяўнасці працэсаў, чаргуецца яго спіралізацыі і деспирализацию.

Наяўнасць гистонов дае магчымасць ўшчыльняць і ўкамплектаваць нітка ДНК ў невялікім месцы - у ядры клеткі. Гэта адбываецца наступным чынам: гистоны ўтвараюць нуклеосомы, якія ўяўляю сабой структуру накшталт караляў. Н2В, Н3, Н2А і Н4 - гэта галоўныя гистоновые вавёркі. Нуклеосома ўтворана чатырма парамі кожнага з прадстаўленых гистонов. Пры гэтым гистон Н1 з'яўляецца линкерным: ён звязаны з ДНК ў месцы е ўваходу ў нуклеосому. Ўпакоўка ДНК адбываецца ў выніку "намотвання" лінейнай малекулы на 8 бялкоў гистоновой структуры.

Будынак ядра, схема якога прадстаўлена вышэй, мяркуе наяўнасць соленоидподобной структуры ДНК, ўкамплектаванай на гистонах. Таўшчыня дадзенага кангламерату складае каля 30 нм. Пры гэтым структура можа ўшчыльняцца і далей, каб займаць менш месцы і менш падвяргацца механічных пашкоджанняў, непазбежна якія ўзнікаюць у працэсе жыцця клеткі.

фракцыі храмаціне

Структура, будова і функцыі ядра клеткі зацыкленыя на тым, каб падтрымліваць дынамічныя працэсы спіралізацыі і деспирализации храмаціне. Таму існуе дзве галоўныя яго фракцыі: моцна спирализованная (гетерохроматин) і малоспирализованная (эухроматин). Яны падзеленыя як структурна, так і функцыянальна. У гетерохроматине ДНК добра абаронена ад любых уздзеянняў і не можа транскрыбаваць. Эухроматин абаронены слабым, аднак гены могуць падвойвацца для сінтэзу бялку. Часцей за ўсё ўчасткі гетерохроматина і эухроматина чаргуюцца на працягу даўжыні ўсёй храмасомы.

храмасомы

Клеткавае ядро, будова і функцыі якога апісваюцца ў дадзенай публікацыі, змяшчае храмасомы. Гэта складаны і кампактна ўпакаваны храмаціне, убачыць які можна пры светлавой мікраскапіі. Аднак гэта магчыма толькі ў выпадку, калі на прадметным шкле размешчана клетка ў стадыі митотического або мейотического дзялення. Адным іх этапаў з'яўляецца спіралізацыі храмаціне з адукацыяй храмасом. Іх структура гранічна простая: храмасома мае целамерамі і два пляча. У кожнага шматклеткавага арганізма аднаго віду аднолькавае будынак ядра. Табліца хромосомного набору ў яго таксама аналагічная.

Рэалізацыя функцый ядра

Асноўныя асаблівасці будовы ядра звязаныя з выкананнем некаторых функцый і неабходнасцю іх кантролю. Ядро гуляе ролю сховішча спадчыннай інфармацыі, то бок, гэта свайго роду картатэка з запісанымі паслядоўнасцямі амінакіслот усіх бялкоў, якія могуць сінтэзавацца ў клетцы. Значыць, для выканання якой-небудзь функцыі клетка павінна сінтэзаваць бялок, структура якога закадавана ў гене.

Каб ядро "разумела", які пэўна бялок трэба сінтэзаваць у патрэбную гадзіну, існуе сістэма вонкавых (мембранных) і ўнутраных рэцэптараў. Інфармацыя ад іх паступае да ядра з дапамогай малекулярных перадатчыкаў. Найбольш часта гэта рэалізуецца пры дапамозе аденилатциклазного механізму. Так на клетку ўздзейнічаюць гармоны (адрэналін, норадреналіна) і некаторыя лекі з гідрафільнай структурай.

Другім механізмам перадачы інфармацыі з'яўляецца ўнутраны. Ён уласцівы липофильным малекулам - кортікостероіды. Гэта рэчыва пранікае праз билипидную мембрану клеткі і накіроўваецца да ядра, дзе ўзаемадзейнічае з яго рэцэптарам. У выніку актывацыі рэцэптарных комплексаў, размешчаных на клеткавай мембране (аденилатциклазный механізм) або на кариолемме, запускаецца рэакцыя актывацыі вызначанага гена. Ён реплицируется, на яго падставе будуецца інфармацыйная РНК. Пазней па структуры апошняй сінтэзуецца бялок, які выконвае некаторую функцыю.

Ядро мнагаклетачных арганізмаў

У мнагаклетачных арганізме асаблівасці будовы ядра такія ж, як і ў аднаклетачных. Хоць існуюць некаторыя нюансы. Па-першае, многоклеточность мае на ўвазе, што ў шэрагу клетак будзе выдзелена свая спецыфічная функцыя (або некалькі). Гэта значыць, што некаторыя гены пастаянна будуць деспирализованы, тады як іншыя знаходзяцца ў неактыўным стане.

Да прыкладу, у клетках тлушчавай тканіны сінтэз бялкоў будзе ісці малаактыўны, а таму вялікая частка храмаціне спирализована. А ў клетках, да прыкладу, экзакрынныя часткі падстраўнікавай залозы, працэсы біясінтэзу бялкоў ідуць пастаянна. Таму іх храмаціне деспирализован. На тых участках, гены якіх реплицируются часцей за ўсё. Пры гэтым важная ключавая асаблівасць: хромосомных набор ўсіх клетак аднаго арганізма аднолькавы. Толькі з-за дыферэнцыяцыі функцый у тканінах некаторыя з іх выключаются з працы, а іншыя деспирализуются часцей за астатнія.

Бяз'ядзерныя клеткі арганізма

Існуюць клеткі, асаблівасці будовы ядра якіх могуць не разглядацца, таму як яны ў выніку сваёй жыццядзейнасці альбо прыгнятаюць яго функцыю, альбо зусім пазбаўляюцца ад яго. Найпросты прыклад - эрытрацыты. Гэта крывяныя клеткі, ядро у якіх прысутнічае толькі на ранніх стадыях развіцця, калі сінтэзуецца гемаглабін. Як толькі яго колькасці дастаткова для пераносу кіслароду, ядро выдаляецца з клеткі, каб палегчыць яе не перашкаджаць транспарце кіслароду.

У агульным выглядзе эрытрацыт ўяўляе сабой цытаплазматычная мяшок, напоўнены гемаглабінам. Падобная структура характэрная і для тлушчавых клетак. Будова клеткавага ядра адыпацытаў гранічна спрошчана, яно памяншаецца і ссоўваецца да мембране, а працэсы бялковага сінтэзу максімальна прыгнятаюцца. Гэтыя клеткі таксама нагадваюць "мяшкі", напоўненыя тлушчам, хоць, зразумела, разнастайнасць біяхімічных рэакцый у іх крыху большае, чым у эрытрацытах. Трамбацыты таксама не маюць ядра, аднак іх не варта лічыць паўнавартаснымі клеткамі. Гэта аскепкі клетак, неабходныя для рэалізацыі працэсаў гемастазу.