Какво е клетъчно ядро ​​накратко? Какво е ядро ​​- в биологията: свойства и функции

Ядрото е основният компонент на живата клетка, който носи наследствена информация, кодирана от набор от гени. Заема централно място в клетката. Размерите варират, формата обикновено е сферична или овална. Диаметърът на ядрото в различни клетки може да бъде от 8 до 25 микрона. Има изключения, например рибните яйца имат ядра с диаметър 1 mm.

Характеристики на структурата на ядрото

Ядрото е пълно с течност и няколко структурни елемента. Съдържа черупка, набор от хромозоми, нуклеоплазма и ядро. Обвивката е двумембранна, между мембраните има перинуклеарно пространство.

Външна мембранаподобен по структура на ендоплазмения ретикулум. Той е свързан със спешното отделение, което изглежда се разклонява от ядрената обвивка. Рибозомите са разположени извън ядрото.

Вътрешна мембранаиздръжлив, тъй като съдържа ламина. Той изпълнява поддържаща функция и служи като точка на закрепване на хроматина.

Мембраната има пори, които осигуряват обменни процеси с цитоплазмата. Ядрени порисе състоят от транспортни протеини, които доставят вещества в кариоплазмата чрез активен транспорт. Само малки молекули могат да преминават пасивно през отворите на порите. Освен това всяка пора е покрита с порозома, която регулира метаболитните процеси в ядрото.

Брой ядраварира в клетки с различна специализация. В повечето случаи клетките са едноядрени, но има тъкани, изградени от многоядрени клетки (черен дроб или мозъчна тъкан). Има клетки без ядро ​​- това са зрели червени кръвни клетки.

В протозоите има два вида ядра: някои са отговорни за съхраняването на информация, други са отговорни за синтеза на протеини.

Ядрото може да бъде в състояние на покой (интерфазен период) или деление. Преминавайки към интерфаза, изглежда като сферична формация с много бели гранули (хроматин). Има два вида хроматин: хетерохроматин и еухроматин.

Еухроматинът е активен хроматин, който поддържа деспирализирана структура в покойното ядро ​​и е способен на интензивен синтез на РНК.

Хетерохроматинът е области от хроматин, които са в кондензирано състояние. При необходимост може да премине в еухроматично състояние.

При използване на цитологичния метод за оцветяване на ядрото (според Romanovsky-Giemsa) беше установено, че хетерохроматинът променя цвета си, но еухроматинът не го прави. Хроматинът се състои от нуклеопротеинови нишки, наречени хромозоми. Хромозомите носят основната генетична информация за всеки човек. Хроматинът е форма на съществуване на наследствена информация в интерфазния период на клетъчния цикъл, по време на деленето се трансформира в хромозоми.

Хромозомна структура

Всяка хромозома е изградена от двойка хроматиди, които са успоредни една на друга и са свързани само на едно място - центромера. Центромерът разделя хромозомата на две рамена. В зависимост от дължината на ръцете се разграничават три вида хромозоми:

• Равни рамене;
• разнообразие,
• едно рамо

Някои хромозоми имат допълнителен участък, който е прикрепен към основния чрез нишковидни връзки - това е сателит. Сателитите помагат да се идентифицират различни двойки хромозоми.

Метафазното ядро ​​е плоча, където са разположени хромозомите. По време на тази фаза на митозата се изучават броят и структурата на хромозомите. По време на метафазата сестринските хромозоми се придвижват към центъра и се разделят на две хроматиди.

Устройство на ядрото

Ядрото съдържа и немембранно образувание - ядрото. Нуклеолите са уплътнени кръгли тела, способни да пречупват светлината. Това е основното място за синтез на рибозомна РНК и основни протеини.

Броят на нуклеолите варира в различните клетки, те могат да се обединят в едно голямо образувание или да съществуват отделно един от друг под формата на малки частици. Когато се активират синтетични процеси, обемът на ядрото се увеличава. Липсва черупка и е заобиколен от кондензиран хроматин. Ядрото също съдържа метали, най-вече цинк. По този начин ядрото е динамична, променяща се формация, необходима за синтеза на РНК и нейния транспорт в цитоплазмата.

Нуклеоплазмата запълва цялото вътрешно пространство на ядрото. Нуклеоплазмата съдържа ДНК, РНК, протеинови молекули и ензимни вещества.

Функции на ядрото в клетката

1. Участва в синтеза на протеин и рибозомна РНК.
2. Регулира функционалната активност на клетката.
3. Запазване на генетичната информация, нейното точно възпроизвеждане и предаване на потомството.

Роля и значение на ядрото

Ядрото е основното хранилище на наследствена информация и определя фенотипа на организма. В ядрото ДНК съществува непроменена благодарение на ензимите за ядрено възстановяване, които могат да елиминират увреждането и мутациите. По време на клетъчното делене ядрените механизми гарантират, че генетичната информация се разпределя точно и равномерно в дъщерните клетки.

Клетъчното ядро ​​е структура, заобиколена от мембрани, която съдържа наследствена информация и контролира растежа и възпроизводството. Това е командният център на еукариотната клетка и като правило най-значимият.

Устройство и значение на клетъчното ядро

Схема на структурата на ядрото / Wikimedia

Клетъчното ядро ​​е заобиколено от двойна мембрана, наречена ядрена обвивка. Тази мембрана отделя съдържанието на ядрото от.

Подобно на клетъчната мембрана, ядрената обвивка е съставена от фосфолипиди, които образуват липиден двоен слой. Той помага да се поддържа формата на ядрото и регулира потока на молекулите в и извън ядрото през ядрените пори.

Хромозомите са разположени вътре в ядрото. Те се състоят от ДНК, която съдържа информация за наследствеността, растежа, развитието и възпроизводството на клетките. Когато една клетка е в състояние на „покой“, тоест не се дели, хромозомите са организирани в дълги, заплетени структури, наречени , а не в отделни хромозоми, както обикновено мислим.

Нуклеол

Вътре в ядрото има плътна структура, изградена от РНК и протеини, наречена нуклеола, която съдържа нуклеоларни организатори, които са части от хромозоми с гени за синтеза на рибозоми. Ядрото помага за синтеза на рибозоми чрез транскрибиране и сглобяване на рибозомна РНК. Рибозомата се състои от рибозомна РНК (рРНК) и протеини.

Синтез на протеини

Ядрото регулира протеиновия синтез в цитоплазмата с помощта на информационна РНК (иРНК), която е транскрибиран сегмент от ДНК, който служи като шаблон за производство на протеин. Произвежда се в ядрото и преминава в цитоплазмата през ядрените пори в мембраната.

Веднъж попаднали в цитоплазмата, рибозомите и други РНК молекули, наречени информационна РНК, работят заедно, за да преведат иРНК, за да произведат протеини.

Структура на еукариотните клетки

В допълнение към клетъчното ядро ​​има и други видове клетъчни органели. Следните клетъчни структури също могат да бъдат намерени в типичен еукариот:

• - помагат при организирането на сглобяването на микротубулите.
• - съхранение на клетъчна ДНК.
• - осигуряват клетъчно движение.
• - защитава целостта на вътрешността на клетката.
• - синтезира въглехидрати и липиди.

Ядрото е най-важният компонент на клетката. Клетъчното ядро ​​съдържа ДНК, т.е. гени и благодарение на това изпълнява две основни функции:

1) съхранение и възпроизвеждане на генетична информация

2) регулиране на метаболитните процеси, протичащи в клетката

Безядрена клетка не може да съществува дълго време, а ядрото също не е способно на независимо съществуване, следователно цитоплазмата и ядрото образуват взаимозависима система. Повечето клетки имат едно ядро. Често е възможно да се наблюдават 2-3 ядра в едно, например в чернодробните клетки. Известни са и многоядрени клетки, като броят на ядрата може да достигне няколко десетки. Формата на ядрото зависи до голяма степен от формата на клетката, тя може да бъде напълно неправилна. Има сферични и многолопатни зърна. Инвагинациите и израстъците на ядрената мембрана значително увеличават повърхността на ядрото и по този начин укрепват връзката на ядрените и цитоплазмените структури и вещества.

Основна структура

Ядрото е заобиколено от обвивка, която се състои от две мембрани с типична структура. Външната ядрена мембрана на повърхността, обърната към цитоплазмата, е покрита с рибозоми, вътрешната мембрана е гладка.

Ядрената обвивка е част от мембранната система на клетката.Израстъците на външната ядрена мембрана се свързват с каналите на ендоплазмения ретикулум, образувайки единна система от комуникационни канали.Обменът на вещества между ядрото и цитоплазмата се осъществява в две основни пътища , Първо, ядрената обвивка е проникната от множество пори, през които се обменят молекули между ядрото и цитоплазмата, Второ, веществата от ядрото в цитоплазмата и обратно могат да влязат поради освобождаването на инвагинации и израстъци на ядрената обвивка , Въпреки активния обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата, ядрената обвивка ограничава ядреното съдържание от цитоплазмата, като по този начин осигурява различия в химичния състав на ядрения сок и цитоплазмата, което е необходимо за нормалното функциониране на ядрените структури.

Съдържанието на ядрото е разделено на ядрен сок, хроматин и ядро.

В жива клетка ядреният сок изглежда като безструктурна маса, която запълва празнините между структурите на ядрото. Ядреният сок съдържа различни протеини, включително повечето ядрени ензими, хроматинови протеини и рибозомни протеини. Ядреният сок също съдържа свободни нуклеотиди, необходими за изграждането на ДНК молекули и РНК, аминокиселини, всички видове РНК, както и продукти от дейността на ядрото и хроматина, които след това се транспортират от ядрото до цитоплазмата.

Хроматин (на гръцки chroma - цвят, цвят) се наричат ​​струпвания, гранули и мрежовидни структури на ядрото, които са интензивно оцветени с някои багрила и се различават по форма от ядрото. Хроматинът съдържа ДНК и протеини и представлява спирализирани и уплътнени участъци от хромозоми. Спираловидните участъци от хромозоми са генетично неактивни.

Тяхната специфична роля - пренос на генетична информация - може да бъде изпълнена само от деспирализирани-неусукани участъци от хромозоми, които поради малката си дебелина не се виждат в светлинен микроскоп.

В делящите се клетки всички хромозоми са силно спирализирани, скъсени и придобиват компактни размери и форми.Хромозомата е независима ядрена структура, която има рамена и първична стеснение.Формата на хромозомите зависи от позицията на т.нар. първична стеснение или centormer, областта, към която по време на клетъчното делене (митоза) са прикрепени нишки на вретено. Центромерът разделя хромозомата на две рамена. Местоположението на центромера определя три основни типа хромозоми:

1) равни рамене - с рамене с еднаква или почти еднаква дължина;

2) нееднакви рамене - с рамене с нееднаква дължина;

3) пръчковидни - с едно дълго и второ много късо, понякога трудно забележимо, рамо. Има и точкови хромозоми с много къси рамена.

Изследването на хромозомите позволи да се установят следните факти.

1. Във всички соматични клетки на всеки растителен или животински организъм броят на хромозомите е еднакъв.

2. Половите клетки винаги съдържат две хромозоми по-малко от соматичните клетки на даден тип организъм.

3. Всички организми, принадлежащи към един и същи вид, имат еднакъв брой хромозоми в клетките си.

Броят на хромозомите не зависи от нивото на организация и не винаги показва връзка: същият брой може да се намери в систематични групи, които са много отдалечени една от друга и могат да бъдат много различни при видове, които са близки по произход.

По този начин броят на хромозомите сам по себе си не е видоспецифична характеристика, но характеристиките на хромозомния набор като цяло са видоспецифични, т.е. характерни само за един вид организми, растения, растения или животни.

Наборът от количествени (брой и размер) и качествени (форма) характеристики на хромозомния набор на соматична клетка се нарича кариотип.

Броят на хромозомите в кариотипа на повечето видове живи организми е равен.Това се обяснява с факта, че в соматичните клетки има две хромозоми с еднаква форма и размер - едната от бащиния организъм, втората от майчиния. Хромозоми, които са еднакви по форма и размер и носят едни и същи гени, се наричат ​​хомоложни.

Хромозомният набор от соматична клетка, в който всяка хромозома има двойка, се нарича двоен или диплоиден и се обозначава с 2N. Количеството ДНК, съответстващо на диплоиден набор от хромозоми, се обозначава с 2C.

От всяка двойка хомоложни хромозоми само една попада в зародишните клетки и следователно хромозомният набор от гамети се нарича единичен или хаплоиден. Кариотипът на такива клетки е означен като 2n1c.

Диплоиден брой хромозоми при животни и растения.

Вид организми	Брой хромозоми
Малариен плазмодий	2
Шаран	104
Конска аскарида	2
Човек	46
Дрозофила плодова муха	8
Обикновен ясен	46
Главна въшка	12
Шимпанзе	48
спанак	12
Хлебарка	48
домашна муха	12
Пипер	48
Тритон	24
Домашна овца	54>
Кожухово дърво, борово дърво	24
Домашно куче	78
Костур	28
гълъб	80

След завършване на клетъчното делене хромозомите се дисспирализират и в ядрата на получените дъщерни клетки отново стават видими само тънка мрежа и бучки хроматин.

Третата структура, характерна за клетката, е ядрото, което представлява плътно кръгло тяло, потопено в ядрен сок. В ядрата на различни клетки, както и в ядрото на една и съща клетка, в зависимост от нейното функционално състояние, броят на нуклеолите може да варира от 1 до 5-7 или повече. Броят на нуклеолите може да надвишава броя на хромозомите в комплекта; това се случва поради селективната редупликация на гени, отговорни за синтеза на рРНК. Нуклеолите присъстват само в неделящите се ядра; по време на митозата те изчезват поради спирализиране на хромозомите и освобождаването на всички предварително образувани рибозоми в цитоплазмата и след завършване на деленето се появяват отново.

Ядрото не е независима структура от ядрото, а се образува около областта на хромозомата, в която е кодирана структурата на рРНК. Тази част от хромозомата - генът - се нарича нуклеоларен организатор (NO) и върху него се извършва синтеза на r-RNA.

В допълнение към натрупването на r-RNA, в ядрото се образуват рибозомни субединици, които след това се преместват в цитоплазмата и, комбинирайки се с участието на Ca2+ катиони, образуват интегрални рибозоми, способни да участват в биосинтезата на протеини.

По този начин ядрото е натрупване на r-RNA и рибозоми на различни етапи на образуване, което се основава на част от хромозомата, която носи гена - нуклеоларен организатор, който съдържа наследствена информация за структурата на r-RNA.

Клетъчното ядро ​​е един от основните компоненти на всички растителни и животински клетки, неразривно свързан с обмена, предаването на наследствена информация и др.

Формата на клетъчното ядро ​​варира в зависимост от вида на клетката. Има овални, сферични и с неправилна форма - подковообразни или многоделни клетъчни ядра (при левкоцитите), мънистовидни клетъчни ядра (при някои ресничести), разклонени клетъчни ядра (при жлезистите клетки на насекомите) и др. клетъчното ядро ​​е различно, но обикновено се свързва с обема на цитоплазмата. Нарушаването на това съотношение по време на клетъчния растеж води до клетъчно делене. Броят на клетъчните ядра също варира - повечето клетки имат едно ядро, въпреки че се срещат двуядрени и многоядрени клетки (например някои клетки на черния дроб и костния мозък). Положението на ядрото в клетката е характерно за всеки тип клетка. При зародишните клетки ядрото обикновено се намира в центъра на клетката, но може да се движи, докато клетката се развива и в цитоплазмата се образуват специализирани зони или в нея се отлагат резервни вещества.

В клетъчното ядро ​​се разграничават основните структури: 1) ядрената мембрана (ядрена мембрана), през чиито пори се извършва обмен между клетъчното ядро ​​и цитоплазмата [има доказателства, че ядрената мембрана (състояща се от два слоя) ) непрекъснато преминава в мембраните на ендоплазмения ретикулум (виж) и комплекса на Голджи]; 2) ядрен сок или кариоплазма, полутечна, слабо оцветена плазмена маса, която запълва всички клетъчни ядра и съдържа останалите компоненти на ядрото; 3) (виж), които в неразделящо се ядро ​​се виждат само с помощта на специални микроскопски методи (на оцветен участък от неделяща се клетка хромозомите обикновено изглеждат като неправилна мрежа от тъмни нишки и зърна, общо наричани ); 4) едно или повече сферични тела - нуклеоли, които са специализирана част от клетъчното ядро ​​и са свързани със синтеза на рибонуклеинова киселина и протеини.

Клетъчното ядро ​​има сложна химическа организация, в която най-важна роля играят нуклеопротеините, продукт на комбинация с протеини. Има два основни периода в живота на клетката: интерфаза, или метаболитен, и митотичен, или период на делене. И двата периода се характеризират главно с промени в структурата на клетъчното ядро. В интерфазата клетъчното ядро ​​е в състояние на покой и участва в протеиновия синтез, регулирането на формообразуването, процесите на секреция и други жизненоважни функции на клетката. По време на периода на делене настъпват промени в клетъчното ядро, което води до преразпределение на хромозомите и образуване на дъщерни клетъчни ядра; по този начин наследствената информация се предава чрез ядрени структури към ново поколение клетки.

Клетъчните ядра се възпроизвеждат само чрез делене, като в повечето случаи се делят и самите клетки. Обикновено се прави разлика между: директно разделяне на клетъчното ядро ​​чрез лигиране - амитоза и най-често срещаният начин за разделяне на клетъчните ядра - типично индиректно делене или митоза (виж).

Действието на йонизиращото лъчение и някои други фактори могат да променят генетичната информация, съдържаща се в клетъчното ядро, което води до различни промени в ядрения апарат, които понякога могат да доведат до смъртта на самите клетки или да причинят наследствени аномалии в потомството (виж Наследственост Следователно, изследването на структурата и функциите на клетките на ядрото, особено на връзките между хромозомните връзки и наследяването на черти, които се занимават с цитогенетика, е от голямо практическо значение за медицината (виж).

Вижте също клетка.

Клетъчното ядро ​​е най-важният компонент на всички растителни и животински клетки.

Клетка без ядро ​​или с увредено ядро ​​не може да изпълнява функциите си нормално. Клетъчното ядро, или по-точно дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК), организирана в нейните хромозоми (виж), е носител на наследствена информация, която определя всички характеристики на клетката, тъканите и целия организъм, неговата онтогенеза и нормите на реакция на тялото. на влиянията на околната среда. Наследствената информация, съдържаща се в ядрото, е кодирана в ДНК молекулите, които изграждат хромозомата чрез последователност от четири азотни бази: аденин, тимин, гуанин и цитозин. Тази последователност е матрицата, която определя структурата на протеините, синтезирани в клетката.

Дори най-незначителните нарушения в структурата на клетъчното ядро ​​водят до необратими промени в свойствата на клетката или до нейната смърт. Опасността от йонизиращо лъчение и много химикали за наследствеността (виж) и за нормалното развитие на плода се основава на увреждане на ядрата в зародишните клетки на възрастен организъм или в соматичните клетки на развиващия се ембрион. Трансформацията на нормална клетка в злокачествена също се основава на определени нарушения в структурата на клетъчното ядро.

Размерът и формата на клетъчното ядро ​​и съотношението на неговия обем към обема на цялата клетка са характерни за различни тъкани. Една от основните характеристики, която отличава елементите на бялата и червената кръв, е формата и размерът на техните ядра. Ядрата на левкоцитите могат да бъдат с неправилна форма: извита, с форма на наденица, с форма на нокти или мъниста; в последния случай всяка секция на сърцевината е свързана със съседната чрез тънък джъмпер. В зрелите мъжки зародишни клетки (сперма) клетъчното ядро ​​представлява по-голямата част от общия клетъчен обем.

Зрелите еритроцити (виж) на хора и бозайници нямат ядро, тъй като го губят по време на процеса на диференциация. Те имат ограничен живот и не могат да се възпроизвеждат. Клетките на бактериите и синьо-зелените водорасли нямат рязко очертано ядро. Те обаче съдържат всички химични вещества, характерни за клетъчното ядро, които се разпределят по време на деленето на дъщерни клетки със същата закономерност, както в клетките на висшите многоклетъчни организми. При вирусите и фагите ядрото е представено от една ДНК молекула.

При изследване на покойна (неделяща се) клетка под светлинен микроскоп клетъчното ядро ​​може да изглежда като безструктурна везикула с едно или няколко ядра. Клетъчното ядро ​​е добре оцветено със специални ядрени багрила (хематоксилин, метиленово синьо, сафранин и др.), Които обикновено се използват в лабораторната практика. С помощта на фазово-контрастно устройство клетъчното ядро ​​може да се изследва интравитално. През последните години микрокинематографията, белязаните С14 и Н3 атоми (авторадиография) и микроспектрофотометрията са широко използвани за изследване на процесите, протичащи в клетъчното ядро. Последният метод се използва особено успешно за изследване на количествените промени в ДНК в ядрото по време на жизнения цикъл на клетката. Електронният микроскоп позволява да се разкрият детайли от фината структура на ядрото на клетка в покой, които са неоткриваеми в оптичен микроскоп (фиг. 1).

Ориз. 1. Съвременна схема на структурата на клетката, базирана на наблюдения в електронен микроскоп: 1 - цитоплазма; 2 - апарат на Голджи; 3 - центрозоми; 4 - ендоплазмен ретикулум; 5 - митохондрии; 6 - клетъчна мембрана; 7 - ядро ​​обвивка; 8 - ядро; 9 - сърцевина.

По време на клетъчното делене - кариокинеза или митоза (виж) - клетъчното ядро ​​претърпява серия от сложни трансформации (фиг. 2), по време на които неговите хромозоми стават ясно видими. Преди клетъчното делене всяка хромозома на ядрото синтезира подобна от вещества, присъстващи в ядрения сок, след което майчината и дъщерната хромозома се отклоняват към противоположните полюси на делящата се клетка. В резултат на това всяка дъщерна клетка получава същия набор от хромозоми като майчината клетка, а с него и наследствената информация, съдържаща се в нея. Митозата осигурява идеално правилното разделяне на всички хромозоми на ядрото на две равни части.

Митозата и мейозата (виж) са най-важните механизми, които осигуряват моделите на наследствените явления. В някои прости организми, както и в патологични случаи в клетки на бозайници и хора, клетъчните ядра се делят чрез просто свиване или амитоза. През последните години беше доказано, че дори по време на амитоза протичат процеси, които осигуряват разделянето на клетъчното ядро ​​на две равни части.

Наборът от хромозоми в ядрото на клетката на индивида се нарича кариотип (виж). Кариотипът във всички клетки на даден индивид обикновено е еднакъв. Много вродени аномалии и деформации (синдром на Даун, синдром на Клайнфелтер, синдром на Търнър-Шерешевски и др.) са причинени от различни кариотипни аномалии, възникнали или в ранните етапи на ембриогенезата, или по време на узряването на зародишната клетка, от която е възникнал анормалният индивид. Аномалиите в развитието, свързани с видими нарушения в хромозомните структури на клетъчното ядро, се наричат ​​хромозомни заболявания (виж Наследствени болести). Различни хромозомни увреждания могат да бъдат причинени от действието на физични или химични мутагени (фиг. 3). Понастоящем методи, които позволяват бързо и точно установяване на кариотипа на човек, се използват за ранна диагностика на хромозомни заболявания и за изясняване на етиологията на определени заболявания.

Ориз. 2. Етапи на митоза в клетки от човешка тъканна култура (трансплантируем щам HEp-2): 1 - ранна профаза; 2 - късна профаза (изчезване на ядрената мембрана); 3 - метафаза (стадий на майчината звезда), изглед отгоре; 4 - метафаза, страничен изглед; 5 - анафаза, началото на хромозомната дивергенция; 6 - анафаза, хромозомите са разделени; 7 - телофаза, стадий на дъщерни спирали; 8 - телофаза и делене на клетъчното тяло.

Ориз. 3. Увреждане на хромозомите, причинено от йонизиращо лъчение и химически мутагени: 1 - нормална телофаза; 2-4 - телофази с мостове и фрагменти в човешки ембрионални фибробласти, облъчени с рентгенови лъчи в доза 10 r; 5 и 6 - същото в хемопоетичните клетки на морското свинче; 7 - хромозомен мост в епитела на роговицата на мишка, облъчена с доза от 25 r; 8 - фрагментация на хромозоми в човешки ембрионални фибробласти в резултат на излагане на нитрозоетилурея.

Важен органел на клетъчното ядро ​​- ядрото - е продукт на жизнената активност на хромозомите. Той произвежда рибонуклеинова киселина (РНК), която е основен междинен продукт в синтеза на протеини, произвеждани от всяка клетка.

Клетъчното ядро ​​е отделено от околната цитоплазма (виж) с мембрана, чиято дебелина е 60-70 Å.

През порите на мембраната веществата, синтезирани в ядрото, навлизат в цитоплазмата. Пространството между ядрената обвивка и всички нейни органели е изпълнено с кариоплазма, състояща се от основни и киселинни протеини, ензими, нуклеотиди, неорганични соли и други нискомолекулни съединения, необходими за синтеза на дъщерни хромозоми по време на деленето на клетъчното ядро.

Във всяка жива клетка протичат множество биохимични реакции и процеси. За да ги контролирате, както и да регулирате много жизненоважни фактори, е необходима специална структура. Какво е ядро ​​в биологията? Какво го прави ефективен при изпълнение на задачата му?

Какво е ядро ​​в биологията. Определение

Ядрото е основна структура на всяка клетка в тялото. Какво е ядрото? В биологията той е най-важният компонент на всеки организъм. Ядрото може да се намери както в едноклетъчни протозои, така и в високо организирани представители на еукариотния свят. Основната функция на тази структура е съхранението и предаването на генетична информация, която също се съдържа тук.

След оплождането на яйцеклетката от спермата се извършва сливането на две хаплоидни ядра. След сливането на зародишните клетки се образува зигота, чието ядро ​​вече носи диплоиден набор от хромозоми. Това означава, че кариотипът (генетичната информация на ядрото) вече съдържа копия на гени както от майката, така и от бащата.

Състав на ядрото

Каква е характеристиката на ядрото? Биологията внимателно изучава състава на ядрения апарат, тъй като това може да даде тласък на развитието на генетиката, селекцията и молекулярната биология.

Ядрото е структура с двойна мембрана. Мембраните са продължение на това, което е необходимо за транспортирането на образуваните вещества от клетката. Съдържанието на ядрото се нарича нуклеоплазма.

Хроматинът е основното вещество на нуклеоплазмата. Съставът на хроматина е разнообразен: той съдържа предимно нуклеинови киселини (ДНК и РНК), както и протеини и много метални йони. ДНК в нуклеоплазмата е подредена по подреден начин под формата на хромозоми. Това са хромозомите, които се удвояват по време на деленето, след което всеки набор от тях преминава в дъщерни клетки.

РНК в нуклеоплазмата най-често се среща в два вида: иРНК и рРНК. се образува по време на процеса на транскрипция - четене на информация от ДНК. Молекула от такава рибонуклеинова киселина по-късно напуска ядрото и впоследствие служи като матрица за образуването на нови протеини.

Рибозомната РНК се произвежда в специални структури, наречени нуклеоли. Ядрото е изградено от крайните участъци на хромозомите, образувани от вторични стеснения. Тази структура може да се види под светлинен микроскоп като уплътнено петно ​​върху ядрото. Рибозомните РНК, които се синтезират тук, също навлизат в цитоплазмата и след това заедно с протеините образуват рибозоми.

Съставът на ядрото има пряко влияние върху функциите. Биологията като наука изучава свойствата на хроматина, за да разбере по-добре процесите на транскрипция и клетъчно делене.

Функции на ядрото. Биология на процесите в ядрото

Първата и най-важна функция на ядрото е съхраняването и предаването на наследствена информация. Ядрото е уникална структура на клетката, защото съдържа повечето от човешките гени. Кариотипът може да бъде хаплоиден, диплоиден, триплоиден и т.н. Плоидността на отровата зависи от функцията на самата клетка: гаметите са хаплоидни, а соматичните клетки са диплоидни. Ендоспермните клетки на покритосеменните растения са триплоидни и накрая, много разновидности на културите имат полиплоиден набор от хромозоми.

Трансферът в цитоплазмата от ядрото се извършва по време на образуването на иРНК. По време на процеса на транскрипция се четат необходимите гени на кариотипа и в крайна сметка се синтезират информационни или информационни РНК молекули.

Наследствеността се проявява и по време на клетъчното делене чрез митоза, мейоза или амитоза. Във всеки случай ядрото изпълнява своята специфична функция. Например, в профазата на митозата, ядрената мембрана се разрушава и силно уплътнените хромозоми навлизат в цитоплазмата. Въпреки това, при мейозата, преминаването на хромозома се случва преди мембраната да бъде унищожена в ядрото. А при амитозата ядрото е напълно унищожено и има малък принос в процеса на делене.

В допълнение, ядрото индиректно участва в транспортирането на вещества от клетката поради пряката връзка на мембраната с EPS. Ето какво е ядрото в биологията.

Форма на ядките

Ядрото, неговата структура и функции могат да зависят от формата на мембраната. Ядреният апарат може да бъде кръгъл, удължен, под формата на остриета и др. Често формата на ядрото е специфична за отделните тъкани и клетки. Едноклетъчните организми се различават по начина на хранене и жизнения цикъл, като в същото време се различават и формите на ядрените мембрани.

Разнообразието във формата и размера на ядрото може да се види в примера с левкоцитите.

• Неутрофилното ядро ​​може да бъде сегментирано и несегментирано. В първия случай те говорят за подковообразно ядро ​​и тази форма е характерна за младите клетки. Сегментираното ядро ​​е резултат от образуването на няколко дяла в мембраната, в резултат на което се образуват няколко части, свързани помежду си.
• При еозинофилите ядрото има характерна форма на дъмбел. В този случай ядреният апарат се състои от два сегмента, свързани с преграда.
• Почти целият обем на лимфоцитите е зает от огромно ядро. Само малка част от цитоплазмата остава в периферията на клетката.
• В жлезистите клетки на насекомите ядрото може да има разклонена структура.

Броят на ядрата в една клетка може да варира

В клетката на организма не винаги има само едно ядро. Понякога е необходимо да има две или повече ядрени устройства, за да изпълняват няколко функции едновременно. Обратно, някои клетки могат да се справят напълно без ядро. Ето някои примери за необичайни клетки, които имат повече от едно ядро ​​или изобщо нямат ядро.

1. Червени кръвни клетки и тромбоцити. Тези кръвни клетки транспортират съответно хемоглобин и фибриноген. За да може една клетка да съдържа максимално количество вещество, тя е загубила ядрото си. Тази характеристика не е типична за всички представители на животинския свят: жабите имат огромни червени кръвни клетки в кръвта си с ясно изразено ядро. Това показва примитивността на този клас в сравнение с по-развитите таксони.

2. Чернодробни хепатоцити. Тези клетки съдържат две ядра. Единият от тях регулира пречистването на кръвта от токсини, а другият е отговорен за образуването на хема, който впоследствие ще стане част от хемоглобина в кръвта.

3. Миоцити на набраздена скелетна тъкан. Мускулните клетки са многоядрени. Това се дължи на факта, че те активно се подлагат на синтеза и разграждането на АТФ, както и на сглобяването на протеини.

Характеристики на ядрения апарат при протозоите

Например, помислете за два вида протозои: реснички и амеби.

1. Ресничести чехли. Този представител на едноклетъчните организми има две ядра: вегетативно и генеративно. Тъй като те се различават както по функция, така и по размер, тази характеристика се нарича ядрен дуализъм.

Вегетативното ядро ​​е отговорно за ежедневното функциониране на клетката. Регулира метаболитните си процеси. Генеративното ядро ​​участва в клетъчното делене и в конюгацията - полов процес, при който се обменя генетична информация с индивиди от същия вид.

Заболявания

Много генетични заболявания са свързани с аномалии в броя на хромозомите. Ето списък на най-известните отклонения в генетичния апарат на ядрото:

• Синдром на Даун;
• сайдер Патау;
• Синдром на Клайнфелтер;
• Синдром на Шерешевски-Търнър.

Списъкът продължава и всяка от болестите се различава по серийния номер на двойка хромозоми. Също така, такива заболявания често засягат половите X и Y хромозоми.

Заключение

Ядрото играе важна роля в То регулира биохимичните процеси и е хранилище на наследствена информация. Транспортът на вещества от клетката и синтезът на протеини също са свързани с функционирането на тази централна структура на клетката. Ето какво е ядрото в биологията.