Čo je to v skratke bunkové jadro? Čo je jadro - v biológii: vlastnosti a funkcie

Jadro je hlavnou zložkou živej bunky, ktorá nesie dedičnú informáciu zakódovanú súborom génov. V bunke zaujíma centrálnu polohu. Veľkosti sa líšia, tvar je zvyčajne guľovitý alebo oválny. Priemer jadra v rôznych bunkách môže byť od 8 do 25 mikrónov. Existujú výnimky, napríklad rybie ikry majú jadrá s priemerom 1 mm.

Vlastnosti štruktúry jadra

Jadro je naplnené kvapalinou a niekoľkými konštrukčnými prvkami. Obsahuje schránku, sadu chromozómov, nukleoplazmu a jadierko. Škrupina je dvojmembránová, medzi membránami je perinukleárny priestor.

Vonkajšia membránaštruktúrou podobná endoplazmatickému retikulu. Je napojená na ER, ktorá akoby odbočovala z jadrového obalu. Ribozómy sa nachádzajú mimo jadra.

Vnútorná membrána odolný, keďže obsahuje laminu. Plní podpornú funkciu a slúži ako pripojovací bod pre chromatín.

Membrána má póry, ktoré zabezpečujú výmenné procesy s cytoplazmou. Jadrové póry pozostávajú z transportných proteínov, ktoré dodávajú látky do karyoplazmy aktívnym transportom. Len malé molekuly môžu pasívne prechádzať cez otvory pórov. Každý pór je tiež pokrytý porozómom, ktorý reguluje metabolické procesy v jadre.

Počet jadier sa líši v bunkách s rôznymi špecializáciami. Vo väčšine prípadov sú bunky mononukleárne, existujú však tkanivá postavené z viacjadrových buniek (pečeň alebo mozgové tkanivo). Existujú bunky bez jadra - to sú zrelé červené krvinky.

V prvokoch existujú dva typy jadier: niektoré sú zodpovedné za ukladanie informácií, iné sú zodpovedné za syntézu bielkovín.

Jadro môže byť v stave pokoja (medzifázová perióda) alebo delenia. Po prechode do interfázy to vyzerá ako guľovitý útvar s množstvom bielych granúl (chromatín). Existujú dva typy chromatínu: heterochromatín a euchromatín.

Euchromatín je aktívny chromatín, ktorý udržuje despiralizovanú štruktúru v pokojovom jadre a je schopný intenzívnej syntézy RNA.

Heterochromatín sú oblasti chromatínu, ktoré sú v kondenzovanom stave. V prípade potreby môže prejsť do euchromatického stavu.

Pri použití cytologickej metódy farbenia jadra (podľa Romanovského-Giemsa) sa zistilo, že heterochromatín mení farbu, ale euchromatín nie. Chromatín sa skladá z nukleoproteínových reťazcov nazývaných chromozómy. Chromozómy nesú základnú genetickú informáciu každého človeka. Chromatín je forma existencie dedičnej informácie v medzifázovom období bunkového cyklu, pri delení sa premieňa na chromozómy.

Štruktúra chromozómov

Každý chromozóm je tvorený párom chromatíd, ktoré sú navzájom rovnobežné a spojené iba na jednom mieste – centromérou. Centroméra rozdeľuje chromozóm na dve ramená. V závislosti od dĺžky ramien sa rozlišujú tri typy chromozómov:

• Rovnaké ramená;
• rôznorodosť,
• na jedno rameno

Niektoré chromozómy majú dodatočnú časť, ktorá je k hlavnej pripojená vláknitými spojmi - ide o satelit. Satelity pomáhajú identifikovať rôzne páry chromozómov.

Metafázové jadro je platnička, kde sa nachádzajú chromozómy. Počas tejto fázy mitózy sa študuje počet a štruktúra chromozómov. Počas metafázy sa sesterské chromozómy presunú do stredu a rozdelia sa na dve chromatidy.

Štruktúra jadierka

Jadro obsahuje aj nemembránový útvar – nukleol. Jadierka sú zhutnené okrúhle telá schopné lámať svetlo. Toto je hlavné miesto syntézy ribozomálnej RNA a esenciálnych proteínov.

Počet jadier sa v rôznych bunkách líši, môžu sa spojiť do jednej veľkej formácie alebo existovať oddelene od seba vo forme malých častíc. Keď sa aktivujú syntetické procesy, objem jadierka sa zväčší. Chýba mu škrupina a je obklopený kondenzovaným chromatínom. Jadierko obsahuje aj kovy, väčšinou zinok. Jadierko je teda dynamická, meniaca sa formácia potrebná na syntézu RNA a jej transport do cytoplazmy.

Nukleoplazma vypĺňa celý vnútorný priestor jadra. Nukleoplazma obsahuje DNA, RNA, proteínové molekuly a enzymatické látky.

Funkcie jadra v bunke

1. Podieľa sa na syntéze proteínov a ribozomálnej RNA.
2. Reguluje funkčnú aktivitu bunky.
3. Zachovanie genetickej informácie, jej presná replikácia a prenos na potomstvo.

Úloha a význam jadra

Jadro je hlavným úložiskom dedičných informácií a určuje fenotyp organizmu. V jadre existuje DNA nezmenená vďaka enzýmom na opravu jadra, ktoré dokážu eliminovať poškodenie a mutácie. Jadrové mechanizmy počas delenia buniek zabezpečujú presné a rovnomerné rozdelenie genetickej informácie do dcérskych buniek.

Bunkové jadro je štruktúra obklopená membránami, ktorá obsahuje dedičné informácie a riadi rast a reprodukciu. Toto je riadiace centrum eukaryotickej bunky a spravidla najvýznamnejšie.

Štruktúra a význam bunkového jadra

Schéma štruktúry jadra / Wikimedia

Bunkové jadro je obklopené dvojitou membránou nazývanou jadrový obal. Táto membrána oddeľuje obsah jadra od.

Podobne ako bunková membrána, aj jadrový obal sa skladá z fosfolipidov, ktoré tvoria lipidovú dvojvrstvu. Pomáha udržiavať tvar jadra a reguluje tok molekúl do a von z jadra cez jadrové póry.

Chromozómy sa nachádzajú vo vnútri jadra. Pozostávajú z DNA, ktorá obsahuje informácie o dedičnosti, raste, vývoji a rozmnožovaní buniek. Keď je bunka v stave „odpočinku“, to znamená, že sa nedelí, chromozómy sú usporiadané do dlhých, zamotaných štruktúr nazývaných , a nie do jednotlivých chromozómov, ako si zvyčajne predstavujeme.

Nucleolus

Vo vnútri jadra je hustá štruktúra tvorená RNA a proteínmi nazývaná jadierko, ktorá obsahuje nukleárne organizátory, čo sú časti chromozómov s génmi na syntézu ribozómov. Jadierko pomáha syntetizovať ribozómy prepisom a zostavením ribozomálnej RNA. Ribozóm je tvorený ribozomálnou RNA (rRNA) a proteínmi.

Syntézy bielkovín

Jadro reguluje syntézu proteínov v cytoplazme pomocou messenger RNA (mRNA), čo je transkribovaný segment DNA, ktorý slúži ako templát na produkciu proteínu. Produkuje sa v jadre a presúva sa do cytoplazmy cez jadrové póry v membráne.

Keď sú ribozómy a ďalšie molekuly RNA nazývané messenger RNA v cytoplazme, spolupracujú na preklade mRNA na produkciu proteínov.

Štruktúra eukaryotických buniek

Okrem bunkového jadra existujú aj iné typy bunkových organel. V typickom eukaryote možno nájsť aj nasledujúce bunkové štruktúry:

• - pomáhajú organizovať zostavovanie mikrotubulov.
• - skladovanie bunkovej DNA.
• - poskytujú bunkovú lokomóciu.
• - chráni celistvosť vnútra bunky.
• - syntetizuje sacharidy a lipidy.

Jadro je najdôležitejšou zložkou bunky. Bunkové jadro obsahuje DNA, t.j. gény a vďaka tomu plní dve hlavné funkcie:

1) uchovávanie a reprodukcia genetickej informácie

2) regulácia metabolických procesov prebiehajúcich v bunke

Bunka bez jadra nemôže existovať dlho a jadro tiež nie je schopné samostatnej existencie, preto cytoplazma a jadro tvoria vzájomne závislý systém. Väčšina buniek má jedno jadro. Často je možné pozorovať 2-3 jadrá v jednom, napríklad v pečeňových bunkách. Známe sú aj viacjadrové bunky a počet jadier môže dosiahnuť niekoľko desiatok. Tvar jadra do značnej miery závisí od tvaru bunky, môže byť úplne nepravidelný. Existujú guľovité a viaclaločné jadrá. Invaginácie a výrastky jadrovej membrány výrazne zväčšujú povrch jadra a tým posilňujú spojenie jadrových a cytoplazmatických štruktúr a látok.

Štruktúra jadra

Jadro je obklopené plášťom, ktorý pozostáva z dvoch membrán s typickou štruktúrou. Vonkajšia jadrová membrána na povrchu privrátenom k ​​cytoplazme je pokrytá ribozómami, vnútorná membrána je hladká.

Jadrový obal je súčasťou membránového systému bunky.Výrastky vonkajšej jadrovej membrány sa spájajú s kanálikmi endoplazmatického retikula, čím vytvárajú jeden systém komunikačných kanálov.Výmena látok medzi jadrom a cytoplazmou prebieha v dvoch hlavnými cestami.Po prvé, jadrový obal je preniknutý početnými pórmi, cez ktoré dochádza k výmene molekúl medzi jadrom a cytoplazmou.Po druhé, látky z jadra do cytoplazmy a späť sa môžu dostať v dôsledku uvoľnenia invaginácií a výrastkov jadrového obalu Napriek aktívnej výmene látok medzi jadrom a cytoplazmou jadrový obal obmedzuje obsah jadra z cytoplazmy, čím zabezpečuje rozdiely v chemickom zložení jadrovej šťavy a cytoplazmy, čo je nevyhnutné pre normálne fungovanie jadrových štruktúr.

Obsah jadra sa delí na jadrovú šťavu, chromatín a jadierko.

V živej bunke vyzerá jadrová šťava ako hmota bez štruktúry, ktorá vypĺňa medzery medzi štruktúrami jadra. Jadrová šťava obsahuje rôzne proteíny vrátane väčšiny jadrových enzýmov, chromatínových proteínov a ribozomálnych proteínov. Jadrová šťava obsahuje aj voľné nukleotidy potrebné na stavbu molekúl DNA a RNA, aminokyselín, všetkých typov RNA, ako aj produktov aktivity jadierka a chromatínu, ktoré sú následne transportované z jadra do cytoplazmy.

Chromatín (grécky chroma - farba, farba) je názov pre zhluky, granuly a sieťovité štruktúry jadra, ktoré sú intenzívne zafarbené niektorými farbivami a líšia sa tvarom od jadierka. Chromatín obsahuje DNA a proteíny a predstavuje špirálovité a zhutnené úseky chromozómov. Špirálovité úseky chromozómov sú geneticky neaktívne.

Ich špecifickú úlohu – prenos genetickej informácie – môžu vykonávať len despiralizované-neskrútené úseky chromozómov, ktoré pre svoju malú hrúbku nie sú viditeľné vo svetelnom mikroskope.

V deliacich sa bunkách sú všetky chromozómy silne špirálovité, skracované a nadobúdajú kompaktné veľkosti a tvary Chromozóm je samostatná jadrová štruktúra, ktorá má ramená a primárne zúženie Tvar chromozómov závisí od polohy takzvaného primárneho zúženia, príp. centormer, oblasť, ku ktorej sú počas bunkového delenia (mitózy) pripojené vretenové vlákna. Centroméra rozdeľuje chromozóm na dve ramená. Umiestnenie centroméry určuje tri hlavné typy chromozómov:

1) rovnaké ramená - s ramenami rovnakej alebo takmer rovnakej dĺžky;

2) nerovnaké ramená - s ramenami nerovnakej dĺžky;

3) tyčovitý - s jedným dlhým a druhým veľmi krátkym, niekedy ťažko rozpoznateľným plecom. Existujú aj bodové chromozómy s veľmi krátkymi ramenami.

Štúdium chromozómov umožnilo zistiť nasledujúce skutočnosti.

1. Vo všetkých somatických bunkách akéhokoľvek rastlinného alebo živočíšneho organizmu je počet chromozómov rovnaký.

2. Pohlavné bunky obsahujú vždy o dva chromozómy menej ako somatické bunky daného typu organizmu.

3. Všetky organizmy patriace do rovnakého druhu majú vo svojich bunkách rovnaký počet chromozómov.

Počet chromozómov nezávisí od úrovne organizácie a nie vždy naznačuje vzťah: rovnaký počet možno nájsť v systematických skupinách, ktoré sú od seba veľmi vzdialené a môžu sa veľmi líšiť v druhoch, ktoré sú si blízkeho pôvodu.

Počet chromozómov sám o sebe teda nie je druhovo špecifickým znakom.Charakteristiky chromozómovej sady ako celku sú však druhovo špecifické, t.j. charakteristické len pre jeden typ organizmu, rastliny, rastliny alebo živočíchy.

Súbor kvantitatívnych (počet a veľkosť) a kvalitatívnych (tvar) charakteristík chromozómového súboru somatickej bunky sa nazýva karyotyp.

Počet chromozómov v karyotype väčšiny druhov živých organizmov je párny.Vysvetľuje to skutočnosť, že v somatických bunkách sú dva chromozómy rovnakého tvaru a veľkosti - jeden z otcovského organizmu, druhý z materského. Chromozómy, ktoré majú rovnaký tvar a veľkosť a nesú rovnaké gény, sa nazývajú homológne.

Sada chromozómov somatickej bunky, v ktorej má každý chromozóm pár, sa nazýva dvojitá alebo diploidná a označuje sa 2N. Množstvo DNA zodpovedajúce diploidnej sade chromozómov sa označuje ako 2C.

Z každého páru homológnych chromozómov sa do zárodočných buniek dostane len jeden, a preto sa chromozómový súbor gamét nazýva jednoduchý alebo haploidný. Karyotyp takýchto buniek je označený ako 2n1c.

Diploidný počet chromozómov u zvierat a rastlín.

Druh organizmov	Počet chromozómov
Malarické plazmodium	2
Kapor	104
Škrkavka konská	2
Ľudské	46
Drosophila ovocná muška	8
Popol obyčajný	46
Hlavová voš	12
šimpanz	48
Špenát	12
Šváb	48
domáca mucha	12
Pepper	48
Triton	24
Domáce ovce	54>
Kožušinový strom, borovica	24
Pes domáci	78
Ostriež	28
Holub	80

Po ukončení bunkového delenia sa chromozómy disspiralizujú a v jadrách vzniknutých dcérskych buniek sa opäť zviditeľní len tenká sieťka a zhluky chromatínu.

Treťou štruktúrou charakteristickou pre bunku je jadierko.Je to husté okrúhle teleso ponorené do jadrovej šťavy. V jadrách rôznych buniek, ako aj v jadre tej istej bunky, v závislosti od jej funkčného stavu, sa počet jadierok môže meniť od 1 do 5-7 alebo viac. Počet jadierok môže presiahnuť počet chromozómov v sade; k tomu dochádza v dôsledku selektívnej reduplikácie génov zodpovedných za syntézu rRNA. Jadierka sú prítomné len v nedeliacich sa jadrách, pri mitóze miznú v dôsledku špirálovitosti chromozómov a uvoľnenia všetkých predtým vytvorených ribozómov do cytoplazmy a po dokončení delenia sa opäť objavia.

Jadierko nie je nezávislou štruktúrou jadra, tvorí sa okolo oblasti chromozómu, v ktorej je zakódovaná štruktúra rRNA. Táto časť chromozómu – gén – sa nazýva nukleárny organizátor (NO) a prebieha na nej syntéza r-RNA.

Okrem akumulácie r-RNA sa v jadierku vytvárajú ribozomálne podjednotky, ktoré sa potom presúvajú do cytoplazmy a v spojení s účasťou katiónov Ca2+ tvoria integrálne ribozómy schopné podieľať sa na biosyntéze bielkovín.

Jadierko je teda akumulácia r-RNA a ribozómov v rôznych štádiách tvorby, ktorá je založená na úseku chromozómu, ktorý nesie gén – nukleárny organizátor, ktorý obsahuje dedičnú informáciu o štruktúre r-RNA.

Bunkové jadro je jednou z hlavných zložiek všetkých rastlinných a živočíšnych buniek, neoddeliteľne spojená s výmenou, prenosom dedičných informácií atď.

Tvar bunkového jadra sa líši v závislosti od typu bunky. Existujú oválne, guľovité a nepravidelne tvarované - podkovovité alebo viaclaločné bunkové jadrá (v leukocytoch), guľôčkovité bunkové jadrá (u niektorých nálevníkov), rozvetvené bunkové jadrá (v žľazových bunkách hmyzu) atď. bunkové jadro je odlišné, ale zvyčajne je spojené s objemom cytoplazmy. Porušenie tohto pomeru počas rastu buniek vedie k deleniu buniek. Počet bunkových jadier sa tiež líši – väčšina buniek má jedno jadro, aj keď sa nachádzajú dvojjadrové a viacjadrové bunky (napríklad niektoré bunky pečene a kostnej drene). Poloha jadra v bunke je charakteristická pre každý typ bunky. V zárodočných bunkách je jadro zvyčajne umiestnené v strede bunky, ale môže sa pohybovať, keď sa bunka vyvíja a vytvárajú sa špecializované oblasti v cytoplazme alebo sa v nej ukladajú rezervné látky.

V bunkovom jadre sa rozlišujú hlavné štruktúry: 1) jadrová membrána (jadrová membrána), cez ktorej póry dochádza k výmene medzi bunkovým jadrom a cytoplazmou [existujú dôkazy naznačujúce, že jadrová membrána (pozostávajúca z dvoch vrstiev ) kontinuálne prechádza do membrán endoplazmatického retikula (pozri) a Golgiho komplexu]; 2) jadrová šťava alebo karyoplazma, polotekutá, slabo zafarbená plazmatická hmota, ktorá vypĺňa všetky bunkové jadrá a obsahuje zvyšné zložky jadra; 3) (pozri), ktoré sú v nedeliacom sa jadre viditeľné len pomocou špeciálnych mikroskopických metód (na zafarbenom reze nedeliacej sa bunky chromozómy zvyčajne vyzerajú ako nepravidelná sieť tmavých vlákien a zŕn, súhrnne tzv. ); 4) jedno alebo viac guľovitých teliesok – jadierok, ktoré sú špecializovanou časťou bunkového jadra a sú spojené so syntézou ribonukleovej kyseliny a proteínov.

Bunkové jadro má zložitú chemickú organizáciu, v ktorej najdôležitejšiu úlohu zohrávajú nukleoproteíny, produkt kombinácie s proteínmi. V živote bunky existujú dve hlavné obdobia: interfáza alebo metabolické obdobie a mitotické obdobie alebo obdobie delenia. Obe obdobia sú charakteristické najmä zmenami v štruktúre bunkového jadra. V interfáze je bunkové jadro v pokojovom stave a podieľa sa na syntéze bielkovín, regulácii tvorby tvaru, sekrečných procesoch a iných životne dôležitých funkciách bunky. V období delenia dochádza v bunkovom jadre k zmenám, ktoré vedú k redistribúcii chromozómov a tvorbe jadier dcérskych buniek; dedičná informácia sa tak prenáša cez jadrové štruktúry do novej generácie buniek.

Bunkové jadrá sa rozmnožujú len delením a vo väčšine prípadov sa delia aj samotné bunky. Väčšinou sa rozlišuje: priame delenie bunkového jadra ligáciou – amitóza a najčastejší spôsob delenia bunkových jadier – typické nepriame delenie, čiže mitóza (viď.).

Pôsobením ionizujúceho žiarenia a niektorých ďalších faktorov môže dôjsť k zmene genetickej informácie obsiahnutej v bunkovom jadre, čo vedie k rôznym zmenám v jadrovom aparáte, ktoré niekedy môžu viesť k smrti samotných buniek alebo spôsobiť dedičné abnormality u potomstva (pozri Dedičnosť Preto má pre medicínu značný praktický význam štúdium štruktúry a funkcií jadrových buniek, najmä súvislostí medzi chromozomálnymi vzťahmi a dedičnosťou znakov, ktorými sa zaoberá cytogenetika (pozri).

Pozri tiež Cell.

Bunkové jadro je najdôležitejšou zložkou všetkých rastlinných a živočíšnych buniek.

Bunka bez jadra alebo s poškodeným jadrom nie je schopná normálne vykonávať svoje funkcie. Bunkové jadro, presnejšie deoxyribonukleová kyselina (DNA) organizovaná vo svojich chromozómoch (pozri), je nositeľom dedičnej informácie, ktorá určuje všetky vlastnosti bunky, tkanív a celého organizmu, jeho ontogenézu a normy reakcie organizmu. na vplyvy prostredia. Dedičná informácia obsiahnutá v jadre je zakódovaná v molekulách DNA, ktoré tvoria chromozóm, sekvenciou štyroch dusíkatých báz: adenínu, tymínu, guanínu a cytozínu. Táto sekvencia je matricou, ktorá určuje štruktúru proteínov syntetizovaných v bunke.

Aj tie najmenšie poruchy v štruktúre bunkového jadra vedú k nezvratným zmenám vlastností bunky alebo k jej smrti. Nebezpečenstvo ionizujúceho žiarenia a mnohých chemikálií pre dedičnosť (pozri) a pre normálny vývoj plodu je založené na poškodení jadier v zárodočných bunkách dospelého organizmu alebo v somatických bunkách vyvíjajúceho sa embrya. Premena normálnej bunky na malígnu je založená aj na určitých poruchách v štruktúre bunkového jadra.

Veľkosť a tvar bunkového jadra a pomer jeho objemu k objemu celej bunky sú charakteristické pre rôzne tkanivá. Jednou z hlavných charakteristík, ktoré odlišujú prvky bielej a červenej krvi, je tvar a veľkosť ich jadier. Jadrá leukocytov môžu mať nepravidelný tvar: zakrivený-klobásový, pazúrovitý alebo guľôčkový; v druhom prípade je každá sekcia jadra spojená so susednou tenkou prepojkou. V zrelých mužských zárodočných bunkách (spermii) tvorí bunkové jadro veľkú väčšinu celkového objemu bunky.

Zrelé erytrocyty (pozri) ľudí a cicavcov nemajú jadro, pretože ho strácajú počas procesu diferenciácie. Majú obmedzenú životnosť a nedokážu sa rozmnožovať. Bunkám baktérií a modrozelených rias chýba ostro ohraničené jadro. Obsahujú však všetky chemické látky charakteristické pre bunkové jadro, ktoré sa pri delení na dcérske bunky rozdeľujú s rovnakou pravidelnosťou ako v bunkách vyšších mnohobunkových organizmov. Vo vírusoch a fágoch je jadro reprezentované jednou molekulou DNA.

Pri skúmaní pokojovej (nedeliacej sa) bunky pod svetelným mikroskopom môže mať bunkové jadro vzhľad bezštruktúrneho vezikula s jedným alebo viacerými jadierkami. Bunkové jadro je dobre zafarbené špeciálnymi jadrovými farbivami (hematoxylín, metylénová modrá, safranín atď.), ktoré sa zvyčajne používajú v laboratórnej praxi. Pomocou prístroja s fázovým kontrastom možno intravitálne vyšetriť bunkové jadro. V posledných rokoch sa na štúdium procesov vyskytujúcich sa v bunkovom jadre široko používa mikrokinematografia, značené atómy C14 a H3 (autorádiografia) a mikrospektrofotometria. Posledná uvedená metóda sa obzvlášť úspešne používa na štúdium kvantitatívnych zmien v DNA v jadre počas životného cyklu bunky. Elektrónový mikroskop umožňuje odhaliť detaily jemnej štruktúry jadra pokojovej bunky, ktoré sú nedetegovateľné optickým mikroskopom (obr. 1).

Ryža. 1. Moderná schéma bunkovej štruktúry, založená na pozorovaniach v elektrónovom mikroskope: 1 - cytoplazma; 2 - Golgiho prístroj; 3 - centrozómy; 4 - endoplazmatické retikulum; 5 - mitochondrie; 6 - bunková membrána; 7 - plášť jadra; 8 - jadierko; 9 - jadro.

Počas delenia buniek - karyokinézy alebo mitózy (pozri) - bunkové jadro prechádza sériou zložitých premien (obr. 2), počas ktorých sa jeho chromozómy stávajú jasne viditeľnými. Pred delením bunky každý chromozóm jadra syntetizuje podobný z látok prítomných v jadrovej šťave, po čom sa materský a dcérsky chromozóm rozchádzajú na opačné póly deliacej sa bunky. Výsledkom je, že každá dcérska bunka dostane rovnakú sadu chromozómov, akú mala materská bunka, a s ňou aj dedičnú informáciu v nej obsiahnutú. Mitóza zabezpečuje ideálne správne rozdelenie všetkých chromozómov jadra na dve rovnaké časti.

Mitóza a meióza (pozri) sú najdôležitejšie mechanizmy, ktoré zabezpečujú vzorce dedičných javov. V niektorých jednoduchých organizmoch, ako aj v patologických prípadoch v cicavčích a ľudských bunkách, sa bunkové jadrá delia jednoduchou konstrikciou alebo amitózou. V posledných rokoch sa ukazuje, že aj počas amitózy dochádza k procesom, ktoré zabezpečujú rozdelenie bunkového jadra na dve rovnaké časti.

Súbor chromozómov v jadre bunky jednotlivca sa nazýva karyotyp (pozri). Karyotyp vo všetkých bunkách daného jedinca je zvyčajne rovnaký. Mnohé vrodené anomálie a deformity (Downov syndróm, Klinefelterov syndróm, Turnerov-Shereshevského syndróm atď.) sú spôsobené rôznymi karyotypovými abnormalitami, ktoré vznikli buď v počiatočných štádiách embryogenézy, alebo počas dozrievania zárodočnej bunky, z ktorej abnormálny jedinec vzišiel. Vývojové anomálie spojené s viditeľnými poruchami v chromozomálnych štruktúrach bunkového jadra sa nazývajú chromozomálne choroby (pozri Dedičné choroby). Pôsobením fyzikálnych alebo chemických mutagénov môžu vzniknúť rôzne poškodenia chromozómov (obr. 3). V súčasnosti sa na včasnú diagnostiku chromozomálnych chorôb a na objasnenie etiológie určitých chorôb používajú metódy, ktoré umožňujú rýchlo a presne stanoviť karyotyp človeka.

Ryža. 2. Štádiá mitózy v bunkách ľudskej tkanivovej kultúry (transplantovateľný kmeň HEp-2): 1 - skorá profáza; 2 - neskorá profáza (zmiznutie jadrovej membrány); 3 - metafáza (materská hviezda), pohľad zhora; 4 - metafáza, bočný pohľad; 5 - anafáza, začiatok divergencie chromozómov; 6 - anafáza, chromozómy sa oddelili; 7 - telofáza, štádium dcérskych cievok; 8 - telofáza a delenie bunkového tela.

Ryža. 3. Poškodenie chromozómov ionizujúcim žiarením a chemickými mutagénmi: 1 - normálna telofáza; 2-4 - telofázy s mostíkmi a fragmentmi v ľudských embryonálnych fibroblastoch ožiarených röntgenovým žiarením v dávke 10 r; 5 a 6 - to isté v hematopoetických bunkách morčiat; 7 - chromozómový mostík v epiteli rohovky myši ožiarenej dávkou 25 r; 8 - fragmentácia chromozómov v ľudských embryonálnych fibroblastoch v dôsledku expozície nitrozoetylmočovine.

Dôležitá organela bunkového jadra - nukleolus - je produktom vitálnej aktivity chromozómov. Produkuje ribonukleovú kyselinu (RNA), ktorá je nevyhnutným medziproduktom pri syntéze proteínov produkovaných každou bunkou.

Bunkové jadro je oddelené od okolitej cytoplazmy (pozri) membránou, ktorej hrúbka je 60-70 Á.

Cez póry v membráne sa látky syntetizované v jadre dostávajú do cytoplazmy. Priestor medzi jadrovým obalom a všetkými jeho organelami je vyplnený karyoplazmou, pozostávajúcou zo zásaditých a kyslých proteínov, enzýmov, nukleotidov, anorganických solí a iných nízkomolekulárnych zlúčenín potrebných na syntézu dcérskych chromozómov pri delení bunkového jadra.

V každej živej bunke prebieha množstvo biochemických reakcií a procesov. Na ich kontrolu, ako aj reguláciu mnohých životne dôležitých faktorov je potrebná špeciálna štruktúra. Čo je jadro v biológii? Čo ho robí efektívnym pri plnení svojej úlohy?

Čo je jadro v biológii. Definícia

Jadro je základnou štruktúrou každej bunky v tele. Čo je jadro? V biológii je najdôležitejšou zložkou každého organizmu. Jadro možno nájsť tak v jednobunkových prvokoch, ako aj vo vysoko organizovaných predstaviteľoch eukaryotického sveta. Hlavnou funkciou tejto štruktúry je uchovávanie a prenos genetickej informácie, ktorá je tu tiež obsiahnutá.

Po oplodnení vajíčka spermiou dochádza k splynutiu dvoch haploidných jadier. Po splynutí zárodočných buniek vzniká zygota, ktorej jadro už nesie diploidnú sadu chromozómov. To znamená, že karyotyp (genetická informácia jadra) už obsahuje kópie génov od matky aj otca.

Zloženie jadra

Čo je charakteristické pre jadro? Biológia starostlivo študuje zloženie jadrového aparátu, pretože to môže dať impulz rozvoju genetiky, selekcie a molekulárnej biológie.

Jadro je štruktúra s dvojitou membránou. Membrány sú rozšírením toho, čo je potrebné na transport vytvorených látok z bunky. Obsah jadra sa nazýva nukleoplazma.

Chromatín je hlavnou zložkou nukleoplazmy. Zloženie chromatínu je rôznorodé: obsahuje predovšetkým nukleové kyseliny (DNA a RNA), ako aj proteíny a mnohé ióny kovov. DNA v nukleoplazme je usporiadaná vo forme chromozómov. Sú to chromozómy, ktoré sa pri delení zdvojnásobia, po ktorom každá z nich prechádza do dcérskych buniek.

RNA v nukleoplazme sa najčastejšie nachádza v dvoch typoch: mRNA a rRNA. vzniká pri procese transkripcie – čítania informácií z DNA. Molekula takejto ribonukleovej kyseliny neskôr opustí jadro a následne slúži ako templát pre tvorbu nových proteínov.

Ribozomálna RNA sa vyrába v špeciálnych štruktúrach nazývaných jadierka. Jadierko je postavené z koncových úsekov chromozómov tvorených sekundárnymi zúženiami. Túto štruktúru je možné vidieť pod svetelným mikroskopom ako zhutnenú škvrnu na jadre. Ribozomálne RNA, ktoré sa tu syntetizujú, sa dostávajú aj do cytoplazmy a potom spolu s proteínmi tvoria ribozómy.

Zloženie jadra má priamy vplyv na funkcie. Biológia ako veda študuje vlastnosti chromatínu, aby lepšie pochopila procesy transkripcie a bunkového delenia.

Funkcie jadra. Biológia procesov v jadre

Prvou a najdôležitejšou funkciou jadra je ukladanie a prenos dedičných informácií. Jadro je jedinečná štruktúra bunky, pretože obsahuje väčšinu ľudských génov. Karyotyp môže byť haploidný, diploidný, triploidný atď. Ploidia jedu závisí od funkcie samotnej bunky: gaméty sú haploidné a somatické bunky sú diploidné. Endospermové bunky krytosemenných rastlín sú triploidné a napokon mnohé odrody plodín majú polyploidnú sadu chromozómov.

K prenosu do cytoplazmy z jadra dochádza pri tvorbe mRNA. Počas procesu transkripcie sa načítajú potrebné gény karyotypu a nakoniec sa syntetizujú molekuly messenger alebo messenger RNA.

Dedičnosť sa prejavuje aj pri delení buniek mitózou, meiózou alebo amitózou. V každom prípade jadro plní svoju špecifickú funkciu. Napríklad v profáze mitózy je jadrová membrána zničená a vysoko zhutnené chromozómy vstupujú do cytoplazmy. Pri meióze však dochádza k prekríženiu chromozómov pred zničením membrány v jadre. A pri amitóze je jadro úplne zničené a trochu prispieva k procesu delenia.

Okrem toho sa jadro nepriamo podieľa na transporte látok z bunky vďaka priamemu spojeniu membrány s EPS. Toto je jadro v biológii.

Tvar jadierok

Jadro, jeho štruktúra a funkcie môžu závisieť od tvaru membrány. Jadrový aparát môže byť okrúhly, predĺžený, vo forme lopatiek atď. Často je tvar jadra špecifický pre jednotlivé tkanivá a bunky. Jednobunkové organizmy sa líšia typom výživy a životného cyklu a zároveň sa líšia aj tvary jadrových membrán.

Rozmanitosť tvaru a veľkosti jadra možno vidieť na príklade leukocytov.

• Neutrofilné jadro môže byť segmentované alebo nesegmentované. V prvom prípade hovoria o jadre v tvare podkovy a tento tvar je charakteristický pre mladé bunky. Segmentované jadro je výsledkom vytvorenia niekoľkých priečok v membráne, výsledkom čoho je vytvorenie niekoľkých častí navzájom spojených.
• V eozinofiloch má jadro charakteristický tvar činky. V tomto prípade jadrové zariadenie pozostáva z dvoch segmentov spojených prepážkou.
• Takmer celý objem lymfocytov zaberá obrovské jadro. Len malá časť cytoplazmy zostáva na periférii bunky.
• V žľazových bunkách hmyzu môže mať jadro rozvetvenú štruktúru.

Počet jadier v jednej bunke sa môže líšiť

V bunke organizmu nie je vždy prítomné iba jedno jadro. Niekedy je potrebné mať dve alebo viac jadrových zariadení na vykonávanie niekoľkých funkcií súčasne. Naopak, niektoré bunky sa bez jadra zaobídu úplne. Tu je niekoľko príkladov neobvyklých buniek, ktoré majú viac ako jedno jadro alebo žiadne jadro.

1. Červené krvinky a krvné doštičky. Tieto krvinky transportujú hemoglobín a fibrinogén. Aby jedna bunka obsahovala maximálne množstvo látky, stratila svoje jadro. Táto vlastnosť nie je typická pre všetkých predstaviteľov živočíšneho sveta: žaby majú v krvi obrovské červené krvinky s výrazným jadrom. To ukazuje primitívnosť tejto triedy v porovnaní s rozvinutejšími taxónmi.

2. Pečeňové hepatocyty. Tieto bunky obsahujú dve jadrá. Jeden z nich reguluje čistenie krvi od toxínov a druhý je zodpovedný za tvorbu hému, ktorý sa následne stane súčasťou hemoglobínu v krvi.

3. Myocyty priečne pruhovaného kostrového tkaniva. Svalové bunky sú viacjadrové. Je to spôsobené tým, že aktívne podstupujú syntézu a rozklad ATP, ako aj zostavovanie proteínov.

Vlastnosti jadrového aparátu u prvokov

Zvážte napríklad dva typy prvokov: nálevníky a améby.

1. Návleky na papuče. Tento zástupca jednobunkových organizmov má dve jadrá: vegetatívne a generatívne. Keďže sa líšia funkciou aj veľkosťou, táto vlastnosť sa nazýva jadrový dualizmus.

Vegetatívne jadro je zodpovedné za každodenné fungovanie bunky. Reguluje jeho metabolické procesy. Generatívne jadro sa podieľa na delení buniek a na konjugácii – sexuálnom procese, pri ktorom dochádza k výmene genetickej informácie s jedincami rovnakého druhu.

Choroby

Mnohé genetické ochorenia sú spojené s abnormalitami v počte chromozómov. Tu je zoznam najznámejších odchýlok v genetickom aparáte jadra:

• Downov syndróm;
• Patauský mušt;
• Klinefelterov syndróm;
• Shereshevsky-Turnerov syndróm.

Zoznam pokračuje a každá z chorôb sa líši sériovým číslom páru chromozómov. Takéto ochorenia tiež často postihujú pohlavné X a Y chromozómy.

Záver

Jadro hrá dôležitú úlohu v Reguluje biochemické procesy a je úložiskom dedičných informácií. S fungovaním tejto centrálnej štruktúry bunky súvisí aj transport látok z bunky a syntéza bielkovín. Toto je jadro v biológii.