Ядро, его компоненты. Биологическая роль ядра. Строение хромосом, кариотип
Как известно, ядро является неотъемлемой частью какой бы то ни было эукариотической клетки. Лишь некоторые из них теряют ядро в процессе своего развития (эритроциты и тромбоциты крови млекопитающих, ситовидные трубки растений). У большинства клеток имеется только одно ядро, но есть клетки, которые имеют несколько или много ядер (инфузория туфелька, клетки поперечно-полосатой мышечной ткани, грибные клетки). Каждому типу клеток свойственно постоянное соотношение между объемами ядра и цитоплазмы, т. е. ядро определенного размера может обеспечивать наследственной информацией соответствующий ему объем цитоплазмы, благодаря чему осуществляется биосинтез белков. Ядра бывают разные по форме и размерам. Чаще всего ядро имеет округлую или овальную форму, реже — неправильную (наличие отростков, лопастей и т. д., например, у некоторых видов лейкоцитов).
Ядро состоит из поверхностного аппарата и внутреннего содержимого (ядерного матрикса). Поверхностный аппарат ядра пространственно и функционально соединен с мембранами эддоплазматической сети. Он состоит из двух мембран — внешней и внутренней, поэтому ядро относится к дву- мембранным органеллам.
Между этими мембранами имеется пространство (щель). Две мембраны ядра составляют ядерную оболочку, она пронизана порами. У большинства клеток во время деления ядерная оболочка рассасывается. Внутреннее содержимое ядра — ядерный матрикс — состоит из ядерного сока (кариоплазмы), ядрышек, рибонуклеопротеидных комплексов и нитей хроматина.
Ядерный сок (кариоплазма) по строению и свойствам напоминает цитоплазму.
Ядрышки имеются в кариоплазме большинства клеток эукарИот. Их количество может быть различным — от одного до Многих. Они представляют собой плотные структуры, состоящие из РНК и белков. Кроме этого, в состав ядрышка входит ядрышковый хроматин и гранулы, из которых впоследствии формируются субъединицы рибосом. Ядрышки формируются на определенных участках отдельных хромосом(вторичных перетяжках). Во время деления клетки ядрышки в ней исчезают, а в конце этого процесса синтезируются вновь.
Хромосомы (рис. 1-А) играют главную роль в процессе деления клетки, обеспечивая передачу наследственной информации от материнской клетки дочерним. В неделящихся клетках хромосомы не видны под микроскопом, потому что представлены в виде хроматина — тонких длинных нитей, каждая из которых является деспирализованной молекулой ДНК, связанной с белками. Ядерные белки образуют структуры — нуклеосомы, которые как бы нанизаны на нить ДНК (рис. 1-Б). Восемь — десять нуклеосом, соединяясь вместе, образуют глобулы, между которыми видны отрезки молекулы ДНК. Перед началом деления клетки нитевидные молекулы ДНК сворачиваются в спираль (спирализуются), поэтому каждая хромосома становится короче и толще, а значит, различимой под световым микроскопом. Очень важно отметить, что перед спирализацией молекулы ДНК удваиваются, т. е. происходит процесс репликации ДНК. В таком состоянии хромосомы выглядят как две лежащие рядом молекулы ДНК, называемые хроматидами. Они соединены между собой в зоне первичной перетяжки, которая делит хромосому на два участка — плечи. В зависимости от места расположения первичной перетяжки хромосомы бывают равно- и разноплечими. Некоторые хромосомы имеют еще и вторичную перетяжку, которая является ядрышкоформирующим участком. В области первичной перетяжки размещена центромера – орган, который имеет вид пластинки. Именно к центромере приклепляются нити веретена деления клетки. Определенное количество, форма и размеры хромосом являются характерными видовыми признаками. Так, хромосомный набор плодовой мушки дрозофилы (рис. 1-В) составляет восемь хромосом, человека – 46 хромосом. Обычно соматические клетки (клетки, из которых построено тело) имеют двойной набор хромосом, который условно обозначается 2n. В двойном наборе каждая хромосома имеет себе пару, подобную по размерам и форме. Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными. Совокупность хромосом организма, т.е. диплоидный набор его хромосом, называют кариотипом.
Лабораторная работа № 5