|
Ядро — важнейшая
составная часть клетки. Оно содержит молекулы ДНК, т. е. гены, и
соответственно этому выполняет две главные функции: 1) хранения и
воспроизведения генетической информации и 2) регуляции процессов обмена
веществ, протекающих в клетке. Клетка, утратившая ядро, не может дальше
существовать. Ядро также неспособно к самостоятельному существованию, поэтому
можно сказать, что ядро и цитоплазма образуют взаимозависимую систему.
Большинство клеток имеет одно ядро. Но нередко можно
наблюдать 2—3 ядра в одной клетке, например в клетках печени. Известны и
многоядерные клетки, причем число ядер может достигать нескольких десятков.
Форма ядер зависит большей частью от формы клетки, она может быть и
совершенно неправильной. Ядра бывают шаровидные, многолопастные, Впячивания и
выросты ядерной оболочки значительно увеличивают поверхность ядра, тем самым
усиливая связь ядерных и цитоплазматических структур и веществ
Ядро окружено оболочкой, которая состоит из двух мембран,
имеющих обычное трехслойное строение. Наружная ядерная мембрана покрыта
рибосомами, внутренняя мембрана гладкая. Электронно-микроскопические
исследования показали, что ядерная оболочка — часть мембранной системы
клетки. Выросты наружной ядерной мембраны соединяются с каналами
эндоплазматической сети, образуя единую систему сообщающихся каналов.
Главную роль в жизнедеятельности ядра играет обмен веществ
между ядром и цитоплазмой, который осуществляется двумя основными путями. Во-
первых, ядерная оболочка пронизана многочисленными порами (). Через эти
отверстия происходит обмен молекулами межд} ядром и цитоплазмой. Во-вторых,
вещества из ядра в цитоплазму и из цитоплазмы в ядро попадают путем
отшнуровывания выростов и выпячиваний ядерной оболочки. Кроме того, мелкие
молекулы могут диффундировать через ядерную оболочку.
Несмотря на активный обмен веществ между ядром и
цитоплазмой, ядерная оболочка отграничивает ядерное содержимое от цитоплазмы,
делая возможным существование особой внутриядерной среды, отличной от
окружающей цитоплазмы.
Содержимое ядра включает ядерный сок, или кариоплазму,
хроматин и ядрышко. В живой клетке ядерный сок выглядит однородной массой,
заполняющей промежутки между структурами ядра. В состав ядерного сока входят
различные белки, в том числе большинство ферментов ядра. В ядерном соке
находятся также свободные нуклеотиды, аминокислоты, а также продукты
деятельности ядрышка и хроматина, перемещающиеся из ядра в цитоплазму.
Хроматином называют глыбки, гранулы и сетевмд- ные
структуры ядра, интенсивно окрашивающиеся некоторыми красителями и отличные
по форме от ядрышка. Хроматин содержит ДНК и белки и представляет собой
спирализованные и уплотненные участки хромосом. Спирализованные участки
хромосом в генетическом отношении инертны.
Передачу генетической информации осуществляют
деспирализованные участки хромосом, которые в силу своей малой толщины не
видны в световой микроскоп. В делящихся клетках все хоомосомы сильно
спирализуются, укорачиваются и приобретают компактные размеры и форму.
Строение хромосом хорошо видно на стадии мета- фазы
митоза.
Изучение хромосом позволило установить следующие факты:
1. Во всех соматических клетках любого
растительного или животного организма число хромосом одинаково.
2. В половых клетках содержится всегда вдвое
меньше хромосом, чем в соматических клетках данного вида организмов.
3. У всех организмов, относящихся к одному виду,
число хромосом в клетках одинаково
Ниже приведены диплоидные (авойные) числа хромосом в ядрах
соматических клеток некоторых видов растений и животных.
Малярийный Вошь головная— 12 Ясень —46
плазмодий — 2 Шпинат — 12 Шимпанзе —
48
Лошадиная ас- Муха домаш- Таракан — 48
карида —2 няя — 12 Перец —48
Плодовая муш- Окунь — 28 Овца — 54
ка дрозофила — 8 Сазан — 104 Собака — 78
Человек — 46 Голубь — 80
Как видно, число хромосом не зависит от высоты организации
и не всегда указывает на филогенетическое родство: одно и то же число может
встречаться у видов очень далеких друг от друга в систематическом отношении и
сильно отличаться у близких по происхождению организмов. Число хромосом не
является, таким образом, видоспецифическим признаком. Однако характеристика
хромосомного набора в целом видоспецифична, т. е. свойственна только одному
какому-то виду растений или животных.
Совокупность количественных (число и размеры) и
качественных ^форма) признаков хромосомного набора соматической клетки
называется кариотипом. Число хромосом в кариотипе всегда четное. Это
объясняется тем, что в соматических клетках находятся две одинаковые по форме
и размерам хромосомы: одна происходит от отцовского организма, вторая — от
материнского ( 23). Хромосомы, одинаковые по форме и размерам и несущие
одинаковые гены, назы ваются гомологичными. Хромосомный набор соматической
клетки, в котором каждая хромосома имеет себе пару, носит название двойного,
или диплоидного, набора и обозначается 2п. Количество ДНК, соответствующее
диплоидному набору хромосом, обозначают как 2с. В половые клетки из каждой
пары гомологичных хромосом попадает только одна, поэтому хромосомный набор
гамет называется одинарным или гаплоидным.
В определении формы хромосом большое значение имеет
положение так называемой первичной перетяжки или центромеры — области, к
которой во время митоза прикрепляются нити ахроматинового веретена. Центро
мера делит хромосому на два плеча. Расположение центромеры определяет три
основных типа хромосом: 1) равноплечие — с плечами равной или почти равной
длины; 2) неравноплечие, имеющие плечи неравной дли ны; 3) палочковидные — с
одним длинным и вторым очень коротким, иногда с трудом обнаруживаемым плечом
( 24).
После завершения деления клетки хромосомы деспи-
рализуются и в ядрах дочерних клеток снова становится видимой только тонкая
сеточка и глыбки хроматина.
В состав хромосомы кроме ДНК входят основные и кислые
белки. Их функция — блокирование той части генетической информации, которая
постоянно или временно не используется клеткой.
Третья характерная структура для ядра клетки —
ядрышко. Оно представляет собой плотное округлое тельце,
располагающееся в ядерном соке. В ядрах разных клеток и в ядре одной и той же
клетки в зависимости от ее функционального состояния число ядрышек колеблется
от 1 до 5—7 и более. Ядрышки есть только в неделящихся ядрах, во время митоза
они исчезают, а после завершения деления образуются вновь. Ядрышко не
является самостоятельным органоидом клетки. Оно лишено мембраны и образуется
вокруг участка хромосомы, в котором закодирована структура рРНК- Этот участок
носит название ядрышкового организатора; на нем синтезируется рРНК- Кроме
накопления рРНК в ядрышке формируются рибосомы, которые затем перемещаются в
цитоплазму.
Таким образом, ядрышко — это скопление рРНК и рибосом на
разных этапах формирования.
|
