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