13. Ядро клітини, його будова і функції.
Більшість клітин живих організмів мають одне ядро. Рідше зустрічаються дво- та багатоядерні клітини (наприклад у молочних судинах рослин та посмугованих м’язах. Деякі клітини у дорослому стані не мають ядра, наприклад еритроцити ссавців, або клітини ситоподібних трубок рослин. Форма й розміри ядра дуже мінливі і залежать від виду організму, типу, віку та функціонального стану клітини.
Ядерна оболонка. Від цитоплазми вміст ядра відокремлений подвійною мембраною – ядерною оболонкою. Між зовнішньою та внутрішньою мембранами є простір завширшки від 20 до 60 нм., але в деяких місцях зовнішня мембрана сполучається з внутрішньою навколо особливих отворів діаметром близько 90 нм - ядерних пор. Ці пори прикриті особливими тільцями. Зовнішня мембрана в деяких місцях переходить в канали ендоплазматичної сітки і має на своїй поверхні рибосоми. Внутрішня мембрана рибосом не містить. У більшості клітин ядерна мембрана зникає під час поділу (за винятком деяких одноклітинних тварин, водоростей і грибів), а в період між двома поділами - утворюється знову.
Нуклеоплазма. Вміст ядра представляє собою желеподібний матрикс (нуклеоплазма, каріоплазма, ядерний сік) в якому знаходяться хроматин, одне чи кілька ядерець. До складу ядерного матриксу входять примембранні та міжхроматинові білки, білки-ферменти, РНК, ділянки ДНК а також різноманітні йони та нуклеотиди.
Ядерця. Округлі, дуже ущільнені, не обмежені мембраною ділянки клітинного ядра діаметром близько 1-2 мкм. Форма і розміри ядерець залежать від їх функціональної активності: чим більше ядерце – тим воно активніше. До складу ядерець входить близько 80% білку, 10-15% РНК, 2-12% ДНК. У ході поділу клітини ядерця руйнуються, а в кінці поділу знову формуються навколо певних ділянок хромосом, які називаються ядерцевими організаторами. В ядерцях знаходяться гени р-РНК і саме тут відбувається її синтез. Через пори в ядерній оболонці р-РНК переходять в цитоплазму клітини.
Хроматин. На забарвлених препаратах клітини хроматин представляє собою сітку тонких ниток (фібрил), дрібних гранул або глобул. Основу хроматину складають нуклеопротеїни – довгі ниткоподібні молекули ДНК (40%) з’єднані із специфічними білками – гістонами. До складу хроматину входять також РНК, кислі білки, ліпіди та мінеральні речовини (іони кальцію та магнію) а також фермент ДНК-полімераза, необхідний для реплікації ДНК. У процесі поділу клітини нуклеопротеїни спіралізуються, вкорочуються, у результаті ущільнюються і формуються в компактні паличковидні хромосоми, які можна побачити за допомогою світлового мікроскопа.
Кожна хромосома має первинну перетяжку – центромеру – яка ділить хромосому на два плеча. В області первинної перетяжки розміщене фібрилярне тільце кінетохор, який регулює рух хромосом при клітинному поділі – саме до нього кріпляться нитки веретена поділу, які розводять хромосоми до полюсів клітин. У залежності від місця розташування перетяжки розрізняють три основних види хромосом:
перетяжка розташована посередині і плечі мають однакові розміри - хромосоми називають рівноплечим або метацентричними.
перетяжка зміщена до одного полюса - хромосоми називають субметацентричними або нерівноплечими.
Перетяжка дуже зміщена і одне плече набагато коротше за інше –акроцентричними або одноплечими.
Для кожної клітини того чи іншого виду живих організмів властива певна кількість, розміри та форма хромосом.
Сукупність хромосом соматичної клітини, типова для даної систематичної групи, називається хромосомним набором або каріотипом.
Кількість хромосом у зрілих статевих клітинах називається галоїдним набором і позначається n.
Соматичні клітини містять подвійний набір хромосом (диплоїдний набір) який позначається 2n.
Клітини, які мають більш як подвійну кількість хромосом називають поліплоїдними і позначають 4n, 6n тощо.
Парні хромосоми, тобто однакові за формою, структурою та розмірами, але різні за походженням (одна материнська, інша – батьківська) називаються гомологічними.
Хромосоми, які визначають стать організму називаються статевими.
Кількість хромосом в каріотипі не пов’язана з рівнем організації живих організмів. Разом з тим потрібно пам’ятати, що живі організми одного виду мають однакову кількість хромосом, тобто для них характерна видова специфічність каріотипу.
Функції ядра:
Зберігання і передача спадкових ознак у вигляді незмінної структури ДНК. Спадкова інформація в ядрі може змінюватись внаслідок мутацій. Це зумовлює спадкову мінливість.
Управління процесами життєдіяльності клітини шляхом утворення білоксинтезуючого апарату. В ядрах відбувається формування рибосом за участю ядерець. Вони надходять у цитоплазму і беруть участь у біосинтезі білків.