милый модуль / ядро клетки в интерфазе

Ядро. Строение и функции в период интерфазы. Все клетки животных (за небольшим исключением) и растений содержат ядро. В большинстве клеток имеется одно ядро, реже встречаются двух- и многоядерные клетки. Многоядерными являются клетки некоторых видов простейших, а также клетки печени, мозга и мышц человека. Они часто возникают при слиянии нескольких клеток в одну. Форма ядра разнообразна, но чаще шаровидная или яйцевидная. Размеры его обычно связаны с размерами клеток — б крупных клетках размеры ядер больше. Чаще всего ядра имеют размеры от 2 до 20 мкм.

Ядро неделящейся (интерфазной) клетки покрыто двумя белково-липидными мембранами, которые отсутствуют только в период митотического деления. Внешняя мембрана ядра является продолжением мембран эндоплазматической сети.

В ядерных мембранах имеются поры диаметром 80—100 нм. Через них осуществляется обмен между ядром и цитоплазмой.

Содержимое ядра называется кариоплазмой. В ней находится 1—2 ядрышка и особое вещество — хроматин (греч. хромос — краска). Оно хорошо окрашивается ядерными красителями. У прокариот хроматин состоит только из молекул ДНК, а у эукариот — из ДНК, основных низкО-молекулярных белков (гистонов), небольшого количества кислых белков и РНК. В интерфазном ядре, т. е. в период между делением клеток, хроматин виден в виде тонких нитей и плотных зерен различной величины (гетерохроматин). В процессе митоза в результате конденсации и укорочения тонких нитей и слияния отдельных глыбок хроматина формируются палочковидные хромосомы. В период интерфазы в ядре клетки осуществляются сложные процессы биосинтеза ДНК, входящей в состав хроматина, а также происходит синтез иРНК, называемый транскрипцией — считывание информации о структуре белка (см. «Биосинтез белка»).

Ядрышки имеют размеры 0,5—1 мкм, содержат большое количество РНК и белка. Они служат местом синтеза рибосомальной и транспортной РНК, а также местом синтеза ядерных белков. Ядрышки прикрепляются к определенным участкам некоторых хромосом и формируются под их воздействием (организаторы ядрышка). Во время митоза ядрышки исчезают, а затем вновь появляются.

Ядро — это не -просто важнейшая составная часть клетки, а центр управления всеми ее жизненными процессами — обменом веществ, движением,

размножением. В ядре сосредоточена основная масса ДНК, которая является носителем генетической информации. Поэтому ядро выполняет функцию хранения информации о всех признаках организма, а при делении клетки —• осуществляет ее передачу дочерним клеткам. Лишенные ядра клетки (например, эритроциты человека) имеют сравнительно короткую продолжительность жизни и не способны к дальнейшему делению и восстановлению своей целостности при повреждениях.

Прокариоты и эукариоты. Строение органоидов и интерфазного ядра, описанное выше, характерно для клеток всех животных и большинства видов растений. Эти организмы получили название ядерных, или эукариотов. Другая группа организмов, меньшая по численности и, очевидно, более древняя по происхождению, получила название прокариоты (доядерные). К ним относятся бактерии и синезеленые водоросли, у которых отсутствует настоящее ядро и нет многих органоидов цитоплазмы. Вместо ядра у них имеется нуклеоид (подобное ядру образование). Он состоит из скопления нуклеиновых кислот и белков, которые лежат в цитоплазме, не отделенные от нее мембраной (табл. 1).

Хроматин

Огромная длина молекул ДНК эукариот предопределила появление специальных механизмов хранения, репликации и реализации генетического материала. Хроматином называют молекулы хромосомной ДНК в комплексе со специфическими белками, необходимыми для осуществления этих процессов. Основную массу составляют «белки хранения», так называемые гистоны. Из этих белков построены нуклеосомы - структуры, на которые намотаны нити молекул ДНК. Нуклеосомы располагаются довольно регулярно, так что образующаяся структура напоминает бусы. Нуклеосома состоит из белков четырех типов: H2A, H2B, H3 и H4. В одну нуклеосому входят по два белка каждого типа — всего восемь белков. Гистон H1, более крупный чем другие гистоны, связывается с ДНК в месте ее входа на нуклеосому. Нуклеосома вместе с H1 называется хроматосомой.

Нить ДНК с нуклеосомами образует нерегулярную соленоид-подобную структуру толщиной около 30 нанометров, так называемую30 нм фибриллу. Дальнейшая упаковка этой фибриллы может иметь различную плотность. Если хроматин упакован плотно, его называют конденсированным или гетерохроматином, он хорошо видим под микроскопом. ДНК, находящаяся в гетерохроматине, не транскрибируется, обычно это состояние характерно для незначимых или молчащих участков. В интерфазе гетерохроматин обычно располагается по периферии ядра (пристеночный гетерохроматин). Полная конденсация хромосом происходит перед делением клетки. Если хроматин упакован неплотно, его называют эу- или интерхроматином. Этот вид хроматина гораздо менее плотный при наблюдении под микроскопом и обычно характеризуется наличием транскрипционной активности. Плотность упаковки хроматина во многом определяется модификациями гистонов — ацетилированием ифосфорилированием.

Считается, что в ядре существуют так называемые функциональные домены хроматина(ДНК одного домена содержит приблизительно 30 тысяч пар оснований), то есть каждый участок хромосомы имеет собственную «территорию». К сожалению, вопрос пространственного распределения хроматина в ядре изучен пока недостаточно. Известно, что теломерные (концевые) ицентромерные (отвечающие за связывание сестринских хроматид в митозе) участки хромосом закреплены на белках ядерной ламины.

Эухроматин, активный хроматин — участки хроматина, сохраняющие деспирализованное состояние элементарных дезоксирибонуклеопротеидных нитей (ДНП) в покоящемся ядре, т. е. в интерфазе (в отличие от других участков, сохраняющих спирализованное состояние — гетерохроматина).

Эухроматин отличается от гетерохроматина также способностью к интенсивному синтезу рибонуклеиновой кислоты (РНК) и большим содержанием негистоновых белков. В нём, помимо ДНП, имеются рибонуклеопротеидные частицы (РНП-гранулы) диаметром 200—500, которые служат для завершения созревания РНК и переноса ее в цитоплазму. Эухроматин содержит большинство структурных генов организма

Гетерохроматин — конденсований (компактизований) стан хроматину, що утворює хромоцентри в ядрі на стадії інтерфази, а також райони інтенсивного забарвлення на метафазниххромосомах. Особливістю гетерохроматину є транскрипційна інертність ДНК, що входить до його складу