6. Строение ядра клетки и функция его основных компонентов

Ядро клетки - главный центр с генетической информацией, так как в нем находятся хромосомы, содержащие наследственные признаки, закодированные в форме ДНК. Другие носители информации имеют меньшее значение.

Положение, форма и размеры ядра могут изменяться, часто параллельно с изменениями интенсивности метаболизма.

Ядро чаще всего расположено в центре клетки, и только у растительных клеток с центральной вакуолью - в пристеночной протоплазме. Оно может быть различной формы:

сферическим;

яйцевидным;

чечевицеобразным;

сегментированным (редко);

вытянутым в длину;

веретеновидным, а также иной формы.

Диаметр ядра варьирует в пределах от 0,5 мкм (у грибов) до 500 мкм (в некоторых яйцеклетках), в большинстве случаев он меньше 5 мкм.

Ядро состоит из:

нуклеоплазмы;

хромосом (хроматина);

ядрышек;

ядерной оболочки, представляющей собой часть эндоплазматического ретикулума.

Клеточные ядра образуются только из ядер. Репликация ДНК, т. е. удвоение генетической информации, гарантирует идентичность ядер, несмотря на всю сложность их деления.

Главные функции клеточного ядра следующие:

хранение информации;

передача информации в цитоплазму с помощью транскрипции, т. е. синтеза переносящей информацию и-РНК;

передача информации дочерним клеткам при репликации - делении клеток и ядер.

. Нуклеоплазма

Основная масса клеточного ядра, нуклеоплазма, содержит:

жидкую часть;

ядерный матрикс - нечто вроде опорной сети;

различные включения.

Жидкая часть сходна по составу с соответствующим компонентом цитоплазмы: здесь тоже содержатся ферменты и промежуточные продукты метаболизма, в частности гликолиза.

Ядерный матрикс представляет собой с трудом выявляемый трехмерный "каркас", который состоит из кислых белков и пронизывает всю нуклеоплазму и ядрышки.

Цитоплазма. Строение и функции органелл

. Состав цитоплазмы

Цитоплазмой называется живое содержимое клетки без пластов или эквивалента ядра. Цитоплазма представляет собой вязко-упругий тиксотропный гель.

Вязко-упругие свойства и тиксотропность возможны только тогда, когда молекулы образуют сплошную сеть, которая может разрушаться и возникать вновь. Разрушение молекулярной сети приводит к проявлению жидкостных свойств, а ее восстановление - к свойствам, характерным для твердых тел. В цитоплазме элементами, способными сплетаться в сеть, служат длинные нитевидные микрофиламенты из белка актина. Они, вероятно, удерживаются вместе с помощью какого-то другого белка. При отщеплении молекул этого белка сеть распадается (состояние золя). После этого микрофиламенты могут двигаться, и таким образом возникает течение протоплазмы, которое можно обнаружить в большинстве клеток. 2. Строение матрикса цитоплазмы

Матрикс цитоплазмы предоставляет собой гомогенную (при исследовании в электронном микроскопе) субстанцию между микрофиламентами. Она состоит из воды и множества растворенных неорганических и органических веществ, в частности ферментов и других белков.

Матрикс цитоплазмы служит:

средой для диффузии многих промежуточных продуктов обмена;

местом, где протекают важнейшие метаболические процессы, например гликолиз и пентозофосфатный цикл.

Понятие "цитозоль" означает неосаждаемую при ультрацентрифугировании фракцию гомогената, которая содержит матрикс цитоплазмы и очень легкие структуры, такие как микрофиламенты. Оно применимо также к соответствующей фракции интактных клеток, хотя в клетке матрикс - не золь, а так же, как и остальная цитоплазма, представляет собой вязко-эластичный тиксотропный гель.

3. Характеристика рибосом

Рибосомы осуществляют биосинтез белка, реализуя, таким образом, генетическую информацию.

Каждая клетка обладает десятками тысяч или миллионами этих крошечных, размером 20-30 нм, округлых рибонуклепротеидных частиц.

Рибосома состоит из двух неодинаковых субчастиц. Они образуются отдельно и объединяются на и-РНК, что происходит по эксцентрически расположенному каналу между субчастицами и доставляет информацию для биосинтеза белка. При этом несколько рибосом могут быть связаны нитевидной молекулой и-РНК в полисому (полирибосому) наподобие нитки жемчуга.

Более крупные рибосомы находятся в цитоплазме эукариотических клеток. Они могут быть вместе с и-РНК связаны с эндоплазматическим ретикулом. Их субчастицы синтезируются в клеточном ядре.

Прокариотические клетки обладают более мелкими рибосомами. Рибосомы чрезвычайно богаты магнием

4. Плазмиды

Плазмиды - это находящиеся вне генома очень короткие двойные спирали ДНК, замкнутые в кольцо (длиной от нескольких до ста тысяч пар оснований), с одним или несколькими генами, а иногда и совсем без генов.

Они реплицируются в большинстве случаев независимо от остального генетического материала и часто переходят из одной клетки в другую. В настоящее время они обнаружены у бактерий и дрожжей, а также в митохондриях эукариотических клеток. Некоторые бактериальные плазмиды могут включаться в геном и снова отделяться от него.

Характеристика плазмолемм

Плазмолемма, толщина которой около 8 нм, выполняет роль барьера для диффузии веществ из клетки. Это существенно и для растительных клеток, так как клеточная стенка, как правило, проницаема.

Встроенные в мембрану транспортные молекулы осуществляют перенос определенных веществ. Мембранные ферменты принимают лишь ограниченное участие в метаболизме. У растений плазмолемма участвует в обмене компонентов клеточной стенки, в нервных клетках - в проведении импульсов.

При клеточном делении дочерние клетки получают плазмолемму от материнской клетки. При росте плазмолеммы (связанном с делением и ростом клеток) и при ее регенерации она образуется из пузырьков Гольджи (течение мембран).

Плазматическая мембрана животных клеток покрыта снаружи полисахаридным слоем толщиной от 10 до 20 нм - гликокаликсом. Разветвленные остатки полисахаридов ковалентно связаны с белками и сфингозинсодержащими липидами.

Полисахариды состоят из:

галактозы;

маннозы;

фукозы;

N-ацетилгалактозамина;

N-ацетилглюкозамина;

остатков сиаловой кислоты (в концевых положениях).

Сиаловыми кислотами называют N-гликозил- и N-ацетилнейраминовые кислоты: нейраминовая кислота - это циклический конденсат маннозы и пирувата.

Из компонентов гликокаликса хорошо изучен гликопротеид гликофорин в мембранах эритроцитов. Он состоит на 60 % из углеводов и несет (подобно другим гликопротеидам и гликолипидам плазматических мембран животных клеток) специфические антигены групп крови, а также участки, связывающие различные вирусы и лектины.

Карбоксильный конец полипептидной цепи выступает из мембраны с ее внутренней стороны, а с наружной стороны находится аминный конец с многочисленными сильно разветвленными боковыми цепями полисахаридов.