Одним из основных компонентов клетки является ядро. Клетки могут содержать одно или несколько ядер, форма которых может быть различной (округлой в клетках эпидермиса кожи, овальная в мышечных волокнах, сегментированной в лейкоцитах). Большинство клеток имеют одно ядро, иногда встречаются двуядерные (печень) и многоядерные (поперечно-полосатые мышцы) клетки.
Функции ядра:
- хранение, записанной в ДНК, наследственной информации;
- передача наследственной информации дочерним клеткам при делении;
- регуляция процессов жизнедеятельности клетки.
Компоненты ядра:
1) ядерная оболочка;
2) ядерный сок;
3) хроматин;
4) ядрышко.
Ядерная оболочка состоит из двух мембран, между которыми располагается перинуклеарное пространство. Наружная мембрана связана с эндоплазматической сетью. Расположенные на поверхности наружной мембраны рибосомы синтезируют ядерные белки, поступающие в перинуклеарное пространство. Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами (3-4 тысячи), через которые происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой. Во время деления клетки ядерная оболочка растворяется, а после деления ядер образуется из мембран эндоплазматической сети. Ядерная оболочка отделяет наследственный материал (хромосомы) от цитоплазмы и регулирует обмен веществ между ядром и цитоплазмой.
Ядерный сок (нуклеоплазма) - по составу близок к гиалоплазме, в нем содержатся белки, различные РНК, свободные нуклеотиды, продукты обмена веществ, субъединицы рибосом. Ядерный сок осуществляет взаимосвязь всех ядерных структур. В нем происходят транскрипция и процессинг (созревание) иРНК.
Ядрышко - непостоянная структура (исчезает в начале деления клетки и появляется к концу деления). В его образовании участвуют хромосомы, которые несут гены, отвечающие за синтез рРНК. В ядрышке синтезируется рРНК и образуются субъединицы рибосом.
Хроматин - представляет собой разрыхленные деспирализованные хромосомы. Образован сетью тонких нуклеопротеидных нитей, глыбок, гранул и обеспечивает транскрипцию генов. Хроматин содержит около 40% ДНК, 40% белков гистонов (обеспечивают упаковку ДНК), 20% негистоновых белков (к ним относятся белки, ответственные за движение хромосом и белки-ферменты для синтеза ДНК и РНК). Хроматин подразделяют на: гетерохроматин (спирализованный хроматин, располагается преимущественно по периферии ядра и вокруг ядрышек, на нем не может происходить транскрипция). Эухроматин - транскрипционно активная деспирализованная часть хроматина, локализуется в более светлых участках ядра между гетерохроматином.
В делящихся клетках хроматиновые нити спирализуются, уплотняются, упаковываются и образуют хромосомы. Хромосомы формируются в профазе митоза, а изучают их в метафазе, когда они максимально спирализованы и располагаются в плоскости экватора клетки. В это время хромосомы хорошо видны в световой микроскоп.
Метафазные хромосомы состоят из двух сестринских хроматид (удвоение хроматид происходит в синтетический период интерфазы), соединенных друг с другом в области первичной перетяжки - центромеры. Хроматиды в анафазе отделяются друг от друга, причем каждая становится одной из двух дочерних хромосом.
Центромера делит хромосому на два плеча. В зависимости от расположения центромеры хромосомы бывают:
1. равноплечие - центромера расположена по середине, хромосома имеет плечи равной длины;
2. неравноплечие - центромера смещена от центра хромосомы и одно плечо короче другого;
3. палочковидные - центромера расположена у края хромосомы.
Мельчайшими структурными компонентами хромосомы являются нуклеопротеидные микрофибриллы (комплекс ДНК, связанной с белками), которые определенным образом упаковываются и спирализуются. Хромосомы характеризуются (правила хромосом):
1. Постоянством числа хромосом. Каждый вид растений и животных имеет определенное и постоянное число хромосом - видовая специфичность кариотипа (у человека - 46, у шимпанзе- 48, мушки дрозофилы - 8).
2. Парностью хромосом в диплоидном наборе. В соматических клетках с диплоидным набором каждая хромосома имеет такую же парную гомологичную хромосому, одинаковую по размерам, форме, но разную по происхождению. Одна хромосома в паре - отцовская, другая - материнская.
3. Индивидуальностью хромосом. Хромосомы одной пары отличаются от хромосом других пар размерами, формой и расположением центромеры.
4. Образованием дочерних хромосом при делении материнской хромосомы. Перед делением клетки происходит редупликация ДНК, в результате образуются две молекулы ДНК, из которых получаются две сестринские хроматиды. Во время деления в дочерние клетки попадает по одной хроматиде (дочерней хромосоме). Таким образом, каждая хромосома образуется при делении материнской хромосомы.
Все хромосомы подразделяют на аутосомы и половые хромосомы.
Половые хромосомы - это пара хромосом, различная у мужского и женского полов. Половые хромосомы определяют формирование признаков, характерных мужскому и женскому организмам. В соматической клетке 2 половые хромосомы, а в половой -1.
Аутосомы - это хромосомы, одинаковые у мужского и женского полов. В соматической клетке человека 44 аутосомы, а в половой - 22.
В соматических клетках присутствует диплоидный (2n) набор хромосом, где каждая хромосома имеет себе гомологичную (парную), а в половых клетках - гаплоидный (n).
Совокупность всех хромосом клетки, характеризующаяся их числом, размером и формой, называется кариотипом.
| ХРОМОСОМЫ ЧЕЛОВЕКА | |||
| Клетка | Хромосомы | Половые хромосомы | Аутосомы |
| Соматическая (2n) клетка | |||
| Половая (n) клетка |
| ХРОМОСОМЫ КРОЛИКА | |||
| Клетка | Хромосомы | Половые хромосомы | Аутосомы |
| Соматическая (2n) клетка | |||
| Половая (n) клетка | |||
| ХРОМОСОМЫ ШИМПАНЗЕ | |||
| Клетка | Хромосомы | Половые хромосомы | Аутосомы |
| Соматическая (2n) клетка | |||
| Половая (n) клетка |