Ядро клітини (лат. Nucleus = ядро, зерно) вперше спостерігав шотландський ботанік РОБЕРТ БРАУН (1773-1858) у 1831 р. Ядро - це центральна органела, що містить генетичну інформацію, необхідну для життя та поділу клітин. Він являє собою центр управління та координації клітини. Він міститься у всіх клітинах (крім вузькоспеціалізованих клітин, наприклад, зрілих еритроцитів ссавців або клітин провідної тканини рослин).

мозку

Розмір ядра дуже мінливий, як правило, в діапазоні 4-30 мкм. Це найбільша клітинна органела, виявлена ​​в середині більшості, особливо молодих, клітин; виняток становлять онтогенетично старі рослинні клітини з великою центральною вакуоллю, в якій ядро ​​видавлене до їх краю. Ексцентрична локалізація також може спостерігатися в залозистих клітинах, де ядро ​​розташоване на базальному полюсі клітини. Викликається відношення розміру ядра до цитоплазми нуклеоцитоплазматичне співвідношення, що є відносно стабільним: якщо ядро ​​збільшено, ціла клітина відповідно збільшиться. Це явище спеціально використовується на сільськогосподарських рослинах, які переносять поліплоїдизацію - дублювання кількості хромосом збільшить рослину та її плоди.

Переважна більшість рослинних і тваринних клітин має одне ядро, вони так звані. моноенергетичні клітини. У клітинах нижчих рослин і грибів кількість ядер може значно коливатися. Пилкові зерна також мають два ядра: генеративний та вегетативний. Воронки також мають два ядра, які навіть структурно та функціонально диференційовані (мікро- та макронуклеус).

Форма серцевини може істотно змінюватися. Це залежить від типу клітини, її функції та стадії диференціації. Основна форма сферична. Сферичні ядра знаходяться в кулястих, багатогранних і кубічних клітинах, у циліндричних або веретеноподібних клітинах вони часто овальні, в скелетних м’язах еліптичні. Сильно сегментоване ядро ​​трапляється в клітинах епіфіза. Нейтрофільні гранулоцити (тип білих кров’яних клітин) мають сегментовані ядра. У клітинах з амебною рухливістю (зміни, макрофаги) форма ядра також тимчасово змінюється.

Ядро - надзвичайно складна органела. Це не статична структура, а дуже динамічна. Його морфологія періодично повторюється. Структурні зміни в ядрі можуть бути пов'язані з процесом онтогенезу, морфологічної диференціації та функціональної спеціалізації окремих типів клітин. Ми виділяємо дві основні форми клітинного ядра:

  • міжфазне ядро між відділами клітин
  • мітотичне (каріокінетичне) ядро характеризується спіралізацією хроматину

Міжфазна основна ланка

Основними компонентами інтерфазного (інтеркінетичного) ядра є:

  • ядерна мембрана
  • хроматин
  • ядро
  • ядерний скелет
  • ядерні включення

Ядерно-мембранна ланка

Ядерна мембрана (ядерна оболонка, каріотей, каріолема) відокремлюється нуклеоплазма (вміст ядер) з цитоплазми (вміст клітин) під час інтерфази. Він складається з двох мембран, які мають типову біомембранну структуру. Дві мембрани розділені шириною 10-50 нм перинуклеарний простір (перинуклеар = перинуклеар). Зовнішня ядерна мембрана покрита з боку цитоплазми рибосомами і зв’язується з грубим ендоплазматичним ретикулумом.

Суцільна поверхня серцевинної мембрани місцями переривається ядерні пори (нуклеопори), де внутрішня і зовнішня мембрани оболонки серцевини плавно перетинаються. Це не справжні пори, але вони покриті т. Зв діафрагма. З деякими ядрами вони займають до 25% поверхні. Вони дозволяють проникненню високомолекулярних ядерних продуктів у цитоплазму і навпаки. Окрім транспорту через ядерні пори, очікується також активний транспорт через ядерну оболонку.

Хроматинове посилання

Хроматин - це маса інтеркінетичного ядра, основним компонентом якого є ДНК, пов'язана з гістонами - комплекс під назвою нуклеогістон. У світловому мікроскопі хроматин виглядає як однорідна маса, починаючи приймати волокнисту структуру лише після переходу до початку мітозу.

Згідно з інтенсивність фарбування основними цитологічними барвниками ми виділяємо два стани хроматину, які відповідають ступеню його спіралізації (конденсація) і одночасно ступінь, в якій транскрипція відбувається на таких сайтах:

  • Евхроматин він деконденсується, слабо фарбується, що містяться в ньому гени транскрибуються в РНК.
  • Гетерохроматин він ущільнений, тому сильно фарбується, гени, що містяться в ньому, не транскрибуються.

Гетерохроматин поділяють на:

  • конститутивний гетерохроматин, постійно неактивні в транскрипції (наприклад, високоповторювані послідовності, Тіло Барра)
  • необов'язково гетерохроматин, який може вступати в транскрипційно активну стадію еухроматину залежно від стану клітини.

Конденсація і деконденсація хроматину, тобто. перехід між факультативним хроматином та еухроматином є одним з дуже важливих регуляторних механізмів транскрипції еукаріотів.

еухроматингетерохроматин
інтенсивність фарбуванняслабкийсильний
ступінь конденсаціїдеконденсованийущільнений
транскрипціяактивнийнеактивний

Основне посилання

Ядерце - це темно забарвлена ​​структура, яка присутня в ядрі всіх еукаріотичних клітин. Він не представляє окремої органели клітини, а також не відокремлений від ядра будь-якою мембраною, але відрізняється від маси ядра своїми фізико-хімічними властивостями. Він може бути сферичної, еліптичної або неправильної форми. Він не є постійною структурою ядра, він зникає під час мітозу.

Ядро формується в області інтеркінетичного ядра, що відповідає наявності хромосом, що містять т.зв. ядерний організатор, яка є специфічною послідовністю ДНК, що містить гени для синтезу рибосомних РНК. Регіон, що кодує рибосомну РНК, зазвичай називають рДНК (ДНК, на якій утворюється рРНК). Ядерце фактично є сукупністю нових рРНК та рибосомних білків. На субмікроскопічному рівні можна розрізнити зернистий та фібрилярний компоненти ядра. Кількість ядер задається кількістю організаторів ядер.

Роль ядра полягає у формуванні рибосомних субодиниць. Вони виникають безпосередньо в ядрі, де рРНК пов’язана з рибосомними білками. Готові рибосоми, відп. рибосомальні субодиниці - це найбільші структури, які проходять через ядерні пори в цитоплазму.

Ядерний скелет

Нуклеоскелет - це просторова мережева структура, подібна до проміжної нитки. Частина скелета ядра вистилає всю внутрішню поверхню мембрани ядерної оболонки. Цей шар товщиною 40 нм називається пластинка і складається з трьох білків: ламіна А, ламіна В і ламіна С. Вони відіграють роль у розпаді (руйнуванні) ядерної мембрани під час М-фази клітинного циклу та її відтворенні після поділу клітини. Вони закріплюють хромосоми в ядерній мембрані і підтримують загальну форму ядра.

Посилання на ядерні включення

Внутрішньоядерні включення - це переважно кристали білка. Процес кристалізації є результатом надлишкового накопичення білка.

Мітотичне ядерне ланка

Каріокінетичне (мітотичне) ядро ​​характеризується загальною зміною структури порівняно з інтеркінетичним ядром та конденсацією хроматину у волокнисті структури - хромосом. Крім того, зміни мітотичного ядра пов'язані з розпадом ядерця і ядерної мембрани.

Структура зв’язку хромосом

Хромосома являє собою єдину лінійну молекулу ДНК, пов’язану з гістонами. Однак, на відміну від хроматину міжфазного ядра (що є просто іншою назвою деконденсованої хромосоми), цей комплекс складається в макроскопічно видиму структуру, щоб забезпечити його легке розділення на дочірні клітини. Хромосоми найкраще спостерігаються в метафазі мітозу, оскільки тоді вони досягають найбільшого ступеня конденсації (вони найкоротші і грубі).

Цитогенетика метафазної хромосомної ланки

Метафазна хромосома має довжину 0,5-30 мкм і діаметр 0,2-3 мкм. У середньому рослини мають більші хромосоми, ніж тварини. Два добре видно на метафазній хромосомі хроматиди. Кожна хроматида складається лише з однієї молекули ДНК, що проходить по всій довжині хромосоми. Хроматиди однієї хромосоми генетично ідентичні (одна хроматида утворилася шляхом реплікації іншої в S-фазі клітинного циклу) і тому їх називають сестринські хроматиди.

Сестринські хроматиди пов'язані між собою на місці центромери з використанням білка кохезин. Цю область також називають первинне звуження (основна галочка). Такі хромосоми мають типову форму букви «Х». Первинне звуження - це місце, де прикріплені волокна розщеплюючого веретена. Мікротрубочки розділового веретена розпізнають т. Зв. kinetochór, який також є білковим комплексом, приєднаним до центромери. Веретено, що розщеплює, забезпечує поділ хромосом на протилежні полюси клітини під час анафази ядерного поділу.

Центромера ділить хромосому на два плечі. Кожна хромосома має лише одну центромеру. Хромосоми, які не мають або мають більше центромер, називаються ацентричний, відп. поліцентричний (ді-, трицентричні та ін.) і являють собою хромосомні аберації, які не дозволяють правильно ділити хромосоми в анафазі.

За положенням центромери ми виділяємо кілька типів хромосом:

  • метацентричні хромосоми - центромера знаходиться більш-менш посередині
  • субметацентричні хромосоми - центромера знаходиться більше від центру і ділить хромосому на дві нерівно довгі руки
  • акроцентричні хромосоми - одна рука значно вкорочена
  • телоцентричні хромосоми - центромера знаходиться в кінці; являють собою нестабільні хромосомні аберації, спричинені розривом однієї руки в центромерній області

Деякі хромосоми (переважно акроцентричні) також мають вторинне звуження (Вторинний тик), який відокремлюється від іншої частини руки (в основному короткі) невеликої області, званої супутник. Супутник - це сегмент хромосоми, який містить ядерний організатор і виконує функцію створення ядра. Вторинне звуження не розпізнається волокнами розділового веретена.

Кінцеві частини лінійних хромосом називаються теломери. Вони являють собою своєрідний захист, який не дозволяє хромосомам з'єднуватися між собою своїми кінцевими частинами. Аберрантні хромосоми без будь-яких теломер мають «липкі» кінці. Маючи липкі кінці, хромосоми можуть довільно з’єднуватися, що може мати серйозні наслідки, оскільки такі мутації стабільні і передаються майбутнім поколінням клітин.

Загальний набір метафазних хромосом клітини тіла (соматичної) клітини можна сортувати за формою та розміром для створення каріотип. Таким чином, каріотип - це інформація про кількість, форму та розмір хромосом. Живі організми, що мають стійкий і однаковий каріотип, належать до одного виду. На практиці аналіз каріотипу допомагає нам виявити хромосомні аберації індивіда (пацієнта) із підозрою на ураження генетичним захворюванням. Більшість пухлинних клітин також мають змінений каріотип, але це часто буває дуже нестабільно. Викликається схематичне зображення каріотипу ідіограма.