Ядро (клеточное) – окруженная оболочкой часть клетки, управляющая синтезом белков и всеми физиологическими процессами в клетке. Ядро имеет чаще всего округлую или овальную форму. Помимо оболочки ядро содержит ядрышко или несколько ядрышек, хромосомы и кариоплазму (ядерный сок, кариолимфу). В зависимости от структурного состояния различают митотическое (делящееся) ядро, покоящееся (интерфазное) ядро и "рабочее" ядро (у дифференцированных, неспособных к дальнейшему делению, выполняющих специфические функции клеток).
Ядро обеспечивает важнейшие метаболические и генетические функции клетки. Большинство клеток содержит одно ядро, изредка встречаются многоядерные клетки (некоторые грибы, простейшие, водоросли, поперечно-полосатые мышечные волокна и др.). Лишенная ядра клетка быстро погибает. Однако некоторые клетки в зрелом (дифференцированном) состоянии утрачивают ядро. Такие клетки либо живут недолго и заменяются новыми (например, эритроциты), либо поддерживают свою жизнедеятельность за счет притока метаболитов из тесно примыкающих к ним клеток – "кормилец" (например, клетки флоэмы у растений). По форме ядро может быть шаровидным, овальным, лопастным, линзовидным и т.д. Размер, форма и структура ядер изменяются в зависимости от функционального состояния клеток, быстро реагируя на изменение внешних условий. Ядро обычно перемещается по клетке пассивно с током окружающей его цитоплазмы, но иногда оно способно самостоятельно передвигаться, совершая движения амебоидного типа.
Ядро – самая крупная органелла клетки, ее важнейший регулирующий центр. Как правило, клетка имеет одно ядро, но существуют клетки двухядерные и многоядерные. В некоторых организмах могут встречаться клетки, лишенные ядер. К таким безъядерным клеткам относятся, например, эритроциты млекопитающих, тромбоциты, клетки ситовидных трубок растений и некоторые другие типы клеток. Обычно безъядерными бывают высокоспециализированные клетки, утратившие ядра на ранних стадиях развития.
Рис. 5. Клеточное ядро
Форма ядра (рис. 5) обычно округлая или овальная. Диаметр ядра может колебаться от 5-10 мкм до 20 мкм. Снаружи ядро окружено двойной мембраной (ядерной оболочной или кариолеммой), в которой имеются ядерные поры; через эти поры осуществляется связь ядра с цитоплазмой. Так, например, поступают в ядро из цитоплазмы нуклеотиды, белки и выходят из ядра в цитоплазму молекулы РНК, рибосомные субъединицы. Ядерные поры не просто пропускают различные вещества из ядра в цитоплазму и обратно, но и регулируют это движение.
Наружная мембрана ядра связана с цитоплазматическим ретикулумом.
Внутреннее содержание ядра – кариоплазма (или нуклеоплазма, или ядерный сок). В нем находятся такие структуры, как хромосомы, ядрышки (одно или несколько), а также нуклеотиды, белки, соли, ионы и т.д.
Кариоплазма (от греч. карион – орех, ядро ореха + греч. плазма – образование, (нечто) вылепленное) – гомогенное (однородное) вещество, заполняющее пространство между структурами клеточного ядра. Кариоплазма отграничена от окружающей ее цитоплазмы ядерной оболочкой, содержит различные белки, в т.ч. ферменты ядра.
Ядрышко – структура, составленная из расположенных рядом участков нескольких различных хромосом. Эти участки представляют собой большие петли ДНК, содержащие гены рибосомальной РНК (рРНК). Такие петли называются ядрышковым организатором.
Ядрышко – мелкое сферическое или эллиптическое оптически гомогенное, наиболее плотное по структуре тельце, находящееся в клеточном ядре в единственном числе, реже в количестве 2-3, еще реже – в большем числе. На 80–85 % состоит из белка. В ядрышке высока (5 %) концентрация РНК. В процессе деления клетки ядрышко то исчезает (к концу профазы), то четко видно (в интерфазе, телофазе).
Ядрышко (рис. 6) является центром образования рибосом, т.к. здесь осуществляется синтез рРНК и соединение этих молекул с белками, т.е. происходит формирование субъединиц рибосом, которые затем поступают в цитоплазму, где и завершается сборка рибосом.
Рис. 6. Клеточное ядро и ядрышко
Хромосома (от греч. хрома (хроматос) – цвет, краска + греч. сома – тело) – самовоспроизводящийся структурный элемент ядра клетки, содержащий ДНК, в которой заключена генетическая (наследственная) информация. Комплекс ДНК с основным белком – гистоном (дезоксирибонуклеопротеидом) составляет около 90 % вещества хромосомы. Содержание ДНК в хромосоме постоянно. В состав хромосомы входят также РНК, кислые белки, липиды и минеральные вещества (ионы Са++ и Mg++), а также фермент ДНК-полимераза, необходимый для репликации ДНК. Хромосома – носитель генов. Число, размер и форма хромосом (их кариотип) строго определены и специфичны для каждого вида. Половые клетки содержат одинарный (гаплоидный) набор хромосом, клетки тела, как правило, двойной (диплоидный) набор (но встречаются триплоиды и полиплоиды). Каждая хромосома состоит из пары (или нескольких пар) хромонем, в которых закодированы наследственные признаки организма. Самоудвоение и закономерное распределение хромосом по дочерним клеткам при их делении обеспечивает передачу этих признаков от поколения к поколению. Различают гомологичные (парные, соответствующие) и негомологичные хромосомы. В виде четких структур хромосомы различимы в микроскоп только при делении клеток.
Функции ядра:
- регулирует и контролирует все обменные процессы, протекающие в клетке;
- содержит хромосомы, является хранителем генетической информации;
- участвует в реализации генетической информации (т.е. в синтезе белков), именно в ядре проходит транскрипция – первый этап синтеза полипептида;
- его деление лежит в основе деления клеток.
Расположенные в кариоплазме хромосомы являются носителями генетической информации.
Термин "хромосома", означающий "окрашенное тело", был предложен в 1888 г. Вальдейром. Хромосомы построены из хроматина (рис. 7). Хроматин по своей химической природе – комплекс ДНК и белков, в основном гистоновых, хотя и другие белки – негистоновые – тоже входят в этот комплекс.
Рис. 7. Строение хромосомы
(http://www.rusmedserver.ru/med/anatomy/kletka/images/10_hromosoma.jpg)