Какие молекулы содержатся в ядре клетки
Ядро – главное составляющее живой клетки, которое несет наследственную информацию, закодированную набором генов. Оно занимает центральное положение в клетке. Размеры варьируются, форма обычно сферичная или овальная. В диаметре ядро в разных клетках может быть от 8 до 25мкм. Есть исключения, примеру, яйцеклетки рыб имеют ядра диаметром в 1 мм.
Особенности строения ядра
Заполнено ядро жидкостью и несколькими структурными элементами. В нем выделяют оболочку, набор хромосом, нуклеоплазму, ядрышка. Оболочка двухмембранная, между мембранами находится перенуклеарное пространство.
Внешняя мембрана сходна по строению с эндоплазматическим ретикулумом. Она связана с ЭПР, который будто ответвляется от ядерной оболочки. Снаружи на ядре находятся рибосомы.
Внутренняя мембрана прочная, так как в ее состав входит ламина. Она выполняет опорную функцию и служит местом крепления для хроматина.
Мембрана имеет поры, обеспечивающие обменные процессы с цитоплазмой. Ядерные поры состоят из транспортных белков, которые поставляют в кариоплазму вещества путем активного транспорта. Пассивно сквозь поровые отверстия могут пройти только небольшие молекулы. Также каждая пора прикрыта поросомой, которая регулирует обменные процессы в ядре.
Количество ядер в разных по специализации клетках различно. В большинстве случаев клетки одноядерные, но есть ткани, построенные из многоядерных клеток (печеночная или ткань мозга). Есть клетки лишенные ядра – это зрелые эритроциты.
У простейших выделяют два типа ядер: одни отвечают за сохранение информации, другие – за синтез белка.
Ядро может прибывать в состоянии покоя (период интерфазы) или деления. Переходя в интерфазу, имеет вид сферического образования с множеством гранул белого цвета (хроматина). Хроматин бывает двух видов: гетерохроматин и эухроматин.
Эухроматин – это активный хроматин, который сохраняет деспирализированное строение в покоящемся ядре, способен к интенсивному синтезу РНК.
Гетерохроматин – это участки хроматина, которые находятся в конденсированном состоянии. Он может при необходимости переходить в эухроматиновое состояние.
При использовании цитологического метода окрашивания ядра (по Романовскому-Гимзе) выявлено, что гетерохроматин меняет цвет, а эухроматин нет. Хроматин построен из нуклеопротеидных нитей, названных хромосомами. Хромосомы несут в себе основную генетическую информацию каждого человека. Хроматин — форма существования наследственной информации в интерфазном периоде клеточного цикла, во время деления он трансформируется в хромосомы.
Строение хромосом
Каждая хромосома построена из пары хроматид, которые находятся параллельно друг к другу и связаны только в одном месте – центромере. Центромера разделяет хромосому на два плеча. В зависимости от длины плеч выделяют три вида хромосом:
- Равноплечие;
- разноплечие,
- одноплечие.
Некоторые хромосомы имеют дополнительный участок, который крепится к основному нитевидными соединениями – это сателлит. Сателлиты помогают идентифицировать разные пары хромосом.
Метафазное ядро представляет собой пластинку, где располагаются хромосомы. Именно в эту фазу митоза изучается количество и строение хромосом. Во время метафазы сестринские хромосомы двигаются в центр и распадаются на две хроматиды.
Строение ядрышка
В ядре также находится немембранное образование — ядрышко. Ядрышки представляют собой уплотненные, округлые тельца, способные преломлять свет. Это основное место синтеза рибосомальной РНК и необходимых белков.
Число ядрышек различно в разных клетках, они могут объединяться в одно крупное образование или существовать отдельно друг от друга в виде мелких частиц. При активации синтетических процессов объем ядрышка увеличивается. Оно лишено оболочки и находится в окружении конденсированного хроматина. В ядрышке также содержатся металлы, в большей мере цинк. Таким образом, ядрышко – это динамичное, меняющееся образование, необходимое для синтеза РНК и транспорта ее в цитоплазму.
Нуклеоплазма заполняет все внутреннее пространство ядра. В нуклеоплазме находится ДНК, РНК, протеиновые молекулы, ферментативные вещества.
Функции ядра в клетке
- Принимает участие в синтезе белка, рибосомной РНК.
- Регулирует функциональную активность клетки.
- Сохранение генетической информации, точная ее репликация и передача потомству.
Роль и значение ядра
Ядро является главным хранилищем наследственной информации и определяет фенотип организма. В ядре ДНК существует в неизмененном виде благодаря репарационным ядерным ферментам, которые способны ликвидировать поломки и мутации. Во время клеточного деления ядерные механизмы обеспечивают точное и равномерное расхождение генетической информации в дочерние клетки.
Источник
———————————————————————–
Территория разумного замысла
Цикл статей (10)
радиопрограмма “Территория разумного замысла”
Ядро
Клетка – это мельчайшая фундаментальная единица жизни. Давайте рассмотрим еще один крайне важный структурный компонент клетки. Ядро клетки – это уникальный клеточный органоид. Во всех живых клетках в центре протоплазмы под микроскопом можно увидеть плотное тельце овальной формы – это и есть знаменитое ядро клетки.
Строение
Из чего состоит ядро клетки?
– Прежде всего, клеточное ядро окружено оболочкой – оболочка отделяет ядро от цитоплазмы – цитоплазма – это внутренняя среда, это полужидкое содержимое клетки. А оболочка клетки представляет собой тончайшую двойную мембрану с микроскопическими порами. Через эти поры/ постоянно осуществляется процесс обмена между ядром и цитоплазмой. Эти поры действуют как настоящие контрольно-пропускные пункты. Если необходимо/ эти «пропускные пункты» закрывают ядро от цитоплазмы. И наоборот, если необходимо, они широко раскрываются и пропускают в нее крупные белковые молекулы.
– В жидкой фазе ядра, в ядерном соке (его называют кариоплазмой), расположены ядрышки – они являются узловым пунктом взаимоотношений между ядром и цитоплазмой.
– Ядерный сок содержит также нити хроматина: они состоят из молекул ДНК в комплексе с белками. Как нам, наверное, известно, ДНК – это носитель наследственной информации, которая передается в поколениях.
– Чтобы обеспечить жизнь клетки, ядро неразрывно взаимодействует с цитоплазмой – т.е. с внутренней средой клетки. Посредством чего происходит это взаимодействие? Прежде всего, посредством т.н. эндоплазматической сети – это разветвленная система из пузырьков и канальцев, через которые осуществляется транспортировка веществ.
– На мембранах эндоплазматической сети находятся рибосомы – с участием рибосом происходит синтез белков. Таково строение клеточного ядра.
строение клетки
Функция
Давайте теперь рассмотрим – каково значение ядра – этого уникального клеточного органоида. Ядро имеет огромное значение. Ученые провели эксперимент. – они брали фрагменты амебы или инфузории и удаляли из этих фрагментов клеточное ядро. И вот когда клетка лишалась ядра, такие клетки через короткое время – погибали. Какова функция ядра? Ядро клетки – это мозг всей этой комплексной системы, это командный пункт, это центр управления жизнедеятельностью клетки, это гигантский (не по размерам, а по объему информации) информационно-вычислительный центр. Ядро регулирует активность всей клетки.
Клеточное ядро осуществляет ряд функций: 1). Во-первых – это хранение генетической информации, а также ряд таких функций как передача, реализация наследственной информации; регуляция большинства функций клетки; ядро также определяет синтез белков, участвует в делении клетки, руководит диференцировкой клеток, руководит формообразованием ткани и органов.
Хранение
Давайте, прежде всего, кратко рассмотрим такую функцию ядра, как хранение генетической информации. Ядро клетки – это хранилище, и оно содержит инструкции, ядро содержит план жизни всего организма. Все клетки в этом мире работают в соответствии с этим генеральным планом, работают в соответствии с инструкциями, которые клетка получает из центра управления – из ядра. Где хранится вся наследственная информация в клеточном ядре? Внутри ядра находятся хромосомы. Хромосомы состоят из переплетенных ветвей молекулы ДНК. Каждая клетка – она сама по себе микроскопическая по размеру, но в каждой клетке содержится около 2-х метров ДНК. (В научной литературе иногда употребляют понятие “хромосома”, которая является длинной цепью ДНК; ген представляет собой сегмент хромосомы). Мы видим – целые метры молекул ДНК/ с удивительным искусством упакованы в тельце хромосомы, которая сама по себе еле различима в оптическом микроскопе.
Как мы, наверное, знаем, по своей форме цепь ДНК напоминает двойную спираль, которая состоит из определенной комбинации 4-х разных молекул (Аденин, Тенин, Тимин и Цитозин). И вот в этих цепях ДНК детально закодирована информация о всех клеточных системах. ДНК – это база данных с колоссальным количеством зашифрованной информации! Эта информация составила бы сотни томов энциклопедий!!! ДНК представляет собой цепь химических веществ, которые объединены в гены. Ядро – это вместилище генов. Каждый ген/ содержит инструкции для создания определенного белка. ДНК содержит десятки тысяч инструкций, которые говорят нашим клеткам – что делать, как делать, когда делать, каким образом строить не только наши клетки, но и все органы. Вот эта система кодирования включает в себя детальное/ подробное описание плана производства энергии, информацию о работе тысячи/ различных/ ферментов и белков.
клетка, фото.
Однако вот эта важная цепь химических веществ ДНК – она была бы совершенно бесполезной без армии микроскопических «машин» – без армии (ферментов), которые бесконечно путешествуют вдоль ДНК – они расшифровывают ДНК и превращают в инструкции (т.н. ИРНК), которые посылаются клетке.
Давайте немного подробнее рассмотрим этот удивительный процесс. Каждый ген ДНК содержит инструкции для создания определенного белка. Белки – это важнейшие элементы для жизни клеток – о роли белков мы скажем немного позже. И вот с чего начинается синтез органической молекулы белка – среди многочисленных генов ДНК, сначала/ необходимо найти один единственный ген, который содержит необходимую информацию. Для этого/, прежде всего, необходимо «расплести»/ двойную/ спираль ДНК. Выше мы упомянули об армии микроскопических «машин» – (ферментов). Так вот,/ фермент, который, отвечает только за эту задачу, он «расплетает» двойную спираль ДНК. Затем другая группа ферментов, она разъединяет нити ДНК на две отдельные. И следующий фермент, он считывает информацию с одиночной нити и быстро копирует себе зашифрованные в ней данные. Что получается? Получается точная копия плана ДНК по производству новой молекулы. И вот как только копирование завершено, ферменты закрывают ДНК и снова «заплетают» ее в первоначальное состояние. Копия, которая была получена с ДНК, называется информационный РНК (или ИРНК) – в этой копии содержится план производства белка. Т.е. информация РНК играет роль своеобразных матриц для синтеза белка.
Что происходит далее? После того, как ген скопирован, инструкции (ИРНК) направляются за пределы ядра. И уже здесь – в цитоплазме, ИРНК отыскивает рибосому. Какую роль играют рибосомы? Рибосома – это своего рода – мобильный завод, это мобильная фабрика клетки – здесь непосредственно производится синтез белка. Т.е. как мы выше сказали – ядро (ДНК) передает информационной РНК инструкцию что делать, ИРНК отыскивает рибосому и далее ИРНК взаимодействует с ней и заставляет работать по записанной на молекуле программе.
Система производства белков в рибосоме – это поистине совершенный процесс. Как он происходит? Информация РНК проникает через вход в рибосому и медленно продвигается вперед. Для наглядности, можно сказать, что рибосома – это как бы магнитная головка, которая считывает информацию с «магнитной ленты» (РНК). Тем временем, переносчики, которые называются транспортной РНК,/ поставляют в рибосому в полном комплекте и в четкой последовательности необходимые для производства белка аминокислоты. Эти аминокислоты – они соединяются друг с другом в правильной последовательности, благодаря шифру Информационной РНК. И вот по мере того как ИРНК продвигается, новые аминокислоты добавляются в цепочку, они точно становятся на свое место, как указано в закодированной РНК. Т.е. в рибосоме, информация, которая получена при протяжке молекулы РНК, превращается в белковую цепочку, которая сшита из строго определенных аминокислот. И далее рибосомы – эти мобильные заводы, превращают их в белки. В результате – получается новая молекула белка -производство белка завершено, новая молекула покидает рибосому, чтобы приступить к исполнению своих обязанностей.
Здесь следует отметить, что малейшая ошибка или малейшее запоздание в последовательности аминокислот, привели бы к производству ни к чему не пригодной молекулы белка. Однако надо сказать, что подобные ошибки никогда не происходят!
Итак, какова общая картина? Ядро через иРНК – передает инструкцию, передает план производства белка – далее – мобильные фабрики – рибосомы производят определенный вид белка, которому отведена особая функция. И вот – новая молекула белка покидает рибосому, чтобы приступить к исполнению своих обязанностей. Вот так ядро управляет всеми функциями организма.
*******
Полная версия радиопрограммы
——-
Если вам понравилась статья и вы хотите читать наши другие публикации – подписывайтесь на канал Радиотелецентр “Голос надежды”. А также не пожалейте сил и нажмите “Палец вверх” и/или поделитесь нашей статьёй с вашими друзьями в соц.сетях. Хотите узнать ещё больше интересного? Заходите на наш сайт, а на канале YouTube вы найдёте много видео на разные темы.
А ещё мы приглашаем вас в бесплатную Заочную Библейскую Школу!
Источник
Строение ядра клетки и его функции• В ядре содержится большая часть ДНК клетки и осуществляется сложный механизм регуляции генной экспрессии При исследовании эукариотической клетки в световом микроскопе, наиболее крупным из видимых компартмен-тов является ядро. Термин «эукариотический» означает «имеющий истинное ядро», и наличие последнего служит характерной особенностью всех эукариотических клеток. В ядре содержится практически весь генетический материал эукариотической клетки, и оно служит центром, контролирующим ее биологическую активность. (Небольшое количество ДНК содержится в митохондриях и в хлоропластах растительных клеток.) Вероятно, первым, кто увидел клеточное ядро, был Антони ван Левенгук (1632-1723). При изучении клеток крови амфибий и птиц он обнаружил в центре «отчетливую область». Однако честь открытия ядра принадлежит аббату Феликсу Фонтане (1730-1803), который в своих зарисовках клеток эпидермиса кожи угря, сделанных в 1781 г., изобразил ядро в виде яйцевидной структуры. Шотландский ботаник Роберт Браун (1773-1838) отметил, что во всех изученных им клетках растений содержалась «круглая область, обыкновенно несколько более прозрачная, чем клеточная оболочка». Он был первым, кто назвал эти структуры ядрами, термином, производным от латинского слова нуклеус, обозначающего ядро. Как видно на микрофотографиях, полученных с помощью электронного микроскопа, ядро окружено двойной мембраной, называемой ядерной оболочкой. Две мембраны разделены промежутком, который контактирует с эндоплазматическим ретикулумом (ЭПР). Пронизывающий ядерную оболочку ядерный поровый комплекс (ЯПК) представляет собой каналы, по которым между ядром и цитоплазмой проходят макромолекулы. В отличие от белков, транспортирующихся через ЭПР или мембраны митохондрий, белки, проходящие через ЯПК, находятся в скрученном состоянии.
В ядре находятся субкомпартменты, которые не окружены мембранами. Эти субкомпартменты обладают специализированными функциями. Единственный ядерный субкомпартмент, хорошо видимый в световом микроскопе, — ядрышко, в котором синтезируется рибосомная РНК (рРНК) и собираются субъединицы рибосом. Остальные субкомпартменты видимы с помощью иммунофлуоресцентной микроскопии. К ним относятся тельца, содержащие факторы сплайсинга РНК и области репликации ДНК. Часть ядра, расположенная вне ядрышек, называется нуклеоплазма. В ядре ДНК находится в различной конфигурации. На микрофотографиях, выполненных с помощью электронного микроскопа, некоторые области ДНК выглядят темнее, потому что скручены более сильно (см. рис. 5.2). Такая ДНК относится к гетерохроматину и не участвует в активной транскрипции. Большая часть гетерохроматина примыкает к ядерной оболочке. Остальная ДНК упакована менее плотно и принадлежит к эухроматину. В этой части хроматина присутствуют активно экспрессирующиеся гены. В большинстве клеток гораздо большая часть ДНК находится в составе эухроматина, чем в гетерохроматине. Какие преимущества обеспечивает ядро эукариотической клетке? Ядро защищает ДНК и участвует в сложном процессе регуляции генной активности. В клетке эукариот содержится больше ДНК, чем в прокариотической клетке (в некоторых случаях в 10 000 раз больше). Эта ДНК упакована в хромосомы, в каждой из которых содержится одна молекула ДНК. Один двунитевый разрыв в ДНК одной хромосомы может оказаться для клетки летальным событием. В интерфазе ДНК упакована относительно неплотно, так что ферменты, ответственные за репликацию и синтез РНК, имеют к ней доступ. Когда ДНК упакована рыхло, она в большей степени склонна к повреждениям. Подвижная структура цитоскелета генерирует усилия сдвига, которые могут нарушить целостность ДНК в тех местах интерфазного ядра, где она оказывается незащищенной. Напротив, в митозе хромосомы становятся компактными, поскольку ДНК скручивается в плотную структуру. Хотя при митозе ядерная мембрана исчезает и ДНК оказывается в окружении цитоплазмы, конденсированные хромосомы более устойчивы к повреждениям, которые вызываются силами сдвига при движении цитоскелета. Наличие ядра позволяет клеткам эукариот иметь гораздо более сложную систему регуляции экспрессии генов, чем прокариотическим клеткам. В клетках прокариотических организмов трансляция и транскрипция являются сопряженными процессами: трансляция мРНК начинается до момента завершения их синтеза. Вследствие разделения эукариотической клетки на цитоплазматический и ядерный компартменты многие макромолекулы должны транспортироваться между ядром и цитоплазмой. Например, транскрипция и процессинг мРНК происходят в ядре, и затем эти молекулы поступают в цитоплазму, где происходит синтез белка. Особенности протекания процессов транскрипции и трансляции в клетках про- и эукариот представлены на рисунке ниже. Для протекания репликации, транскрипции и других ядерных процессов необходимо много белков, которые должны поступать из цитоплазмы. В ядре из множества образующихся там молекул РНК собираются субъединицы рибосом, при этом более сотни необходимых белков импортируются из цитоплазмы. Образующиеся субъединицы выходят в цитоплазму. Все макромолекулы поступают в ядро и выходят из него через ЯПК Важно отметить, что двухсторонний ядерный транспорт молекул является регулируемым процессом.
– Также рекомендуем “Факторы влияющие на размер и форму ядра клетки” Оглавление темы “Физиология и биология клетки”:
|
Источник