Клеточное ядро
Главный обязательный компонент любой эукариотической клетки — это клеточное ядро, в котором хранится информация о клетке, необходимая для образования новых клеток путем деления. Клеточное ядро может иметь различную форму — от сферической до веретенообразной, но чаще всего оно овальное.
Функции ядра — хранение, воспроизведение, реализация и восстановление генетического материала.
Давайте вкратце повторим уже известное. Наследственная информация хранится в хромосомах, образованных из молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и различных белков. Хромосомы имеют вид длинных тонких нитей, которые распределяются по всему объему ядра. В ядрах соматических (или неполовых) клеток тела у всех организмов, принадлежащих к одному биологическому виду, содержится одинаковое количество хромосом, которое называется «набором хромосом». Схожие хромосомы группируются попарно. В соматических клетках человека 46 хромосом или 23 пары. В ядрах гамет (половых клеток) хромосом содержится вдвое меньше, чем в соматических клетках — по одной из пары. Соединяясь вместе, две половые клетки (мужская и женская), образуют одну клетку с полным набором хромосом. Из этой клетки развивается новый организм. Поскольку половина хромосом получена ребенком от отца, а половина от матери, ребенок наследует признаки обоих родителей.
От цитоплазмы ядро отделяет ядерная оболочка, состоящая из двух мембран, образованных фосфолипидами. В ядерной оболочке есть поры, через которые происходит обмен веществами между ядром и цитоплазмой. Ядерная пора, подобно каналам клеточной мембраны, представляет собой белковую структуру, а не просто сквозное отверстие. В оболочках, которые образованы фосфолипидами, без белков канала не устроить. Простое отверстие тут же затянется подобно тому, как затянется отверстие сделанное в пленке жира на поверхности воды.
К внутренней мембране ядерной оболочки изнутри примыкает плотная пластинка, называемая ламиной. Ламина образована нитевидными белками, подобным тем, что есть в субмембранном слое, но ламина не имеет двигательной функции. Она выполняет только скелетную (опорную) и фиксирующую функцию (к ней могут прикрепляться хромосомы). Ядро имеет свою «цитоплазму», которая называется «нуклеоплазмой» или «кариоплазмой». В отличие от цитоплазмы, основу которой составляет вода, кариоплазма представляет собой коллоидный раствор белков и потому отличается высокими плотностью и вязкостью.
Функция ядерной оболочки — обеспечение двухстороннего регулируемого взаимодействия ядра и цитоплазмы клетки.
Внутри ядра есть ядерный матрикс — каркасная система, служащая объединяющей основой для всех его компонентов и обособляющая их друг от друга. Матрикс делает ядро похожим на шкаф, где каждый предмет лежит на своем месте, в своей ячейке.
Главным компонентом ядра является — хроматин, состоящий из хроматиновых нитей. Хроматиновая нить — это хромосома в состоянии покоя. В делящемся ядре хроматиновая нить скручивается и превращается в хромосому. Хромосома — это максимально скрученная хроматиновая нить.
В состав хроматиновой нити входит нить ДНК и несколько типов специальных белков, которые делят на гистоновые и негистоновые. Гистоновые белки (гистоны), составляющие около 80 % от общего количества хроматиновых белков, обеспечивают скручивание (компактизацию) хроматиновой нити во время деления клетки. Негистоновые белки выполняют разнообразные функции — частично участвуют в компактизации хроматиновой нити, а также участвуют в синтезе ДНК и РНК и в регуляции действия генов.
Для чего нужна компактизация хроматиновых нитей при делении клетки? Есть ли в ней смысл? Есть!
В природе смысл есть в каждом явлении. Компактные хромосомы легче разбирать по дочерним клеткам. Меньше шансов, что нити спутаются между собой и нарушат процесс сегрегации (разделения) хромосом в дочерние клетки.
Хромосомы подразделяются на гомологичные (парные) и негомологичные. Гомологичные хромосомы парные, что каждая из них достается клетке (организму) от одного из родителей. Гомологичные хромосомы имеют схожую последовательность нуклеотидов по всей длине, т.е. имеют одни и те же гены, расположенные в одинаковой последовательности.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Гомологичные хромосомы у гетерозиготных организмов не идентичны друг другу! Да, они имеют один и тот же набор генов, однако эти гены могут быть представлены различными аллелями (формами). Кроме того, и у гетеорзиготных, и гомозиготных организмов в результате некоторых может изменяться расположение генов или же могут возникать различные наборы генов в гомологичных хромосомах
Раз уж зашла речь о хромосомах, то давайте вспомним о диплоидном и гаплоидном наборах хромосом. Диплоидный набор хромосом (он же двойной набор хромосом, или зиготический набор хромосом, или полный набор хромосом, или соматический набор хромосом) — это набор хромосом, присущий соматическим клеткам, в котором все характерные для данного биологического вида хромосомы представлены попарно. Гаплоидный набор хромосом (он же гаметический набор хромосом или одинарный набор хромосом) — совокупность хромосом, присущая зрелой половой клетке, в которой из каждой пары характерных для данного биологического вида хромосом присутствует только одна. Гаплоидный набор обозначается буквой n, а диплоидный — 2n. Каждый вид в норме* имеет строго определенное и постоянное число хромосом, которые могут различаться по размерам и форме. Число хромосом и их морфологические особенности являются характерным признаком для данного вида.
Кроме хроматина в клеточном ядре содержатся так называемые «ядрышки» (одно или несколько) — образования не имеющие собственной оболочки. В ядрышках синтезируются органеллы, которые называются «рибосомами».
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Ядрышко не является самостоятельной структурой ядра. Оно образуется в результате концентрации в определенном месте кариоплазмы участков хромосом, несущих информацию о структуре рибосомной РНК