Еукаріотична клітина будова і функції ядра і хромосом
Будова і функції ядра
Як правило, еукаріотична клітина має одне ядро. але зустрічаються двоядерні (інфузорії) і багатоядерні клітини (опалин). Деякі високоспеціалізовані клітини вдруге втрачають ядро (еритроцити ссавців, сітовідние трубки покритонасінних).
Форма ядра - сферична, еліпсовою, рідше лопастная, бобовидна і ін. Діаметр ядра - зазвичай від 3 до 10 мкм.
Будова ядра:
1 - зовнішня мембрана; 2 - внутрішня мембрана; 3 - пори; 4 - ядерце; 5 - гетерохроматин; 6 - еухроматин.
Ядро відмежоване від цитоплазми двома мембранами (кожна з них має типову будову). Між мембранами - вузька щілина, заповнена полужидким речовиною. У деяких місцях мембрани зливаються один з одним, утворюючи пори (3), через які відбувається обмін речовин між ядром і цитоплазмою. Зовнішня ядерна (1) мембрана з боку, зверненої в цитоплазму, покрита рибосомами, що додають їй шорсткість, внутрішня (2) мембрана гладка. Ядерні мембрани є частиною мембранної системи клітини: вирости зовнішньої ядерної мембрани з'єднуються з каналами ендоплазматичної мережі, утворюючи єдину систему сполучених каналів.
Каріоплазма (ядерний сік, нуклеоплазма) - внутрішній вміст ядра, в якому розташовуються хроматин і одне або кілька ядерець. До складу ядерного соку входять різні білки (в тому числі ферменти ядра), вільні нуклеотиди.
Ядро (4) являє собою округле щільне тільце, занурена в ядерний сік. Кількість ядерець залежить від функціонального стану ядра і варіює від 1 до 7 і більше. Ядерця виявляються тільки в неделящихся ядрах, під час мітозу вони зникають. Ядро утворюється на певних ділянках хромосом, що несуть інформацію про структуру рРНК. Такі ділянки називаються ЯДЕРЦЕВОГО організатором і містять численні копії генів, що кодують рРНК. З рРНК і білків, що надходять з цитоплазми, формуються субодиниці рибосом. Таким чином, ядерце являє собою скупчення рРНК і рибосомних субодиниць на різних етапах їх формування.
Хроматин - внутрішні нуклеопротеїдні структури ядра, забарвлюються деякими барвниками і відрізняються за формою від ядерця. Хроматин має вигляд грудочок, гранул і ниток. Хімічний склад хроматину: 1) ДНК (30-45%), 2) гістонові білки (30-50%), 3) негістонові білки (4-33%), отже, хроматин є дезоксирібонуклеопротєїдних комплексом (ДНП). Залежно від функціонального стану хроматину розрізняють: гетерохроматин (5) і еухроматин (6). Еухроматин - генетично активні, гетерохроматин - генетично неактивні ділянки хроматину. Еухроматин при світловій мікроскопії без різниці, слабо забарвлюється і являє собою деконденсірованние (деспіралізованние, розкручені) ділянки хроматину. Гетерохроматин під світловим мікроскопом має вигляд грудочок або гранул, інтенсивно забарвлюється і являє собою конденсовані (спіраль, ущільнені) ділянки хроматину. Хроматин - форма існування генетичного матеріалу в інтерфазних клітинах. Під час поділу клітини (мітоз, мейоз) хроматин перетворюється в хромосоми.
Функції ядра: 1) зберігання спадкової інформації і передача її дочірнім клітинам в процесі ділення, 2) регуляція життєдіяльності клітини шляхом регуляції синтезу різних білків, 3) місце освіти субодиниць рибосом.
Хромосоми - це цитологічні паличкоподібні структури, що представляють собою конденсований хроматин і з'являються в клітці під час мітозу або мейозу. Хромосоми і хроматин - різні форми просторової організації дезоксирібонуклеопротєїдних комплексу, відповідні різних фаз життєвого циклу клітини. Хімічний склад хромосом такий же, як і хроматину: 1) ДНК (30-45%), 2) гістонові білки (30-50%), 3) негістонові білки (4-33%).
Основу хромосоми становить одна безперервна дволанцюжкова молекула ДНК; довжина ДНК однієї хромосоми може досягати декількох сантиметрів. Зрозуміло, що молекула такої довжини не може розташовуватися в клітці в витягнутому вигляді, а піддається укладанню, набуваючи певну тривимірну структуру, або конформацию. Можна виділити такі рівні просторової укладки ДНК і ДНП: 1) нуклеосомної (накручування ДНК на білкові глобули), 2) нуклеомерний, 3) хромомерное, 4) хромонемний, 5) хромосомний.
В процесі перетворення хроматину в хромосоми ДНП утворює не тільки спіралі і суперспирали, але ще петлі і суперпетлі. Тому процес формування хромосом, який відбувається в профазу мітозу або профазу 1 мейозу, краще називати не спирализация, а конденсацією хромосом.
Хромосоми: 1 - метацентрическая; 2 - субметацентріческіе; 3, 4 - акроцентріческіе. Будова хромосоми: 5 - центромера; 6 - вторинна перетяжка; 7 - супутник; 8 - хроматиди; 9 - теломери.
Метафазної хромосома (хромосоми вивчаються в метафазу мітозу) складається з двох хроматид (8). Будь-яка хромосома має первинну перетяжку (центромеру) (5), яка ділить хромосому на плечі. Деякі хромосоми мають вторинну перетяжку (6) і супутник (7). Супутник - ділянку короткого плеча, відокремлюваний вторинної перетяжкой. Хромосоми, що мають супутник, називаються спутнічной (3). Кінці хромосом називаються теломерами (9). Залежно від положення центромери виділяють: а) метацентріческая (равноплечіе) (1), б) субметацентріческіе (помірно неравноплечіе) (2), в) акроцентріческіе (різко неравноплечіе) хромосоми (3, 4).
Соматичні клітини містять диплоїдний (подвійний - 2n) набір хромосом, статеві клітини - гаплоїдний (одинарний - n). Диплоїдний набір аскариди дорівнює 2, дрозофіли - 8, шимпанзе - 48, річкового рака - 196. Хромосоми диплоїдного набору розбиваються на пари; хромосоми однієї пари мають однакову будову, розміри, набір генів і називаються гомологічними.
Каріотип - сукупність відомостей про число, розміри і будову метафазних хромосом. Ідіограмма - графічне зображення каріотипу. У представників різних видів каріотипи різні, одного виду - однакові. Аутосоми - хромосоми, однакові для чоловічого і жіночого кариотипов. Статеві хромосоми - хромосоми, за якими чоловічий каріотип відрізняється від жіночого.
Хромосомний набір людини (2n = 46, n = 23) містить 22 пари аутосом і 1 пару статевих хромосом. Аутосоми розподілені по групах і пронумеровані:
Акроцентріческіе, спутнічной (вторинна перетяжка в короткому плечі)
Статеві хромосоми не належать до жодної з груп і не мають номера. Статеві хромосоми жінки - ХХ, чоловіки - ХУ. Х-хромосома - середня субметацентріческіе, У-хромосома - дрібна акроцентріческіе.
В області вторинних перетяжок хромосом груп D і G знаходяться копії генів, що несуть інформацію про будову рРНК, тому хромосоми груп D і G називаються ядришкообразующій.
Функції хромосом: 1) зберігання спадкової інформації, 2) передача генетичного матеріалу від материнської клітини до дочірнім.
Перейти до лекції №7 «клітині: будова і функції органоїдів»
Перейти до лекції №9 «Будова клітини прокаріотів. віруси »