Клеткавае ядро і яго функцыі

Будова і функцыі клеткі ў працэсе эвалюцыі перажывалі шэраг змяненняў. З'яўленню новых арганэл папярэднічалі пераўтварэнні ў атмасферы і літасферы малады планеты. Адным са значных набыткаў стала клеткавае ядро. Эукарыятычнай арганізмы атрымалі, дзякуючы наяўнасці адасобленых арганэл, істотныя перавагі перад пракарыёт і хутка сталі дамінаваць.

Клеткавае ядро, будова і функцыі якога некалькі адрозніваюцца ў розных тканінах і органах, дазволіла павысіць якасць біясінтэзу РНК і перадачу спадчыннай інфармацыі.

паходжанне

На сённяшні дзень ёсць дзве асноўныя гіпотэзы аб адукацыі эукарыятычнай клеткі. Згодна з сымбалічнай тэорыі арганэл (напрыклад, жгутики або мітахондрыі) калісьці былі асобнымі будовы пракарыятычнай арганізмамі. Продкі сучасных эукарыёт.Асноўныя праглынулі іх. У выніку ўтварыўся Сымбалічнай арганізм.

Ядро пры гэтым сфарміравалася ў выніку выпінання ўнутр ўчастка цытаплазматычнай мембраны. Гэта было неабходным набыццём на шляху асваення клеткай новага спосабу харчавання, фагацытозу. Захоп ежы суправаджаўся павышэннем ступені рухомасці цытаплазмы. Генофоры, якія прадстаўлялі сабой генетычны матэрыял будовы пракарыятычнай клеткі і прымацоўваюць да сцен, траплялі ў зону моцнага «плыні» і мелі патрэбу ў абароне. У выніку і ўтварылася глыбокае впячивание ўчастка мембраны, утрымоўвалага прымацаваныя генофоры. На карысць гэтай гіпотэзы сведчыць той факт, што абалонка ядра непарыўна звязана з цытаплазматычнай мембранай клеткі.

Існуе і іншая версія развіцця падзей. Згодна з віруснай гіпотэзе паходжання ядра, яно сфарміравалася ў выніку заражэння клеткі старажытнай археи. У яе ўкараніўся ДНК-вірус і паступова атрымаў поўны кантроль над жыццёвымі працэсамі. Навукоўцы, якія лічаць гэтую тэорыю больш правільнай, прыводзяць масу довадаў на яе карысць. Аднак на сённяшні дзень няма вычарпальнага доказы ні для адной з існых гіпотэз.

Адно або некалькі

Большая частка клетак сучасных эукарыёт.Асноўныя мае ядро. Пераважная іх колькасць ўтрымлівае толькі адну падобную арганэл. Існуюць, аднак, і клеткі, якія страцілі ядро па прычыне некаторых функцыянальных асаблівасцяў. Да іх ставяцца, напрыклад, эрытрацыты. Сустракаюцца і клеткі з двума (інфузорыі) і нават некалькімі ядрамі.

Структура клеткавага ядра

Па-за залежнасці ад асаблівасцяў арганізма, будынак ядра характарызуецца наборам тыповых арганэл. Ад унутранага прасторы клеткі яно адгароджана двайны мембранай. Унутраныя і знешнія яе праслойкі ў некаторых месцах зліваюцца, утвараючы пары. Іх функцыя заключаецца ў абмене рэчываў паміж цытаплазмай і ядром.

Прастору арганэл запоўнена кариоплазмой, таксама званай ядзернай сокам або нуклеоплазмой. У ёй размяшчаецца храмаціне і ядзерка. Часам апошні з названых арганоідаў клеткавага ядра прысутнічае не ў адзіным экземпляры. У некаторых жа арганізмаў ядзеркі, наадварот, адсутнічаюць.

мембрана

Ядзерная абалонка ўтворана ліпідамі і складаецца з двух слаёў: вонкавага і ўнутранага. Па сутнасці, гэта тая ж клеткавая мембрана. Ядро паведамляецца з каналамі Эндаплазматычная сеткі праз перинуклеарное прастору, паражніну, адукаваную двума пластамі абалонкі.

Вонкавая і ўнутраная мембрана маюць свае асаблівасці ў будынку, аднак у цэлым даволі падобныя.

Бліжэйшы да цытаплазме

Вонкавы пласт пераходзіць у мембрану Эндаплазматычная сеткі. Яе асноўнае адрозненне ад апошняй - значна больш высокая канцэнтрацыя бялкоў у структуры. Мембрана, непасрэдна кантактуе з цытаплазмай клеткі, пакрыта пластом рыбасом з вонкавага боку. З унутранага мембранай яна злучаецца шматлікімі порамі, якія прадстаўляюць сабой даволі буйныя бялковыя комплексы.

унутраны пласт

Звернутая ў клеткавае ядро мембрана, у адрозненне ад вонкавай, гладкая, не пакрытая Рыбасомы. Яна абмяжоўвае кариоплазму. Характэрная асаблівасць ўнутранай мембраны - пласт ядзернай ламины, высцілаюць яе з боку, датыкальнай з нуклеоплазмой. Гэтая спецыфічная бялковая структура падтрымлівае форму абалонкі, удзельнічае ў рэгуляцыі экспрэсіі генаў, а таксама спрыяе прымацаванню храмаціне да мембране ядра.

Абмен рэчываў

Узаемадзеянне ядра і цытаплазмы ажыццяўляецца праз ядзерныя пары. Яны ўяўляюць сабой даволі складаныя структуры, адукаваныя 30 вавёркамі. Колькасць часу на адным ядры можа быць розным. Ён залежыць ад тыпу клеткі, органа і арганізма. Так, у чалавека клеткавае ядро можа мець ад 3 да 5 тысяч часу, у некаторых жаб яно даходзіць да 50 000.

Галоўная функцыя часу - абмен рэчываў паміж ядром і астатнім прасторай клеткі. Некаторыя малекулы пранікаюць скрозь пары пасіўна, без дадатковых выдаткаў энергіі. Яны валодаюць невялікімі памерамі. Транспарціроўка буйных малекул і надмолекулярных комплексаў патрабуе расходу пэўнага колькасці энергіі.

З кариоплазмы ў клетку трапляюць сінтэзаваныя ў ядры малекулы РНК. У адваротным кірунку транспартуюцца вавёркі, неабходныя для унутрыядзерных працэсаў.

Нуклеоплазма

Ядзерны сок ўяўляе сабой калоіднай раствор бялкоў. Ён абмежаваны абалонкай ядра і акружае храмаціне і ядзерка. Нуклеоплазма - глейкая вадкасць, у якой раствораны розныя рэчывы. У іх лік уваходзяць нуклеатыдаў і ферменты. Першыя неабходныя для сінтэзу ДНК. Ферменты ўдзельнічаюць у транскрыпцыі, а таксама рэпарацый і рэплікацыі ДНК.

Будова ядзернага соку змяняецца ў залежнасці ад стану клеткі. Іх два - стацыянарнае і якое ўзнікае ў перыяд дзялення. Першае характэрна для Інтэрфаза (час паміж дзяленнямі). Пры гэтым ядзерны сок адрозніваецца раўнамерным размеркаваннем нуклеінавых кіслот і неструктураваных малекуламі ДНК. У гэты перыяд спадчынны матэрыял існуе ў выглядзе храмаціне. Дзяленне клеткавага ядра суправаджаецца пераўтварэннем храмаціне ў храмасомы. У гэты час змяняецца будынак кариоплазмы: генетычны матэрыял набывае пэўную структуру, ядзерная абалонка руйнуецца, і кариоплазма змешваецца з цытаплазмай.

храмасомы

Асноўныя функцыі нуклеопротеидных структур ператворанага на час дзялення храмаціну - захоўванне, рэалізацыя і перадача спадчыннай інфармацыі, якую ўтрымлівае клеткавае ядро. Храмасомы характарызуюцца пэўнай формай: дзеляцца на часткі ці плечы першаснай перацяжкай, таксама званай целомерой. Паводле яе размяшчэнню вылучаюць тры тыпу храмасом:

• палочкообразные або акроцентрические: для іх характэрна размяшчэнне целомеры практычна на канцы, адно плячо атрымліваецца вельмі маленькім;
• разноплечие або субметацентрические валодаюць плячыма няроўнай даўжыні;
• равноплечие або метацентрические.

Набор храмасом у клетцы называецца карыатыпе. У кожнага выгляду ён фіксаваны. Пры гэтым розныя клеткі аднаго арганізма могуць утрымліваць дыплоідным (двайны) або гаплоідным (адзінарны) набор. Першы варыянт характэрны для саматычных клетак, у асноўным складаюць цела. Гаплоідным набор - прывілей палавых клетак. Саматычныя клеткі чалавека ўтрымліваюць 46 храмасом, палавыя - 23.

Храмасомы дыплоідным набору складаюць пары. Аднолькавыя нуклеопротеидные структуры, якія ўваходзяць у пару, называюцца алельных. Яны маюць аднолькавае будова і выконваюць адны і тыя ж функцыі.

Структурнай адзінкай храмасом з'яўляецца ген. Ён уяўляе сабой участак малекулы ДНК, кадавальныя пэўны бялок.

ядзерка

Клеткавае ядро валодае яшчэ адным арганоідаў - гэта ядзерка. Яно не аддзяляецца ад кариоплазмы мембранай, але пры гэтым яго лёгка заўважыць падчас вывучэння клеткі з дапамогай мікраскопа. Некаторыя ядра могуць мець некалькі ядзеркаў. Існуюць і такія, у якіх падобныя арганоіды адсутнічаюць зусім.

Па форме ядзерка нагадвае сферу, мае дастаткова невялікія памеры. У яго склад уваходзяць розныя бялкі. Асноўная функцыя ядзерка - сінтэз рибосомных РНК і саміх рыбасом. Яны неабходныя для стварэння полипептидных ланцугоў. Ядзеркі ўтвараюцца вакол спецыяльных участкаў генома. Яны атрымалі назву ядрышковых арганізатараў. Тут утрымліваюцца гены рибосомной РНК. Ядзерка, акрамя іншага, з'яўляецца месцам з найбольшай канцэнтрацыяй бялку ў клетцы. Частка бялкоў неабходна для выканання функцый арганоідаў.

У складзе ядзерка вылучаюць два кампаненты: гранулярный і фібрылярныя. Першы ўяўляе сабой спеюць субадзінак рыбасом. У фібрылярныя цэнтры ажыццяўляецца сінтэз рибосомной РНК. Гранулярный кампанент акружае фібрылярныя, размешчаны ў цэнтры ядзерка.

Клеткавае ядро і яго функцыі

Ролю, якую адыгрывае ядро, непарыўна звязана з яго будынкам. Ўнутраныя структуры арганоідаў сумесна рэалізуюць найважнейшыя працэсы ў клетцы. Тут размяшчаецца генетычная інфармацыя, якая вызначае будова і функцыі клеткі. Ядро адказвае за захоўванне і перадачу спадчыннай інфармацыі, якая ажыццяўляецца падчас Мітоз і мейоза. У першым выпадку даччыная клетка атрымлівае ідэнтычны матчынаму набор генаў. У выніку мейоза ўтворацца палавыя клеткі з гаплоідным наборам храмасом.

Іншая не менш важная функцыя ядра - рэгуляцыя ўнутрыклеткавых працэсаў. Яна ажыццяўляецца ў выніку кантролю сінтэзу бялкоў, якія адказваюць за будову і функцыянаванне клетачных элементаў.

Ўплыў на бялковы сінтэз мае яшчэ адно выраз. Ядро, кантралюючы працэсы ўнутры клеткі, аб'ядноўвае ўсе яе арганоіды ў адзіную сістэму з адладжаным механізмам працы. Збоі ў ім прыводзяць, як правіла, да згубы клеткі.

Нарэшце, ядро з'яўляецца месцам сінтэзу субадзінак рыбасом, якія адказваюць за адукацыю усё таго ж бялку з амінакіслот. Рыбасомы незаменныя ў працэсе транскрыпцыі.

Эукарыятычнай клеткі ўяўляе сабой больш дасканалую структуру, чым будовы пракарыятычнай. З'яўленне арганоідаў з уласнай мембранай дазволіла павысіць эфектыўнасць ўнутрыклеткавых працэсаў. Фарміраванне ядра, акружанага двайны ліпіднай абалонкай, гуляла ў гэтай эвалюцыі вельмі важную ролю. Абарона спадчыннай інфармацыі мембранай дазволіла засвоіць старажытным аднаклетачныя арганізмам новыя спосабы жыццядзейнасці. Сярод іх быў фагацытоз, які па адной з версій прывёў да з'яўлення Сымбалічнай арганізма, пазней сталага прабацькам сучаснай эукарыятычнай клеткі з усімі характэрнымі для яе арганоідаў. Клеткавае ядро, будова і функцыі некаторых новых структур дазволілі задзейнічаць кісларод у метабалізме. Вынікам гэтага стала кардынальнае змяненне ў біясферы Зямлі, была закладзена аснова для фарміравання і развіцця мнагаклетачных арганізмаў. Сёння эукарыятычнай арганізмы, да якіх адносіцца і чалавек, дамінуюць на планеце, і нішто не прадвесціць зменаў у гэтым плане.