Ядро клетки

Большинство клеток имеют одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (у ряда простейших, в скелетных мышцах позвоночных). Некоторые высокоспециализированные клетки утрачивают ядра (эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у покрытосеменных растений).

Строение ядра

Ядро, как правило, имеет шаровидную или овальную форму. В состав ядра входят: ядерная оболочка, кариоплазма, ядрышки и хроматин (хромосомы).

Ядерная оболочка образована двумя мембранами (наружной и внутренней). Отверстия в ядерной оболочке называют порами. Через них осуществляется обмен веществом между ядром и цитоплазмой.

Кариоплазма (нуклеоплазма, ядерный сок) — желеобразное внутреннее содержимое ядра.

Ядрышко — сферическая структура, функция которой — синтез рРНК.

Хроматин — неспирализованная молекула ДНК, связанная с белками. В таком виде ДНК присутствует в неделящихся клетках.

При этом возможно удвоение ДНК (репликация) и реализация заключенной в ДНК информации.

Хромосома — спирализованная молекула ДНК, связанная с белками. ДНК спирализуется перед делением клетки для более точного распределения генетического материала. На стадии метафазы каждая хромосома состоит из двух хроматид, образующихся в результате удвоения ДНК. Хроматиды соединены между собой в области первичной перетяжки, или центромеры. Центромера делит хромосому на два плеча.

В зависимости от места расположения центромеры различают следующие типы хромосом:

  • телоцентрические — центромера отсутствует либо расположена на конце хромосомы);
  • акроцентрические (палочковидные) — центромера смещена к концу плеча хромосомы;
  • субметацентрические (неравноплечие) — центромера делит хромосому на два неравных плеча;
  • метацентрические (равноплечие) — центромера делит хромосому на два равных плеча. Некоторые хромосомы имеют вторичные перетяжки.

Совокупность хромосом, содержащихся в ядре, называется хромосомным набором. Число хромосом в клетке и их форма постоянны для каждого вида живых организмов.

Число (диплоидный набор) хромосом у некоторых видов растений и животных
Виды животных и растений Число хромосом
Пшеница твердая 28
Пшеница мягкая 42
Рожь 14
Кукуруза 20
Подсолнечник 34
Огурец 14
Яблоня 34
Дождевой червь 36
Таракан 48
Пчела 16
Дрозофила 8
Кролик 44
Шимпанзе 48
Человек 46

Соматические клетки обычно содержат диплоидный (двойной) набор хромосом (2n). В этих клетках хромосомы представлены парами. Диплоидный набор хромосом клеток конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, размером и формой хромосом, называют кариотипом. Хромосомы, принадлежащие одной паре, называют гомологичными. Одна из них унаследована от отцовского организма, другая — от материнского. Хромосомы разных пар называют негомологичными. Они отличаются друг от друга размерами, формой, местом расположения первичных и вторичных перетяжек. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называют аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называют половыми, или гетерохромосомами. В клетке человека содержится 46 хромосом, или 23 пары: 22 пары аутосом и одна пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как X-и Y-хромосомы. Женщины имеют две Х-хромосомы, а мужчины одну X- и одну Y-хромосому.

Половые клетки содержат гаплоидный (одинарный) набор хромосом (n). В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Функции ядра: хранение генетической информации, передача ее дочерним клеткам в процессе деления; контроль жизнедеятельности клетки.

В качестве обобщения приведены: характеристика структур эукариотической клетки; различия в строении клеток прокариот и эукариот; различия животной и растительной клеток:

Характеристика структур эукариотической клетки
Структура Строение Функции
Поверхностный аппарат клетки Плазматическая мембрана, надмембранный комплекс, субмембранный комплекс Взаимодействие с внешней средой; обеспечение клеточных контактов; транспорт: а) пассивный (диффузия, осмос, облегченная диффузия через поры); б) активный; в) экзо-, эндоцитоз (фагоцитоз, пиноцитоз)
Плазматическая мембрана Два слоя липидных молекул, в которые встроены молекулы белка (интегральные, полуинтегральные и периферические) Структурная
Надмембранный комплекс гликокаликс Епиколипиды и гликопротеины Рецепторная
клеточная стенка у растений и грибов Целлюлоза у растений, хитин у грибов Структурная; защитная; обеспечение тургора клетки
Субмембранный комплекс Микротрубочки, микрофиламенты Обеспечение механической устойчивости плазматической мембраны
Цитоплазма
Гиалоплазма Коллоидный раствор неорганических и органических веществ Протекание ферментативных реакций; синтез аминокислот, жирных кислот; формирование цитоскелета; обеспечение движения цитоплазмы (циклоза)
Одномембранные органоиды эндоплазматический ретикулум: Система мембран, образующих цистерны, канальцы Транспорт веществ внутри и вне клетки; разграничение ферментных систем; место образования одномембранных органовдов: аппарата Гольджи, лизосом, вакуолей
• гладкий Рибосом нет Синтез липидов и углеводов
• шероховатый Рибосомы есть Синтез белков
аппарат Гольджи Плоские цистерны, крупные цистерны, микровакуоли Образование лизосом; секреторная; накопительная; укрупнение белковых молекул; синтез сложных углеводов
первичные лизосомы Пузырьки, ограниченные мембраной, содержащие ферменты Участие во внутриклеточном пищеварении; защитная
вторичные лизосомы:
• пищеварительные вакуоли Первичная лизосома + фагосома Эндогенное питание
• остаточные тельца Вторичная лизосома, содержащая непереваренный материал Накопление нерасщепленных веществ
• аутолизосомы Первичная лизосома + разрушенные органеллы клеток Аутолиз органоидов
• вакуоли В клетках растений мелкие пузырьки, отделенные от цитоплазмы мембраной; полость заполнена клеточным соком Поддержание тургора клетки; запасающая
• пероксисомы Мелкие пузырьки, содержащие ферменты, нейтрализующие перекись водорода Участие в реакциях обмена; защитная
Двумембранные органоиды митохондрии Внешняя мембрана, внутренняя мембрана с кристами, матрикс, содержащий ДНК, РНК, ферменты, рибосомы Клеточное дыхание; синтез АТФ; синтез белков митохондрий
пластиды: Внешняя и внутренняя мембраны, строма
• хлоропласты В строме мембранные структуры — ламеллы, образующие диски — тилакоиды, собранные в стопки — граны, содержащие пигмент хлорофилл. В строме — ДНК, РНК, рибосомы, ферменты Фотосинтез; определение окраски листьев, плодов
• хромопласты Содержат желтые, красные, оранжевые пигменты Определение окраски листьев, плодов, цветов
• лейкопласты Не содержат пигментов Накопление запасных питательных веществ
Немембранные органоиды рибосомы Имеют большую и малую субъединицы Синтез белка
микротрубочки Трубочки диаметром 24 нм, стенки образованы тубулином Участие в образовании цитоскелета, делении ядра
микрофиламенты Нити диаметром 6 нм из актина и миозина Участие в образовании цитоскелета; образование кортикального слоя под плазматической мембраной
клеточный центр Участок цитоплазмы и две центриоли,перпендикулярные друг другу, каждая образована девятью триплетами микротрубочек Участие в делении клетки
реснички и жгутики Выросты цитоплазмы; в основании находятся базальные тельца. На поперечном срезе ресничек и жгутиков по периметру расположено девять пар микротрубочек и одна пара в центре Участие в передвижении
Включения Капли жира, гранулы гликогена, гемоглобин эритроцитов Запасающая; секреторная; специфическая
Ядро Имеет двумембранную оболочку, кариоплазму, ядрышко, хроматин Регуляция активности клетки; хранение наследственной информации; передача наследственной информации
Ядерная оболочка Состоит из двух мембран. Имеет поры. Связана с эндоплазматическим ретикулумом Отделяет ядро от цитоплазмы; регулирует транспорт веществ в цитоплазму
Кариоплазма Раствор белков, нуклеотидов и других веществ Обеспечение нормального функционирования генетического материала
Ядрышки Мелкие тельца округлой формы, содержат рРНК Синтез рРНК
Хроматин (хромосомы) Мелкозернистые гранулы, состоящие из ДНК и белка. (Плечи хромосомы соединены центромерой, может быть вторичная перетяжка, отделяющая спутник, плечи оканчиваются теломерами) Образуют хромосомы при делении клетки. (Деление клетки)
Основные различия клеток прокариот и эукариот
Признак Прокариоты Эукариоты
Организмы Бактерии и цианобактерии (сине-зеленые водоросли) Грибы, растения, животные
Ядро Имеется нуклеоид — часть
цитоплазмы, где содержится ДНК, не окруженная
мембраной
Ядро имеет оболочку
из двух мембран, содержит
одно или несколько ядрышек
Генетический материал Кольцевая молекула ДНК, не связанная с белками Линейные молекулы ДНК, связанные с белками, организованы в хромосомы
Ядрышко (и) Нет Есть
Плазмиды (нехромосомные кольцевые молекулы ДНК) Есть В составе митохондрий и пластид
Организация генома До 1,5 тыс. генов. Большинство представлены в единственной копии От 5 до 200 тыс. генов. До 45% генов представлены несколькими копиями
Клеточная стенка Есть (у бактерий прочность придает муреин, у цианобактерий — целлюлоза, пектиновые вещества, муреин) Есть у растений (целлюлоза) и грибов (хитин), у животных нет
Мембранные органоиды: эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, вакуоли, лизосомы, митохондрии и др. Нет Есть
Мезосома (впячивание плазматической мембраны в цитоплазму) Есть Нет
Рибосомы Мельче, чем у эукариот Крупнее, чем у прокариот
Жгутики Если есть, то не имеют микротрубочек и не окружены плазматической мембраной Если есть, то имеют микротрубочки, окружены плазматической мембраной
Размеры Диаметр в среднем 0,5-5 мкм Диаметр обычно до 40 мкм
Основные различия животной и растительной клеток
Признак Растительная клетка Животная клетка
Клеточная стенка Есть Нет
Пластиды Есть Нет
Вакуоли Есть крупные, занимают до 70-95% объема клетки, оттесняя остальные органоиды к периферии клетки, поддерживают тургорное давление Есть небольшие пищеварительные и сократительные вакуоли, не аналогичные вакуолям растительных клеток
Гликокаликс Нет Есть
Микроворсинки Нет Есть
Клеточный центр Есть только у низших растений Есть
Гранулы гликогена Нет Есть
Гранулы крахмала Есть Нет