Содержание
строение и функции / Справочник :: Бингоскул
Главным отличием эукариотической клетки от прокариотической является наличие оформленного ядра, отделенного от цитоплазмы собственной оболочкой. Ядерный аппарат — резервуар для наследственного материала и место его воспроизведения. К эукариотическим или ядерным организмам относят животных, растений и грибы. Размер главного органоида варьируется в зависимости от вида растения, размера, возраста и ткани. Например, самые мелкие ядра встречаются у грибов, а самые крупные – у покрытосеменных.
В большинстве случаев на одну клетку приходится одно ядро, но есть и исключения. Клетки грибницы некоторых грибов содержат два ядра, а проводящие ситовидные трубки высших растений не имеют таковых вообще, хотя являются живой частью. Возможно наличие более двух ядер в одной клетке – полиплоидия.
Рис. 1. Клеточное ядро
Внешнее строение
Внешне ядро чаще всего напоминает шар или эллипс. В зависимости от строения самой клетки, форма может значительно вытягиваться и становиться веретеновидной. Сначала оно располагается в центре растительной клетки, но в процессе старения смещается к периферии, ближе к клеточной стенке, из-за увеличивающейся вакуоли. В делящихся клетках ядро занимает до половины объема самой клетки.
Внутреннее строение
Все эукариотические ядра состоят из следующих структур и компонентов:
- двумембранная оболочка;
- кариоплазма;
- ядрышко;
- хроматин;
- нуклеиновые кислоты;
- белки, ферменты и т.д.
Химический состав ядер одинаков у представителей всех царств. Оно содержит практически всё Дезоксирибонуклеиновые кислоты клетки. Помимо ДНК, в жидкой части ядра также есть три виды РНК:
- информационная РНК,
- транспортная РНК
- рибосомальная РНК.
иРНК | хранит информацию о белках |
тРНК | поставляет аминокислоты для синтеза белков |
рРНК | входит в состав ядрышка |
Снаружи ядро покрыто ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран. Между ними есть промежуток – перенуклеарное пространство. Ядерная оболочка отделяет содержимое ядра от цитоплазмы, а сообщение с остальной клеткой происходит через поры. Сами поры представляют собой сложную структуру, которая открывается и закрывается, регулируя контакт цитоплазмы клетки и кариоплазмы ядра. Бывают случаи непосредственной связи ядерной оболочки и других органелл, например с эндоплазматической сетью (ЭПС). Внешняя мембрана оболочки способна образовывать выросты, которые переходят в структуру ЭПС. Такой феномен необходим для сообщения межмембранного пространства ядерной оболочки и близлежащим органоидом.
Внутри ядра находится кариоплазма (или нуклеоплазма) – основное содержимое важнейшего органоида. Имеет вид бесцветной жидкости. В ней свободно расположены хроматин, рибосомы, ядрышки, молекулы тРНК и иРНК и специфических ферментов. Эти ферменты участвуют в процессах метаболизма, синтеза и транспортировки РНК.
Хроматин – активная форма хромосом. Находится в ядре в формате тонких извилистых нитей, фибрилл, и гранул. Это функционирующая фаза генетического аппарата. Причем фибриллы более активны, чем гранулы. Выделяют два типа хроматина:
- Гетерохроматин – конденсированные участки хроматина, при участии красителей темнеют;
- Эухроматин – деконденсированные участки хроматина, слабо реагирующие на окрашивание.
Ядрышки (обычно 1-3 структур) располагаются в кариоплазме свободно и не имеют собственной оболочки, поэтому граница нечеткая. В их состав входят молекулы рРНК и ДНК, белки. Причем молекулы ДНК соединены с особыми белками – гистонами. Главной функцией выделяют синтез рибосомальной РНК, которые через поры попадают в цитоплазму для формирования субъединиц рибосом. Содержимое ядрышка можно разделить на фибриллярный и гранулярный компонент. Первый образован упакованными фибриллами, а второй похож на напоминает субъединицы рибосом.
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Это высокополимерные структуры, состоящие из сахара, азотистого основания и фосфорного остатка. Несмотря на схожее строение, выделяют следующие отличия:
| ДНК | РНК |
Преобладает в ядре | + | — |
Общая структура | Двуцепочечная спираль | Одноцепочечная молекула |
Основной сахар в составе | Дезоксирибоза | Рибоза |
Азотистые основания в составе | Аденин – Тимин; | Аденин – Урацил; |
Местонахождение в клетке | Ядро, митохондрии и хлоропласты | Цитоплазма, рибосомы, ядрышко |
Основная функция | Хранение и передача генетического материала | Участие в синтезе белка, реализация генетического материала |
Состояние ядра
Различают три состояния ядра: делящееся, интерфазное и рабочее. В зависимости от того, в каком состоянии находится клеточное ядро, оно выполняет разные функции.
Состояние ядра | Ткань | Функции |
Делящееся | В образовательных тканях | Контроль за жизнедеятельностью клетки и хранение наследственной |
Интерфазное | В образовательных тканях | Воспроизведение наследственной информации. |
Рабочее | В постоянных тканях | Контроль за жизнедеятельностью клетки и хранение наследственной информации. |
Функции
Ядро отвечает за ряд важнейших функций, без которого клетка не может существовать.
- Управление всеми обменами веществ в клетке, ее жизнедеятельность.
- Синтез информационной РНК, участвующей в транскрипции.
- Контроль за существованием органоидов – рост, деление, работу.
- Хранение, воспроизведение и передача информации дочерним клеткам при делении.
Безъядерные клетки, которым априори несвойственно отсутствие ядерного аппарата, постепенно умирают. Если из клетки структуру удалить, то рост и развитие целой клетки остановится, а распад и саморазрушение усилится.
Из цитоплазмы или с помощью других органоидов клетки новое ядро не образуется. Его можно получить только путем деления или дробления уже существующего.
Чем отличаются ядра животной и растительной клеток
Царство растений и животных относят к эукариотическим организмам, поэтому характеризуются единым строение. Однако различие все-таки отмечают. Оно касаются расположения ядра в клетке. У животных клеток ядро чаще всего занимает центральное положение, а в растительных клетках с возрастом оттесняется к клеточной стенке.
Рис. 2. Строение животной (А) и растительной (Б) клеток:
1 — клеточная оболочка; 2 — клеточная мембрана; 3 — аппарат Гольджи; 4 — клеточный центр; 5 — ядро; 6 — рибосомы; 7 — лизосомы; 8 — эндоплазматическая сеть; 9 — вакуоль; 10 — хлоропласт; 11 — митохондрии; 12 — цитоплазма
Источники изображений:
- Рис. 1 — ru.wikipedia.org/wiki/
- Рис. 2 — reader.lecta.rosuchebnik.ru
Ядро – что такое в биологии?
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 1069.
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 1069.
Генетическая информация эукариотической клетки хранится в особой двумембранной органелле – ядре. В нём находится более 90 % ДНК.
Строение
Понятие, что такое ядро в биологии и какие функции оно выполняет, укрепилось в научной среде только в начале XIX века. Однако впервые ядро в клетках лосося наблюдал натуралист Антони ван Левенгук ещё в 1670-х годах. Термин предложил ботаник Роберт Броун в 1831 году.
Ядро – наиболее крупный органоид клетки (до 6 мкм), который состоит из трёх частей:
- двойной мембраны;
- нуклеоплазмы;
- ядрышка.
Рис. 1. Внутреннее строение ядра.
Ядро отделяется от цитоплазмы двойной мембраной, имеющей поры, через которые осуществляется избирательный транспорт веществ в цитоплазму и обратно. Пространство между двумя оболочками называется перинуклеарным. Внутренняя оболочка выстелена изнутри ядерным матриксом, который играет роль цитоскелета и обеспечивает структурную поддержку ядра. Матрикс содержит ядерную ламину, отвечающую за формирование хроматина.
Под мембранной оболочкой находится вязкая жидкость, которая называется нуклеоплазмой или кариоплазмой.
Она содержит:
- хроматин, состоящий из белка, ДНК и РНК;
- отдельные нуклеотиды;
- нуклеиновые кислоты;
- белки;
- воду;
- ионы.
В соответствии с плотностью скручивания хроматин может быть двух видов:
- эухроматин – деконденсированный (разрыхлённый) хроматин в неделящемся ядре;
- гетерохроматин – конденсированный (плотно скрученный) хроматин в делящемся ядре.
Часть хроматина всегда находится в скрученном состоянии, часть – в свободном.
Рис. 2. Хроматин.
Обычно гетерохроматин называют хромосомой. Хромосомы хорошо видны в микроскоп при митотическом делении клетки. Совокупность признаков хромосом (размер, форма, количество) называется кариотипом. В кариотип входят аутосомы и гоносомы. Аутосомы несут информацию о признаках живого организма. Гоносомы определяют пол.
Внешняя оболочка переходит в эндоплазматическую сеть или ретикулум (ЭПР), образуя складки. На поверхности мембраны ЭПР находятся рибосомы, отвечающие за биосинтез белка.
Ядрышко представляет собой плотную структуру без мембраны. По сути это уплотнённый участок нуклеоплазмы с хроматином. Состоит из рибонуклеопротеидов (РНП). Здесь происходит синтез рибосомной РНК, хроматина и нуклеоплазмы. Ядро может содержать несколько мелких ядрышек. Впервые ядрышко было открыто в 1774 году, но его функции стали известны лишь к середине ХХ века.
Рис. 3. Ядрышко.
Эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок растений не содержат ядра. Клетки поперечнополосатых мышц содержат несколько небольших ядер.
Функции
Основными функциями ядра являются:
- контроль всех процессов жизнедеятельности клетки, в том числе синтез белков;
- синтез некоторых белков, рибосом, нуклеиновых кислот;
- хранение генетического материала;
- передача ДНК следующим поколениям при делении.
Клетка без ядра погибает. Однако клетки с пересаженным ядром восстанавливают жизнеспособность, получая генетическую информацию клетки-донора.
Что мы узнали?
Ядро образуют двойная мембрана, нуклеоплазма, ядрышко. Мембрана осуществляет транспорт веществ в цитоплазму и обратно и образует ЭПР вокруг ядра. Нуклеоплазма заполняет ядро и содержит множество веществ, в том числе хроматин, отвечающий за передачу наследственной информации. Ядрышко – уплотнение нуклеоплазмы, осуществляющее синтез рибосом и хроматина.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Александр Котков
10/10
Егор Албина
9/10
Даша Алексеева
7/10
Оценка доклада
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 1069.
А какая ваша оценка?
gif»> |
|
Ядро растительной клетки
Ядро — это узкоспециализированная органелла, которая служит информационным и административным центром клетки. Эта органелла выполняет две основные функции. Он хранит наследственный материал клетки, или ДНК, и координирует деятельность клетки, которая включает промежуточный метаболизм, рост, синтез белка и размножение (клеточное деление). 903:50
Только клетки продвинутых организмов, известных как эукариоты , имеют ядро. Обычно в клетке имеется только одно ядро, но есть исключения, такие как слизевики и группа водорослей Siphonales. Простейшие одноклеточные организмы ( прокариот ), такие как бактерии и цианобактерии, не имеют ядра. В этих организмах вся информационная и административная функции клетки рассредоточены по всей цитоплазме. 903:50
Сферическое ядро занимает около 10 процентов объема клетки, что делает его наиболее заметной особенностью клетки. Большая часть ядерного материала состоит из хроматина, неструктурированной формы клеточной ДНК, которая организуется для формирования хромосом во время митоза или клеточного деления. Также внутри ядра находится ядрышко, органелла, которая синтезирует производящие белок макромолекулярные сборки, называемые рибосомами.
Двухслойная мембрана, ядерная оболочка, отделяет содержимое ядра от клеточной цитоплазмы. Оболочка пронизана отверстиями, называемыми ядерными порами, которые позволяют молекулам определенных типов и размеров проходить туда и обратно между ядром и цитоплазмой. Он также прикреплен к сети канальцев, называемой эндоплазматической сетью, где происходит синтез белка. Эти канальцы распространяются по всей клетке и производят биохимические продукты, производство которых запрограммировано определенным типом клеток. 903:50
Хроматин/Хромосомы — Внутри ядра каждой человеческой клетки упаковано почти 6 футов ДНК, которая разделена на 46 отдельных молекул, по одной на каждую хромосому и каждая длиной около 1,5 дюймов. Упаковать весь этот материал в микроскопическое клеточное ядро — необыкновенный подвиг упаковки. Чтобы ДНК функционировала, ее нельзя втиснуть в ядро, как клубок веревок. Вместо этого он объединяется с белками и организуется в точную, компактную структуру, плотное нитевидное волокно, называемое хроматином. 903:50
Каждая нить ДНК обертывается вокруг групп небольших белковых молекул, называемых гистонами, образуя серию шариковидных структур, называемых нуклеосомами, соединенных нитью ДНК. Под микроскопом неконденсированный хроматин имеет вид «бусинок на нитке».
Цепочка нуклеосом, уже сжатая в шесть раз, затем скручивается в еще более плотную структуру, уплотняя ДНК в 40 раз. Это сжатие и структурирование ДНК выполняет несколько функций. Общий отрицательный заряд ДНК нейтрализуется положительным зарядом молекул гистонов, ДНК занимает гораздо меньше места, а неактивная ДНК может складываться в недоступные места до тех пор, пока она не понадобится. 903:50
Существует два типа хроматина. Эухроматин является генетически активной частью и участвует в транскрипции РНК с образованием белков, используемых для функционирования и роста клеток. Гетерохроматин содержит неактивную ДНК и представляет собой наиболее конденсированную часть хроматина, поскольку она не используется.
На протяжении жизни клетки волокна хроматина внутри ядра принимают различные формы. Во время интерфазы, когда клетка выполняет свои нормальные функции, хроматин распределяется по всему ядру в виде клубка волокон. Это обнажает эухроматин и делает его доступным для процесса транскрипции. 903:50
Когда клетка входит в метафазу и готовится к делению, хроматин резко меняется. Во-первых, все нити хроматина копируют себя в процессе репликации ДНК. Затем они сжимаются в еще большей степени, чем в интерфазе, в 10 000 раз, в специализированные для размножения структуры, называемые хромосомами. Когда клетка делится, чтобы стать двумя клетками, хромосомы расходятся, давая каждой клетке полную копию генетической информации, содержащейся в хроматине.
Ядрышко — Ядрышко представляет собой безмембранную органеллу внутри ядра, которая производит рибосомы, клеточные структуры, производящие белок. Под микроскопом ядрышко выглядит как большое темное пятно внутри ядра. Ядро может содержать до четырех ядрышек, но внутри каждого вида число ядрышек фиксировано. После деления клетки образуется ядрышко, когда хромосомы объединяются в области организации ядрышка. При делении клетки ядрышко исчезает. Некоторые исследования предполагают, что ядрышко может участвовать в клеточном старении и, следовательно, может влиять на старение организма.
Ядерная оболочка — Ядерная оболочка представляет собой двухслойную мембрану, покрывающую содержимое ядра на протяжении большей части жизненного цикла клетки. Пространство между слоями называется перинуклеарным пространством и, по-видимому, соединяется с шероховатой эндоплазматической сетью. Оболочка перфорирована крошечными отверстиями, называемыми ядерными порами. Эти поры регулируют прохождение молекул между ядром и цитоплазмой, позволяя некоторым из них проходить через мембрану, а другим нет. Внутренняя поверхность имеет белковую оболочку, называемую ядерной пластинкой, которая связывается с хроматином и другими ядерными компонентами. Во время митоза, или клеточного деления, ядерная оболочка распадается, но восстанавливается, когда две клетки завершают свое формирование и хроматин начинает распадаться и рассеиваться.
Ядерные поры — Ядерная оболочка перфорирована отверстиями, называемыми ядерными порами. Эти поры регулируют прохождение молекул между ядром и цитоплазмой, позволяя некоторым из них проходить через мембрану, а другим нет. В ядро попадают строительные блоки для построения ДНК и РНК, а также молекулы, обеспечивающие энергию для построения генетического материала.
Поры полностью проницаемы для малых молекул размером с мельчайшие белки, но образуют барьер, удерживающий большинство крупных молекул от ядра. Некоторым более крупным белкам, таким как гистоны, разрешается проникать в ядро. Каждая пора окружена сложной белковой структурой, называемой комплексом ядерной поры, которая, вероятно, отбирает большие молекулы для входа в ядро.
НАЗАД К СТРУКТУРЕ КЛЕТКИ РАСТЕНИЯ
Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2022 автор
Майкл В. Дэвидсон
и Университет штата Флорида.
Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми правовыми положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашим
Группа графического и веб-программирования
в сотрудничестве с Optical Microscopy в
Национальной лаборатории сильного магнитного поля.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18
Количество обращений с 1 октября 2000 г.: 432586
Микроскопы предоставлены:
Ядро клетки (растений и животных) – определение и функция
Определение ядра клетки
Ядро клетки представляет собой большую органеллу эукариотических организмов, которая защищает большую часть ДНК внутри каждой клетки. Ядро также производит необходимые предшественники для синтеза белка. ДНК, находящаяся в ядре клетки, содержит информацию, необходимую для создания большинства белков, необходимых для поддержания функционирования клетки. В то время как часть ДНК хранится в других органеллах, таких как митохондрий , большая часть ДНК организма находится в ядре клетки. ДНК, содержащаяся в клеточном ядре, чрезвычайно ценна, и поэтому клеточное ядро имеет множество важных структур, которые помогают поддерживать, обрабатывать и защищать ДНК.
Структура ядра клетки
Ядро клетки окружено двойной мембраной, известной как ядерная оболочка . Эта мембрана покрывает и защищает ДНК от физических и химических повреждений. При этом мембрана создает отдельную среду для процессинга ДНК. Наружная мембрана контактирует с цитоплазмой, а в некоторых местах соединяется с эндоплазматический ретикулум . Внутренняя мембрана соединяется с ядерной пластинкой . Этот ядерный каркас внутри ядра клетки помогает ему сохранять свою форму. Имеются также доказательства того, что этот каркас из белков помогает формировать матрицу для транспорта и распределения продуктов внутри и вне ядра. Ядерные поры создают проходы через ядерную мембрану и позволяют продуктам клеточного ядра проникать в цитоплазму или эндоплазматический ретикулум. Поры также позволяют некоторым специфическим макромолекулам и химическим веществам из цитоплазмы проходить обратно в ядро клетки. Эти макромолекулы необходимы для синтеза ДНК и РНК и необходимы для создания новых белков и макромолекул в ядре клетки. В окрашенном ядре можно увидеть темное пятно. Это место ядрышко . Внутри ядрышка продуцируются и экспортируются несколько различных частей рибосом . Эти структуры можно увидеть на следующем изображении.
Несмотря на то, что ядра клеток растений и животных отличаются друг от друга, их основная цель и общая деятельность остаются одинаковыми. Ядро клетки отвечает за производство двух основных продуктов для поддержки усилий каждой клетки. Первая, информационная РНК , или мРНК, является продуктом переноса гена, кодирующего определенный белок, из структуры ДНК в структуру РНК. Эта более короткая цепь мРНК может выходить из ядра и проникать в цитоплазму. Когда рибосома захватывает эту мРНК, она переводит эту мРНК на язык белков и создает длинную цепь аминокислот. Затем эта цепь будет свернута в функциональный белок, который может выполнять одну из тысячи различных ролей. Примеры различий между ядрами клеток растений и животных можно увидеть ниже.
Функция клеточного ядра
Ядро животной клетки
Эта общая животная клетка имеет все компоненты, которые есть в любой животной клетке. Ядро клетки можно увидеть на левой стороне клетки. Это большой фиолетовый круг. Помните, что это вид в поперечном сечении, и на самом деле ядро больше похоже на сферу. В клетках животных он обычно принимает сферическую форму, если внутри клетки достаточно места. Ядро окружено эндоплазматической сетью, которая местами покрыта рибосомами. При делении животной клетки распадается ядро и распадается ядерная оболочка. Затем ядерная оболочка собирается вокруг каждого нового ядра после того, как хромосомы были разделены.
Ядро растительной клетки
Выше представлена общая растительная клетка. Обратите внимание, что он имеет жесткую форму из-за наличия клеточной стенки. Кроме того, большая центральная вакуоль занимает большую часть клетки, оттесняя все остальные составляющие в стороны клетки. Ядро здесь оранжевое, показано с вынутым куском, чтобы обнажить внутреннюю часть. Подобно ядрам клеток животных, это клеточное ядро будет сохранять сферическую форму, если для него достаточно места. Часто в растительных клетках центральная вакуоль расширяется водой, оказывая давление на клеточные стенки. Это давление заставляет ядро принимать более уплощенную продолговатую форму. Как и в случае с ядрами клеток животных, это клеточное ядро разрушается во время клеточного деления. В отличие от животных клеток, растительные клетки должны строить новые клеточные стенки между делящимися клетками. Два новых ядра должны быть удалены от метафазная пластинка , или ядра могут быть повреждены в результате образования клеточной стенки.
Другие примеры клеточных ядер
Помимо этих двух простых примеров клеточных ядер, в природе существуют бесчисленные вариации этих двух общих схем. Некоторые клетки сливаются вместе, образуя большие клетки с несколькими клеточными ядрами в каждой клетке. У многих организмов есть клетки с более чем одним ядром, в том числе у человека. Мышечные клетки человека многоядерные. Другие организмы, такие как некоторые грибы, существуют с большинством или всеми их клетками, которые являются многоядерными. У некоторых организмов процесс клеточного деления не включает разрыв ядерной оболочки. Вместо этого микротрубочки проходят через ядро клетки и непосредственно манипулируют хромосомами и участвуют в делении ядра. С точки зрения эволюции предполагается, что ранние организмы, у которых были развиты ядра, имели явные преимущества перед теми, у кого их не было. На протяжении тысячелетий развивались различные стратегии управления и поддержания клеточного ядра. Хотя ядро может показаться более продвинутой формой жизни, не забывайте, что прокариот , подобно бактериям и другим одноклеточным формам жизни, по-прежнему являются одними из самых распространенных на планете. При этом клеточное ядро развилось как очень успешная стратегия в многоклеточных формах жизни.
Тест
1. Почему клетке полезно защищать свою ДНК внутри клеточного ядра?
A. Для защиты от химических изменений
B. Для защиты от физических повреждений
C. Оба варианта
Ответ на вопрос №1
C Верен. Длинные нити ДНК очень хрупкие. В цитоплазме они будут подвергаться повреждению, когда мимо проходят различные органеллы и везикулы. Внутри ядра они защищены от этих взаимодействий. Кроме того, цитоплазма содержит множество веществ, которые могут химически взаимодействовать с ДНК. Специализированные белки на ядерной оболочке помогают защитить от нежелательных химических веществ, попадающих в ядро.
2. Как упоминалось в начале этой статьи, митохондрии также содержат ДНК. Являются ли митохондрии другой формой клеточного ядра?
A. Да, любая органелла с ДНК является ядром.
B. Нет, их ДНК ничего не производит
C. Нет, потому что митохондриальная ДНК не защищена таким же образом
Ответ на вопрос № 2
C верно. Митохондрии гораздо больше похожи на бактерии. Подобно бактериям, митохондриальная ДНК существует в кольцевой форме внутри митохондрий. Согласно эндосимбиотической теории, митохондрии когда-то были свободноживущими бактериями, которые установили симбиотические отношения с более крупной эукариотической клеткой. То же самое относится и к ДНК хлоропластов, которая обнаружена только в хлоропластов клеток растений.
3.