Ядро растительной клетки, его строение и функции. Ядро клетки растения
5.Ядро растительной клетки, его строение и функции
Ядро – обязательная часть эукариотической клетки. Это место хранения и воспроизведения наследственной информации. Ядро также служит центром управления обменом веществ и почти всех процессов, происходящих в клетке. Чаще всего в клетках имеется лишь одно ядро, редко — два или несколько. Форма его чаще всего шаровидная или эллипсоидальная. В молодых, особенно меристематических, клетках оно занимает центральное положение, но позднее обычно смещается к оболочке, оттесняемое растущей вакуолью. Снаружи ядро покрыто двойной мембраной – ядерной оболочкой, пронизанной порами, на краях которых наружная мембрана переходит во внутреннюю. Внутреннее содержимое ядра – кариоплазма с погруженными в нее хроматином и ядрышками, и рибосомами. В процессе клеточного деления хроматин все более уплотняется и в конце концов собирается в хромосомы. По химическому составу ядро отличается высоким содержанием ДНК. Основная масса ДНК сосредоточена в хроматине — особых нуклеопротеидных нитях, рассеянных по всему ядру. В ядре заметно одно или несколько ядрышек. Подобно хроматину, ядрышки не имеют мембраны и свободно лежат в кариоплазме, состоя в основном из белка. Они содержат РНК и имеют большую плотность, чем ядро. Основная функция ядрышек — синтез некоторых форм РНК и формирование предшественников рибосом
6.Общая характеристика и классификация растительных тканей
Ткань – это группа клеток, которые имеют общее происхождение, выполняют одну или несколько функций и занимают свойственное им положение в органах растения. Ткани делят на простые и сложные. Простые - состоящие из клеток более или менее одинаковых по форме и функциям. Сложные - из клеток, разных по форме и функциям, но тесно взаимосвязанных. Ткани делят на образовательные (меристемы) и постоянные. Образовательные - клетки сохраняют длительную способность к делению, обеспечивая рост растения и отдельных его органов. С учетом положения в теле растения их делят на верхушечные (находятся на апексах корня и побега), вставочные (свойственны побегу – стеблю и листьям) и боковые (представлены главным образом в осевых органах – в корне и стебле голосемянных и двудольных покрытосемянных).Постоянные - клетки которых утратили способность к делению и выполняют другие функции: защитной, запасающей, механической, проводящей и т.д. С учетом происхождения, преобладающей функции и положения в теле растения постоянные ткани, в свою очередь, делят на покровные, основные, проводящие.
7.Основные ткани растений, их характеристика и функции.++
занимают наибольший объем. Снаружи они защищены покрывными тканями, а изнутри пронизаны проводящими и механическими пучками. Образующие их клетки отличаются обычно паренхимным строением, из-за этого основные ткани нередко называют основной паренхимой. Основные ткани являются питающими тканями, хотя могут выполнять многие функции, начиная от ассимиляционной, кончая выделительной. В зависимости от специализации, основную паренхиму делят на ассимиляционную, вентиляционную, всасывающую, запасающую и выделительную .Ассимиляционные (фотосинтези-рующие) ткани они имеют зеленую окраску – хлоренхима. Ассим. ткань состоит из однородных тонкостенных клеток. Доступ углекислоты к клеткам облегчается тем, что в ней имеется развитая система межклетников, сообщающаяся с атмосферой. Наличие межклетников является характернейшей особенностью ассимиляционной ткани. Межклетники обеспечивают газообмен с окружающей средой. Хлоренхима располагается в местах, наиболее доступных свету: в надземной части растений непосредственно под кожицей листьев и стеблей. Нередко хлоренхима дифференцирована на столбчатую (палисадную) и губчатую ткань. Палисадная ткань содержит большое количество хлоропластов, здесь происходят световые реакции фотосинтеза. Губчатая ткань- протекает газообмен и темновая стадия фотосинтеза. Вентиляционная ткань (Аэренхима) во всех тканях имеются межклетники, образующие единую систему. Межклетники через проходные отверстия или устьица сообщаются с атмосферой. Однако газовый состав в межклетниках сильно отличается от газового состава атмосферы. Запасающие ткани Поглощенные растением синтезированные вещества могут откладываться в виде запасов: накопление воды, пластические вещества.сахар, инулин, аминокислоты, белки, крахмал.
8. Образовательные ткани. Строение и месторасположение клеток меристем, функции ткани ++
Образовательная ткань (меристема) дают начало всем постоянным тканям, обеспечивают рост органов. По происхождению они могут быть первичными ( производными зародышевых тканей семени ) или вторичными , возникающими позже . По топографии ( расположению в теле растений ) – верхушечными , боковыми , вставочными . Апикальные, или верхушечные, меристемы возникают в зародыше семени, сохраняются в апексах — на кончике корня и на верхушке побега, обеспечивают рост органов в длину. Латеральные, или боковые, меристемы располагаются вдоль тела растений , формируют в основном проводящую систему ( проводящий цилиндр ) и вызывают рост органов в ширину К ним относятся: первичные — прокамбий, перицикл и вторичные — камбий, феллоген (пробковый камбий). Прокамбий образует первичные проводящие ткани : I луб ( флоэму ) и I древесину ( ксилему ), камбий – II луб и II древесину. Пробковый камбий ( феллоген) формирует вторичную покровную ткань – перидерму Интеркалярные, или вставочные, меристемы первичны. Это остатки апикальных меристем . Обеспечивают рост черешков , тычиночных нитей , междоузлий и т . д . Травматические, или раневые, меристемы вторичны, возникают в местах повреждения. Деление меристем стимулируют фитогормоны. Клетки меристемы паренхимные, живые, тонкостенные, плотно сомкнутые, с густой цитоплазмой, крупным ядром, большим количеством рибосом. Пластиды в форме пропластид и лейкопластов, вакуоли отсутствуют или очень мелкие. Те клетки меристемы, что находятся в состоянии постоянного деления, называются инициалями, а те, что образуются из них и подвергаются дифференцировке, это производные инициалей, или основная меристема.
studfiles.net
Ядро клетки | Дистанционные уроки
07-Июл-2013 | Нет комментариев | Лолита Окольнова
У каждого человека есть документы: свидетельство о рождении, паспорт, диплом и т.д. И обычно эти документы не просто на столе валяются, а где-то в сумке, коробочке или ящичке дома лежат.
У каждой клетки есть такой «паспорт» — молекула ДНК. А хранится эта молекула в «специальном ящичке» — в ядре.
Ядро — это обязательный компонент эукариотической клетки.
У прокриотических клеток ядра нет и их генетический материал (ДНК или РНК) находится просто в цитоплазме.
Понятное дело, что такое важное содержимое надо очень хорошо защитить, поэтому само ядро устроено довольно интересно.
Вот реальная фотография ядра:
Строение ядра клетки
(модель)
Начнем «изнутри»
Днк в ядре находится в «упаковке» — молекула «завернута» в белок — это вещество (ДНК + специальный белок) называется ХРОМАТИН.
ХРОМОСОМА — это хроматин, который приобрел форму (Х или У). Это можно сравнить с тестом. Сама масса теста — хроматин, а когда мы из него уже что-то лепим — получаются хромосомы. У каждого организма свое количество хромосом ( у человека — 46). Есть еще такое понятие — АУТОСОМЫ — это хромосомы (парные), одинаковые и у мужских, и у женских организмов, т.е. все неполовые хромосомы. У человека их, соответственно, 44 (22 пары).
Все это содержится в ЯДРЫШКЕ. Его и органеллой-то назвать нельзя — мембраны своей нет, это просто такой сгусток, который довольно явно виден в микроскоп. У ядра может быть несколько ядрышек … Когда клетка готовится к делению, ядрышко вообще пропадает. Однако, функции у него очень серьезные:
- синтез р-РНК (рибосомные РНК) а ведь они — один из важных компонентов синтеза белка!
- именно в ядрышке идет сборка большой и малой субъединиц рибосом
Ядрышко окружено вязким жидким веществом — КАРИОПЛАЗМОЙ (или нуклеоплазмой) — как раз это вещество и содержит в себе хроматин.
Ядерная мембрана — состоит из двух мембран. В мембране имеются ПОРЫ, через которые происходит обмен веществ с окружающей средой. Через эти поры выходит РНК для синтеза белка.
Строение ядра клетки животных, растений и грибов практически одинаковое.
Есть многоядерные клетки — клетки мышц, например.
В то же время у эукариотичских организмов встречаются и безъядерные клетки — эритроциты (клетки крови)
- в ЕГЭ это вопрос A2 — Клеточная теория. Многообразие клеток
- A3 — Клетка: химический состав, строение, функции органоидов
- А27 — Клеточный ровень организации
- B2
Еще на эту тему:
Обсуждение: "Ядро клетки"
(Правила комментирования)distant-lessons.ru
Ядро клетки, Биология - Век живи
Agrobacterium tumefaciens является фитопатогеном почвы, который генетически трансформирует хозяина, вызывая корончатые галловые опухоли, важную болезнь, которая затрагивает большинство двудольных растений. В природе, эти опухоли обычно формируются на границе воздух-почва, так называемой короне растения. Взаимодействие Agrobacterium–клетка растения – единственный известный природный пример транспорта ДНК между царствами. В этом процессе, ДНК транспортируется из дикого типа Agrobacterium в ядро клетки растения. Экспрессия этой перемещенной ДНК (T-ДНК) имеет результатом неопластический рост (опухоли) на растении-хозяине.
Для трансформации клетки растения требуются три генетических компонента Agrobacterium. Первый компонент – T-ДНК, которая физически транспортируется из бактерии в клетку растения. T-ДНК – дискретный сегмент ДНК, расположенной на 200-kb Ti-плазмиде Agrobacterium; она ограничена двумя 25-bp неполными прямыми повторениями, известными как границы T-ДНК. Второй компонент – 35-kb область вирулентности (vir), также расположенная на Ti плазмиде, которая состоит из семи главных локусов (virA, virB, virC, virD, virE, viG и virH). Белковые продукты этих генов, которые называют белками вирулентности (Vir), отвечают на специфические вещества, секретируемые поврежденным растением, чтобы произвести копию T-ДНК, и опосредуют ее перемещение в клетку хозяина. Третий компонент – набор хромосомных генов вирулентности (chv), расположенных на хромосоме Agrobacterium. Гены chv вовлечены в хемотаксис бактерии и прикрепление к поврежденной клетке растения.
Поскольку элемент T-ДНК определен границами, область кодирования дикого типа T-ДНК может быть заменена любой последовательностью ДНК без какого-либо влияния на ее перемещение из Agrobacterium в растение. Таким образом, Agrobacterium часто используется, чтобы произвести трансгенные растения, экспрессирующие интересующие гены.
Восприятие сигналов поврежденного растения. Поврежденные растения секретируют сок с характерным кислым pH (от 5.0 до 5.8) и высоким содержанием различных фенольных соединений, типа предшественников флавонидов и лигнина. Эти условия специфически стимулируют экспрессию vir генов Agrobacterium. Лучше всего охарактеризованные и самые эффективные индукторы генов vir – моноциклические фенольные вещества типа ацетосирингона (AS). Эти молекулы не обнаружены, или обнаружены на низких уровнях, у неповрежденных растений, но их количество значительно увеличивается в поврежденных клетках растений.
Сигналы растения воспринимаются сенсорной двухкомпонентной системой бактерий, которая состоит из мембранной сенсорной киназы и цитоплазматического регуляторного белка. У Agrobacterium имеется двухкомпонентная система трансдукции сигнала, состоящая из белков вирулентности VirA и VirG. Вместе, эти белковые молекулы чувствуют сигнальные молекулы, секретируемые поврежденными клетками растения, и активируют экспрессию других vir генов, таким образом инициируя процесс транспорта T-ДНК. Сенсорным компонентом является белок VirA, являющийся сенсорной киназой. Сигналы растения активируют VirA, после чего эта киназа автофосфорилируется в остатке His-474, а затем фосфатная группа переносится на остаток аспарагина белка VirG. Белок VirG взаимодействует с так называемым vir-боксом, то есть с консервативной последовательностью из 12 нуклеотидов в регионах промотора индуцибельных vir генов на Ti-плазмиде.
Прикрепление Agrobacterium к клеткам растения-хозяина является предпосылкой для передачи ДНК. Распознавание Agrobacterium–клетка хозяина – процесс из двух шагов. На первом шаге, бактерии свободно связывают с поверхностью клетки хозяина, и на втором связанные бактерии синтезируют нити целлюлозы, которые стабилизируют начальное закрепление, приводя к тесной ассоциации между Agrobacterium и клеткой хозяина.
Показано, что каждая клетка растения связывает конечное число бактерий; поэтому считают, что в связывание вовлечены насыщаемые поверхностные рецепторы растения. У животных белок внеклеточного матрикса витронектин функционирует как рецептор для нескольких бактериальных штаммов. Подобные витронектину молекулы, которые были найдены на поверхности клетки многих видов растений, могут обусловить закрепление Agrobacterium на клетке растения. Витронектин человека, так же как антитела против витронектина, блокируют прикрепление Agrobacterium к культивируемым клеткам растения. Далее, штаммы Agrobacterium, которые являются неспособными связать клетки растения из-за мутаций в их хромосомных локусах chvB, pscA или att, также выявляют уменьшенное прикрепление к витронектину. Потенциально, подобный витронектину белок (PVN) растений может представить один из рецепторов, ответственных за специфическое взаимодействие между Agrobacterium и клетками растения. Интересно, недавние данные указывают, что PVN связаны с витронектином животных только иммунологически и что никакое подобие последовательности аминокислот не существует между этими белками. В дополнение к PVN, другие белки и углеводы поверхности клетки растения, вероятно, могут быть вовлечены во взаимодействие с Agrobacterium. Однако эти молекулы еще не идентифицированы.
Образование переносимой Т-нити
Индукция экспрессии генов vir в конечном счете имеет одним из результатов производство копии T-ДНК, которая является способной к генетическому преобразованию клеток растения. Различные типы Ti-плазмид несут элементы T-ДНК различного состава. Например, T-ДНК в нопалиновой Ti-плазмиде – непрерывный отрезок
22 kb. Интересно, что T-ДНК как таковая не оказывает никакого влияния на эффективность перемещения. Поэтому неонкогенные («разоруженные») Ti-плазмиды, с большинством внутренних последовательностей T-ДНК, замененных интересующей ДНК, широко используются как векторы для генетической трансформации растений.
Клетки Agrobacterium с индуцированными генами vir производят линейную одноцепочечную копию области T-ДНК, обозначенную как T-цепь. T-цепь обнаруживается приблизительно в одной копии на индуцированную клетку Agrobacterium. Белки VirDl и VirD2 вместе функционируют как эндонуклеаза, которая выполняет сайт - и цепь-специфические разрезы в участке границ T-ДНК. После расщепления, VirD2 ковалентно прикрепляется к 5′ концу T-цепи. Вырезаемая T-цепь удаляется, и результирующий одноцепочечный промежуток восстанавливается, наиболее вероятно обновленным синтезом ДНК.
Есть сильные параллели между метаболизмом T-ДНК и эволюционно родственным процессом бактериальной конъюгации, которая происходит у большинства бактерий, включая Agrobacterium как таковую. Кратко можно сказать, что система вирулентности Agrobacterium, по-видимому, родственна транспортной системе некоторых плазмид. Хотя, конечно, главное функциональное различие состоит в том, что T-цепь направляется не в другую бактерию, а в ядро эукариотической клетки растения-хозяина.
В середине 1990-х годов были получены прямые доказательства, что в клетку растения и в ее ядро перемещается именно одноцепочечная, а не двухцепочечная, ДНК.
Считают, что T-цепь перемещается из бактерии и в клетку растения как комплекс белок–нуклеиновая кислота. Это промежуточное звено транспорта T-ДНК, названное как T-комплекс, состоит, по крайней мере, из трех компонентов, а именно, из самой молекулы ДНК T-цепи, а также связанных с нею белков VirD2 и VirE2, которые защищают T-цепь, формируют ее в передаваемый (тонкой и развернутый) форме и снабжают специфические сигналы нацеливания. Как было сказано, после разрезания ДНК Ti-плазмиды при посредстве белков VirDl и VirD2, которые вместе действуют как эндонуклеаза, одна молекула белка VirD2 ковалентно присоединена к каждой T-цепи. Также ассоциированным с T-цепью является белок VirE2, который имеет свойство связывать одноцепочечную ДНК. Связывание VirE2 с одноцепочечной ДНК in vitro является сильным и кооперативным, что приводит к формированию очень устойчивых развернутых комплексов VirE2-ssDNA, которые являются в значительной степени устойчивыми к внешней нуклеолитической активности. На основании данных электронной микроскопии и кинетики связывания белка VirE2 in vitro предполагается, что нопалин-специфические T-комплексы имеют 3600 nm в длину и 2 nm в ширину. Они содержат
Транспорт Т-комплекса в клетку растения
Очевидно, что межклеточный транспорт ДНК требует прямого прохода между донором и реципиентом. Таким образом, Agrobacterium, как предсказывается, формирует канал, через который T-комплексы перемещаются в цитоплазму клетки растения-хозяина. Молекулярный механизм, которым этот проход формируется и функционирует – все еще биологический черный ящик. Однако кажется вероятным, что канал Agrobacterium-клетка растения кодируется virB локусом.
Оперон virB содержит кодирует девять белков, для которых показано, что они ассоциированы с бактериальными мембранами. Эти белки стабилизируют один другого таким образом, что функция некоторых продуктов генов virB зависит от присутствия других VirB белков. Эти данные предполагают, что координированный синтез белка стабилизирует отдельные VirB полипептиды, возможно позволяя им формировать многобелковую структуру. Подобная стабилизация белка через взаимодействия белок-белок была описана в течение формирования некоторых пилей у грамотрицательных бактерий. Подобно генерации T-цепей, формирование VirB канала, по-видимому, эволюционно связано с бактериальной конъюгацией.
Транспорт Т-ДНК в ядро клетки растения
Поскольку патогенные микроорганизмы часто используют существующие клеточные механизмы хозяина для их собственных потребностей, Agrobacterium вероятно использует эндогенный клеточный путь для транспорта вторгающегося T-комплекса в ядро клетки растения. T-комплекс Agrobacterium был использован как модельная система, чтобы исследовать общий процесс ядерного импорта нуклеиновых кислот в клетках растения. Размер T-комплекса (50 000 kD) предполагает необходимость активных транспортных процессов. Поскольку T-цепь самостоятельно не несет сигналы нацеливания, ядерный импорт T-комплекса наиболее вероятно опосредуется белками VirD2 и VirE2.
Как правило, у эукариот активный ядерный импорт белков требует специфического сигнала ядерной локализации (NLS). Детальные исследования позволили выяснить, что функциональный сигнал ядерной локализации действительно имеется у белка VirD2 который присоединен к 5’ концу T-цепи, и исследования с мутантами показали, что он действительно активен в направлении T-комплекса в ядро клетки хозяина. Однако VirD2 – не единственный посредник ядерного поглощения T-комплекса. Впоследствии была показана ядерная локализация VirE2, главного структурного компонента T-комплекса. У этого белка были идентифицированы два функциональных NLS. Хотя каждый из сигналов ядерной локализации белка VirE2 был независимо активным, максимально эффективный ядерный импорт VirE2 требовал присутствия обоих сигналов.
В Agrobacterium, содержащей нопалиновую Ti-плазмиду, T-цепь связана с одной молекулой VirD2 и 600 молекулами VirE2. Каждая молекула VirE2 несет два NLS, тогда как VirD2 содержит один функциональный NLS. Почему тогда Agrobacterium нуждается в NLS на VirD2 вообще? Было высказано предположение, что белки VirD2 и VirE2 импортируются в ядро клетки растения функционально различными последовательностями нацеливания и что оба сигнала требуются для оптимального ядерного импорта T-комплекса.
У эукариотических организмов, распознавание сигнала ядерной локализации белка происходит через взаимодействие NLS с клеточными рецепторами, обычно принадлежащими к семейству белков кариоферинов. Введенный в клетку животных белок VirD2 быстро оказывался в ядре; таким образом, сигнал ядерной локализации этого белка является функциональным и в клетках растений, и в клетках животных. В отличие от VirD2, веденный в клетки животных VirE2 оставался в цитоплазме; таким образом, сигналы ядерной локализации этого белка не распознаются в системе животных и поэтому являются специфическими для растений. Таким образом, возможно, что клетки растения имеют набор рецепторов NLS, которые отсутствуют в клетках животных.
Ядерный импорт T-комплекса Agrobacterium достигает кульминации при интеграции транспортированной T-цепи в хромосому клетки растения-хозяина. Молекулярные механизмы, которыми это достигается, в значительной степени неизвестны. В отличие от других мобильных элементов ДНК типа транспозонов и ретровирусов, T-ДНК не кодирует никаких ферментов, которые могут обусловить интеграцию. Таким образом, вставка T-ДНК в геном растения должна опосредоваться белками, транспортированными из инфицирующей бактерии и/или факторами клетки хозяина.
В сравнительно недавних исследованиях было установлено, что оба связанных с T-цепью белка, и VirD2 и VirE2, не только направляют Т-ДНК в ядро, но и вовлечены в процесс интеграции. Т-ДНК является одноцепочечной, и вначале предполагалось, что интеграция предшествует синтезу второй цепи, который может выполнятся механизмами репарации ДНК клетки растения после интеграции T-цепи. Однако более поздние исследования особенностей интеграции T-ДНК привели к предложению, что T-цепи конвертируются в двухцепочечную форму перед интеграцией.
Изучение процесса интеграции Т-ДНК в геном растения позволил получить предположительный ответ на вопрос, почему Agrobacterium поражает только двудольные растения. Оказалось, что в основе устойчивости кукурузы и возможно других однодольных растений к заражению Agrobacterium лежит блокирование интеграции T-ДНК.
Для продолжения скачивания необходимо собрать картинку:
Материалы: http://studfiles.net/preview/1905220/page:6/
vekoff.ru
|
Поиск Лекций
Ядро– обязательная часть эукариотической клетки. Это место хранения и воспроизведения наследственной информации. Ядро также служит центром управления обменом веществ и почти всех процессов, происходящих в клетке. Чаще всего в клетках имеется лишь одно ядро, редко — два или несколько. Форма его чаще всего шаровидная или эллипсоидальная. В молодых, особенно меристематических, клетках оно занимает центральное положение, но позднее обычно смещается к оболочке, оттесняемое растущей вакуолью. Снаружи ядро покрыто двойной мембраной – ядерной оболочкой, пронизанной порами, на краях которых наружная мембрана переходит во внутреннюю. Внутреннее содержимое ядра – кариоплазма с погруженными в нее хроматином и ядрышками, и рибосомами. В процессе клеточного деления хроматин все более уплотняется и в конце концов собирается в хромосомы. По химическому составу ядро отличается высоким содержанием ДНК. Основная масса ДНК сосредоточена в хроматине — особых нуклеопротеидных нитях, рассеянных по всему ядру. В ядре заметно одно или несколько ядрышек. Подобно хроматину, ядрышки не имеют мембраны и свободно лежат в кариоплазме, состоя в основном из белка. Они содержат РНК и имеют большую плотность, чем ядро. Основная функция ядрышек — синтез некоторых форм РНК и формирование предшественников рибосом Прокариоты:В основном простое деление пополам; веретено не образуется Эукариоты:Митоз, мейоз или сочетание этих способов деления; веретено образуется
Митоз и мейоз, основные особенности и различия Митоз – жизненный цикл клетки( это период жизни клетки от данного деления до следующего). Фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Профаза – хромосомы спирализуются, в результате чего становятся видимыми. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. Ядерная оболочка и ядрышко разрушаются. Центриоль удваивается в клетках животных. Метафаза – хромосомы располагаются по экватору клетки, образуется двухполюсное веретено деления. Анафаза – центромеры делятся, и хроматиды расходятся с помощью нитей веретена деления к полюсам клетки. Телофаза – исчезает веретено деления. Вокруг разошедшихся хромосом образуется новая ядерная оболочка. Образуются две дочерние клетки. Мейоз – особый вид деления клетки, в результате которого образуются половые клетки. В мейозе два деления быстро следуют друг за другом. В начале профазы первого деления длинные и тонкие хромосомные нити располагаются в ядре без определенного порядка. Затем начинается попарное сближение гомологических хромосом, которые при этом утолщаются и становятся короче. Парные хромосомы настолько тесно сближаются, что ядро кажется гаплоидным, т.е содержащим простое, одинарное число хромосом. Фазы мейоза Во время профазы I мейоза двойные хромосомы хорошо видны в световой микроскоп. Каждая хромосомы состоит из двух хромотид, которые связаны вместе одной центромерой. В процессе спирализации двойные хромосомы укорачиваются. Гомологичные хромосомы тесно соединяются друг с другом продольно (хроматида к хроматиде), или, как говорят,конъюгируют. При этом хроматиды нередко перекрещиваются или перекручиваются одна вокруг другой. Затем гомологичные двойные хромосомы начинают как бы отталкиваться друг от друга. В местах перекреста хроматид происходят поперечные разрыва и обмены их участками. Это явление называют перекрестом хромосом. Одновременно, как и при митозе, распадется ядерная оболочка, исчезает ядрышко, образуются нити веретена. Отличие профазы I мейоза от профазы митоза состоит в конъюгации гомологичных хромосом и взаимном обмене участками в процессе перекреста хромосом.Характерный признак метафазы I — расположение в экваториальной плоскости клетки гомологичных хромосом, лежащих парами. Вслед за этим наступает анафаза I, во время которой целые гомологичные хромосомы, каждая состоящая из двух хроматид, отходят к противоположным полюсам клетки. Очень важно подчеркнуть одну особенность расхождения хромосом на этой стадии мейоза: гомологичные хромосомы каждой пары расходятся в стороны случайным образом, независимо от хромосом других пар. У каждого полюса оказывается вдвое меньше хромосом, чем было в клетке при начале деления. Затем наступает телофаза I, во время которой образуются две клетки с уменьшенным вдвое числом хромосом.Интерфаза короткая, так как синтеза ДНК не происходит. Далее следует второе мейотическое деление (мейоз II). Оно отличается от митоза только тем, что количество хромосом вметафазе II вдвое меньше, чем количество хромосом в метафазе митоза у того же организма. Поскольку каждая хромосома состоит из двух хроматид, то в метафазе II центромеры хромосом делятся, и к полюсам расходятся хроматиды, которые становятся дочерними хромосомами. Только теперь наступает настоящая интерфаза. Из каждой исходной клетки возникают четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. Отличия между ними!!!
|
|
poisk-ru.ru
Общее строение ядра клетки
Клетки всех эукариот содержат ядро, кроме эритроцитов млекопитающих.
В некоторых клетках имеются два и более ядер, но, как правило, клетка содержит только одно ядро, которое принимает форму шара или яйца. Оно отграничено от цитоплазмы ядерной оболочкой — кариолеммой, состоящей из двух мембран: наружной и внутренней. Между ними находится узкое пространство, заполненное полужидким веществом. Через множество пор в ядерной оболочке происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой, выход информационной РНК в цитоплазму.
Внешняя мембрана обычно усеяна рибосомами, синтезирующими белок. Под ядерной оболочкой находится кариоплазма — ядерный сок, в который поступают вещества из цитоплазмы. В кариоплазме выделяют ядрышко, матрикс и хроматин.
Ядрышко — это округлая структура внутри ядра, в которой происходит формирование рибосом.
Матрикс — это гомогенная или мелкозернистая часть кариоплазмы, содержащая взвешенные в воде ферменты, низкомолекулярные органические и неорганические вещества, рибонуклеиновые кислоты. Матрикс осуществляет транспорт веществ, ферментативные процессы, анаэробный гликолиз. По химическому составу низкомолекулярных веществ матрикс ядра приближается к матриксу цитоплазмы, так как через кариолемму эти вещества диффундируют свободно, но значительно отличается по высокомолекулярным полимерным соединениям.
Хроматин — это вещество различной электронной плотности, в состав которого входят рибонуклеиновые кислоты и взаимодействующие с ними белки. Совокупность хромосом, содержащихся в хроматине, называют хромосомным набором. Число хромосом в соматических клетках диплоидное (2n), в отличие от половых клеток, имеющих гаплоидный набор хромосом (n).
Важнейшая функция ядра — это сохранение генетической информации. При делении клетки ядро также делится надвое, а находящаяся в нем ДНК копируется (реплицируется). Благодаря этому у всех дочерних клеток также имеются ядра.
Ядро при световой микроскопии хорошо заметно даже при малом увеличении клеток, которые в момент исследования не находятся в процессе деления. Ядро располагается в основном в центральной части клетки.
Ядрышко и хроматин при световых методах исследования окрашены более интенсивно, так как накапливают основные красители, что позволяет увидеть их на фоне более светлого матрикса ядра. В зависимости от степени упаковки хроматина и конденсации ядрышка ядра могут быть светлыми и темными. При электронной микроскопии на хроматине и ядрышке осаждаются тяжелые металлы (свинец, осмий), что приводит к тому, что они плохо пропускают (или не пропускают) пучки электронов и поэтому выглядят темными на фотографиях (электронно-плотные, или электронно-темные).
Несмотря на то, что в интерфазу ядра содержат одни и те же основные компоненты, в разных типах клеток они выглядят неодинаково. В некоторых клетках ядра очень мелкие и их содержимое упаковано так плотно, что при световой микроскопии невозможно рассмотреть все составляющие кариоплазмы. Другие ядра крупные, светлые, нередко с хорошо развитым ядрышком (или несколькими ядрышками). Темные ядра часто можно видеть в мелких, иногда в функционально неактивных, малодифференцированных (стволовых, матричных) клетках.
Размеры ядра по-разному соотносятся с размерами цитоплазмы. Встречаются клетки, в которых ядра занимают большой объем, а цитоплазма узким ободком охватывает ядро. В других клетках, наоборот, основной объем клетки представлен цитоплазмой. Отношение объема ядра к объему цитоплазмы называется ядерно-цитоплазматическим. Если этот показатель выше единицы, то в клетке больший объем занимает цитоплазма и наоборот. Высокое ядерно-цитоплазматическое отношение характерно для малодифференцированных, быстро делящихся клеток. Крупные зрелые клетки обычно имеют низкое ядерно-цитоплазматическое отношение.
Ядра клеток могут быть различной формы: округлые, продолговатые (овальные), вытянутые, иногда разделенные перетяжками (сегментарные), лопастные и уплощенные. Большинство ядер округлые.
Нередко ядерная оболочка формирует впячивания (инвагинации) цитоплазмы, незаметные при световой микроскопии. Такие впячивания значительно увеличивают площадь поверхности ядерной оболочки, что характерно для ядер, интенсивно синтезирующих РНК и рибосомы.
Удлиненные и овальные ядра находятся в клетках удлиненной, цилиндрической или призматической форм. Плоские клетки обычно имеют ядра уплощенной формы. Если смотреть на них сверху, то они округлые. Ядра как бы распластаны по поверхности и в поперечном разрезе имеют очень небольшую толщину.
Сегментированные ядра образуются при сморщивании ядра в старых и некоторых специализированных клетках, например в нейтрофильных и эозинофильных лейкоцитах. Относительно крупные глыбки ядра соединены между собой узкими перетяжками. Если процесс продолжается, то перетяжки исчезают и формируются кусочки (остатки ядра), после чего клетка гибнет.
Ненастные ядра у млекопитающих можно встретить в гигантской клетке с полиплоидным набором хромосом — мегакариоците, из кусочков которого образуются форменные элементы крови — тромбоциты.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Основные части клетки
Несмотря на огромное разнообразие растительных и животных клеток, все они состоят из цитоплазмы и ядра, заключенных в оболочку.
Цитоплазма и ядро неразрывно связаны между собой и представляют единую живую систему.
Плазматическая оболочка (мембрана) отделяет содержимое одной клетки от другой или от внешней среды. Клеточная оболочка полупроницаема, через нее в клетку легко поступают вода и растворенные в ней вещества и задерживаются крупные нерастворимые частицы.
Основную часть клетки занимает цитоплазма. Это полужидкая коллоидная масса, состоящая из тончайших нитей, мембран и зерен. В ней расположены ядро и все органоиды клетки, а также различные включения. Органоиды растительной клетки — митохондрии, рибосомы и пластиды принадлежат к числу постоянных элементов клетки. Включения представляют собой или запасные вещества, или продукты жизнедеятельности клетки: капли жира, гранулы белка, витамины, различные пигменты, вакуоли.
Химический состав цитоплазмы очень сложный. В ней содержатся растворенные минеральные и основные органические вещества. Важнейшее значение среди них имеют белки. Молекула белка состоит из нескольких десятков и даже сотен аминокислот, которые располагаются в линейном порядке, последовательно одна за другой, образуя так называемую первичную структуру белка. Сами белковые молекулы лежат не в одной плоскости, а находятся в трехмерном пространстве, образуя вторичную и третичную структуры белка.
Значение белков в жизнедеятельности клетки и ее цитоплазмы огромно. Они являются основным строительным материалом всех органов и тканей растений и входят в состав большинства биокатализаторов клетки: ферментов, витаминов и гормонов, при помощи которых в организме осуществляются многочисленные реакции обмена веществ.
При помощи электронного микроскопа было установлено, что цитоплазма представляет собой развитую систему коротких и длинных, узких и широких, замкнутых и незамкнутых внутренних мембран и канальцев. На них имеются многочисленные гранулы, благодаря чему их поверхность кажется мелкозернистой. Эта пронизывающая всю цитоплазму система сообщающихся между собой мембран и канальцев с гранулами на наружной поверхности получила название эндоплазматической сети.
Эндоплазматическая сеть связана с ядром клетки, со всеми ее органоидами и оболочкой. Она представляет собой единую регуляторную систему клетки, через которую осуществляются все многочисленные процессы обмена веществ. Благодаря огромным поверхностям мембран эндоплазматической сети в небольшом объеме клетки могут одновременно протекать в определенной последовательности многие химические реакции.
На наружной поверхности эндоплазматических мембран расположены рибонуклеиновые гранулы — рибосомы. Размеры рибосом очень небольшие, всего от 0,025 до 0,035 мкм, поэтому видеть их можно только в электронный микроскоп. Химический состав рибосом почти у всех организмов одинаков. Они состоят наполовину из белка и наполовину из РНК.
Рибосомы представляют собой своеобразные «фабрики» белка, синтезируемого из аминокислот. Образующиеся в рибосомах белковые молекулы направляются в каналы эндоплазматической сети, а оттуда — во все органоиды цитоплазмы и ядро клетки. Рибосомы работают очень высокопроизводительно, за 1 ч они производят белок в количестве, большем их собственной массы.
В цитоплазме всех клеток в обычный световой микроскоп видны палочковидные, зернистые или нитчатые образования — митохондрии. Длина их 0,5—7 мкм, ширина от 0,5 до 1 мкм. В каждой клетке содержится 2—2,5 тыс. митохондрий.
Снаружи митохондрия покрыта двойной оболочкой, состоящей из наружной и внутренней мембран. Внутри митохондрии заполнены жидким содержимым — матриксом.
Митохондрии — это своеобразные «силовые станции» клетки, где вырабатывается энергия, необходимая для поддержания всех процессов жизнедеятельности организма: роста, передвижения веществ, осмотических процессов и т. д.
В биохимических системах на поверхности митохондрий при окислении органических веществ (углеводов, аминокислот и некоторых жирных кислот) выделяющаяся энергия превращается в энергию химических связей между кислородом и фосфором молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в результате так называемого процесса фосфорилирования. АТФ представляет собой своеобразный биоаккумулятор энергии. При разрыве химических связей между фосфором и кислородом энергия освобождается и АТФ переходит в более устойчивое и менее богатое энергией соединение — АДФ (аденозиндифосфорную кислоту).
АТФ — единый и универсальный источник энергии для всех внутриклеточных процессов. При этом энергия в форме АТФ генерируется в «удобной расфасовке». По каналам эндоплазматической сети она направляется в те части клетки, где в данный момент необходима.
Эти процессы происходят с участием многочисленных ферментов. Работа клеточных ферментов, обусловливающих одновременное протекание сотен различных химических реакций, отличается исключительной упорядоченностью. Они включаются всегда в нужный момент, поэтому последовательность реакций не нарушается.
Ядра клеток очень разнообразны по форме и размерам. Форма их в большинстве случаев связана с формой клетки, но иногда отличается от нее. Чаще всего ядро имеет округлую или овальную форму.
По размеру клеточные ядра невелики: у большинства высших растений их диаметр не превышает 10—30 мкм. Форма и величина ядра могут изменяться с возрастом клеток, а также в соответствии с их физиологическим и функциональным состоянием и условиями внешней среды. Размеры ядер находятся в постоянной зависимости от размеров клеток. Для каждого типа клеток существует постоянное ядерно-плазменное отношение (Я:П), с изменением которого клетка либо делится, либо погибает. Ядро обычно занимает около 1/2 объема клетки и отграничено от цитоплазмы ядерной оболочкой — мембраной. В ней имеются отверстия — поры, через которые происходит обмен различными веществами между ядром и цитоплазмой.
Ядру принадлежит ведущая роль в явлениях наследственности и регулирования всех основных процессов жизнедеятельности клетки.
Ядро может находиться в двух состояниях: в фазе деления или в фазе покоя, которая называется интерфазой (фазой между делениями) или фазой покоящегося ядра. Однако исследования показали, что в фазе покоящегося ядра наиболее интенсивно идут многочисленные биохимические процессы, поэтому такое название очень условно.
На фиксированных и окрашенных препаратах в ядре легко различаются следующие структуры: ядерная оболочка, окружающая содержимое ядра, ядерный сок (кариолимфа), разбросанные в нем глыбки хроматина и 1—2 ядрышка.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Ядро в растительной клетке - это... Что такое Ядро в растительной клетке?
было открыто в 1831 г. английским ботаником Робертом Брауном. Он открыл его в клетках кожицы орхидных. Для ознакомления с Я. берутся молодые части корня или стебля. На 1-й фиг. изображены клетки различного возраста из коры корня Fritillaira imperialis.
Фиг. 1. Клетки их корня Fritillaira imperialis: p — протоплазма, k — ядра, kk — ядерные тельца, s — вакуоли.
A — очень молодые клетки, лежащие непосредственно под кончиком корешка. На этой стадии развития все пространство внутри каждой клетки наполнено мелкозернистой протоплазмой. Внутри протоплазмы лежит в каждой клетке по одному Я. с одним или двумя ядерными тельцами, или ядрышками. B — более взрослые клетки, взятые из того же корня на расстоянии 2 мм от кончика. Они уже значительно выросли, количество же находящейся в них протоплазмы не только не увеличилось, но даже несколько уменьшилось: часть ее была израсходована во время роста. Поэтому в клетках появились полости, называемые вакуолями, наполненные клеточным соком. Ядра продолжают еще занимать центральное положение. C — вполне выросшие клетки на расстоянии 7—8 мм от кончика корешка. Количество вакуолей постепенно увеличивается. В одной клетке все вакуоли слились в одну большую вакуолю, занявшую почти всю клетку. Протоплазма сохранилась только вдоль стенок клетки. Я. в таких случаях обыкновенно занимает не центральное положение, а стенкоположное. Клетки живы, пока в них есть протоплазма и Я. С исчезновением протоплазмы и Я. прекращается и жизнь клетки. Известный физиолог Брюкке назвал клетку элементарным организмом. С достоверностью мы не знаем ни одного организма, который был бы построен проще, чем клетка, т. е. состоял бы или из одной протоплазмы, или из одного Я. Протоплазма и ядро представляют одно целое и независимо друг от друга существовать продолжительное время не могут. При изучении Я. нужно иметь в виду, что термин "Я.", так же как и термин "протоплазма", — термин морфологический, а не химический. Я. и протоплазма живы, пока сохраняют свойственное им строение. Ядра бывают очень разнообразной формы. Наиболее обыкновенная форма ядра — круглая. Но встречаются ядра и иной формы, как это видно на 2-ой фигуре.
Фиг. 2. Различные формы ядер.
I — заостренные по концам ядра из кожицы листа гиацинта. II — полулунные ядра в устьичных клетках Phajos grandifolius. III — полулунное и звездчатое ядра в пыльцевых клетках Tradescantia virginica. IV — вытянутое волнистое ядро в пыльцевой трубке Iris xiphium. V — червеобразные ядра в старых листовых клетках водоросли Chara footida. VI — веретенообразное ядро в лубяном волокне Urtica urens. Величина ядер довольно различна. Самые крупные ядра встречаются у однодольных и хвойных. Клетки немногих водорослей и грибов имеют ядра очень незначительной величины. В ядре различается более плотная оболочка и внутреннее зернистое содержимое. В содержимом замечается одно или несколько ядерных телец, или ядрышек. Кроме того, внутри ядер встречаются иногда кристаллоиды белкового вещества. По своему химическому составу ядро так же, как и протоплазма, принадлежит к сложным белковым соединениям. При обработке ядра желудочным соком всегда остается не переваренный остаток. Следовательно, в состав ядра входят особые, содержащие фосфор белковые вещества, называемые нуклеинами. Нуклеиновые соединения преобладают в ядре. Остальных белковых веществ находится немного. Так как нет возможности выделить одни ядра, то, следовательно, нет возможности сделать количественный анализ их химического состава. В настоящее время известен только химический состав плазмодий Aethalium septicum. Так как плазмодии состоят не из одной протоплазмы, а также из ядер, то, следовательно, анализ плазмодия дает понятие о химическом составе как протоплазмы, так и ядра. По Рейнке, плазмодий Aethalium имеет следующий состав:
--------------------------------------------------------------------------------------------
| Нуклеиновые соединения | 40,0 % |
|------------------------------------------------------------------------------------------|
| Белковые вещества | 15,0 % |
|------------------------------------------------------------------------------------------|
| Азотистые вещества небелковые | 2,0 % |
|------------------------------------------------------------------------------------------|
| Углеводы | 12,0 % |
|------------------------------------------------------------------------------------------|
| Жиры | 12,0 % |
|------------------------------------------------------------------------------------------|
| Холестерин | 2,0 % |
|------------------------------------------------------------------------------------------|
| Смола | 1,5 % |
|------------------------------------------------------------------------------------------|
| Соли | 7,0 % |
|------------------------------------------------------------------------------------------|
| Неопределенные вещества | 6,5 % |
--------------------------------------------------------------------------------------------
Ядро дает все цветные реакции на белковые вещества. Различные краски ядром поглощаются более энергично, чем протоплазмой. Если краски брать в разбавленном виде, то в клетке сначала окрашивается только ядро, протоплазма же остается бесцветной. Эта способность ядра окрашиваться скорее протоплазмы оказала важную услугу учению о клетке. Ранее существовало учение о существовании простейших безъядерных клеток. Применяя же окраску слабыми растворами, удалось и в таких клетках открыть ядра. При этом даже оказалось, что во многих клетках, считавшихся безъядерными, находится не одно ядро, а несколько, и часто очень много. Без окраски их не удается заметить, во-первых, потому, что они очень малы, а во-вторых — обладают одинаковым лучепреломлением с протоплазмой. Краски, кроме того, дают возможность отличать друг от друга отдельные его части. Одни из составных частей ядра особенно жадно поглощают синие пигменты и называются поэтому цианофильными частями ядра; другие же (ядерные тельца) поглощают красные пигменты и называются поэтому эритрофильными. Как по отношению к краскам, а также к различным солям, Шварц различает в ядре следующие пять веществ: хроматин, линин, паралинин, пиренин и амфипиренин. Хотя протоплазма и ядро представляют одно целое, тем не менее главная роль в клетке принадлежит ядру. В ядре сосредоточено, так сказать, центральное управление клеткой. Некоторые опыты и наблюдения над растительными клетками наглядно это показывают. Например, плазмолиз водоросли Zygnema. Эта нитчатка состоит из ряда клеток, содержащих по одному ядру и по два хлорофилловых тела. При плазмолизе в крепких сахарных растворах часто случается, что содержимое клетки распадается на две равных половины. Разница между этими половинами только та, что в одной есть ядро, в другой — нет. При дальнейшей культуре на свете плазмолизированных клеток получается значительная разница обеих половин. Половина, содержащая ядро, покрывается оболочкой и начинает расти в длину. Безъядерная половина также остается довольно долго живой. Она образует крахмал из окружающего ее сахара, но не способна к росту и к образованию оболочки на своей поверхности. Подобный опыт представляет большой интерес. Он дает возможность выяснить, при каких процессах, совершающихся в клетке, участвуете ядро. На основании изложенного опыта оказывается, что образование оболочки идет при участии ядра, для образования же крахмала ядро не нужно.
В. Палладин.
dic.academic.ru
