Эукариоты - это организмы, клетки которых имеют ядро. Ядро растения это

Ядро растительной клетки

fizrast.ru

Строение Клетки. Клеточная мембрана. Ядро

1. Перечислите царства живых организмов, клетки которых имеют ядро.

Ответ. Это царства грибов, растений, животных, то есть эукариоты.

2. Трудами каких учёных была создана клеточная теория?

Ответ. В 1838-1939гг. немецкие ученые ботаник Маттиас Шлейден и физиолог Теодор Шванн создали так называемую клеточную теорию.

3. В чём основное отличие прокариотической клетки от эукариотической?

Ответ. Все живые организмы на земле состоят из клеток. Различают два вида клеток, в зависимости от их организации: эукариоты и прокариоты.

Эукариоты представляют собой надцарство живых организмов. В переводе с греческого языка «эукариот» обозначает «владеющий ядром» . Соответственно эти организмы в своем составе имеют ядро, в котором закодирована вся генетическая информация. К ним относятся грибы, растения и животные.

Прокариоты – это живые организмы, в клетках которых ядро отсутствует. Характерными представителями прокариот являются бактерии и цианобактерии.

Первыми приблизительно 3,5 миллиарда лет тому назад возникли прокариоты, которые через 2,4 миллиарда лет положили начало развитию эукариотических клеток.

Эукариоты и прокариоты сильно отличаются по размеру друг от друга. Так диаметр эукариотической клетки — 0,01-0,1 мм, а прокариотической – 0,0005-0,01 мм. Объем эукариота порядка 10000 раз больше, чем объем прокариота.

Прокариоты имеют кольцевую ДНК, которая располагается в нуклеоиде. Эта клеточная область отделена от остальной цитоплазмы при помощи мембраны. ДНК никак не связана с РНК и белками, отсутствуют хромосомы. ДНК эукариотических клеток линейная, располагается в ядре, в котором имеются хромосомы.

Прокариоты размножаются в основном простым делением пополам, в то время как эукариоты делятся при помощи митоза, мейоза или сочетанием этих двух способов.

У эукариотических клеток имеются органеллы, характеризующиеся наличием собственного генетического аппарата: митохондрии и пластиды. Они окружены мембраной и имеют способность к размножению посредством деления.

В прокариотических клетках также встречаются органеллы, но в меньшем количестве и не ограниченные мембраной.

Эукариоты, в отличие от прокариот, имеют способность к перевариванию твердых частиц, заключая их в мембранный пузырек. Существует мнение, что эта особенность возникла в ответ на необходимость полноценно обеспечить питанием клетку во много раз большую прокариотической. Следствием наличия у эукариот фагоцитоза стало появление первых хищников.

Жгутики эукариот имеют достаточно сложное строение. Они представляют собой тонкие клеточные выросты, окруженные тремя слоями мембраны, содержащие 9 пар микротрубочек по периферии и две в центре. Имеют толщину до 0,1 миллиметра и способны изгибаться по всей длине. Кроме жгутиков, для эукариот характерно наличие ресничек. Они по своей структуре идентичны жгутикам, отличаясь только размером. Длина ресничек не более 0,01 миллиметра.

Некоторые прокариоты также имеют жгутики, однако, очень тонкие, около 20 нанометров в диаметре. Они представляют собой пассивно вращающиеся полые белковые нити.

4. У всех ли эукариотических клеток есть ядро?

Ответ. У эукариотических организмов во всех клетках есть ядро, за исключением зрелых эритроцитов млекопитающих и клеток ситовидных трубок растений.

5. Каково строение клеточной мембраны?

Ответ. Клеточная мембрана представляет собой оболочку, отделяющую содержимое клетки от внешней среды или соседних клеток. Основу клеточной мембраны составляет двойной слой липидов, в который погружены белковые молекулы, некоторые из них выполняют функцию рецепторов . Снаружи мембрана покрыта слоем гликопротеинов – гликокаликсом .

Вопросы после §14

1. Какое строение имеет мембрана клетки? Какие функции она выполняет?

Ответ. Каждая клетка покрыта плазматической (цитоплазматической) мембраной, имеющей толщину 8–12 нм. Эта мембрана построена из двух слоёв липидов (билипидный слой, или бислой). Каждая молекула липида образована гидрофильной головкой и гидрофобным хвостом. В биологических мембранах молекулы липидов располагаются головками наружу, а хвостами внутрь (друг к другу). Двойной слой липидов обеспечивает барьерную функцию мембраны, не давая содержимому клетки растекаться и препятствуя проникновению в клетку опасных для неё веществ. В билипидный слой мембраны погружены многочисленные молекулы белков. Одни из них находятся на внешней стороне мембраны, другие – на внутренней, а третьи пронизывают всю мембрану насквозь. Мембранные белки выполняют целый ряд важнейших функций. Некоторые белки являются рецепторами, с помощью которых клетка воспринимает различные воздействия на свою поверхность. Другие белки образуют каналы, по которым осуществляется транспорт различных ионов в клетку и из неё. Третьи белки являются ферментами, обеспечивающими процессы жизнедеятельности в клетке. Как вы уже знаете, пищевые частицы не могут пройти через мембрану; они проникают в клетку путём фагоцитоза или пиноцитоза . Общее название фаго– и пиноцитоза – эндоцитоз. Существует и обратный эндоцитозу процесс – экзоцитоз, когда вещества, синтезированные в клетке (например, гормоны), упаковываются в мембранные пузырьки, которые подходят к клеточной мембране, встраиваются в неё, и содержимое пузырька выбрасывается из клетки. Таким же образом клетка может избавляться и от ненужных ей продуктов обмена.

2. Каково строение ядерной оболочки?

Ответ. Ядро отделено от цитоплазмы оболочкой, состоящей из двух мембран. Внутренняя мембрана – гладкая, а наружная переходит в каналы эндоплазматической сети (ЭПС). Общая толщина двумембранной ядерной оболочки составляет 30 нм. В ней имеется множество пор, по которым из ядра в цитоплазму выходят молекулы иРНК и тРНК, а в ядро из цитоплазмы проникают ферменты, молекулы АТФ, неорганических ионов и т. д.

3. Какова функция ядра в клетке?

Ответ. В ядре содержится вся информация о процессах жизнедеятельности, росте и раз­витии клетки. Эта информация хранится в ядре в виде молекул ДНК, входящих в состав хромосом. Поэтому ядро координирует и регулирует синтез белка, а следовательно, все процессы обмена веществ и энергии, протекающие в клетке.

Роль ядра в клетке можно продемонстрировать в следующем опыте. Клетку амёбы разделяют на две части, в одной из которых содержится ядро, а другая, естественно, оказывается без ядра. Первая часть быстро оправляется от травмы, питается, растёт, начинает делиться. Вторая же часть существует несколько дней, а затем погибает. Но если в неё ввести ядро от другой амебы, то она быстро восстанавливается в нормальный организм, который способен выполнять все жизненные функции амебы

4. Что представляет собой хроматин?

Ответ. Хроматин – это ДНК, связанная с белками. Перед делением клетки ДНК плотно скручивается, образуя хромосомы, а ядерные белки – гистоны – необходимы для правильной укладки ДНК, в результате которой объём, занимаемый ДНК, во много раз уменьшается. В растянутом виде длина хромосомы человека может достигать 5 см.

5. Сколько молекул ДНК образуют одну хромосому?

Ответ. Количество молекул ДНК в хромосоме зависит от стадии клеточного цикла.

До репликации ДНК в хромосоме одна хроматида (т. е. одна молекула ДНК) и набор хромосом описывается формулой 2n2c (т. е. сколько хромосом - 2n, столько и хроматид - 2c ).

В период интерфазы происходит репликация ДНК (удвоение хроматид) , и к концу интерфазы хромосомы становятся двухроматидными и набор хромосом описывается формулой 2n4c (т. е. хромосом - 2n, а хроматид в 2 раза больше - 4c ). Двухроматидные хромосомы содержат 2 молекулы ДНК.

В профазе и метафазе митоза хромосомы двухроматидные и набор хромосом описывается формулой 2n4c.

В анафазе хроматиды расходятся к полюсам и у каждого полюса образуется диплоидный набор однохроматидных хромосом 2n2c (у одного полюса) и 2n2c (у другого полюса) .

В телофазе вокруг хромосом формируется ядерная оболочка, в клетке 2 ядра, каждое из которых содержит диплоидный набор однохроматидных хромосом 2n2c (в одном ядре) и 2n2c (в другом ядре) .

6. Какую функцию выполняют ядрышки?

Ответ. Ядрышки — участки ДНК, которые отвечают за синтез молекул РНК и белков, использующихся клеткой для постро­ения рибосом

7. Какие клетки имеют не одно ядро, а несколько ядер?

Ответ. Многоядерные клетки: клетки скелетных мышц, волокна поперечно-полосатой мускулатуры, до 20% клеток печени человека, мыши, крапива двудомная, виноградная улитка, гриб-трутовик, клоп ягодный, кишечная палочка, инфузория туфелька.

8. Какие клетки не имеют ядер?

Ответ. Не имеют ядра клетки прокариотов. У эукариотов практически все клетки имеют ядра. Единственное исключение составляют эритроциты и тромбоциты млекопитающих.

resheba.com

это организмы, клетки которых имеют ядро

Эукариоты - это наиболее прогрессивно устроенные организмы. В нашей статье мы рассмотрим, кто из представителей живой природы относится к этой группе и какие черты организации позволили занять им господствующее положение в органическом мире.

Кто такие эукариоты

Согласно определению понятия, эукариоты - это организмы, клетки которых содержат оформленное ядро. К ним относятся следующие царства: Растения, Животные, Грибы. Причем не имеет значения, насколько сложно устроен их организм. Микроскопическая амеба, колонии вольвокса, гигантская секвойя - все они эукариоты.

Хотя клетки настоящих тканей иногда могут быть лишены ядра. К примеру, его нет в эритроцитах. Вместо этого данная клетка крови содержит гемоглобин, переносящий кислород и углекислый газ. Подобные клетки содержат ядро только на первых этапах своего развития. Потом данная органелла разрушается, а вместе с этим и теряется способность всей структуры к делению. Поэтому, выполнив свои функции, подобные клетки погибают.

Строение эукариотов

В клетках всех эукариотов есть ядро. Причем иногда даже не одно. Эта двумембранная органелла содержит в своем матриксе генетическую информацию, зашифрованную в виде молекул ДНК. Ядро состоит из поверхностного аппарата, который обеспечивает транспорт веществ, и матрикса - его внутренней среды. Основная функция данной структуры - хранение наследственной информации и ее передача дочерним клеткам, образующимся в результате деления.

Внутренняя среда ядра представлена несколькими составляющими. Прежде всего это кариоплазма. В ней находятся ядрышки и нити хроматина. Последние состоят из белков и нуклеиновых кислот. Именно при их спирализации формируются хромосомы. Они непосредственно являются носителями генетической информации. Эукариоты - это организмы, у которых в некоторых случаях могут формироваться ядра двух видов: вегетативные и генеративные. Яркий пример этому - инфузория. Ее генеративные ядра осуществляют сохранность и передачу генотипа, а вегетативные - регуляцию биосинтеза белка.

Основные отличия про- и эукариотов

Прокариоты не имеют оформленного ядра. К этой группе организмов относится единственное царство живой природы - Бактерии. Но такая черта строения вовсе не означает, что в клетках данных организмов отсутствуют носители генетической информации. Бактерии содержат кольцевые молекулы ДНК - плазмиды. Однако расположены они в виде скоплений в определенном месте цитоплазмы и не имеют общей оболочки. Такая структура называется нуклеоид. Есть и еще одно отличие. ДНК в клетках прокариотов не связана с белками ядра. Учеными установлено существование плазмид и в клетках эукариотов. Они находятся в некоторых полуавтономных органеллах, например, в пластидах и митохондриях.

Прогрессивные черты строения

К эукариотам относятся организмы, которые отличаются более сложными чертами строения на всех уровнях организации. Прежде всего это касается способа размножения. Нуклеоид бактерий обеспечивает самый простой из них - деление клетки надвое. Эукариоты - это организмы, которые способны и ко всем видам воспроизведения себе подобных: половому и бесполому, партеногенезу, конъюгации. Это обеспечивает обмен генетической информацией, появление и закрепление в генотипе ряда полезных признаков, а значит, и лучшую адаптацию организмов к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. Эта особенность и позволила эукариотам занять господствующее положение в системе органического мира.

Итак, эукариотами являются организмы, в клетках которых есть оформленное ядро. К ним относятся растения, животные и грибы. Наличие ядра является прогрессивной чертой строения, обеспечивающей высокий уровень развития и адаптации.

fb.ru

Растения– строение цветка, листа, виды растений – съедобные и ядовитые, галлюциногенные и смертельные растения, гистология

загрузка...

Страница 1 из 3

Ядро может функционировать только в цитоплазматической среде. Это — место хранения и воспроизводства наследственной информации, определяющей признаки данной клетки и всего организма в целом, а также центр управления синтезом белка. Если из клетки удалить ядро, то она вскоре погибнет. Обычно в клетке имеется одно ядро, но у некоторых видов водорослей и у грибов многоядерные клетки. Бактерии и сине-зеленые водоросли не имеют оформленного ядра, вещества, входящие в его состав, содержатся у них в цитоплазме, следовательно, ядро находится в распыленном (диффузном) состоянии.

Форма ядра разнообразна, но обычно соответствует форме клетки: в паренхимных клетках чаще всего шаровидная, в про-зенхимных — линзовидная или веретеновидная. Диаметр ядра клеток вегетативных органов покрытосеменных растений 10— 25 мкм. У плесневых грибов диаметр ядра всего 1—2 мкм, а у харовых водорослей может достигать 2,5 мм. В процессе онтогенеза форма, размер и местоположение ядра в клетке могут изменяться. Так, у молодых клеток соотношение между объемом ядра и всего протопласта от 1:4 до 1:5, а у вполне сформированных и у старых — от 1:20 до 1:200. Нарушение утих соотношений вызывает или деление, или гибель клетки. Под световым микроскопом ядро имеет вид пузырька с 1—3 темными пятнышками — ядрышками (см. рис. 1). Современное представление о структуре ядра основано на изучении его методом фазового контраста и под электронным микроскопом.

Общий план строения ядра одинаков у всех клеток растений и животных. Оно состоит из следующих органелл: ядерной оболочки, нуклеоплазмы, хромосом, ядрышек. Ядерная оболочка отграничивает содержимое ядра от цитоплазмы. Состоит из двух мембран с промежутком между ними, называемым перинуклеарным пространством.

Толщина мембран 10 им, а толщина неринуклеарного пространства варьирует. Общая толщина оболочки 40—80 мм. Внутренняя мембрана оболочки агранулярпая, к наружной мембране прикреплены рибосомы. По структуре и химическому составу ядерная оболочка близка к эндоплазматичеекому ретикулуму, тем более что ее наружная мембрана образует выросты, переходящие в ретикулум цитоплазмы. Ядерная оболочка имеет особые образования — ядерные поры.

Это сложные структуры. По границе поры, образованной в результате слияния двух мембран, расположены гранулы, от которых отходят фибриллы. Часть фибрилл сходится в центре, формируя диафрагму (см. рис. 15). Диаметр поры 80-—90 им. Через поры макромолекулы проходят из нуклеоплазмы в гиалоплазму и в обратном направлении. Ядерная оболочка контролирует обмен веществ между ядром и цитоплазмой, способна к синтезу белков и дииидов.

загрузка...

www.phytology.ru

Клеточное ядро - это... Что такое Клеточное ядро?

Ядро (лат. nucleus) — это один из структурных компонентов эукариотической клетки, содержащий генетическую информацию (молекулы ДНК), осуществляющий основные функции: хранение, передача и реализация наследственной информации с обеспечением синтеза белка. Ядро состоит из хромати́на, я́дрышка, кариопла́змы (или нуклеоплазмы) и ядерной оболочки. В клеточном ядре происходит репликация (или редуплика́ция) — удвоение молекул ДНК, а также транскрипция — синтез молекул РНК на молекуле ДНК.

Тонкая структура клеточного ядра

Хроматин

Огромная длина молекул ДНК эукариот предопределила появление специальных механизмов хранения, репликации и реализации генетического материала. Хроматином называют молекулы хромосомной ДНК в комплексе со специфическими белками, необходимыми для осуществления этих процессов. Основную массу составляют «белки хранения», так называемые гистоны. Из этих белков построены нуклеосомы - структуры, на которые намотаны нити молекул ДНК. Нуклеосомы располагаются довольно регулярно, так что образующаяся структура напоминает бусы. Нуклеосома состоит из белков четырех типов: h3A, h3B, h4 и h5. В одну нуклеосому входят по два белка каждого типа — всего восемь белков. Гистон h2, более крупный чем другие гистоны, связывается с ДНК в месте ее входа на нуклеосому. Нуклеосома вместе с h2 называется хроматосомой.

Нить ДНК с нуклеосомами образует нерегулярную соленоид-подобную структуру толщиной около 30 нанометров, так называемую 30 нм фибриллу. Дальнейшая упаковка этой фибриллы может иметь различную плотность. Если хроматин упакован плотно, его называют конденсированным или гетерохроматином, он хорошо видим под микроскопом. ДНК, находящаяся в гетерохроматине, не транскрибируется, обычно это состояние характерно для незначимых или молчащих участков. В интерфазе гетерохроматин обычно располагается по периферии ядра (пристеночный гетерохроматин). Полная конденсация хромосом происходит перед делением клетки. Если хроматин упакован неплотно, его называют эу- или интерхроматином. Этот вид хроматина гораздо менее плотный при наблюдении под микроскопом и обычно характеризуется наличием транскрипционной активности. Плотность упаковки хроматина во многом определяется модификациями гистонов — ацетилированием и фосфорилированием.

Считается, что в ядре существуют так называемые функциональные домены хроматина(ДНК одного домена содержит приблизительно 30 тысяч пар оснований), то есть каждый участок хромосомы имеет собственную «территорию». К сожалению, вопрос пространственного распределения хроматина в ядре изучен пока недостаточно. Известно, что теломерные (концевые) и центромерные (отвечающие за связывание сестринских хроматид в митозе) участки хромосом закреплены на белках ядерной ламины.

Ядерная оболочка, ядерная ламина и ядерные поры (кариолемма)

От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой, образованной за счёт расширения и слияния друг с другом цистерн эндоплазматической сети таким образом, что у ядра образовались двойные стенки за счёт окружающих его узких компартментов. Полость ядерной оболочки называется люменом или перинуклеарным пространством. Внутренняя поверхность ядерной оболочки подстилается ядерной ламиной, жёсткой белковой структурой, образованной белками-ламинами, к которой прикреплены нити хромосомной ДНК. Ламины прикрепляются к внутренней мембране ядерной оболочки при помощи заякоренных в ней трансмембранных белков — рецепторов ламинов. В некоторых местах внутренняя и внешняя мембраны ядерной оболочки сливаются и образуют так называемые ядерные поры, через которые происходит материальный обмен между ядром и цитоплазмой. Пора не является дыркой в ядре, а имеет сложную структуру, организованную несколькими десятками специализированных белков — нуклеопоринов. Под электронным микроскопом она видна как восемь связанных между собой белковых гранул с внешней и столько же с внутренней стороны ядерной оболочки.

Ядрышко

Ядрышко находится внутри ядра, и не имеет собственной мембранной оболочки, однако хорошо различимо под световым и электронным микроскопом. Основной функцией ядрышка является синтез рибосом. В геноме клетки имеются специальные участки, так называемые ядрышковые организаторы, содержащие гены рибосомной РНК (рРНК), вокруг которых и формируются ядрышки. В ядрышке происходит синтез рРНК РНК полимеразой I, ее созревание, сборка рибосомных субчастиц. В ядрышке локализуются белки, принимающие участие в этих процессах. Некоторые из этих белков имеют специальную последовательность — сигнал ядрышковой локализации (NoLS, от англ. Nucleolus Localization Signal). Следует отметить, самая высокая концентрация белка в клетке наблюдается именно в ядрышке. В этих структурах было локализовано около 600 видов различных белков, причем считается, что лишь небольшая их часть действительно необходима для осуществления ядрышковых функций, а остальные попадают туда неспецифически.

Под электронным микроскопом в ядрышке выделяют несколько субкомпартментов. Так называемые Фибриллярные центры окружены участками плотного фибриллярного компонента, где и происходит синтез рРНК. Снаружи от плотного фибриллярного компонента расположен гранулярный компонент, представляющий собой скопление созревающих рибосомных субчастиц.

Ядерный матрикс

Ядерным матриксом некоторые исследователи называют нерастворимый внутриядерный каркас. Считается, что матрикс построен преимущественно из негистоновых белков, формирующих сложную разветвленную сеть, сообщающуюся с ядерной ламиной. Возможно, ядерный матрикс принимает участие в формировании функциональных доменов хроматина. В геноме клетки имеются специальные незначащие А-Т-богатые участки прикрепления к ядерному матриксу (англ. S/MAR — Matrix/Scaffold Attachment Regions), служащие, как предполагается, для заякоривания петель хроматина на белках ядерного матрикса. Впрочем, не все исследователи признают существование ядерного матрикса.

Эволюционное значение клеточного ядра

Основное функциональное отличие клеток эукариот от клеток прокариот заключается в пространственном разграничении процессов транскрипции (синтеза матричной РНК) и трансляции (синтеза белка рибосомой), что дает в распоряжение эукариотической клетки новые инструменты регуляции биосинтеза и контроля качества мРНК.

В то время, как у прокариот мРНК начинает транслироваться еще до завершения ее синтеза РНК-полимеразой, мРНК эукариот претерпевает значительные модификации (так называемый процессинг), после чего экспортируется через ядерные поры в цитоплазму, и только после этого может вступить в трансляцию. Процессинг мРНК включает несколько элементов.

Из предшественника мРНК (пре-мРНК) в ходе процесса, называемого сплайсингом вырезаются интроны — незначащие участки, а значащие участки — экзоны соединяются друг с другом. Причем экзоны одной и той же пре-мРНК могут быть соединены несколькими разными способами (альтернативный сплайсинг), так что один предшественник может превращаться в зрелые мРНК нескольких разных видов. Таким образом, один ген может кодировать сразу несколько белков.

Кроме того, интрон-экзонная структура генома, практически невозможная у прокариот (так как рибосомы смогут транслировать незрелые мРНК), дает эукариотам определенную эволюционную мобильность. Учитывая протяженность интронных участков, рекомбинация между двумя генами зачастую сводится к обмену экзонами. Благодаря тому, что экзоны часто соответствуют функциональным доменам белка, участки получившегося в результате рекомбинации «гибрида», зачастую сохраняют свои функции. В то же время у прокариот рекомбинация между генами невозможна без разрыва в значащей части, что безусловно уменьшает шансы на то, что получившийся белок будет функционален.

Модификациям подвергаются концы молекулы мРНК. К 5' -концу молекулы прикрепляется 7-метилгуанин (так называемый кэп). К 3'-концу нематрично присоединяются несколько десятков остатков аденина (полиаденирование).

Процессинг мРНК тесно сопряжен с синтезом этих молекул и необходим для контроля качества. Непроцессированная или не полностью процессированная мРНК не сможет выйти из ядра в цитоплазму или будет нестабильна и быстро деградирует. У прокариот нет таких механизмов контроля качества, и из-за этого прокариотические мРНК имеют меньший срок жизни — нельзя допустить, чтобы неправильно синтезированная молекула мРНК, если такая появится, транслировалась в течение долгого времени.

Происхождение ядра

Клеточное ядро является важнейшей чертой эукариотических организмов, отличающей их от прокариот и архей. Несмотря на значительный прогресс в цитологии и молекулярной биологии, происхождение ядра не выяснено и является предметом научных споров. Выдвинуто 4 основных гипотезы происхождения клеточного ядра, но ни одна из них не получила широкой поддержки.[1]

Гипотеза, известная как «синтропная модель», предполагает что ядро возникло в результате симбиотических взаимоотношений между археей и бактерией (ни археи, ни бактерии не имеют оформленных клеточных ядер). По этой гипотезе, симбиоз возник, когда древняя архея (сходная с современными метаногенными археями), проникла в бактерию (сходную с современными Миксобактериями). Впоследствии архея редуцировалась до клеточного ядра современных эукариот. Эта гипотеза аналогична практически доказанным теориям происхождения митохондрий и хлоропластов, которые возникли в результате эндосимбиоза прото-эукариот и аэробных бактерий.[2] Доказательством гипотезы является наличие одинаковых генов у эукариот и архей, в частности генов гистонов. Также миксобактерии быстро передвигаются, могут образовывать многоклеточные структуры и имеют киназы и G-белки, близкие к эукариотическим.[3]

Согласно второй гипотезе, прото-эукариотическая клетка эволюционировала из бактерии без стадии эндосимбиоза. Доказательством модели является существование современных бактерий из отряда Planctomycetes, которые имеют ядерные структуры с примитивными порами и другие клеточные компартменты, ограниченные мембранами (ничего похожего у других прокариот не обнаружено).[4]

Согласно гипотезе вирусного эукариогенеза, окруженное мембраной ядро, как и другие эукариотические элементы, произошли вследствие инфекции прокариотической клетки вирусом. Это предположение основывается на наличии общих черт у эукариот и некоторых вирусов, а именно геноме из линейных цепей ДНК, кэпировании мРНК и тесном связывании генома с белками (гистоны эукариот принимаются аналогами вирусных ДНК-связывающих белков). По одной версии, ядро возникло при фагоцитировании (поглощении) клеткой большого ДНК-содержащего вируса.[5] По другой версии, эукариоты произошли от древних архей, инфицированных поксвирусами. Это гипотеза основана на сходстве ДНК-полимеразы современных поксвирусов и эукариот.[6][7] Также предполагается, что нерешенный вопрос о происхождении пола и полового размножения может быть связан с вирусным эукариогенезом.[8]

Наиболее новая гипотеза, названная экзомембранной гипотезой, утверждает, что ядро произошло от одиночной клетки, которая в процессе эволюции выработала вторую внешнюю клеточную мембрану; первичная клеточная мембрана после этого превратилась в ядерную мембрану, и в ней образовалась сложная система поровых структур (ядерных пор) для транспорта клеточных компонентов, синтезированных внутри ядра.[9]

Примечания

Ссылки

Molecular Biology Of The Cell, 4е издание, 2002 г. — учебник по молекулярной биологии на английском языке

dic.academic.ru

Ядро

Ядро

Большинство клеток имеют одно ядро, изредка встречаются двухъадерные (клетки печени) и многоядерные (многие водоросли, грибы, млечные сосуды растений, поперечнополосатые мышцы). Некоторые клетки в зрелом состоянии не имеют ядра (например, эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок у цветковых растений).

Форма и размеры ядра клетки очень изменчивы и зависят от вида организма, а также от типа, возраста и функционального состояния клетки. Ядро может быть шаровидным (5—20 мкм в диаметре), линзовидным, веретеновидным и даже многолопастным (в клетках паутинных желез некоторых насекомых и пауков).

Общий план строения ядра одинаков у всех клеток эукариот (рис. 1.16). Клеточное ядро состоит из ядерной оболочки, ядерного матрикса (нуклеоплазмы), хроматина и ядрышка (одного или нескольких).

Рис. 1.16. Схема строения ядра: 1 — ядрышко; 2 — хроматин; 3 — внутренняя ядерная мембрана; 4 — внешняя ядерная мембрана; 5 — поры в ядерной оболочке; 6—рибосомы; 7—шероховатый эндоплаз-матический ретикулум.

От цитоплазмы содержимое ядра отделено двойной мембраной, или так называемой ядерной оболочкой. Наружная мембрана в некоторых местах переходит в каналы эндоплазм этического ретикулума; к ней прикреплены рибосомы. Внутренняя мембрана рибосом не содержит. Ядерная оболочка пронизана множеством пор диаметром около 90 нм.

Содержимое ядра представляет собой гелеобразны матрикс, называемый ядерным матриксом (нуклеоплазмой), в котором располагаются хроматин и одно или несколько ядрышек. Ядерный метрике содержит примембранные и межхроматиновые белки, белки-ферменты, РНК, участки ДНК, атакже различные ионы и нуклеотиды.

Хроматин на окрашенных препаратах клетки представляет собой сеть тонких тяжей (фибрилл), мелких гранул или глыбок. Основу хроматина составляют нуклеопротеины — длинные нитевидные молекулы ДНК (около 40%), соединенные со специфическими белками — гистонами (40%). В состав хроматина входят также РНК, кислые белки, липиды и минеральные вещества (ионы Са2- и Mg2+), а также фермент ДНК-пол и мераза, необходимый для репликации ДНК. В процессе деления ядра нуклеопротеины спирализуются, укорачиваются, в результате уплотняются и формируются в компактные палочковидные хромосомы, которые становятся заметны при наблюдении в световой микроскоп.

У каждой хромосомы имеется первичная перетяжка — центромера (утонченный неспирализованный участок), которая делит хромосому на два плеча (рис. 1.17). В области первичной перетяжки располагается фибриллярное тельце — кинетохор, который регулирует движение хромосом при клеточном делении: к нему прикрепляются нити веретена деления, разводящие хромосомы к полюсам.

Рис. 1.17. Основные виды хромосом: 1 — одноплечая; 2 — неравноплечая; 3 —- равноплечая.

В зависимости от расположения перетяжки выделяют три основных вида хромосом: 1) равноплечие — с плечами равной длины; 2) неравноплечие — с плечами неравной длины; 3) одноплечие (палочковидные) — с одним длинным и другим очень коротким, едва заметным плечом (см. рис. 1.17).

Каждой клетке того или иного вида живых организмов свойственны определенные число, размеры и форма хромосом. Совокупность хромосом соматической клетки, типичную для данной систематической группы грибов, животных или растений, называют хромосомным набором или кариотипом.

Число хромосом в зрелых половых клетках называют гаплоидным набором и обозначают буквой л. Соматические клетки содержат двойное число хромосом (диплоидный набор), обозначаемое как 2я. Клетки, имеющие более двух наборов хромосом, являются полиплоидными (4n, 8n и т. д.). Парные хромосомы, т. е. одинаковые по форме, структуре и размерам, но имеющие разное происхождение (одна материнская, другая отцовская), называются гомологичными.

Количество хромосом в кариотипе не связано с уровнем организации живых организмов; примитивные формы Moгут иметь большее число хромосом, чем высокоорганизованные, и наоборот. Например, клетки радиолярий (морских простейших) содержат 1 000—1 600 хромосом, а клетки шимпанзе — всего 48. Однако следует помнить, что все организмы одного вида имеют одинаковое количество хромосом, т. е. для них характерна видовая специфичность кариотипа. В клетках человека диплоидный набор составляет 46 хромосом, клетках пшеницы мягкой — 42, картофеля — 18, мухи домашней — 12, плодовой мушки дрозофилы — 8. Правда, клетки разных тканей даже одного организма в зависимости от выполняемой функции могут иногда содержать разное число хромосом. Так, в клетках печени животных бывает разное число наборов хромосом (4л, 8ч). По этой причине понятия мкариотип» и «хромосомный набор» не совсем идентичны.

Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку, не связанную с прикреплением нитей веретена. Этот участок хромосомы контролирует синтез ядрышка (ядрышковый организатор).

Ядрышки — это округлые, сильно уплотненные, не ограниченные мембраной участки клеточного ядра диаметром 1—2 мкм и более. Форма, размеры и количество ядрышек зависят от функционального состояния ядра: чем крупнее ядрышко, тем выше его активность.

В состав ядрышек входит около 80% белка, 10—15% РНК, 2— 12% ДНК. Во время деления ядра ядрышки разрушаются. В конце деления клетки ядрышки вновь формируются вокруг определенных участков хромосом, называемых ядрышковьши организаторами. В ядрышковых организаторах локализованы гены рибо-сомной РНК. Здесь происходит синтез рибосомных РНК, объединение их с белками, что ведет к образованию субъединиц рибосом. Последние через поры в ядерной оболочке переходят в цитоплазму. Таким образом, ядрышко представляет собой место синтеза рРНК и самосборки рибосом.

Функции ядра следующие:

1. Хранение и передача наследственной информации в виде неизменной структуры ДНК.
2. Управление процессами жизнедеятельности клетки посредством образования аппарата белкового синтеза (синтез на молекулах ДНК разных типов РНК, образование субъединиц рибосом).

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"

sbio.info

§18. Ядро

1. Для клеток каких живых организмов характерно наличие ядра?

Бактерий, протистов, грибов, растений, животных.

Наличие ядра характерно для клеток протистов, грибов, растений и животных.

2. Из каких компонентов состоит ядро клетки? Какие функции оно выполняет? Каким образом отсутствие ядра может повлиять на жизнедеятельность клетки?

Ядро состоит из ядерной оболочки, ядерного сока и хроматина. Также в ядре может обнаруживаться одно или несколько ядрышек. Ядерная оболочка пронизана множеством пор и представлена двумя мембранами. Наружная мембрана граничит с цитоплазмой и в некоторых местах переходит в каналы ЭПС. К наружной мембране ядра прикрепляются рибосомы. Внутренняя мембрана, контактирующая с ядерным соком, гладкая (без рибосом). Ядерный сок имеет гелеобразную консистенцию, в его состав входят различные органические и неорганические вещества. В ядерном соке располагаются хроматин и ядрышки.

Важнейшие функции ядра:

● Хранение наследственной информации, закодированной в молекулах ДНК, и передача этой информации дочерним клеткам в процессе деления.

● Управление процессами жизнедеятельности клетки.

Без ядра клетка будет неспособна к синтезу белков, обновлению своих структурных компонентов и делению.

3. Что представляют собой ядрышки? Почему ядрышки в ядре клетки периодически появляются и исчезают?

Ядрышки – плотные, округлые, не ограниченные мембраной участки ядра, в которых происходит синтез рРНК и их объединение с молекулами белков, что приводит к образованию субъединиц рибосом. Ядрышки появляются только в тех участках ядра, где синтезируются молекулы рРНК и формируются субъединицы рибосом. После завершения сборки субъединиц ядрышки исчезают.

4. Что представляет собой хроматин? Что происходит с хроматином в начале деления клетки?

Основу хроматина составляют молекулы ДНК, соединённые с особыми белками. В состав хроматина входят также молекулы РНК, синтез которых осуществляется на ДНК. Под микроскопом хроматин имеет вид тонких тяжей, мелких гранул или глыбок.

В начале деления клетки хроматин уплотняется (спирализуется), образуя компактные структуры – хромосомы. Специальные ядерные белки при этом обеспечивают правильную укладку ДНК, в результате чего её длина во много раз уменьшается.

Каждая хромосома образована двумя сестринскими хроматидами. В состав каждой хроматиды входит одна молекула ДНК. Молекулы ДНК в сестринских хроматидах одной хромосомы идентичны. Сестринские хроматиды соединены друг с другом в области центромеры (первичной перетяжки). Центромера делит хромосому на два плеча.

5. Чем гаплоидный набор хромосом отличается от диплоидного? Для каких типов клеток характерны данные хромосомные наборы?

В гаплоидном наборе (1n) каждая хромосома уникальна: невозможно найти две хромосомы, одинаковые по строению (форме, размерам, расположению перетяжек) и содержанию наследственной информации. В диплоидном наборе (2n) все хромосомы парные. Парные хромосомы одинаковы по строению и сходны по содержанию наследственной информации, но имеют разное происхождение (одна из них – материнская, другая – отцовская), такие хромосомы называют гомологичными.

У большинства живых организмов половые клетки содержат гаплоидный набор хромосом (исключением являются гаметы, которые образуются у полиплоидных организмов, и яйцеклетки, образующиеся при диплоидном партеногенезе), а соматические – диплоидный.

6. Что такое кариотип? Почему существование видов связано со стабильностью их кариотипа?

Кариотип – совокупность признаков хромосомного набора (количество, размер, форма, строение хромосом), характерных для клеток определённого вида живых организмов. Это своего рода «хромосомный паспорт», по которому клетки одного вида организмов надёжно отличаются от клеток других биологических видов.

Организмы разных видов отличаются рядом признаков и свойств, которые определяются генетической информацией, содержащейся в ДНК их хромосом. Если у каких-либо особей изменяется кариотип (вследствие мутаций), то, как правило, они становятся неспособными скрещиваться с другими особями данного вида (имеющими нормальный кариотип) и давать потомство. Следовательно, существование любого биологического вида обусловлено стабильностью кариотипа.

7*. В цикле развития растений происходит строгое чередование двух поколений — спорофита и гаметофита. Спорофиты развиваются из зигот, гаметофиты — из гаплоидных спор. Вспомните циклы развития мха, папоротника, голосеменного и покрытосеменного растений, изученные в 7-м классе. Как в ходе эволюции растений изменялись размеры, строение и роль каждого поколения в цикле развития? Как вы думаете, чем обусловлена обнаруженная закономерность?

В ходе эволюции растений увеличивались размеры и усложнялось строение спорофита, роль этого поколения в цикле развития возрастала. Вместе с тем происходила постепенная редукция гаметофита. У семенных растений гаметофит полностью утратил способность к самостоятельному существованию и всё его развитие протекает за счёт спорофита.

Спорофиты имеют диплоидный (2n) набор хромосом, поскольку развиваются из зигот. Гаметофиты – гаплоидные (1n) организмы, т.к. развиваются из гаплоидных клеток – спор. Наличие двойного набора хромосом существенно повышает адаптационные возможности организма. Это особенно важно для обитателей наземно-воздушной среды, условия жизни в которой более изменчивы, чем в воде. Таким образом, в наземных условиях диплоидные спорофиты имеют бóльшие преимущества, чем гаплоидные гаметофиты. Кроме того, гаметофиты продуцируют гаметы, которые приспособлены к существованию в водной среде. Следовательно, редукция гаметофита является важным приспособлением к наземным условиям, где капельно-жидкая среда не всегда имеется в распоряжении растения.

8*. В тёплых морях обитают необычные зелёные водоросли — ацетабулярии. Известно несколько видов ацетабулярий, различающихся формой шляпки и некоторыми другими признаками. Тело ацетабулярии представляет собой одну гигантскую клетку, состоящую из ножки с ризоидами, тонкого стебелька и шляпки. Стебелёк достигает в длину 6 см, а шляпка — 1 см в диаметре. Ацетабулярии живут на мелководье и часто повреждаются прибоем. Однако они обладают способностью регенерировать все части своего тела, кроме ядра, которое находится в прикреплённой к камням ножке. Какие эксперименты с этими водорослями можно провести, чтобы доказать, что именно ядро клетки является основным хранителем наследственной информации?

Например, можно перерезать стебелёк посередине и таким образом разделить ацетабулярию на две примерно равные части. Впоследствии верхняя часть погибнет, а из нижней части, содержащей ядро, со временем разовьётся целая водоросль.

Если у ацетабулярии одного вида удалить шляпку и нижнюю часть с ядром, а к оставшемуся стебельку пересадить нижнюю часть с ядром ацетабулярии другого вида, то через некоторое время у водоросли с пересаженным ядром образуется шляпка, характерная для того вида, которому принадлежало ядро. Значит, именно в ядре содержится наследственная информация, которая определяет признаки и свойства организма.

* Задания, отмеченные звёздочкой, предполагают выдвижение учащимися различных гипотез. Поэтому при выставлении отметки учителю следует ориентироваться не только на ответ, приведённый здесь, а принимать во внимание каждую гипотезу, оценивая биологическое мышление учащихся, логику их рассуждений, оригинальность идей и т. д. После этого целесообразно ознакомить учащихся с приведённым ответом.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

dashkov.by

Смотрите также

• 
  Центры культурных растений
• 
  Растения горки альпийской
• 
  Строения корня растения
• 
  Альпийской горки растения
• 
  Растения в казахстане
• 
  Имя для растения
• 
  Растения у пруда
• 
  День комнатных растений
• 
  Функции клетки растения
• 
  Азот в растениях
• 
  Горчица как растение