Клітинне ядро будова і функції. Матеріал для учнів 10 класу.

Будова ядра клітини і функції

Клітка як елементарна одиниця живого організму має складну структуру. Всі її органели взаємодіють і працюють злагоджено. Причому регулює їх функції клітинне ядро. Завдяки йому клітина здатна ділитися і зберігати сталість в кожному поколінні. Через це будова ядра клітини настільки складне.

функції ядра

Будова ядра клітини реалізовано таким чином, щоб воно могло виконувати основні функції. Серед них збереження і відтворення інформації, закладеної в нуклеїнових кислотах. Також ядро синтезує рибосоми, інформаційну РНК і відповідає за клітинний розподіл. Однак це лише узагальнені завдання, які потрібно розглядати детальніше в приватному порядку. Отже, функції ядра клітини наступні:

• регуляція клітинного метаболізму, розподілу і смерті;
• збереження спадкової інформації;
• спирализация хроматину;
• деспіралізация хроматину;
• реплікація ДНК;
• синтез інформаційної РНК;
• ініціація білкового синтезу;
• взаємодія з клітинними структурами за допомогою рецепторів.

Даний список є повнішим і детальний. При цьому будь-яка еукаріотична клітина відіграє найважливішу роль в реалізації цих завдань. Тому будова ядра еукаріотичної клітини настільки складне. У прокаріотів згаданий структурний елемент замінюється плазмидой, яка не завжди здатна здійснювати всі зазначені вище процеси.

Особливості будови ядра клітини

Ядро еукаріотів є простір, в якому здійснюються всі зазначені вище процеси. Це ділянка зміненої цитоплазми, де містяться хромосоми або хроматин (в залежності від фази існування клітини), ядерце і каріоматрікс. При цьому ядро - це мембранна структура, яка містить двуслойную біліпідний каріолемми, що має пори. За допомогою останніх з нього виходять рибосоми, що потрапляють на шорсткий ретикулум клітинної ендоплазми. Також через пори ядро залишає інформаційна РНК.

нуклеоплазма

Нуклеоплазма - це середовище, на основі якої виконано будова ядра клітини. Вона по консистенції дуже схожа на цитоплазму, але має інший показник кислотності. У ядрі присутні в основному кислі білки, тоді як в цитоплазмі - основні. Всю товщу нуклеоплазми пронизує каріоматрікс - структура тривимірного типу, створена з фібрилярних білків. Вони грають роль опори і підтримують постійну форму ядра. Це перешкоджає деформації останнього в результаті численних механічних впливів.

каріолемми

Основна особливість, відповідно до закономірностей якої закладено будову ядра клітини, полягає в наявності механічного та хімічного бар`єра, що відокремлює нуклеус від цитоплазми. Це необхідно для розмежування середовищ з різною реакцією (кислої і основний).

Каріолемми - це двошаровий мембрана, зовнішня сторона якої прикріплено до шорсткою ендоплазматичної мережі. До внутрішньої ж прикріплені фібрилярні білки ядерного матриксу. При цьому між мембранами ядра існує перинуклеарное простір. Функціональна його роль не з`ясована. Передбачається, що воно виникло в результаті відштовхування гліцеринових залишків, що мають однаковий заряд. І головне: в каріолемми існує система пір, дозволяють рибосомам і інформаційної РНК потрапляти в ендоплазматичну мережу, а лигандам внутріядерних рецепторів передавати сигнали про необхідність синтезу певних білків.
Існує компетентне, науково обгрунтована думка, що пояснює будову клітини: клітинна мембрана, ядро, ендоплазматична мережа (Гладка і шорстка) - це цілісна структура. Вона утворена звивистість мембрани і не має структурних розмежувань. Тобто одна і та ж мембрана покриває одночасно клітку зовні, а за рахунок випинань формує місце для ядра і ендоплазматичної мережі.
Лише наявність мітохондрій і хлоропластів пояснюється іншим чином. Прийнято вважати, що мітохондрія в філогенезі була окремою клітиною, яка була захоплена еукаріотамі (або прокариотами). Часткове доказ теорії отримано після відкриття мітохондріальної ДНК і нуклеїнової кислоти хлоропластів. Очевидно, що раніше ці органели були окремими бактеріями.

Ядро

При електронному мікроскопірованіі будова ядра еукаріотичної клітини виглядає більш детальним, ніж при розгляді під світловим мікроскопом. Зокрема, стають помітні нитки конденсованого і деспіралізованние хроматину і ядерце. Роль останнього полягає в синтезі рибосомальних субодиниць - комплексів білка і рибосомальних РНК.
Структура ядерця двоїста. У його центрі розташовується фібрилярний компонент. Він являє собою сукупність ниткоподібних молекул РНК, які будуть використані для утворення рибосом. До них транспортуються білки, синтезовані на шорсткою ретикулуме ендоплазми. Взаємодіючи, вони утворюють гранулярний компонент ядерця - готові субодиниці рибосом. Одна мала і одна велика субодиниці з`єднуються в цільну рибосому, яка виводиться через пори каріолемми в ендоплазматичну мережу. Там вона буде синтезувати білки.

хроматин

Важливо, що будова і функції ядра клітини взаємопов`язані. Це означає, що в структурі реалізовані ті елементи, які відіграють важливу роль в життєдіяльності клітини. При цьому не слід розглядати ядро окремо від інших клітинних структур, тому як воно отримує від них інформацію і за допомогою експресії генів регулює їх функції. Це одне з найважливіших властивостей даного елемента.
Всі гени - це сувора послідовність з`єднаних нуклеотидів двуспиральной ДНК. Це величезна молекула, яка розташовується по всьому об`єму ядра. А для зручності і збереження цілісності молекулярних зв`язків вона організована в суворій послідовності. По-перше, з`єднана з гистонами для освіти кластерної структури. По-друге, вона потім конденсується з утворенням двох видів хроматину (гетерохроматина і еухроматину).
Гетерохроматин - це щільно укомплектована спадкова інформація. Вона не може зчитуватися і відтворюватися, а коли це буде потрібно, то спочатку потрібну ділянку повинен звільнитися від гістонів. Еухроматин - менш щільний тип нуклеопротеида. Він може реплицироваться і транскрибуватися.

хромосоми

Існує і більш щільна компонування спадкового матеріалу - хромосомна. Самі хромосоми можна помітити тільки при діленні клітини. Вони являють собою максимально щільно організований хроматин. Виглядає він так, ніби ядро збирає все важливе в одному місці і здійснює "переїзд". По суті, так і трапляється, але трохи по-іншому. Хромосоми подвоюються, а потім розподіляються так, щоб у кожної клітини, яка вийде після поділу, виявився такий же набір генетичного матеріалу. Після цього в "новому" ядрі хромосоми знову деспирализуются в гетерохроматин і в еухроматин.

Таблиця морфофункціональних особливостей ядра

Для зручності вивчення питання весь вищевикладений матеріал має бути поданий в систематизованому вигляді. Отже, що ж собою являє будова ядра клітини? Таблиця, розташована нижче, складається з трьох блоків, в яких міститься вся основна інформація.

елемент	будова	функції
Нуклеоплазма і ядерний матрикс	Гель-зольна консистенція з фібрилярні білками	Створення середовища для протікання біохімічних реакцій в ядрі, підтримка форми ядра, захист від механічних деформацій
Ядерна мембрана і пори	Внутрішня і зовнішня біліпідний мембрана з ядерними порами	Розмежування ядерної та цитоплазматичної середовища, транспорт рибосом і іРНК з клітки, транспорт рибосомальних білків всередину ядра
Ядро	Фібрилярний і гранулярний компонент	синтез рибосом
хроматин	Гетерохроматин і еухроматин	Збереження спадкової інформації, реплікація ДНК, експресія генів
хромосома	Спирализованную укомплектований хроматин (теломера і плечі хромосоми)	Созраненіе і передача спадкової інформації

висновок

При оцінці всіх біохімічних процесів, що протікають в ядрі, будь-який науковець уражається їх складності. І очевидно, що через це була створена така складна морфологія нуклеуса. Однак будова і функції ядра клітини збалансовані. Тобто максимально проста структура забезпечує протікання необхідних біохімічних реакцій. Зайвих складових тут немає, а задіяні тільки ті елементи, які можуть бути корисні клітці.