Открыть сервисСервис

Клеточное ядро

Клеточное ядро — органоид эукариотической клетки, содержащий генетический материал (ДНК) и окруженный двойной мембраной — ядерной оболочкой. Ядро является центральным регулятором большинства клеточных процессов: хранит, защищает и транскрибирует гены, а также координирует деление клетки. У большинства эукариот в клетке присутствует одно ядро, однако встречаются и многоядерные клетки (мышечные волокна, остеокласты) и клетки без ядра (зрелые эритроциты млекопитающих).

Строение

Ядерная оболочка

Ядро окружено двойной мембраной — ядерной оболочкой, которая отделяет ядерное содержимое от цитоплазмы. Наружная мембрана сообщается с мембранами эндоплазматического ретикулума и часто покрыта рибосомами. Между двумя мембранами расположен перинуклеарное пространство шириной около 20–40 нм. Ядерная оболочка пронизана многочисленными ядерными порами — сложными белковыми комплексами диаметром около 120 нм, через которые осуществляется транспорт молекул между ядром и цитоплазмой. В ядерной оболочке различают три слоя: наружную и внутреннюю мембраны и прилегающий к ним с внутренней стороны ядерный ламин — сеть промежуточных филаментов из ламинов, придающая ядру механическую устойчивость.

Хроматин и хромосомы

Внутри ядра находится хроматин — комплекс ДНК и белков (гистонов и негистоновых белков). Хроматин подразделяется на эухроматин (менее плотный, транскрипционно активный) и гетерохроматин (плотно упакованный, преимущественно транскрипционно неактивный). Во время клеточного деления хроматин конденсируется в видимые под микроскопом хромосомы. У человека соматические клетки содержат 46 хромосом (23 пары), половые клетки — 23 хромосомы.

Ядрышко

Ядрышко — плотная округлая структура внутри ядра, не ограниченная мембраной. В нём происходит транскрибация рибосомной РНК (rRNA) и сборка рибосомных субъединиц. Ядрышко формируется вокруг так называемых ядрышковых организаторов — участков хромосом, содержащих гены rRNA. Обычно в ядре одно ядрышко, но их число может варьировать.

Ядерный матрикс

Ядерный матрикс (ядерный скелет) — внутренняя фибриллярная структура ядра, обеспечивающая пространственную организацию хроматина и участвующая в репликации и транскрипции ДНК.

Функции

Основные функции клеточного ядра:

  • Хранение генетической информации. ДНК, сосредоточенная в ядре, содержит наследственный материал организма.
  • Репликация ДНК. Удвоение генома происходит перед клеточным делением.
  • Транскрипция. Синтез матричной РНК на матрице ДНК.
  • Обработка РНК. Сплайсинг, модификации и созревание пре-мРНК до выхода в цитоплазму.
  • Контроль клеточного цикла. Ядро определяет готовность клетки к делению.
  • Регуляция экспрессии генов.

Клетки без ядра

Зрелые эритроциты млекопитающих утрачивают ядро при созревании, что увеличивает пространство для гемоглобина. Тромбоциты — фрагменты мегакариоцитов — также не содержат ядра. У растений и беспозвоночных зрелые эритроциты сохраняют ядро.

Эволюция и происхождение

Согласно эндосимбиотической теории, ядро возникло в результате симбиоза древних прокариотических клеток с археоподобными организмами, что привело к разделению транскрипции и трансляции. Точное время возникновения ядра неизвестно; наиболее ранние ископаемые свидетельства клеток с ядром относятся к эдиакарскому периоду (около 635 млн лет назад).

Методы исследования

Ядро изучают с помощью световой и электронной микроскопии, флуоресцентной микроскопии (в частности, метода FISH для локализации конкретных последовательностей ДНК), а также биохимических методов, включая фракционирование клеток и иммуноцитохимию.

История

Ядро было впервые обнаружено Робертом Гуком в 1665 году при наблюдении пробки из пробкового дерева. Термин «ядро» ввёл Феликс Дюжарден в 1835 году. В 1831 году шотландский ботаник Роберт Браун описал ядро как постоянную часть растительной клетки. В 1883 году Альфред Флемминг ввёл термин «хроматин». В 1882 году Вальтер Флемминг описал митоз.

Источники

  • Альбертс Б. и др. Молекулярная биология клетки.
  • Лопухин Ю.С. Курс общей биологии.
  • Каменский А.А. Биология: учебник для вузов.
  • Биологический энциклопедический словарь.
Заметили ошибку или не согласны с информацией в статье? Напишите нам support@bfometr.ru