Вопрос 35. Строение клеточного ядра. Нуклеоплазма

1. Ядро клетки, его состав и функции

2. Нуклеоплазма

1. Ядро клетки — главный центр с генетической информацией, так как в нем находятся хромосомы, содержащие наследственные признаки, закодированные в форме ДНК. Другие носители информации имеют меньшее значение.

Положение, форма и размеры ядра могут изменяться, часто параллельно с изменениями интенсивности метаболизма.

Ядро чаще всего расположено в центре клетки, и только у рас­тительных клеток с центральной вакуолью — в пристеночной протоплазме. Оно может быть следующей формы:

• сферическим;

• яйцевидным;

• чечевицеобразным;

• сегментированным (редко);

• вытянутым в длину;

• веретеновидным, а также иной формы.

Диаметр ядра варьирует в пределах от 0,5 мкм (у грибов) до 500 мкм (в некоторых яйцеклетках), в большинстве случаев он меньше 5 мкм.

Ядро состоит:

• из нуклеоплазмы;

• хромосом (хроматина);

• ядрышек;

• ядерной оболочки, представляющей собой часть эндоплазматического ретикулума.

Клеточные ядра образуются только из ядер. Репликация ДНК, т. е. удвоение генетической информации, гарантирует иден­тичность ядер, несмотря на всю сложность их деления. Главные функции клеточного ядра заключаются в следующем:

• хранение информации;

• передача информации в цитоплазму с помощью транскрипции, т. е. синтеза переносящей информацию и-РНК;

• передача информации дочерним клеткам при репликации — делении клеток и ядер.

2. Основная масса клеточного ядра, нуклеоплазма,содержит:

• жидкую часть;

• ядерный матрикс — нечто вроде опорной сети;

• различные включения.

Жидкая часть сходна по составу с соответствующим компо­нентом цитоплазмы: здесь тоже содержатся ферменты и про­межуточные продукты метаболизма, в частности гликолиза. Ядерный матрикс представляет собой с трудом выявляемый трехмерный "каркас", который состоит из кислых белков и пронизывает всю нуклеоплазму и ядрышки.

Вопрос 36. Хромосомы

/. Хромосомы, их состав

2. Нуклеопротеидная структура хромосом

3. Ядрышковая перетяжка

1. Хромосомы — это вытянутые в длину нуклеопротеидные струк­туры, которые удваиваются в результате репродукции перед каждым клеточным делением, а затем распределяются поровну между дочерними клетками. Поэтому каждая отдельная хромо­сома встречается во всех клетках данного индивидуума в одной и той же форме и несет идентичную информацию. На протяжении клеточного цикла происходит лишь смена двух физиологических форм:

• транспортной — во время деления ядер (хромосомы компакт­ные, палочковидные, ясно различимые);

• функциональной - в промежутках между делениями (хромо­сомы разрыхленные, нитевидные, длинные и неразличимые по отдельности).

Хромосомы во время деления ядер имеют длину 0,2—20 мкм и состоят из двух лежащих рядом идентичных хроматид, которые потом отделяются друг от друга, причем каждая становится одной из дочерних хромосом. В период между делениями ядра из каждой дочерней хромосомы в результате идентичного уд­воения (репликации ДНК) снова образуются две лежащие вме­сте хроматиды.

Хромосомы состоят из хроматина, который содержит:

• около 40% ДНК;

• 40% гистонов;

• около 20% негистоновых хромосомных белков;

• РНК.

Он специфически окрашивается (отсюда и названия — "хромо­сома, хроматин") реактивами, выявляющими ДНК.

2. Главный элемент каждой хроматиды — нуклеопротеидная структура, которая содержит единственную очень длинную двойную спираль ДНК и белок. Эта структура имеет вид закруг­ленной и толстой (15—25 нм) нити — хромонемы, на которой расположены многочисленные округлые (вследствие плотной упаковки ДНК) сильно окрашивающиеся и хорошо видимые хромомеры.

Число, положение и величина отдельных хромомер в обеих хроматидах одинаковы и для каждой хромосомы относительно постоянны. Это позволяет идентифицировать ту или иную хромосому и отличить ее от других.

В месте первичной перетяжки хромосомы — центромере — обе хроматиды прочно связаны и в определенных фазах ядерного деления согнуты. Во время деления ядра центромера становит­ся местом прикрепления нитей веретена, приводящих хрома­тиды в движение.

3. У некоторых хромосом имеется еще ядрышковая перетяжка. В этом месте хромосома имеет толщину всего 7 нм, мало за­круглена и содержит так называемую SAT-зону. SAT — аббре­виатура от sine acido thymonucleinico, т. е. "без ДНК". Эти зоны не окрашиваются. Отделяемый такой зоной короткий участок хромосомы называют сателлитом, а всю хромосому — SAT-хромосомой.

Обычно напротив сателлита находится организатор ядрышка, который тесно примыкает к ядрышковой перетяжке. Это та часть нуклеопротеидной структуры, которая образует ядрышко после разделения ядра.

Между актами деления ядер — в интерфазе — чаще всего нельзя различить отдельные хромосомы. Разрыхленный волокнистый хроматин распределен по всему объему ядра. Вероятно, каждая хромосома связана с ядерной оболочкой.

Разрыхление структуры хромосом — необходимое условие для транскрипции, т. е. передачи информации, содержащейся в ДНК, путем образования и-РНК.