МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ
Розділ 1
БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ
1.2. Молекулярно-генетичний і клітинний рівні організації життя
1.2.2. Структурно-хімічна і функціональна організація еукаріотичних клітин
1.2.2.8. Ядро
В еукаріотичних клітинах генетичний матеріал зосереджений в ядрі (від грец. xapuov – ядро, лат. nucleus – ядро). Ядерна оболонка відокремлює генетичний матеріал і молекулярно-генетичні процеси від цитоплазми, забезпечує автономність і незалежність спадкових механізмів. Більшість клітин містить тільки одне
Структура ядра. Ядро складається з декількох компонентів, що виконують різні функції: ядерна оболонка, каріоплазма, хроматин, ядерце (рис. 1.38).
Рис. 1.38. Будова ядра:
1 – ядерна оболонка; 2 – зовнішня мембрана; 3 – внутрішня мембрана; 4 – перинуклеарний простір; 5 – каріоплазма; 6 – хроматин; 7 – ядерце; 8 – ядерні пори.
Ядро круглої, кулеподібної, але може бути й іншої форми: паличкоподібне, серпоподібне, лопатеве.
Розміри ядра здебільшого залежать від розміру клітини; при збільшенні об’єму цитоплазми зростає й об’єм ядра. Здебільшого об’єм ядра займає біля 10-50 % об’єму клітини. Співвідношення об’ємів ядра і цитоплазми називається ядерно-цитоплазматичним співвідношенням. Зміна цього є одним із чинників клітинного поділу або порушення обміну речовин.
Хімічний склад. До складу сухої речовини ядер входить – 80 % білків, 12 % ДНК, 5 % РНК, З % ліпідів і деяка кількість Мg2+, Мn2+. Більшість білків – ферменти, що каталізують молекулярно-генетичні процеси. Крім цього, гістонові й негістонові білки разом із ДНК утворюють хроматин. Певна частина білків складає основу ядра у вигляді мікрофіламентів і ядерної пластинки – сітки білкових ниток, що вистилає внутрішню поверхню ядра. Спеціальні білки зв’язуються з РНК і утворюють субодиниці рибосом. Деякі білки входять до складу ядерних пор.
В ядрі є три різновиди РНК: іРНК, тРНК, рРНК.
Каріоплазма. Каріоплазма містить велику кількість води (75-80 %), в якій сконцентровані: хроматин (гетерохроматин і еухроматин), мікрофіламенти, ядерце, ферменти.
Ядерна оболонка. Ядерна оболонка вкриває ядро, формує компартмент, що має специфічний хімічний склад, який сприяє перебігу важливих молекулярно-генетичних процесів.
Ядерна оболонка складається із зовнішньої і внутрішньої мембран; між ними знаходиться перинуклеарний простір, який через канали ендоплазматичної, сітки зв’язаний з різними ділянками цитоплазми.
Обидві мембрани пронизані численними порами. Через них відбувається вибірковий обмін речовин між ядерним вмістом і цитоплазмою. Всередину ядра надходять білки, АТФ, нуклеотиди, а з ядра в цитоплазму виходять субодиниці рибосом, тРНК та іРНК. При розподілі клітини ядерна оболонка кожного разу розкладається на окремі мембранні пухирці – везикули – і знову збирається в дочірніх клітинах, оточуючи генетичний матеріал. Вважається, що ядерна оболонка еукаріотів утворилася з мембран ЕПС.
Обидві мембрани типової будови – ліпідний бішар з вбудованими в нього білками. Зсередини ядерна оболонка вкрита білковою сіткою – ядерною ламіною, що зумовлює форму й об’єм ядра. До ядерної ламіни теломерними ділянками приєднані нитки хроматину. Мікрофіламенти утворюють внутрішню “основу” ядра. Вони підтримують його форму, а також слугують місцем прикріплення хроматину. Внутрішній “скелет” ядра має велике значення для забезпечення упорядкованого перебігу основних процесів транскрипції, реплікації, процесингу.
Зовні ядро також вкрите мікрофіламентами, які є елементами цитоскелета клітини. Зовнішня мембрана може мати на своїй поверхні рибосоми і з’єднана з мембранами ендоплазматичної сітки.
Ядерна оболонка має властивість вибіркової проникності. Потоки речовини регулюються специфічними властивостями білків мембран і ядерних йор. Кількість ядерних пор коливається від 1000 до 10000 на кожне ядро.
Основні функції оболонки: 1) створення компартмента клітини, де сконцентрований генетичний матеріал і умови для його збереження і подвоєння; 2) відокремлення від цитоплазми, в якій інакший вміст речовин і проходять інші процеси; 3) підтримання форми й об’єму ядра, або їх змін; 4) регуляція потоків речовин всередину і назовні ядра. З ядра крізь пори в цитоплазму надходять різні види РНК і субодиниці рибосом, а всередину ядра переносяться необхідні білки, вода, іони тощо.
Функції ядра: 1) збереження спадкової інформації в молекулах ДНК; 2) реалізація спадкової інформації шляхом регуляції синтезу білків. Завдяки цьому підтримується структурна впорядкованість клітин, регулюються їх метаболізм, функції та процеси поділу; 3) передача спадкової інформації наступним поколінням внаслідок реплікації ДНК шляхом утворення хромосом та їх поділу.
Найважливіші молекулярно-генетичні процеси, що відбуваються в ядрі: реплікація ДНК, транскрипція всіх видів РНК, процесинг, утворення рибосом.
(2 votes, average: 3,50 out of 5)