Ядро клітини

Ядро клітини - одна з основних складових частин всіх рослинних і тваринних клітин, нерозривно пов'язана з обміном, розмноженням, передачі спадкової інформації та ін
Форма ядра клітини варіює залежно від типу клітини. Є овальні, кулясті і неправильної форми - підковоподібні або багатолопатеву ядро клітини (у лейкоцитів), четковидные ядра клітини (у деяких інфузорій), розгалужені ядра клітини (у залозистих клітинах комах) і ін. Величина ядра клітини різна, але зазвичай пов'язана з об'ємом цитоплазми. Порушення цього співвідношення в процесі росту клітини призводить до клітинного поділу. Кількість ядер клітини також неоднаково - більшість клітин має одне ядро, хоча зустрічаються двоядерні і багатоядерні клітини (наприклад, деякі клітини печінки і кісткового мозку). Положення ядра в клітині є характерним для клітин кожного типу. В зародкових клітинах ядро зазвичай знаходиться в центрі клітини, але може зміщуватися по мірі розвитку клітини і утворення в цитоплазмі спеціалізованих ділянок або відкладення в ній резервних речовин.
В ядрі клітини розрізняють основні структури: 1) ядерну оболонку (ядерну мембрану), через пори якої здійснюється обмін між ядром клітини і цитоплазмою [є дані, які вказують на те, що ядерна мембрана (складається з двох шарів) без перерви переходить у мембрани ендоплазматичної мережі (див. Цитоплазма) і комплексу Гольджи]; 2) ядерний сік, або кариоплазму,- напіврідку, слабо фарбовану плазматическую масу, що заповнює всі ядра клітини і містить у собі інші компоненти ядра; 3) хромосоми (див.), які в неделящемся ядрі видно тільки з допомогою спеціальних методів мікроскопії (на пофарбованому зрізі неделящейся клітини хромосоми зазвичай мають вид неправильної мережі з темних тяжів і зерняток, в сукупності називаються хроматином); 4) один або декілька сферичних тілець - ядерець, які є спеціалізованою частиною ядра клітини і пов'язаних з синтезом рибонуклеїнової кислоти і білків.
Ядро клітини володіє складною хімічною організацією, в якій найважливішу роль відіграють нуклеопротеиды - продукт з'єднання нуклеїнових кислот з білками. У житті клітини є два основних періоди: інтерфазних, або метаболічний, і мітотичний, або період поділу. Обидва періоду характеризуються головним чином змінами в будові ядра клітини. В інтерфазі ядро клітини знаходиться в покоящемся стан і бере участь у синтезі білків, регулювання формоутворення, процесах секреції та інших життєвих відправленнях клітини. У період поділу в ядрі клітини відбуваються зміни, що призводять до перерозподілу хромосом і утворення дочірніх ядер клітини; спадкова інформація передається, таким чином, через ядерні структури новому поколінню клітин.
Ядра клітини розмножуються тільки розподілом, при цьому в більшості випадків діляться і самі клітини. Зазвичай розрізняють: прямий розподіл ядра клітини шляхом перешнуровки - амитоз і найпоширеніший спосіб поділу ядер клітини - типове непрямий розподіл, або мітоз (див.).
Дія іонізуючої радіації й деяких інших факторів здатна змінювати укладену в ядрі клітини генетичну інформацію, приводячи до різних змін ядерного апарату, що іноді може призводити до загибелі самих клітин або служити причиною спадкових аномалій у нащадків (див. Спадковість), Тому вивчення структури і функцій ядра клітини, особливо зв'язків між хромосомними співвідношеннями і успадкуванням ознак, якими займається цитогенетика, має суттєве практичне значення для медицини (див. Цитогенетичні дослідження).
См. також Клітина.

Ядро клітини - найважливіша складова частина всіх рослинних і тваринних клітин.
Клітка, позбавлена ядра або з пошкодженим ядром, не здатна нормально виконувати свої функції. Ядро клітини, точніше, організована в його хромосомах (див.) дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК),- носій спадкової інформації, що визначає всі особливості клітини, тканин і цілого організму, його онтогенез і властиві організму норми реагування на впливи середовища. Ув'язнена в ядрі спадкова інформація закодована в складових хромосоми молекулах ДНК послідовністю чотирьох азотистих основ: аденіну, тиміну, гуаніна і цитозіна. Ця послідовність є матрицею, яка визначає структуру синтезованих у клітині білків.
Навіть самі незначні порушення структури ядра клітини ведуть до незворотних змін властивостей клітини або її загибелі. Небезпеку іонізуючих випромінювань і багатьох хімічних речовин для спадковості (див.) і для нормального розвитку плоду має в своїй основі ушкодження ядер статевих клітинах дорослого організму або в соматичних клітинах розвивається ембріона. В основі перетворення нормальної клітини в злоякісну також лежать певні порушення структури ядра клітини.
Розміри і форма ядра клітини і співвідношення її об'єму і об'єму всієї клітини характерні для різних тканин. Одним з головних ознак, що відрізняють елементи білої і червоної крові, є форма і розмір їх ядер. Ядра лейкоцитів можуть бути неправильної форми: зігнуто-колбасовидной, лапчастого або четковидной; в останньому випадку кожна ділянка ядра з'єднаний з сусіднім тонкою перемичкою. У зрілих чоловічих статевих клітинах (сперматозоїдах) ядро клітини становить переважну частину всього обсягу клітини.
Зрілі еритроцити (див.) людини і ссавців не мають ядра, так як вони втрачають його в процесі диференціювання. Вони мають обмежений термін життя і не здатні розмножуватися. У клітинах бактерій і синьо-зелених водоростей відсутня різко окреслене ядро. Проте в них містяться всі характерні для ядра клітини хімічні речовини, які розподіляються при поділі по дочірнім клітинам з такою правильністю, як і в клітинах вищих багатоклітинних організмів. У вірусів і фагів ядро представлено єдиною молекулою ДНК.
При розгляді спочиваючої (неделящейся) клітини в світловому мікроскопі ядро клітини може мати вигляд бесструктурного пляшечки з одним або кількома ядерцями. Ядро клітини добре фарбується спеціальними ядерними фарбами (гематоксилін, метиленовий синій, сафранін та ін), які зазвичай використовують у лабораторній практиці. За допомогою фазово-контрастного пристрою ядро клітини можна досліджувати і прижиттєво. В останні роки для вивчення процесів, що протікають у ядрі клітини, широко використовують микрокинематографию, мічені атоми С14 і Н3 (ауторадиография) і микроспектрофотометрию. Останній метод особливо успішно застосовують для вивчення кількісних змін ДНК в ядрі в процесі життєвого циклу клітини. Електронний мікроскоп дозволяє виявити деталі тонкої структури ядра спочиваючої клітини, необнаруживаемые в оптичному мікроскопі (рис. 1).

схема будови клітки
Рис. 1. Сучасна схема будови клітини, заснована на спостереженнях в електронному мікроскопі: 1 - цитоплазма; 2 - апарат Гольджи; 3 - центросомы; 4 - ендоплазматичний ретикулум; 5 - мітохондрії; 6 - оболонка клітини; 7 - оболонка ядра; 8 - ядерце; 9 - ядро.


При діленні клітин - кариокинезе або митозе (див.) - ядро клітини зазнає ряд складних перетворень (рис. 2), під час яких стають чітко видимими його хромосоми. Перед поділом клітини кожна хромосома ядра синтезує з речовин, присутніх в ядерному соці, собі подібну, після чого материнська і дочірня хромосоми розходяться до протилежних полюсів ділиться клітини. В результаті кожна дочірня клітка одержує такий же хромосомний набір, який був у материнської клітини, а разом з ним і укладену в ньому спадкову інформацію. Мітоз забезпечує ідеально правильне розділення хромосом ядра на дві рівнозначні частини.
Мітоз і мейоз (див.) є найважливішими механізмами, що забезпечують закономірності явищ спадковості. У деяких найпростіших організмів, а також у патологічних випадках в клітинах ссавців і людини ядра клітини діляться шляхом простої перетяжки, або амитоза. В останні роки показано, що і при амитозе відбуваються процеси, що забезпечують поділ ядра клітини на дві рівнозначні частини.
Набір хромосом у ядрі клітини особини називають каріотипом (див.). Каріотип у всіх клітинах даної особини, як правило, однаковий. Багато вроджені аномалії і вади (синдроми Дауна, Клайнфелтера, Тернера-Шерешевського та ін), зумовлені різними порушеннями каріотипу, що виникли або на ранніх стадіях ембріогенезу, або при дозріванні статевої клітини, з якої виникла аномальна особина. Аномалії розвитку, пов'язані з видимими порушеннями хромосомних структур ядра клітини, називають хромосомними хворобами (див. Спадкові хвороби). Різні пошкодження хромосом можуть бути викликані дією фізичних або хімічних мутагенів (рис. 3). В даний час методи, що дозволяють швидко і точно встановлювати каріотип людини, використовують для ранньої діагностики хромосомних хвороб та для уточнення етіології деяких захворювань.

стадії мітозу в клітинах
Рис. 2. Стадії мітозу в клітинах культури тканини людини (перевиваемый штам НЕр-2): 1 - рання профаза; 2 - пізня профаза (зникнення ядерної оболонки); 3 - метафаза (стадія материнської зірки), вигляд зверху; 4 - метафаза, вид збоку; 5 - анафаза, початок розбіжності хромосом; 6 - анафаза, хромосоми розійшлися; 7 - телофаза, стадія дочірніх клубків; 8 - телофаза і поділ клітинного тіла.
пошкодження хромосом
Рис. 3. Пошкодження хромосом, викликані іонізуючою радіацією і хімічними мутагенами: 1 - нормальна телофаза; 2-4 - телофазы з мостами і фрагментами в ембріональних фібробластах людини, опромінених рентгеновими променями в дозі 10 р; 5 і 6 - те ж у кровотворних клітинах морської свинки; 7 - хромосомний міст в епітелії рогівки миші, опроміненої дозою 25 р; 8 - фрагментація хромосом в ембріональних фібробластах людини в результаті впливу нитрозоэтилмочевиной.

Важливий органоид ядра клітини - ядерце - є продуктом життєдіяльності хромосом. Воно продукує рибонуклеиновую кислоту (РНК), що є обов'язковою проміжною ланкою в синтезі білка, що виробляється кожною клітиною.
Ядро клітини відокремлена від навколишнього цитоплазми (див.) оболонкою, товщина якої 60-70 Å.
Через пори в оболонці речовини, синтезовані в ядрі, надходять у цитоплазму. Простір між оболонкою ядра і всіма його органоидами заповнено кариоплазмой, що складається з основних і кислих білків, ферментів, нуклеотидів, неорганічних солей та інших низькомолекулярних сполук, необхідних для синтезу дочірніх хромосом при поділі ядра клітини.
См. також Клітина.