Що таке ядро ​​в біології? Будова і функції ядра

У кожній живій клітині протікає безлічбіохімічних реакцій і процесів. Щоб контролювати їх, а також регулювати багато життєво важливі фактори, необхідна спеціальна структура. Що таке ядро ​​в біології? Завдяки чому воно ефективно справляється з поставленим завданням?

Що таке ядро ​​в біології. визначення

Ядро - необхідна структура будь-якої клітиниорганізму. Що таке ядро? У біології це найважливіший компонент кожного організму. Ядро можна виявити і в одноклітинних найпростіших, і у високоорганізованих представників еукаріотичного світу. Головна функція цієї структури - зберігання і передача генетичної інформації, яка тут же і міститься.

Після запліднення яйцеклітини сперматозоїдомвідбувається злиття двох гаплоїдних ядер. Після злиття статевих клітин утворюється зигота, ядро ​​якої вже несе диплоїдний набір хромосом. Це означає, що каріотип (генетична інформація ядра) вже містить копії генів і матері, і батька.

Диплоидное ядро ​​присутній практично у всіхклітині. Гаплоидним ядром володіють не тільки гамети, а й багато представників найпростіших організмів. Сюди відносяться деякі одноклітинні паразити, водорості, свободноживущие форми одноклітинних. Варто зазначити, що більшість з перерахованих представників мають гаплоидное ядро ​​лише на певній стадії життєвого циклу.

склад ядра

Яка характеристика ядра? Біологія ретельно вивчає склад ядерного апарату, т. К. Це може дати поштовх у розвитку генетики, селекції та молекулярної біології.

Ядро - це двумембранная структура. Мембрани є продовженням ендоплазматичної мережі, що необхідно для транспорту утворених речовин з клітини. Вміст ядра називається нуклеоплазма.

Хроматин - основна речовина нуклеоплазми. Склад хроматину різноманітний: тут знаходяться в першу чергу нуклеїнові кислоти (ДНК і РНК), а також білки і багато іони металів. ДНК в нуклеоплазмі розташована впорядковано у вигляді хромосом. Саме хромосоми при розподілі подвоюються, після чого кожен їх наборів переходить в дочірні клітини.

РНК в нуклеоплазмі найчастіше зустрічається двохтипів: мРНК і рРНК. Матрична РНК утворюється в процесі транскрипції - зчитування інформації з ДНК. Молекула такий рибонуклеїнової кислоти пізніше залишає ядро ​​і надалі служить матрицею для утворення нових білків.

Рибосомальна РНК утворюється в спеціальнихструктурах під назвою ядерця. Ядро побудовано з кінцевих ділянок хромосом, утворених вторинними перетяжками. Ця структура може бути видна в світловий мікроскоп у вигляді ущільненого плямочки на ядрі. Рибосомальні РНК, які синтезуються тут, також надходять в цитоплазму і далі разом з білками утворюють рибосоми.

Безпосередній вплив на функції надає склад ядра. Біологія як наука вивчає властивості хроматину для кращого розуміння процесів транскрипції і ділення клітини.

Функції ядра. Біологія процесів в ядрі

Першою і найважливішою функцією ядра єзберігання і передача спадкової інформації. Ядро - унікальна структура клітини, т. К. В ньому міститься велика частина генів людини. Каріотип може бути гаплоїдний, диплоїдний, тріплоідний і так далі. Плоїдність отрути залежить від функції самої клітини: гамети гаплоїдні, а соматичні клітини диплоїдні. Клітини ендосперму покритонасінних рослин триплоїдні, і, нарешті, багато сортів посівних культур мають поліплоїдний набір хромосом.

Передача спадкової інформації в цитоплазмуз ядра відбувається при утворенні мРНК. У процесі транскрипції потрібні гени кариотипа зчитуються, і в підсумку синтезуються молекули матричної або інформаційної РНК.

Також спадковість проявляється при розподіліклітини митозом, мейозом або амитозе. У кожному з випадків ядро ​​виконує свою певну функцію. Наприклад, в профазі мітозу руйнується оболонка ядра і сильно компактізірованние хромосоми потрапляють в цитоплазму. Однак в мейозі перед руйнуванням мембрани в ядрі відбувається кросинговер хромосом. А в амитозе ядро ​​зовсім руйнується і вносить невеликий внесок в процесі ділення.

Крім того, ядро ​​посередньо бере участь у транспорті речовин з клітини через безпосередній зв'язок мембрани з ЕРС. Ось що таке ядро ​​в біології.

форма ядер

Ядро, його будова і функції можуть залежати відформи мембрани. Ядерний апарат може бути округлим, витягнутим, у вигляді лопатей і т. Д. Часто форма ядра специфічна для окремих тканин і клітин. Одноклітинні організми розрізняються за типом харчування, життєвого циклу, а разом з тим розрізняються і форми мембрани ядер.

Різноманітність у формі і розмірі ядра можна простежити на прикладі лейкоцитів.

• Ядро нейтрофілів може бути сегментованим і несегментованим. У першому випадку говорять про підковоподібної ядрі, і така форма характерна для молодих клітин. Сегментоване ядро ​​- це результат освіти кількох перегородок в мембрані, в результаті чого утворюється кілька частин, пов'язаних між собою.
• У еозинофілів ядро ​​має характерну гантелевідной форму. В цьому випадку ядерний апарат складається з двох сегментів, пов'язаних перегородкою.
• Майже весь обсяг лімфоцитів зайнятий величезним ядром. Лише невелика частина цитоплазми залишається по периферії клітини.
• У залізистих клітинах комах ядро ​​може мати розгалужене будова.

Кількість ядер в одній клітці може бути різним

Не завжди в клітині організму присутній тількиодне ядро. Часом необхідна присутність двох або більше ядерних апаратів для здійснення декількох функцій одночасно. І навпаки, деякі клітини можуть зовсім обходитися без ядра. Ось деякі приклади незвичайних клітин, в яких ядер більше одного або воно взагалі відсутнє.

1. Еритроцити і тромбоцити. Ці формені елементи крові транспортують гемоглобін і фібриноген відповідно. Щоб одна клітина змогла вмістити максимальну кількість речовини, вона втратила своє ядро. Характерна така особливість не для всіх представників тваринного світу: у жаб в крові знаходяться величезні за розмірами еритроцити з яскраво вираженим ядром. Це показує примітивність даного класу в порівнянні з більш розвиненими таксонами.

2. Гепатоцити печінки. Ці клітини містять в собі два ядра. Одне з них регулює очищення крові від токсинів, а інше відповідає за освіту гема, який в подальшому увійде до складу гемоглобіну крові.

3. Міоцити поперечно-смугастої скелетної тканини. М'язові клітини багатоядерні. Це пов'язано з тим, що в них активно проходить синтез і розпад АТФ, а також збірка білків.

Особливості ядерного апарату у найпростіших

Для прикладу розглянемо два види найпростіших: інфузорії і амеби.

1. Інфузорія-туфелька. Цей представник одноклітинних організмів має два ядра: вегетативне і генеративний. Т. к. Вони відрізняються як за функціями, так і за розмірами, така особливість отримала назву ядерного дуалізму.

Вегетативне ядро ​​відповідає за повсякденнужиттєдіяльність клітини. Воно регулює процеси її метаболізму. Генеративное ядро ​​бере участь в клітинному розподілі і в кон'югації - статевому процесі, при якому відбувається обмін генетичною інформацією з особинами того ж виду.

2. Амеби. Яскраві представники - дизентерійну і кишкову амеби. Перша відноситься до агресивних паразитам людини, а друга - звичайний симбіонт, який живе в кишечнику і не завдає жодної шкоди. Т. к. Дизентерійна амеба паразитує теж в кишечнику, важливо відрізняти ці два види між собою. Для цього використовують особливість ядерного апарату: у дизентерійної амеби може бути до 4 ядер, а у кишкової амеби від 0 до 8.

захворювання

Багато генетичні захворювання пов'язані з порушеннями в наборі хромосом. Ось список найбільш відомих відхилень в генетичному апараті ядра:

• синдром Дауна;
• сіддром Патау;
• синдром Едвардса;
• синдром Клайнфелтера;
• синдром Шерешевського-Тернера.

Список можна продовжувати, і кожна з хвороб відрізняється порядковим номером пари хромосом. Також подібні захворювання часто зачіпають статеві X і Y хромосоми.

висновок

Ядро грає важливу роль в процесіжиттєдіяльності клітини. Воно регулює біохімічні процеси, є сховищем спадкової інформації. Транспорт речовин з клітини, синтез білків також пов'язані з функціонуванням цієї центральної структури клітини. Ось що таке ядро ​​в біології.