Клітинне ядро

Ядро (s. karyon) присутнє у всіх клітинах людини, крім еритроцитів та тромбоцитів. Функції ядра полягають у зберіганні та передачі спадкової інформації новим (дочірнім) клітинам. Ці функції пов'язані з наявністю ДНК у ядрі. Синтез білків – рибонуклеїнової кислоти, РНК та рибосомних матеріалів – також відбувається у ядрі.

Більшість клітин мають сферичне або яйцеподібне ядро, але існують також інші форми ядра (кільцеподібне, паличкоподібне, веретеноподібне, намистиноподібне, бобоподібне, сегментоподібне, грушоподібне, поліморфне). Розмір ядра коливається в широких межах - від 3 до 25 мкм. Найбільше ядро міститься в яйцеклітині. Більшість клітин людини одноядерні, але є й двоядерні (деякі нейрони, гепатоцити, кардіоміоцити). Деякі структури багатоядерні (м'язові волокна). Ядро має ядерну мембрану, хроматин, ядерце та нуклеоплазму.

Ядерна мембрана, або каріотека, що відділяє вміст ядра від цитоплазми, складається з внутрішньої та зовнішньої ядерних мембран, кожна завтовшки 8 нм. Мембрани розділені перинуклеарним простором (цистерною каріотеки) завширшки 20–50 нм, що містить дрібнозернистий матеріал помірної електронної щільності. Зовнішня ядерна мембрана переходить у гранулярний ендоплазматичний ретикулум. Тому перинуклеарний простір утворює єдину порожнину з ендоплазматичним ретикулумом. Внутрішня ядерна мембрана з'єднана зсередини з розгалуженою мережею білкових фібрил, що складаються з окремих субодиниць.

Ядерна мембрана містить численні круглі ядерні пори, кожна з яких має діаметр 50-70 нм. Ядерні пори займають до 25% поверхні ядра загалом. Кількість пор в одному ядрі сягає 3000-4000. По краях пор зовнішня та внутрішня мембрани з'єднані між собою та утворюють так зване порове кільце. Кожна пора закрита діафрагмою, яку також називають поровим комплексом. Діафрагми пор мають складну будову; вони утворені білковими гранулами, з'єднаними між собою. Через ядерні пори здійснюється селективний транспорт великих частинок та обмін речовинами між ядром та цитозодемою клітини.

Під ядерною мембраною розташовані нуклеоплазма (каріоплазма) (nucleoplasm, s. karyoplasma), яка має однорідну структуру, та ядерце. У нуклеоплазмі ядра, що не ділиться, в його ядерно-білковій матриці, розташовані осміофільні гранули (згустки) так званого гетерохроматину. Ділянки більш розпушеного хроматину, розташовані між гранулами, називаються еухроматином. Пухкий хроматин також називають деконденсованим хроматином, в якому синтетичні процеси відбуваються найінтенсивніше. Під час поділу клітини хроматин ущільнюється, конденсується та утворює хромосоми.

Хроматин (хроматинум) ядра, що не ділиться, та хромосоми ядра, що ділиться, утворені молекулами дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), пов'язаними з рибонуклеїновою кислотою (РНК), та білками - гістонами та негістонами. Слід наголосити, що хроматин та хромосоми хімічно ідентичні.

Кожна молекула ДНК складається з двох довгих правозакручених полінуклеотидних ланцюгів (подвійних спіралей), і кожен нуклеотид складається з азотистої основи, глюкози та залишку фосфорної кислоти. Основа розташована всередині подвійної спіралі, а цукрово-фосфатний каркас — зовні.

Спадкова інформація в молекулах ДНК записана в лінійній послідовності її нуклеотидів. Елементарною частинкою спадковості є ген. Ген — це ділянка ДНК, яка має певну послідовність нуклеотидів, відповідальних за синтез одного конкретного білка.

Молекула ДНК у ядрі упакована компактно. Таким чином, одна молекула ДНК, що містить 1 мільйон нуклеотидів, при їх лінійному розташуванні займала б відрізок довжиною лише 0,34 мм. Довжина однієї хромосоми людини в розтягнутому вигляді становить близько 5 см, але в компактному стані хромосома має об'єм близько ^10-15 см³ ^.

Молекули ДНК, зв'язані з гістоновими білками, утворюють нуклеосоми, які є структурними одиницями хроматину. Нуклеосома має вигляд намистини діаметром 10 нм. Кожна нуклеосома складається з гістонів, навколо яких закручена ділянка ДНК, що включає 146 пар нуклеотидів. Між нуклеосомами розташовані лінійні ділянки ДНК, що складаються з 60 пар нуклеотидів.

Хроматин представлений фібрилами, що утворюють петлі довжиною близько 0,4 мкм, що містять від 20 000 до 30 000 пар нуклеотидів.

В результаті ущільнення (конденсації) та скручування (суперспеціалізації) дезоксирибонуклеопротеїнів (ДНП) у ядрі, що ділиться, стають видимими хромосоми. Ці структури – хромосоми (chromasomae, від грецького chroma – фарба, soma – тіло) – являють собою видовжені паличкоподібні утворення з двома плечима, розділеними так званою перетяжкою – центромерою. Залежно від розташування центромери та взаємного положення та довжини плечей (ніжок) розрізняють три типи хромосом: метацентричні, з приблизно однаковими плечима; субметацентричні, у яких довжина плечей змінюється; акроцентричні, у яких одне плече довге, а інше – дуже коротке, ледь помітне. Хромосома має еу- та гетерохроматичні області. Останні залишаються компактними в ядрі, що не ділиться, та на ранній профазі мітозу. Чергування еу- та гетерохроматичних областей використовується для ідентифікації хромосом.

Поверхня хромосом покрита різними молекулами, переважно рибонуклеопротеїнами (РНП). Соматичні клітини мають 2 копії кожної хромосоми, їх називають гомологічними. Вони однакові за довжиною, формою, структурою, несуть однакові гени, які розташовані однаково. Структурні особливості, кількість та розмір хромосом називаються каріотипом. Нормальний каріотип людини включає 22 пари аутосом та одну пару статевих хромосом (XX або XY). Соматичні клітини людини (диплоїдні) мають подвійну кількість хромосом – 46. Статеві клітини містять гаплоїдний (одинарний) набір – 23 хромосоми. Тому статеві клітини містять у 2 рази менше ДНК, ніж диплоїдні соматичні клітини.

Ядерце, одне або декілька, знаходиться у всіх клітинах, що не діляться. Воно має вигляд інтенсивно забарвленого круглого тіла, розмір якого пропорційний інтенсивності синтезу білка. Ядерце складається з електроннощільної нуклеолонеми (від грецького peta - нитка), в якій виділяється ниткоподібна (фібрилярна) частина, що складається з багатьох переплетених ниток РНК товщиною близько 5 нм, та зерниста частина. Зерниста (гранулярна) частина утворена зернами діаметром близько 15 нм, які є частинками RNP - попередниками рибосомних субодиниць. У заглибленнях нуклеолонеми вбудований перинуклеолярний хроматин. У ядерці утворюються рибосоми.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]