Сторінка 6 з 68
Ядро, так само як цитоплазма, є необхідною складовою частиною клітини (див. Рис. 2 і 5). Найчастіше воно розташовується в центрі.
Як правило, в клітці буває одне ядро, однак деякі клітини мають кілька ядер (багатоядерні). Форма і розміри ядер різноманітні, але типові для кожного виду клітин. Форма ядер в значній мірі обумовлена формою клітини: у кулястих клітин ядра круглі, у циліндричних - овальні, у витягнутих веретеноподібних м'язових клітин - витягнуті. У клітин, змінюють свою форму, ядра можуть бути навіть часточкові. Розміри ядер залежать від розмірів клітини. Для кожного типу клітини відношення розмірів ядра до розміру цитоплазми постійно.
Від цитоплазми ядро відокремлене добре вираженої ядерної оболонкою. В електронний мікроскоп видно, що вона складається з двох мембран з простором між ними. Зовнішня мембрана може бути пов'язана з мембранами цитоплазматичної мережі. Наявність рибосом на поверхні цієї мембрани обумовлює синтез білка. Внутрішня мембрана не має рибосом. До неї прикріплені ділянки хроматину, чим забезпечується впорядковане розташування хромосом в певній частині ядра - «заякореваніе» хромосом. Ядерна оболонка має пори діаметром 50-100 нм. Пори займають в цілому 10% поверхні ядра і забезпечують обмін речовин між вмістом ядра і цитоплазмою. Справжніх отворів немає, бо пора - це особливий апарат, вбудований в ядерну оболонку (система Глобулярна-фібрилярних частинок, що складається з білків і забезпечує виборчий проникність). Є пряма паралель між синтетичною активністю клітини і числом пір.
Вміст ядра підрозділяється на Каріоплазма і розташовані в ній хроматин і 1-2 ядерця, рідше більше.
Каріоплазма (ядерний сік) мікроскопічно безструктурна, містить воду, прості білки, дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), іони калію, магнію та ін. (Див. Рис. 2).
Ядро - найщільніше освіту клітини (див. Рис. 2), ділянка хромосоми, на якому утворюється рибосомальная рибонуклеїнова кислота (РНК), яка надходить в цитоплазму. Оболонки в полісом немає, тому речовини ядерця і каріоплазми вільно стикаються. Вміст ядерця - РНК, ДНК і білок. В електронному мікроскопі вміст ядерця представляється у вигляді ядерцевих рибосом, фибриллярного компонента і аморфного речовини. Ядро - дуже динамічна структура: число і обсяг ядерець корисні як запобіжний захід синтетичної активності РНК. При пасивності синтезу в полісом наростає фібрилярність. Збільшення числа і розмірів ядерець характерно для ембріональних і регенеруючих клітин, а також для клітин при пухлинних переродження.
Крім перерахованих структур, на фіксованих і забарвлених препаратах в ядрі виявляється хроматин - щільне речовина, добре сприймає барвники, особливо основні. В оптичний мікроскоп видно зернятка і грудочки. Хроматин - це по суті хромосоми в певному стані спирализации (в світловий мікроскоп видно спіраль ділянки хромосом). Хроматин складається з фібрил. У неактивному хроматині (гетерохроматин) фібрили товщі, ніж в активному (еухроматин). Фібрили хроматину кріпляться за допомогою гранул до внутрішньої ядерної мембрани. За хімічним складом хроматин складається з ДНК, основних (гістони) і кислих білків і РНК.
Молекули РНК і ДНК - ланцюжки, що чергуються нуклеотидів: Ф - фосфор, С - цукор; підстави: А - аденін, Г - гуанін, Ц - цитозин, У - урацил, Т - тіамін.
В ядрі зосереджений генетичний матеріал, передача якого відбувається як при розмноженні клітин, так і в межах клітини, де відбувається синтез речовин клітини.
Центральна роль в цьому синтезі належить ДНК ядра. Цю функцію ДНК виконує через інформаційну РНК, яка переходить з ядра до рибосом цитоплазми, де, виступаючи у вигляді матриці, визначає синтез білка. Для того щоб зрозуміти, яким чином ДНК і РНК регулюють обмін речовин в клітині, слід детально розібрати їх структуру і взаємини.
РНК - складне полімерне з'єднання, що складається з порівняно простих блоків - нуклеотидів. Кожен нуклеотид складається з трьох компонентів: залишку молекули цукру - рибози, молекули азотної основи і молекули фосфорної кислоти. У кожному нуклеотиде міститься одна з підстав: цитозин, урацил, аденін, гуанін.
Нуклеотиди розташовані послідовно. Порядок їх розташування різний в кожному виді РНК, причому кожен вид РНК характеризує типова для неї послідовність трійок нуклеотидів - триплетів. Нуклеотиди скорочено називають за першими літерами підстав. Наведену схему можна позначити АГЦ - УАУ.
Розрізняють три види РНК: 1) розчинну РНК (транспортна - тРНК) низькомолекулярну (її називають РНК-переносник); 2) рибосомальної РНК, нерозчинну (входить до складу рибосом); 3) інформаційну (іРНК), або матричну РНК (РНК-посередник).
Молекула ДНК має схожість в будові з молекулою РНК. Вона також складається з чергуються нуклеотидів, до складу яких також входить цукор (але не рибоза, а дезоксирибоза), фосфорна кислота і підставу. Замість урацила в молекулу ДНК входить тимін. Крім того, на відміну від молекули РНК молекула ДНК включає в себе два ланцюжки нуклеотидів, з'єднаних водневої зв'язком, причому аденін завжди з'єднується з тиміном, а гуанін - з цитозином. Цей зв'язок називається комплементарної. Саме цей принцип обумовлює збереження специфічної структури того чи іншого виду ДНК при її Самоудвоение або при роботі на синтез РНК. Структура ДНК схожа на кручені сходи, де перила - ланцюги нуклеотидів, а сходинки - воднева зв'язок. Дві спіральні ланцюга закручені правильними оборотами навколо однієї загальної для них осі. Це гігантський полімер. Довжина молекули ДНК у людини 1-3 м.
ДНК здатна до Самоудвоение. При роз'єднанні ланцюгів нуклеотидів (шляхом розриву водневого зв'язку) кожна половина ДНК з елементів навколишнього каріоплазми створює відсутню половину.
Мал. 11.
Синтетичні процеси в клітині.
а - схема редуплікаціі ДНК; б - схема синтезу білка в клітині.
При розподілі клітини її ДНК таким чином подвоюється і дочірні клітини отримують повну структуру ДНК, властиву материнської (рис. 11, а).
ДНК кожної клітини має свою специфічну структуру, яка визначається, так само як і в РНК, порядком чергування трійок нуклеотидів (кодонів). Цей порядок (як би шифр, код) обумовлює послідовність нуклеотидів в утворюється ядерної іРНК, т. Е. Визначає її структуру, в зв'язку з чим вживають вираз «РНК будується за образом і подобою ДНК ядра». Цей процес називають транскрипцією, він відбувається наступним чином: ДНК ферментом (ДНК-полімераза) розшнуровувати на дві одинарні ланцюжки. Одна з ланцюжків працює на синтез РНК (рис. 11, б). В утворюється РНК послідовність нуклеотидів буде визначатися послідовністю нуклеотидів саме в цьому ланцюжку ДНК, т. Е. Молекула РНК буде схожа на другу - дзеркальну ланцюжок »ДНК.
Таким чином, обов'язковою умовою роботи ДНК - роз'єднання її ланцюгів. Коли ланцюга з'єднані, ДНК не працює. Порядок чергування нуклеотидів в молекулі іРНК в свою чергу визначає порядок чергування амінокислот в молекулі білка. На кожні три нуклеотиду «встановлюється» одна амінокислота.
Цей процес називають трансляцією. Він відбувається наступним чином: РНК, виходячи з ядра в цитоплазматическую мережу, в рибосомах виступає у вигляді матриці, на якій відбувається об'єднання амінокислот в білкові молекули, специфічні для кожного виду білка. Амінокислоти доставляються в цитоплазматическую мережу за допомогою тРНК, яка знаходить порядкове місце тієї чи іншої амінокислоти на матриці. Від цього порядку і залежить специфічність білків. Важлива точна послідовність. Якщо, наприклад, в молекулі гемоглобіну поміняти місцями дві амінокислоти, то він втратить здатність зв'язуватися з киснем. Якщо видалити ядро, то в клітці поступово припиняється синтез білка і вона гине.
Таким чином, ДНК ядра виконує функцію передачі спадкових ознак (несе генетичну інформацію). При розподілі клітини ДНК материнської клітини подвоюється і в дочірні клітини потрапляє ДНК такою ж специфічною структури, як і у материнській. Ця ДНК в дочірніх клітинах відповідно будуватиме РНК ядра за своєю подобою. РНК ж потім направить синтез білка і інших речовин клітини відповідно до даного виду клітини даної тварини.
неклітинні структури
Крім клітин, в складі тканин велике місце займають неклітинні структури - симпласти і міжклітинний речовина.
Симпласти - великі території цитоплазми, що містять численні ядра (наприклад, поперечносмугасті м'язові волокна, мегакаріоцити кісткового мозку). У деяких тканинах клітини «з'єднуються» один з одним численними відростками, утворюючи сітчастий остов. Такий зв'язок називають синцитиальной. Це умовна назва, бо електронно-мікроскопічні дослідження показують, що безперервного переходу цитоплазми однієї клітини в іншу немає; між клітинами є кордону, утворені клітинними оболонками.
Міжклітинний речовина - складна система, що складається з основного аморфного речовини, в якому в більших чи менших кількостях розташовуються волокна. Основна речовина багато високомолекулярними мукополисахаридами і білками, які визначають його консистенцію і функціональні особливості. Число, вид, функціональне призначення входять до складу основної речовини волокон різні (колагенові, еластичні, ретикулярні). Зв'язок клітинних елементів з проміжним речовиною різна: одні з них перебувають з ним у дуже тісному зв'язку (осілі клітини), інші, навпаки, ніякої морфологічної зв'язку не мають (вільно рухливі клітини). Більш детально будова міжклітинної речовини викладається при вивченні сполучної тканини.