Клеточное ядро

Ядро является важнейшим компонентом клетки, поскольку содержит ее генетический аппарат. Все функции, которые выполняет клеточное ядро, можно объединить в две группы: 1) хранение, поддержание, воспроизведение генетической информации и ее передача дочерним клеткам при делении (в ходе этих процессов структура ДНК сохраняется неизменной); 2) реализация генетической информации, которая заключается в создании собственного аппарата белкового синтеза: в ядре синтезируются все типы РНК (информационные, транспортные и рибосомные) и формируются субъединицы рибосом.

Термин «ядро» в 1833 году ввел английский ботаник Роберт Броун. Большинство эукариотических клеток содержат одно ядро, хотя есть примеры многоядерных[1] и безъядерных клеток (эритроциты млекопитающих) .

Ядро эукариотической клетки (рис. 7) состоит из следующих отделов:

ядерная оболочка,

ядерный сок (кариоплазма, нуклеоплазма),

хроматин,

ядрышко (одно или несколько).

Ядерная оболочка

Ядерная оболочка (кариолемма, нуклеолемма) состоит из двух мембран — наружной и внутренней, разделенных перинуклеарным пространством, смыкающихся в области ядерных пор. Ядерная оболочка играет роль барьера, обеспечивающего пространственное разделение процессов синтеза нуклеиновых кислот (внутри ядра) и синтеза белков (в цитоплазме), и выполняет опорно-каркасные и рецепторно-транспортные функции.

Наружная ядерная мембрана, контактирующая с цитоплазмой, содержит на своей поверхности рибосомы. Она переходит в мембраны эндоплазматического ретикулума и является частью его мембранной системы.

Внутренняя ядерная мембрана сливается с наружной мембраной ядра в зоне ядерных пор, и также является частью единой внутриклеточной

Строение клеточного ядра (по Б. Альберте и др., 1994)

Рис. 7. Строение клеточного ядра (по Б. Альберте и др., 1994)

мембранной системы. Рост обеих мембран осуществляется за счет мембран эндоплазматического ретикулума. Внутренняя ядерная мембрана, в отличие от наружной мембраны ядра, никогда не несет на своей поверхности рибосом. Встроенные в нее интегральные белки обеспечивают связь с белками ядерной пластинки (ламины). Ядерная ламина — это подмембранный слой фибриллярных белков толщиной 80—300 нм, к которым прикрепляются молекулы ДНК. Причем зоны прикрепления отдельных молекул ДНК к внутренней поверхности ядерной ламины строго специфичны. Они и определяют пространственное расположение хромосом в ядре. Таким образом, ядерная ламина выполняет функцию структурного организатора хромосом. Помимо этого она обеспечивает поддержание формы ядра, участвует в образовании комплексов пор и играет важную роль в формировании ядерной оболочки при делении клетки.

Ядерные поры образуются в зонах слияния внутренней и наружной ядерных мембран и представляют собой каналы, соединяющие цитоплазму и ядро. Канал ядерной поры, диаметр которого около 80 нм, выстлан тремя циклическими рядами белковых гранул: два наружных кольца (цитоплазматическое и ядерное) и одно внутреннее (центральное), каждое состоит из восьми субъединиц. Внутри ядерной поры часто выявляется центральная гранула1. Совокупность этих структур называется комплексом ядерной поры, или поровым комплексом. В состав поро- вого комплекса входят белки-рецепторы, обеспечивающие регуляцию обмена продуктами (различными молекулами и частицами) между ядром и цитоплазмой. Через ядерные поры в ядро поступают синтезированные в цитоплазме белки, имеющие в своей структуре сигнальные участки — нуклеофильные хвосты. Эти фрагменты белковых молекул имеют специфическую последовательность аминокислот, так называемую последовательность ядерной локализации, которую и распознают рецепторы ядерных поровых комплексов. Из ядра в цитоплазму транспортируются зрелые продукты транскрипционной[2] [3] активности ядра: молекулы РНК и субъединицы рибосом.

Ядерные поры — это консервативные структуры, их размер и строение стандартны для всех эукариотических клеток. Разрушая ядерную оболочку, можно выделить изолированные ядерные поры, которые при этом сохраняют свою структуру. Количество ядерных пор зависит от метаболической активности клетки и может изменяться в разные периоды ее жизненного цикла. Они могут занимать от 3 до 35 % поверхности ядерной оболочки.

Перинуклеарное пространство — это полость шириной около 15— 40 нм, разделяющая наружную и внутреннюю ядерные мембраны и соединенная каналами с внутренней полостью эндоплазматического ретикулума.

  • [1] Многоядерными клеточными элементами у животных являются симпласт и синцитий. Симпласт (от греч. syn — вместе и plastos — образованный) — это тканеваяструктура, образованная в результате слияния клеток одного типа, имеющая общуюцитоплазму, в которой располагаются многочисленные ядра. К симпластам относятсяостеокласты, волокна поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани, гигантскиеклетки инородных тел. Синцитий (от греч. syn — вместе и kytos — клетка) представляетсобой многоядерную структуру, при образовании которой делящиеся клетки не полностью теряют связь друг с другом (неполная цитотомия) и соединяются при помощиобособленных участков цитоплазмы, так называемых цитоплазматических мостиков.В организме человека синцитий — характерная структура сперматогенного эпителиясеменных канальцев (см. главу 2).
  • [2] По некоторым представлениям, это — транспортируемая из ядра через поровыйкомплекс субъединица рибосомы.
  • [3] Транскрипция (от лат. transcriptio, букв. — переписывание) — это биосинтез молекул РНК на соответствующих участках ДНК.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >