§ 23. Ядро. Ядрышки

Вопрос 1. Все ли клетки имеют ядра? У каких организмов клетки не содержат оформленного ядра?

Прокариотические клетки не имеют ядра (клетки бактерий и сине — зеленых водорослей). У эукариотических организмов во всех клетках есть ядро, за исключением зрелых эритроцитов и тромбоцитов млекопитающих, а также клеток ситовидных трубок растений.

Вопрос 2. Встречаются ли в природе многоядерные клетки? Приведите примеры.

Да, встречаются. Многоядерные клетки: клетки скелетных мышц, волокна поперечнополосатой мускулатуры, до 20% клеток печени человека, мыши, крапива двудомная, виноградная улитка, гриб — трутовик, клоп ягодный, кишечная палочка, инфузория туфелька.

Вопрос 3. Какие вещества отвечают за хранение, передачу и реализацию наследственной информации в биологических системах?

Нуклеиновые кислоты.

Вопрос 4. Эритроциты человека и млекопитающих животных — красные кровяные клетки, которые во взрослом (зрелом) состоянии совсем не имеют ядра. Оно выдавливается из этой клетки в процессе её созревания. А вот эритроциты большинства других животных — ядерные. Эта особенность очень помогала сыщикам уже более 100 лет тому назад определять, не подменил ли преступник место преступления, налив где — нибудь птичьей крови, например куриной. Как вы думаете, почему эритроциты человека не имеют ядра? Какой в этом физиологический смысл?

Ядро эритроцита утратилось в процессе эволюции. Отсутствие ядра в этих клетках позволяет вмещать больше молекул гемоглобина и использовать для транспортировки кислорода и углекислого газа весь объем клетки.

Поэтому каждый эритроцит человека может захватывать больше кислорода, чем эритроциты низших животных, например, лягушки. Так на высоких ступенях развития животного мира отдельные клетки "приносят себя в жертву" всему живому организму.

Вопрос 5. Какова функция ядра в клетке?

В ядре содержится вся информация о процессах жизнедеятельности, росте и развитии клетки. Эта информация хранится в ядре в виде молекул ДНК, входящих в состав хромосом. Поэтому ядро координирует и регулирует синтез белка, а, следовательно, все процессы обмена веществ и энергии, протекающие в клетке.

Вопрос 6. Какое строение имеет оболочка ядра клетки? Какие функции она выполняет?

Ядерная оболочка образована двумя мембранами (наружной и внутренней). Внешняя мембрана ядерной оболочки имеет ряд структурных особенностей, что позволяет отнести ее к мембранной системе эндоплазматической сети. Например, на внешней ядерной мембране основном располагается небольшое количество рибосом. Существует много данных о непосредственном переходе внешней ядерной мембраны в систему канальцев гранулярной эндоплазматической сети. Наружная ядерная мембрана большинства животных и растительных клеток не является ровной и может образовывать разного размера вырасти в виде пузырьков или длинных трубчатых образований в сторону цитоплазмы. Со стороны кариоплазмы к внутренней ядерной мембраны прилегает фибриллярный слой, так называемая ядерная ламина, построенная из промежуточных филаментов. Ядерная ламина связана с хромосомным материалом ядра.

Между ядерными мембранами есть небольшое пространство (перинуклеарное). Ядерная оболочка пронизана многочисленными отверстиями — ядерными порами. Это позволяет молекулам и даже некоторым органоидам перемещаться между содержимым ядра, которое называется кариоплазма, и цитоплазмой.

Функции:

1. отделяет содержимое ядра, его генетический материал от цитоплазмы, ограничивает свободный доступ в ядро или выход из него различных веществ.

2. регулирует транспорт макромолекул между ядром и цитоплазмой. Например, известно, что гистоны и другие белки после синтеза в цитоплазме мигрируют в ядро. Известен также и обратный процесс транспорта веществ из ядра в цитоплазму. Это прежде всего касается транспорта РНК и рибонуклеопротеидов, образующиеся исключительно в ядре. Транспорт высокомолекулярных соединений, а также рибосом через ядерную оболочку осуществляется через поры.

3. участвует в поддержании внутренней структуры ядра в интерфазе путем фиксации хромосомного материала к внутренней ядерной мембраны.

Вопрос 7. Что представляет собой хроматин? Какую функцию в ядре выполняют белки — гистоны?

Хроматин представляет собой хромосомы в деспирализованном состоянии. Хроматин — это ДНК, связанная с белками. Перед делением клетки ДНК плотно скручивается, образуя хромосомы, а ядерные белки — гистоны — необходимы для правильной укладки ДНК, в результате которой объём, занимаемый ДНК, во много раз уменьшается. В растянутом виде длина хромосомы человека может достигать 5 см.

Вопрос 8. Что представляют собой хромосомы? Каково их значение в клетке?

Хромосомы — это плотные палочки или нитевидные тельца, которые заметны в ядре клетки во время митотического деления.

Каждая митотическая хромосома состоит из двух хроматид (d — хромосома). В каждой хромосоме можно заметить суженное место — первичную перетяжку (центромеру), которая разделяет хромосому на два плеча (плечи бывают разной длины). Каждый вид растительных и животных организмов имеет специфику числа, размеров и строения хромосом.

Значение хромосом:

1) хранят наследственную информацию.

2) воспроизводят ее в процессе репликации.

2) участвуют в реализации генетической информации. С ДНК (которая составляет основу хромосом) в процессе транскрипции информация переписывается на иРНК.

Вопрос 9. Каковы основные функции ядрышек, содержащихся в ядре клетки?

Ядрышки — участки ДНК, которые отвечают за синтез молекул РНК и белков, использующихся клеткой для построения рибосом.

Основная функция ядрышка — образование рибосомных субъединиц.

Вопрос 10. Продолжайте заполнение сравнительной таблицы о строении клеток эукариотов (см. задание 1 на с. 152).

Вопрос 11. Прочитайте описание эксперимента и оформите его как мини — исследование. Роль ядра в клетке можно продемонстрировать на примере следующего эксперимента. Нужно разделить клетку амёбы на две равные части, отличающиеся друг от друга только тем, что в одной из них будет содержаться ядро, а другая соответственно окажется без него. В итоге мы увидим, что первая часть быстро оправится от последствий травмы и будет активно питаться, расти и даже делиться. Вторая же часть просуществует всего несколько дней, а затем погибнет. Но если в неё ввести ядро от другой амёбы, то она быстро восстановится в нормальный одноклеточный организм.

Мини — исследование строится по единому алгоритму, который отражает этапность работы над научно — исследовательской проблемы. Это выбор проблемы; сбор информации об уже имеющихся в науке знаниях по изучаемой проблематике; анализ и обобщение полученных знаний по проблеме; разработка концепции и планирование исследования; подбор методов и методик осуществления исследования; проведение исследования; обработка полученных данных; письменное оформление теоретического и эмпирического материала в виде целостного текста; представление работы на рецензирование; представление к защите и защита работы.

Структура работы должна быть представлена следующим образом: титульный лист; содержание; введение; главы основной части; выводы; заключение; список литературы; приложения.

Проблема. Роль ядра в клетке.

Гипотеза. Большинство клеток живых организмов без ядра нормально жить и функционировать не могут.

Объект исследования: амёба обыкновенная.

Предмет исследования: важно ли наличие ядра в клетке.

Методы исследования: морфологический, наблюдение, метод извлечения ядра из клетки.

Цель исследования: исследовать важность присутствия ядра на процессы жизнедеятельности клетки и одноклеточного организма в целом.

Задачи исследования:

1. Разделить клетку амёбы на две равные части, отличающиеся друг от друга только тем, что в одной из них будет содержаться ядро, а другая соответственно окажется без него.

2. Отмечать изменения в жизнедеятельности клеток.

3. В клетку без ядра ввести ядро от другой амёбы.

4. Отмечать изменения в жизнедеятельности клетки.

Вопрос 12. Обсудите с одноклассниками: почему иногда в информационных источниках о строении клетки ядро не относят к органоидам клетки?

Порой под органоидами понимается исключительно лишь постоянные структуры клетки, которые находятся в ее цитоплазме. Здесь эти компоненты клетки сопоставляются с органами многоклеточного организма. По этой же причине ядро клетки и ее ядрышко не называют органоидами, равно как и не являются органоидами клеточная мембрана, реснички и жгутики.