Ядро клітини, його будова і функції. Хромосоми. Склад і будова хромосом.

Більшість клітин живих організмів мають одне ядро. Рідше зустрічаються дво- та багатоядерні клітини (наприклад у молочних судинах рослин та посмугованих м’язах. Деякі клітини у дорослому стані не мають ядра, наприклад еритроцити ссавців, або клітини ситоподібних трубок рослин. Форма й розміри ядра дуже мінливі і залежать від виду організму, типу, віку та функціонального стану клітини.

 

 

Ядерна оболонка. Від цитоплазми вміст ядра відокремлений подвійною мембраною – ядерною оболонкою. Між зовнішньою та внутрішньою мембранами є простір завширшки від 20 до 60 нм., але в деяких місцях зовнішня мембрана сполучається з внутрішньою навколо особливих отворів діаметром близько 90 нм - ядерних пор. Ці пори прикриті особливими тільцями. Зовнішня мембрана в деяких місцях переходить в канали ендоплазматичної сітки і має на своїй поверхні рибосоми. Внутрішня мембрана рибосом не містить. У більшості клітин ядерна мембрана зникає під час поділу (за винятком деяких одноклітинних тварин, водоростей і грибів), а в період між двома поділами - утворюється знову.

Нуклеоплазма. Вміст ядра представляє собою желеподібний матрикс (нуклеоплазма, каріоплазма, ядерний сік) в якому знаходяться хроматин, одне чи кілька ядерець. До складу ядерного матриксу входять примембранні та міжхроматинові білки, білки-ферменти, РНК, ділянки ДНК а також різноманітні йони та нуклеотиди.

Ядерця. Округлі, дуже ущільнені, не обмежені мембраною ділянки клітинного ядра діаметром близько 1-2 мкм. Форма і розміри ядерець залежать від їх функціональної активності: чим більше ядерце – тим воно активніше. До складу ядерець входить близько 80% білку, 10-15% РНК, 2-12% ДНК. У ході поділу клітини ядерця руйнуються, а в кінці поділу знову формуються навколо певних ділянок хромосом, які називаються ядерцевими організаторами. В ядерцях знаходяться гени р-РНК і саме тут відбувається її синтез. Через пори в ядерній оболонці р-РНК переходять в цитоплазму клітини.

Хроматин. На забарвлених препаратах клітини хроматин представляє собою сітку тонких ниток (фібрил), дрібних гранул або глобул. Основу хроматину складають нуклеопротеїни – довгі ниткоподібні молекули ДНК (40%) з’єднані із специфічними білками – гістонами. До складу хроматину входять також РНК, кислі білки, ліпіди та мінеральні речовини (іони кальцію та магнію) а також фермент ДНК-полімераза, необхідний для реплікації ДНК. У процесі поділу клітини нуклеопротеїни спіралізуються, вкорочуються, у результаті ущільнюються і формуються в компактні паличковидні хромосоми, які можна побачити за допомогою світлового мікроскопа.

Кожна хромосома має первинну перетяжку – центромеру – яка ділить хромосому на два плеча. В області первинної перетяжки розміщене фібрилярне тільце кінетохор, який регулює рух хромосом при клітинному поділі – саме до нього кріпляться нитки веретена поділу, які розводять хромосоми до полюсів клітин. У залежності від місця розташування перетяжки розрізняють три основних види хромосом:

· перетяжка розташована посередині і плечі мають однакові розміри - хромосоми називають рівноплечим або метацентричними.

· перетяжка зміщена до одного полюса - хромосоми називають субметацентричними або нерівноплечими.

· Перетяжка дуже зміщена і одне плече набагато коротше за інше – акроцентричними або одноплечими.

Для кожної клітини того чи іншого виду живих організмів властива певна кількість, розміри та форма хромосом. Сукупність хромосом соматичної клітини, типова для даної систематичної групи, називається хромосомним набором або каріотипом. Кількість хромосом у зрілих статевих клітинах називається галоїдним набором і позначається n. Соматичні клітини містять подвійний набір хромосом (диплоїдний набір) який позначається 2n. Клітини, які мають більш як подвійну кількість хромосом називають поліплоїдними і позначають 4n, 6n тощо. Парні хромосоми, тобто однакові за формою, структурою та розмірами, але різні за походженням (одна материнська, інша – батьківська) називаються гомологічними. Хромосоми, які визначають стать організму називаються статевими. Кількість хромосом в каріотипі не пов’язана з рівнем організації живих організмів. Разом з тим потрібно пам’ятати, що живі організми одного виду мають однакову кількість хромосом, тобто для них характерна видова специфічність каріотипу.

Функції ядра:

· Зберігання і передача спадкових ознак у вигляді незмінної структури ДНК. Спадкова інформація в ядрі може змінюватись внаслідок мутацій. Це зумовлює спадкову мінливість.

· Управління процесами життєдіяльності клітини шляхом утворення білоксинтезуючого апарату. В ядрах відбувається формування рибосом за участю ядерець. Вони надхо­дять у цитоплазму і беруть участь у біосинтезі білків.

 

14. Загальний план будови клітини. Порівняльна характеристика клітин прокаріотів та еукаріотів.

Клітина – основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, иференційована ділянка цитоплазми, яка оточена мембраною.

 

 

Ознаки	Надцарство Прокаріоти	Надцарство Еукаріоти
Царство Дробянки	Царство Рослини	Царство Тварини	Царство Гриби
Клітинна мембрана	+	+	+	+
Надмембранний комплекс	Кліт. стінка	Кліт. стінка	Глікокалікс	Кліт. стінка
Сформоване ядро	-	+	+	+
Цитоплазма	+	+	+	+
Пластиди	-	+	-	-
Мітохондрії	-	+	+	+
Комплекс Гольджі	-	+	+	+
Ендоплазматична сітка	-	+	+	+
Лізосоми	-	+	+	+
Вакуолі	Інколи-газові	+	+	+
Рибосоми	+	+	+	+
Клітинний центр	-	+	+	+

Будова тваринної клітини.

Як відомо, внутрішній вміст клітини, за винятком ядра, називають цитоплазмою. Це неоднорідний колоїдний розчин – гіалоплазма - в якому розташовані органели та інші структури. В еукаріотичних клітинах існує система внутрішньоклітинних мембран. Вони поділяють внутрішнє середовище клітини на функціональні ділянки, що забезпечує можливість одночасного перебігу багатьох, часто несумісних, біохімічних процесів. Основні клітинні функціональні ділянки - це ендоплазматична сітка, комплекс Гольджі, мітохондрії, пластиди, лізосоми, ядро. Між різними мембранними структурами еукаріотичної клітини існує тісний зв'язок. Усі функціональні ділянки клітини класифікують за наявністю мембран та їх кількістю: немембранні органели (рибосоми, клітинний центр); одномембранні органели (комплекс Гольджі, ендоплазматична сітка, лізосоми, вакуолі); двомембранні органели (мітохондрії, пластиди).

Як відомо, внутрішній вміст клітини, за винятком ядра, називають цитоплазмою. Це неоднорідний колоїдний розчин - гіалоплазма, в якому розташовані органели та інші структури:

 

 

 

взаємоперетворення

Гіалоплазма як внутрішнє середовище клітини об'єднує в єдину функціональну біологічну систему всі клітинні структури і забезпечує їхню взаємодію. В ній відбуваються транспорт речовин і деякі процеси обміну речовин.

У гіалоплазмі містяться різноманітні мембранні структури:

Органела	Особливості будови	Функції
Клітинний центр (цен-тросома)	У розмірах 0,1—0,3 мкм. Складається з 1—2 цен-тріолей оточених цен-тросферою. Центріолі мають форму цилін-дричних тілець.	Утворює мікротрубочки для внутрішньоклітинного транспорту. Бере участь у процесах клітинного поділу.
Рибосоми	У розмірах 15-20 нм. Тільця округлої форми утворені нуклеопротеї-дами. Складаються з двох різних за розмірами субодиниць: мала, для приєднання І-РНК і т-РНК, велика, для синтезу поліпептидного ланцюга.	Матричний синтез білка.
Органели руху: Війки Джгутики Псевдоподії	Вирости цитоплазми, які утворенні системою мікротрубочок.	Забезпечують рух.
Ендоплазма-тична сітка	Система порожнин у вигляді мікроскопічних канальців та їхніх роз-ширень, обмежених мем-браною, які сполучають-ся між собою. Розрізня-ють зернисту та незер-нисту. На мембранах зернистої ендоплазма-тичної сітки розташовані рибосоми, а на мембра-нах незернистої рибосом немає.	Мембрани зернистої: беруть участь у формуванні зовнішньої оболонки ядра. На них синтезуються білки та накопичуються у її порожнинах. Зерниста ЕПС бере участь у синтезі компонентів клітинних мембран. На мембранах незернистої ЕПС синтезуються ліпіди, вуглеводи, стероїди, які накопичуються у її порожнинах; відбуваються процеси обміну полісахаридів (глікогену). У її порожнинах (печінка) накопичу-ються і знешкоджуються токсичні для клітини сполуки.
Комплекс Гольджі	Основною структурною одиницею є плоскі цис-терни (мішечки), оточені мембраною. Поруч є пу-хирці та канальці. Цис-терни полярні: до одного з полюсів підходять пу-хирці, які відриваються від ЕПС. Зливаючись із цистернами, пухирці від-дають їм свій вміст. Від іншого полюса цистерн відходять пухирці з різ-ними речовинами, завдя-ки чому вони транс-портуються в клітині.	У органелі накопичуються і певним чином змінюються деякі сполуки (наприклад, білки). У вигляді пу-хирців вони відходять від комплексу Гольджі і транспортуються за допо-могою мікротрубочок. У цистернах синтезуються деякі полісахариди. Бере участь в утворенні лізосом. Бере участь у побудові плазматичної мембрани та інших клітинних мем-бран. З елементів комплексу Гольджі в головці сперматозоїдів утворюється чашоподібний утвір - акросома, що забезпечує проникнення спермато-зоїда в яйцеклітину.
Лізосоми	Пухирці діаметром 100-180 нм, оточені мембра-ною і заповнені гідролі-тичними ферментами. Лізосоми відрізняються будовою. Первинні лізо-соми утворені комплек-сом Гольджі. Зливаючись з піно- або фагоцитозни-ми пухирцями, вони ут-ворюють вторинні.	Гідролітичні ферменти, здатні роз-щеплювати органічні сполуки (білки, вуглеводи, ліпіди тощо) забезпечують процеси внутрішньо клітин-ного травлення. Ще один тип лізосом бере участь у перетравленні окремих компонентів клітин, цілих клітин або їхніх груп. Так знищуються дефектні органели, ушкоджені чи мертві клітини, зникає хвіст у пуголовків тощо.
Вакуолі	Порожнини в цитоплаз-мі, заповнені рідиною і оточені мембраною. Роз-різняють різні види. Вакуолі клітин рослин утворюються з пухирців ендоплазматичної сітки. Дрібні вакуолі об’єдную-ються і можуть займати майже весь об'єм цито-плазми. Вони заповнені клітинним соком – вод-ним розчином продуктів обміну, пігментів, тощо.	Функції вакуолей: підтримують тур-гор, забезпечуючи збереження форми клітин, містять запасні речовини. Завдяки напівпроникності мембрани вакуолей через них транспортуються речовини з гіалоплазми в порожнину вакуолей і навпаки. Скоротливі вакуолі прісноводних одноклітинних тварин і водоростей формуються з елементів комплексу Гольджі. Регу-люють внутрішньоклітинний тиск, виводячи воду з клітини, беруть участь у виведенні деяких розчинних продуктів обміну речовин.
Мітохондрії	Тільця розміром від 0,5 до 10 мкм. Кількість від 1 до 100 000 і більше Поверхневий апарат ут- ворений двома мембра-нами. Зовнішня гладень-ка, відмежовує органелу від гіалоплазми. Внут-рішня утворює випинан-ня у вигляді крист. Між мембранами мітохондрій є щілина 10-20 нм. На поверхні внутрішньої мембрани, оберненій всередину мітохондрії, є грибоподібні утвори - АТФ-соми. Внутрішній простір заповнений на-піврідким матриксом (ДНК, іРНК, тРНК, рибосоми, гранули солей кальцію і магнію).	Основна функція мітохондрій - синтез АТФ. Цей процес відбувається за допомогою енергії, яка вивіль-няється під час окиснення орга-нічних сполук. Початкові етапи цих процесів відбуваються у матриксі, а наступні, зокрема синтез АТФ, - у внутрішній мембрані.
Хлоропласти	Видовжені, 5-10 мкм. По-верхневий апарат утворе-ний 2 мембранами, між якими є простір в 20-30 нм. Внутрішня мембрана утворює ламели (плоскі видовжені складки), ти-лакоїди (сплощені ваку-олі). Ламели утворюють сітку, або розташовують-ся паралельно. Між ла-мелами розташовані ти-лакоїди, зібрані у купки по 50. Такі купки нази-вають гранами. У тила-коїдах містяться основні пігменти та всі фер-менти, необхідні для процесу фотосинтезу. У матриксі хлоропластів є молекули ДНК, рибо-соми, зерна крохмалю.	Основна функція хлоропластів – фо-тосинтез. Крім того, в них, як і в мітохондріях, синтезується АТФ. У хлоропластах також синтезуються деякі ліпіди, білки мембран тилакоїдів, ферменти, які каталізують реакції фотосинтезу.