Реферат на тему:
“Будова і значення ядра в клітині.
Типи поділу рослинних клітин”
Всі клітини тварин (за невеликим винятком — еритроцити) і рослин мають ядро. В більшості клітин є одне ядро, рідше трапляються дво і багатоядерні клітини. Багатоядерними є клітини деяких видів найпростіших, а також клітини печінки, мозку і м'язів людини. Вони часто виникають внаслідок злиття кількох клітин в одну. Форма ядра здебільшого залежить від форми та розмірів клітини. Зазвичай у кулястих клітинах ядро має округлу форму, у видовжених м'язових клітинах ядро також видовжене. У деяких клітинах ядра можуть мати неправильну форму, наприклад, у лейкоцитів підковоподібні або лапчасті ядра. Форма ядра може змінюватися з віком клітини й залежить від її функціонального стану. Розміри ядра найчастіше коливаються від 2 до 20 мкм. Для кожного типу клітин існує певне ядерноплазматичне співвідношення, порушення якого призводить до поділу клітини або її загибелі.
Ядро інтерфазної клітини вкрите двома цитоплазматичними мембранами, які відсутні лише в період мітотичного поділу. Зовнішня мембрана ядра часто переходить у мембрани ендоплазматичної сітки і простір між двома ядерними мембранами сполучається з її каналом.
В ядерних мембранах є пори діаметром 80—100 нм. Крізь них відбувається обмін між ядром і цитоплазмою.
Вміст ядра називають ядерним соком (каріоплазмою). У ньому міститься 1—2 ядерця й особлива речовина — хроматин (гр. chroma — колір, забарвлення). Ця речовина добре фарбується ядерними барвниками. У прокаріотів хроматин складається лише з молекул ДНК, а в еукаріотів — із ДНК, сновних низькомолекулярних білків (гістонів), невеликої кількості кислих білків та ІРНК. В інтерфазному ядрі, тобто в період між поділами клітин, хроматин (інтерфазна хромосома) перебуває у вигляді дрібної дифузної зернистості (еухроматин) або тонких ниток і щільних зерен різного розміру (гетерохроматин). Співвідношення еухроматину та гетерохроматину залежить від активності процесів у клітині. Чим інтенсивніше відбуваються різноманітні процеси синтезу в клітині, тим більше в них еухроматину, і навпаки. У процесі мітозу в результаті конденсації і скорочення тонких ниток та злиття окремих грудочок хроматину формуються паличкоподібні хромосоми. В період інтерфази в ядрі клітини відбуваються складні процеси біосинтезу ДНК, яка входить до складу хроматину, а також синтез ІРНК (транскрипція — зчитування інформації про структуру білка; див. "Біосинтез білка").
Ядерця мають розміри 0,5—1,0 мкм, містять велику кількість РНК і білка. Вони є місцем синтезу рибосомальної і транспортної РНК, ядерних білків та рибосом. Під час мітозу ядерця зникають, а потім формуються знову в телофазі. Утворення їх пов'язане з функціонуванням певних ділянок хромосом (ядерцевих організаторів), специфічних для кожного виду.
Ядро — це не просто важлива частина клітини, а центр керування її життєвими процесами — обміном речовин, рухом, розмноженням. В ядрі зосереджена основна маса ДНК, яка є носієм спадкової (генетичної) інформації, тобто ядро виконує функцію зберігання інформації про всі ознаки організму, а під час поділу клітини передає її дочірнім клітинам. Позбавлені ядра клітини (наприклад, еритроцити людини) мають порівняно коротку тривалість життя і не здатні до подальшого поділу і відновлення своєї цілісності в разі пошкодження (мал. 7)
Мал. 7. Одноклітинна зелена водорість ацетабулярія (ілюстрація ролі ядра в регенерації):
а — цілісний організм; б — перерізана особина адетабулярії; в — нижня частина відновлює "шапку" (верхня частина, яка позбавлена ядра, гине).
Таблиця 1. Характерні ознаки клітин прокаріотів та еукаріотів
| Показник | Прокаріоти | Еукаріоти |
| Зовнішня клітинна мембрана | Є | Є |
| Ядро, вкрите ядерною мембраною | Немає | Є |
| Генетичний апарат | Одна нитка ДНК, зазвичай замкнена в кільце | Парні хромосоми, які складаються з комплексу ДНК і білка |
| Ендоплазматична сітка | Немає | Є |
| Рибосоми | Є(дрібніші) | Є |
| Клітинний центр | Немає | Є у більшості тварин і деяких рослин |
| Мітохондрії | Немає | Є |
| Комплекс Гольджі | Немає | Є |
| Лізосоми | Немає | Є |
| Джгутики | Є у деяких видів | Є у деяких видів, складної будови |
| Поділ | Простий, якому передує реплікація ДНК | Мітоз (непрямий) |
Прокаріоти та еукаріоти. Будова органел і інтерфазного ядра, що описана вище, характерна для клітин усіх тварин і більшості видів рослин та грибів. Ці організми дістали назву ядерних, або еукаріотів. Інша група організмів, менша за чисельністю і, мабуть, давніша за походженням, дістала назву прокаріотів (доядєрних). До них належать бактерії та синьозелені водорості (їх відносять до царства Дроб'янки), в яких немає справжнього ядра та багатьох органел цитоплазми. Замість ядра у них є нуклеоїд (утвір, подібний до ядра). Він складається із сукупності нуклеїнових кислот і білків (серед них 90 % ДНК і 10 % припадає на білки і РНК), які лежать у цитоплазмі і не відділені від неї мембраною (табл. 1).
Поділ клітин — основа розмноження та індивідуального розвитку організмів. Усі клітини багатоклітинного організму утворюються внаслідок розмноження (поділу) існуючих клітин. Поділ клітин відбувається шляхом мітозу (гр. mitos — нитка) та амітозу (точніше, поділ клітини супроводжується мітозом або амітозом; див. далі). Ріст організму і постійне самооновлення всіх його тканин і органів також пов'язані з процесом поділу клітин. Комплекс процесів, внаслідок яких з однієї клітини утворюються дві нові, прийнято називати мітотичним (клітинним) циклом. Він включає період власне мітозу, цитокінез (процес поділу цитоплазми між двома дочірніми клітинами) та інтерфазу. Інтерфаза передує поділу клітин і є досить важливим підготовчим періодом: 1) клітина виконує свою функцію; 2) синтезує необхідні речовини для наступного поділу.
Під час інтерфази в клітині здійснюються всі основні процеси обміну речовин та енергії. Хромосоми в цей період хоч і невидимі, але продовжують зберігати свою індивідуальність, що підтверджують дані спеціальних експериментів. Складові частини їх — молекули ДНК — перебувають у деспіралізованому (розкрученому) стані і спрямовують синтетичні реакції в клітині. Перед поділом здійснюється процес самоподвоєння молекул ДНК у хромосомах ядра (редуплікація). Подвійний ланцюг молекули ДНК під впливом спеціального ферменту поступово розкручується на два одинарні, і до кожного з них за принципом комплементарності відразу ж приєднуються вільні нуклеотиди. Так заново відновлюється подвійна структура ДНК. Однак тепер уже таких подвійних молекул виходить дві замість однієї. Тому синтез ДНК і дістав назву саморепродукції, або реплікації (див. с. 48): кожна молекула ДНК начебто сама себе подвоює. Саморепродукція молекул ДНК забезпечує подвоєння числа хромосом, тобто кожна із гомологічних хромосом складається з двох хроматид. Із двох ідентичних молекул ДНК (хроматид) одна відходить до одного полюса клітини, що ділиться, друга — до іншого. Тому дві дочірні клітини, які виникають внаслідок поділу, отримують весь обсяг біохімічної і генетичної інформації, який містила ядерна ДНК материнської клітини.
До числа найважливіших змін у клітині, які відбуваються в інтерфазі і готують клітину до поділу, належать спіралізація і скорочення хроматид; подвоєння центріолей; синтез білків майбутнього ахроматинового веретена, синтез високоенергетичних сполук (в основному АТФ). Клітина припиняє свій ріст і готова вступити в профазу мітозу.
Мітоз — складний процес поділу ядра, внаслідок якого відбувається точний розподіл комплексу хромосом з наявною в них ДНК між дочірніми клітинами (мал. 12).
Процес мітозу поділяють на чотири фази: профаза, метафаза, анафаза і телофаза, кожна з яких без різкої межі змінює одна одну.
Мал. 12. Схема мітозу в гіпотетичній клітині, яка має дві хромосоми (показано процес зміни хромосом і клітинного центру): 1—3 — профаза; 4 — прометафаза; 5 — метафаза; 6 — анафаза; 7,8 — телофаза; а — центромера; б — ядерце; в — центріоль; г — хромосома; д — ядераа оболонка
Профаза. На самому початку профази дві центріолі клітинного центру відходять одна від одної до протилежних полюсів клітини, ядро клітини збільшується в розмірах у 1,5 раза. Тоненькі і довгі нитки хроматину (інтер фазна хромосома), яких практично не видно під оптичним мікроскопом в інтерфазному ядрі, вкорочуються і товщають, стають добре помітними хромосомами. Між грудочками хроматину, які в інтерфазі були ділянками спіралізованих хромосом (гетерохроматин), у профазі з'являються щільні нитки із знову спіралізованих хромосом, внаслідок чого утворюються паличкоподібні хромосоми. На початку профази хромосоми розміщені хаотичним клубком, але вже на цій стадії видно, що кожна хромосома складається з двох спіралеподібних ниток — хроматид, які прилягають одна до одної по всій довжині, але сполучені між собою лише в ділянці первинної перетяжки (центромери). Центромера — це найтонша (найменш спіралізована) ділянка хромосоми, яка ділить хромосому на два плеча. Місце розташування центромери у кожної пари хромосом постійне, воно зумовлює їхню форму. Залежно від місця розташування центромери розрізняють метацентричні (плечі майже однакові), субметацентричні (плечі різної довжини) та акроцентричні (одне плече майже непомітне) хромосоми. У деяких хромосом можуть бути і вторинні перетяжки (мал. 13). В кінці профази зникає ядерце і розчиняється оболонка ядра під дією ферментів лізосом. У результаті клубок хромосом виявляється в центральній частиш клітини. Одночасно з'являється ахроматинова фігура, що складається з тонких ниток, які йдуть від полюсів клітини (або від центріолей у клітинах тварин). Ахроматинова фігура має вигляд веретена (її називають веретеном поділу), загостреними кінцями вона спрямована до полюсів клітини, а розширена її частина розташовується в центрі клітини. Ахроматинові нитки — це тоненькі трубочки, одні з яких короткі і прикріплені одним кінцем до первинної перетяжки хромосоми, а іншим до центріолей (або до "полярної шапочки" у вищих рослин), інші — довгі, вони зв'язують обидва полюси веретена. За своїм хімічним складом це білки, які здатні до скорочення.