95953

Будову та функції клітинного ядра, його значення в життєдіяльності організму

Реферат

Биология и генетика

В ядрі синтезується РНК. В ядерця проходить синтез р-РНК інших видів РНК і створення субодиниць рибосом. У геномі клітини є спеціальні ділянки так звані ядерцеві організатори що містять гени РНК рРНК навколо яких і формуються ядерця. У ядерці відбувається синтез РНК полімеразою її дозрівання збірка рибосомних субчастинок.

Украинкский

2015-10-01

629.04 KB

0 чел.

  1.  КЛІТИНА ТА ЇЇ ОРГАНЕЛИ

Тіло людини складається з безлічі клітин – основних одиниць будь-якої живої істоти. В організмі дорослої людини налічується більше двохсот трильйонів клітин, що складаються з подібних структурних елементів, але таких, що мають різну форму і відповідають за різні функції. Згідно своїх характеристик вони згруповані у волокна, що формують тканини, до складу яких входять також рідини і мінеральні солі.

Клітина – елементарна структурна одиниця живого організму – є сновною складовою нашого організму: до неї входять елементи, що необхідні взаємообміну з навколишнім середовищем, призначення яких є підтримка цілісності клітини і отримання поживни речовин, а також розмноження поділом хромосом.

Органела  зазвичай вільно-плаваюча  частина  еукаріотичної клітини, яка виконує специфічну функцію (рис. 1). Історично,  органели були виявлені за допомогою різноманітних форм мікроскопії або завдяки клітинному фракціонуванню.

Рецептори  та інші  дрібні, молекулярного рівня, структури, органелами не називають. Кордон між молекулами і органелами дуже нечіткий. Так,  рибосоми,  які зазвичай однозначно відносять до органел, можна вважати і складним  молекулярним  комплексом.  Все  частіше  до  органел  зараховують і інші  подібні комплекси  порівняних   розмірів та рівня складностіпротеасоми, сплайсосоми  та ін. У той же  час можна порівняти за  розмірами елементи  цитоскелету (мікротрубочки,  товсті  філаменти  поперечносмугастих м'язів і т. п.) зазвичай до органел не відносять. Ступінь  постійності  клітинної структури теж  ненадійний  критерій  її віднесення  до органел. Так,  веретено поділу, що хоча і не постійно, але закономірно присутня у всіх еукаріотичнихклітинах,  зазвичай до органел не відносять, а везикули,  які постійно  з'являються  і  зникають  в  процесі  обміну  речовин відносять.

Рис. 1  – Цитоплазма разом з її компонентами (органелами) у типовій тваринній клітині

  1.  КЛІТИННЕ ЯДРО

Ядро – сферичне утворення, що містить в собі генетичний матеріал, відповідальний за функціонування клітини і передачу спадкової інформації (рис. 2, 2.1).

Ядро присутнє у всіх еукаріотичних клітинах, за винятком зрілих еритроцитів і ситовидних трубок рослин. Клітини, як правило, мають одне ядро, але іноді зустрічаються багатоядерні клітини.

2.1. Історія відкриття клітинного ядра

В 1831 році англійський  природознавець  Роберт Браун вивчав різні види рослин, зразки яких він зібрав під час подорожі до Австралії. Браун був дуже уважним до деталей, а клітини рослин особливо цікавили його. Розглядаючи їх під мікроскопом, він побачив дещо цікаве: кожна клітина містила круглий і непрозорий елемент. Він назвав його ядром.

Дізнавшись про спостереження Брауна, німецький фізіолог Теодор Шванн почав шукати подібні елементи в клітинах пуголовків і знайшов. Кожна клітина містила ядро. Це був революційний прорив — свідчення того, що всі види життя пов'язані між собою. В одній із книг Шванн описав різні типи клітин, взяті від різноманітних організмів і визначив їх за фактом наявності ядра.

Усвідомлення того, що є елемент спільний для всіх організмів, не тільки для рослин, а й для тварин, поєднало рослинне і тваринне царство у щось спільне, щось, що мало однакові риси.

2.2. Будова клітинного ядра

Ядро буває кулястої чи овальної форми. В деяких клітинах зустрічаються сегментовані ядра. Розміри ядер – від 3 до 10 мкм у діаметрі.

 Ядро необхідне для життя клітини. Воно регулює активність клітини. У ядрі зберігається спадкова інформація, що міститься в ДНК. Ця інформація, завдяки ядру, при поділі клітини передається дочірнім клітинам. Ядро визначає специфічність білків, що синтезуються в клітині. У ядрі міститься безліч білків, що необхідні для забезпечення його функцій. В ядрі синтезується РНК.

Ядро складається з поверхневого апарту, що відділяє його від цитоплазми, ядерний матрикс – внутрішнє середовище ядра – складається з каріоплазми (ядерний сік), одного чи декількох ядерець та ниток хроматину.

Рис. 2 – Діаграма клітинного ядра

  1.  Будова ядерної оболонки

Поверхневий апарат ядра утворений двома мембранами – зовнішньою та внутрішньою, між якими є заповнений рідиною щілиноподібний простір від 20 до 60 нм завширшки. Але в деяких місцях зовнішня мембрана сполучена з внутрішньою навколо мікроскопічних отворів – ядерних пор діаметром близько 100 нм, що відіграють важливу роль в транспорті речовин в цитоплазму і з неї. Пори не є постійними утвореннями. Їх кількість міняється в залежності від функціональної активності ядра. Ядерна оболонка зв’язана безпосередньо з ендоплазматичною сіткою.

На зовнішній мембрані ядерної оболонки, з зовнішньої сторони знаходяться рибосоми, що синтезують специфічні білки, що утворюються тільки на рибосомах ядерної оболонки.

Отвір пори заповнений особливими глобулярними (кулястими) чи фібрилярними (нитчастими) білковими структурами. Зокрема, до складу цього комплексу входить білок-рецептор, здатний реагувати на речовини, які проходять через пору. Сукупність пор та цих білків називають комплексом ядерної пори.

Комплекс ядерної пори забезпечує транспорт речовин, здійснює їхнє впізнавання та сортування.

Рис. 2.1  – Ядро та ендомембранна система

  1.  Каріоплазма

 Ядерний сік (каріоплазма, або нуклеоплазма) – внутрішній зміст ядра, що являє собою розчин білків, нуклеотидів, іонів, більш в’язкий, ніж гіалоплазма. За будовою та властивостями нагадує цитоплазму.

У каріоплазмі є білкові фібрили (нитки) завтовшки 2-3 нм. Вони утворюють особливий внутрішній скелет ядра, що сполучає різні структури: ядерця, нитки хроматину, ядерні пори тощо.

Білки матриксу забезпечують певне просторове розташування хромосом, а також впливають на їхню активність.

В каріоплазмі знаходяться ядерця і хроматин. Ядерний сік забезпечує нормальне функціонування генетичного матеріалу.

  1.  Ядерця

 Ядерця – обов’язковий компонент ядра, що виявляються в інтерфазних ядрах і являють собою маленькі тільця, кулястої форми. Ядерця мають більшу щільність, ніж ядро. В ядерця проходить синтез р-РНК, інших видів РНК і створення субодиниць рибосом.

 Основною функцією ядерця є синтез рибосом. У геномі клітини є спеціальні ділянки, так звані ядерцеві організатори, що містять гени РНК (рРНК), навколо яких і формуються ядерця. У ядерці відбувається синтез РНК полімеразою, її дозрівання, збірка рибосомних субчастинок. У ядерці локалізуються білки, які беруть участь у цих процесах. Деякі з цих білків мають спеціальну послідовність — сигнал ядерцевої локалізації (NoLS, від англ. Nucleolus Localization Signal). Найвища концентрація білка в клітині спостерігається саме в ядерці. У цих структурах було локалізовано близько 600 видів різних білків, причому вважається, що лише невелика їх частина дійсно необхідна для здійснення ядерцевих функцій, а інші потрапляють туди не специфічно.

Виникнення ядерець повязане з певними зонами хромосом, що називаються ядерцевими організаторами. Кількість ядерець визначається числом ядерце ви організаторів. В них містяться гени р-РНК.

 Ядерце (рис. 2.2) знаходиться всередині ядра клітини, і не має власної мембранної оболонки, однак добре помітнопід світловим і електронним мікроскопом.

Рис. 2.2  – Мікрофотографія клітинного ядра з ядерцем

  1.  Хроматин

 Хроматин (забарвлений матеріал) – щільна речовина ядра, добре зафарбовується основними барвниками. До складу хроматину входять молекули ДНК в комплексі з  білками (пістонами і негістонами), РНК.

У ядрах, що не діляться (інтерфаз них), хроматин може рівномірно заповнювати обєм ядра, перебуваючи в деконсервованому стані. Цей дифузний хроматин (еухроматин) генетично активний. Молекули ДНК, що зберігають спадкову інформацію, здатні подвоюватись при реплікації, і можлива передача (транскрипція) генетичної інформації з ДНК на і-РНК.

Іноді в інтерфазному ядрі бувають помітні глиби хроматину, що являють собою участки конденсованого рогатина (гетерохроматину). Це неактивні ділянки. Наприклад, у клітинах жіночого організму, де присутні дві Х-хромосоми, одна знаходиться в активному дифузному стані, а інша в неактивному, конденсованому стані.

Під час поділу ядра хроматин забарвлюється інтенсивніше, відбувається його конденсація – утворення більш спіралізованих (скручених) ниток, що називаються хромосомами.

  1.  Хромосоми

 Хромосоми синтетично неактивні (рис. 2.3). Будову хромосом найкраще вивчати в момент їх найбільшої конденсації, тобто в метафазі і на початку анафази мітозу.

Кожна хромосома в метафазі мітозу складається з двох хроматид, що утворилися в результаті редуплікації, і зднані центром ерою (первинною перетяжкою). В центральній частині центром ери знаходяться кінетохори, до яких під час мітозу прикріплюються мікротрубочки ниток веретена.

Рис. 2.3  – Хромосома

В анафазі хроматиди відділені один від одного. З них складаються дочірні хромосоми, що містять однакову генетичну інформацію. Центромера ділить хромосому на два плеча. Хромосоми з рівними плечима називають метацентричними, з плечима різної довжини – субметацентричними, з одним коротким і іншим довгим майже непомітним – паличкоподібними або аероцентричними.

Деякі хромосоми мають вторинну перетяжку, що відділяють супутник. Вторинні перетяжки називають ядерцевими організаторами. В них в інтерфазі проходить утворення ядерця. В ядерцевих організаторах знаходиться ДНК, що відповідає за синтез р-РНК. Плечі хромосом закінчуються ділянками, що називаються теломерами, що не здатні зднуваться з іншими хромосомами.

  1.  Хромосомний набір

Кількість, розмір і форма хромосом в наборі і  різних видів можуть варіюватися. Сукупність признаків хромосомного набору називають каріотипом.  

Хромосомний набір специфічний і постійний для особин кожного виду. У людини 46 хромосом, у миші – 40 хромосом і т.д.

В соматичних клітинах, що мають диплоїдний набір хромосом, хромосоми парні. Їх називають гомологічними. Одна хромосома в парі виникає від материнського організму, інша – від батьківського.

Зміни в структурі хромосом чи в їх кількості виникають у результаті мутацій.

Кожна пара хромосом в наборі індивідуальна. Хромосоми з різни пар називають не гомологічними.

В каріотипі розрізняють статеві хромосоми (у людини це Х-ромосома і Y-хромосома) і аутосомні (всі інші).

Статеві клітини мають гаплоїдний набір хромосом.

Основу хромосоми складає молекула ДНК, повязана з білками (пістонами та ін.) в нуклеопротеїд.

Основне положення молекулярної біології, сформоване Ф. Кріком, стверджує, що перенос генетичної інформації здійснюється:

  1.  від ДНК до РНК шляхом реплікації;
  2.  від ДНК через і-РНК (м-РНК) до білка.

Процес самовідтворення  макромолекул нуклеїнових кислот (реплікація) забезпечує точне копіювання генетичної інформації і передачу її від покоління до покоління.

Принцип компліментарності, що лежить в основі структури молекули ДНК, дає можливість зрозуміти, як синтезуються нові молекули в синтетичному періоді інтерфази життєвого циклу клітини перед її поділом.

  1.  ФУНКЦІЇ КЛІТИННОГО ЯДРА

Ядро зберігає спадкову інформацію і забезпечує її передачу від материнської клітини дочірнім. Крім того, воно є своєрідним центром керування процесами життєдіяльності клітини, зокрема регулює процеси біосинтезу білків. Так, у ядрі з молекул ДНК на молекули іРНК переписується інформація про структуру білків. Згодом ця інформація передається до місця їхнього синтезу на мембранах зернистої ендоплазматичної сітки.

В ядрі за участю ядерець утворюються складові рибосом, які беруть безпосередню участь у біосинтезі білків. Таким чином, завдяки реалізації спадкової інформації, закодованої в молекулі ДНК, ядро регулює біохімічні, фізіологічні і морфологічні процеси, які відбуваються в клітині.

У деяких одноклітинних тварин, як-от інфузорій та форамініфер, є ядра двох типів: генеративні та вегетативні. Ядра першого типу забезпечують зберігання та передачу спадкової інформації, другого – регулюють процеси біосинтезу білків.

Спадкова інформація, яка зберігається в ядрі, може змінюватись унаслідок мутацій. Це стійкі зміни генетичного матеріалу, що виникають раптово і можуть призводити до змін тих чи інших спадкових ознак організму. Мутації забезпечують спадкову мінливість організмів, без якої була б неможлива еволюція організмів – мешканців нашої планети.

  1.  ЕВОЛЮЦІЙНЕ ЗНАЧЕННЯ КЛІТИННОГО ЯДРА

Основна функціональна відміна клітин еукаріот від клітин прокаріотів полягає в просторовому розмежуванні процесів транскрипції (синтезу матричної РНК) і трансляції (синтезу білка рибосомою), що дає в розпорядження еукаріотичної клітини нові інструменти регуляції біосинтезу і контролю якості м-РНК.

У той час, як у прокаріотів м-РНК починає транслюватися ще до завершення її синтезу РНК- полімеразою, м-РНК еукаріотів зазнає значних модифікації (так званий, процесинг), після чого експортується через ядерні пори в цитоплазму, і тільки після цього може вступити в трансляцію. Процесинг м-РНК включає декілька елементів.

З попередника м-РНК (пре-мРНК) в ході процесу, званого сплайсингом вирізаються інтрони незначущі ділянки, а значущі ділянки екзони з'єднуються один з одним. Причому екзони однієї і тієї ж пре- м-РНК можуть бути з'єднані декількома різними способами (альтернативний сплайсинг), так що один попередник може перетворюватися в декілька різних зрілих м-РНК. Таким чином, один ген може кодувати відразу декілька білків.

Модифікаціям піддаються кінці молекули м-РНК. До 5'-кінця молекули прикріплюється 7-метілгуанін (так званий кеп). До 3'- кінця приєднуються кілька десятків залишків аденіну (поліаденілування). Також за допомогою альтернативного поліаденілування можна контролювати наступну долю мРНК, наприклад в ході РНК інтерференції — адже 5'- та 3'- нетрансльовані ділянки є місцями з'єднання мікроРНК.

ВИСНОВКИ

В даному рефераті описано будову та функції клітинного ядра, його значення в життєдіяльності організму.

Ядро – обовязкова складова будь-якої еукаріотичної клітини, в якій зберігається спадкова інформація. Лише деякі типи еукаріотичних клітин втрачають ядро в процесі свого розвитку, наприклад еритроцити ссавців чи ситоподібні трубки рослин.

У багатьох клітин є лише одне ядро, але є клітини, які містять кілька або багато ядер.

Ядро складається з поверхневого апарату і внутрішнього середовища (матриксу). Поверхневий апарат утворений двома мембранами – зовнішньою та внутрішньою. Ядерний матрикс складається з ядерного соку, ядерець і ниток хроматину.

Функції ядра полягають у зберіганні спадкової інформації і забезпеченні її передачі від материнської клітини дочірнім.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

  1.  Медична біологія / За ред. В. П. Пішака, Ю. І. Бажори. Підручник. – Вінниця: НОВА КНИГА, 2004. – 656 с.: іл.
  2.  Лекції з медичної біології: Навчальний посібник / В. О. Корольов,      В. М. Яригін, В. В. Синельщікова та ін., За ред. проф. В. О. Корольова та проф. В. М. Яригіна. – К.: Вища школа, 1993. – 175 с.
  3.  Медична біологія: посібник з практичних занять / О. В. Романенко,   М. Г. Кравчук, В. М. Грінкевич та ін.; За ред. О. В. Романенка. – К.: Здоровя, 2005. – 372 с.
  4.  Чебишев Н.В., Гриньова Г.Г., Козирь М.В., Гуленков С.І. Біологія (Підручник).-М.: ВУНМЦ, 2000 – 592 с.
  5.  Анатомія людини. Ілюстрований атлас / пер. з ісп. І. Севастьянової – А64 Харків: 2011.  – 192 с. : іл.
  6.  Біологія 10 клас. Рівень стандарту, академічний рівень. Балан П.Г., Вервес Ю.Г., Поліщук В.П. – «Генеза», К.: 2010. -288 с.: іл.
  7.  Біологія: підручн. для 11 кл. загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту, академ. рівень / П.Г. Балан, Ю.Г. Вервес. – К.: Генеза, 2011. – 304 с.: іл.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61035. Изготовление колокольчика из бумаги 44.5 KB
  Изготовление новогодней игрушки Колокольчик из бумаги. Без чего мы не услышим новогодний бой курантов Что Дед Мороз привязывает к саням чтобы известить о том что он скоро приедет колокол...
61039. Узагальнення вивченого про прислівник 43.5 KB
  Мета: вдосконалювати вміння розпізнавати прислівники в усному і писемному мовленні. Розвивати вміння використовувати прислівники у текстах визначати їх роль; розвивати здатність учнів до взаємодії мовне чуття мислення увагу память...