Какво е ядрото в биологията? Структура и функции на ядрото

Във всяка жива килия има многобиохимични реакции и процеси. За да ги контролираме и да регулираме много жизненоважни фактори, е необходима специална структура. Какво е ядрото в биологията? Защо ефективно се справя със задачата?

Какво представлява ядрото в биологията? дефиниция

Ядрото е необходимата структура на всяка клеткатяло. Какво е сърцевината? В биологията това е най-важният компонент на всеки организъм. Ядрото може да се намери в едноклетъчните протозои, както и в силно организираните представители на еукариотския свят. Основната функция на тази структура е съхранението и предаването на генетична информация, която се съдържа тук.

След оплождане на яйцето със сперматозоидиима сливане на две хаплоидни ядра. След сливането на половите клетки се образува зигот, чието ядро ​​вече носи диплоиден набор от хромозоми. Това означава, че кариотипът (генетичната информация на ядрото) вече съдържа копия на гените на майката и бащата.

Диплоидното ядро ​​присъства в почти всичкиеукариотни клетки. Хаплоидното ядро ​​се притежава не само от гамети, но и от много представители на най-простите организми. Това включва някои едноклетъчни паразити, водорасли, свободно живеещи едноклетъчни форми. Заслужава да се отбележи, че повечето от изброените представители имат хаплоидно ядро ​​само на определен етап от жизнения цикъл.

Състав на ядрото

Каква е характеристиката на ядрото? Биологията внимателно изследва състава на ядрената апаратура, тъй като тя може да даде тласък на развитието на генетиката, размножаването и молекулярната биология.

Ядрото е двумембранна структура. Мембраните са продължение на ендоплазмения ретикулум, който е необходим за транспортирането на образуваните вещества от клетката. Съдържанието на ядрото се нарича нуклеоплазма.

Хроматинът е основното вещество на нуклеоплазмата. Хроматиновият състав е разнообразен: тук са предимно нуклеинови киселини (ДНК и РНК), както и протеини и много метални йони. ДНК в нуклеоплазмата е подредена под формата на хромозоми. Човешките хромозоми се удвояват, след което всеки от тях преминава в дъщерни клетки.

РНК в нуклеоплазмата най-често се среща в двевидове: mRNA и rPHK. Матричната РНК се образува по време на процеса на транскрипция - четенето на информация от ДНК. Молекула от такава рибонуклеинова киселина по-късно напуска ядрото и освен това служи като матрица за образуване на нови протеини.

По-специално се образува ризозомна РНКструктури, наречени nucleoli. Ядрото е конструирано от крайните области на хромозомите, образувани от вторични стеснения. Тази структура може да се види в светлинен микроскоп под формата на кондензиран петно ​​върху ядрото. Рибозомните РНК, които са синтезирани тук, също влизат в цитоплазмата и след това образуват рибозоми заедно с протеини.

Ядрото има пряк ефект върху функциите. Биологията като наука проучва свойствата на хроматина за по-добро разбиране на процесите на транскрипция и клетъчно делене.

Функции на ядрото. Биология на процесите в ядрото

Първата и най-важна функция на ядрото есъхранението и прехвърлянето на наследствена информация. Ядрото е уникална структура на клетката, тъй като съдържа повечето от човешките гени. Кариотипът може да бъде хаплоиден, диплоиден, триплоиден и т.н. Плайдията на отровата зависи от функцията на самата клетка: гаметите са хаплоидни и соматичните клетки са диплоидни. Ендоспермените клетки на растенията от ангиосперма са триплоидни и, накрая, много разновидности на растителни култури имат полиплоиден набор от хромозоми.

Прехвърляне на наследствена информация в цитоплазматаот ядрото възниква по време на образуването на иРНК. По време на транскрипцията се четат необходимите кариотипни гени и евентуално се синтезират молекулите на матрицата или информационната РНК.

Също така, наследствеността се проявява в разделениеклетъчна митоза, мейоза или амитоза. Във всеки случай ядрото изпълнява специфичната си функция. Например, в профазата на митозата, обвивката на ядрото рухва и силно уплътнените хромозоми навлизат в цитоплазмата. Въпреки това, при мейозата преминаването на хромозоми се извършва преди разрушаването на мембраната в ядрото. А при амитоза ядрото е напълно унищожено и допринася малко за процеса на разделение.

В допълнение, ядрото непряко участва в транспортирането на вещества от клетката поради директното свързване на мембраната с EPS. Това е ядрото в биологията.

Форма на ядрото

Ядрото, неговата структура и функции могат да зависят от негоформата на мембраната. Ядрената апаратура може да бъде закръглена, удължена под формата на лопатки и т.н. Често формата на ядрото е специфична за отделните тъкани и клетки. Едноклетъчните организми се различават по вида на храненето, жизнения цикъл и в същото време се променя и формата на мембраната на ядрото.

Разнообразието във формата и размера на ядрото може да бъде проследено до примера на левкоцитите.

• Ядрото на неутрофилите може да бъде сегментирано, а несегментиран. В първия случай говорим за ядрото с форма на подкова и тази форма е характерна за младите клетки. Сегментираното ядро ​​е резултат от образуването на няколко прегради в мембраната, в резултат на което се образуват няколко части, свързани помежду си.
• При еозинофилите ядрото има характерна форма на гира. В този случай ядреният апарат се състои от два сегмента, свързани с преграда.
• Почти целият обем на лимфоцитите се заема от огромно ядро. Само малка част от цитоплазмата остава около периферията на клетката.
• В ядрени клетки от ядки ядрото може да има разклонена структура.

Броят на ядрата в една клетка може да бъде различен

Не винаги в клетката на тялото има самоедно ядро. Понякога е необходимо да има две или повече ядрени устройства, които да изпълняват няколко функции едновременно. Обратно, някои клетки могат да направят без ядро ​​на всички. Ето някои примери за необичайни клетки, в които има повече от едно ядро ​​или напълно липсва.

1. Еритроцити и тромбоцити. Тези кръвни елементи транспортират съответно хемоглобин и фибриноген. За да може една клетка да задържи максималното количество материя, тя загуби ядрото си. Тази характеристика не е характерна за всички представители на животинския свят: жабите имат огромни червени кръвни клетки с ясно изразено ядро. Това показва примитивността на този клас в сравнение с по-развитите таксони.

2. Хепатоцити на черния дроб. Тези клетки съдържат две ядра. Един от тях регулира пречистването на кръв от токсини, а другият е отговорен за образуването на скъпоценни камъни, които в бъдеще ще бъдат част от хемоглобина на кръвта.

3. Миоцити от напречно начертана скелетна тъкан. Мускулните клетки са многоядрени. Това се дължи на факта, че те активно се подлагат на синтеза и разграждането на АТР, както и на сглобяването на протеини.

Характеристики на ядрения апарат в протозоите

Например, помислете за два вида протозои: infusoria и амеба.

1. Infuzoria-обувки. Този представител на едноклетъчните организми има две ядра: вегетативен и генеративен. Тъй като те се различават по функции и размери, тази характеристика се нарича ядрен дуализъм.

Вегетативното ядро ​​е отговорно за ежедневиетожизнената активност на клетката. Той регулира процесите на неговия метаболизъм. Генераторното ядро ​​участва в клетъчното деление и в конюгирането, сексуалния процес, при който се обменя генетична информация с индивиди от същия вид.

2. Амеба. Ясни представители - дизентерна и чревна амеба. Първият се отнася до агресивни човешки паразити, а вторият е общ симбиотик, който живее в червата и не причинява вреда. Тъй като дизентерната амеба се паразитира също в червата, важно е тези два вида да се различават помежду си. За да направите това, използвайте характеристиката на ядрената апаратура: дизентерната амеба може да има до 4 ядра, а в чревната амеба - от 0 до 8.

болест

Много генетични заболявания са свързани с нарушения при набирането на хромозоми. Ето списък на най-известните отклонения в генетичния апарат на ядрото:

• Синдром на Даун;
• Siddrum Patau;
• Синдром на Едуардс;
• Синдром на Klinefelter;
• Синдром на Шерешенски-Търнър.

Списъкът може да бъде продължен и всяко от болестите се различава от серийния номер на двойка хромозоми. Също така, такива заболявания често засягат сексуалните X и Y хромозоми.

заключение

Ядрото играе важна роля в процесаклетъчна жизнена активност. Регулира биохимичните процеси, това е склад за наследствена информация. Транспортирането на веществата от клетката, синтезата на протеините също се свързват с функционирането на тази централна клетъчна структура. Това е ядрото в биологията.