Анатомия / Учебники по анатомии человека, анатомия человека учебник

Ткани и клетки. Клетки часть 3.

Want create site? Find Free WordPress Themes and plugins.

Клеточное ядро

Ядро (nucleus, s. karyon) имеется во всех клетках человека, кроме эритроцитов и тромбоцитов. Функции ядра — хранение и передача новым (дочерним) клеткам наследственной информации. Эти функции связаны с наличием в ядре ДНК. В ядре происходит также синтез белков — рибонуклеиновой кислоты РНК и рибосомных материалов.

У большинства клеток ядро шаровидное или овоидное, однако встречаются и другие формы ядра (кольцевидное, палочковидное, веретеновидное, четковидное, бобовидное, сегментированное, грушевидное, полиморфное). Размеры ядра колеблются в широких пределах — от 3 до 25 мкм. Наиболее крупное ядро имеет яйцеклетка. Большинство клеток человека одноядерные, однако имеются двухъядерные (некоторые нейроны, гепатоциты, кардиомиоциты). Некоторые структуры являются многоядерными («мышечные волокна). У ядра различают ядерную оболочку, хроматин, ядрышко и нуклеоплазму (рис. 4).

Ядерная оболочка, или кариотека (caryotheca), отделяющая содержимое ядра от цитоплазмы, состоит из внутренней к наружной ядерных мембран толщиной 8 нм каждая. Мембраны разделены перинуклеарным пространством (цистерна кариотеки) шириной 20—50 нм, которое содержит мелкозернистый материал умеренной электронной плотности. Наружная ядерная мембрана переходит в зернистую эндоплазматическую сеть. Поэтому перинуклеарное пространство составляет единую полость с эндоплазматической сетью. Внутренняя ядерная мембрана изнутри соединена с разветвленной сетью белковых фибрилл, состоящих из отдельных субъединиц.

kletochnoe-yadro

В ядерной оболочке имеется множество округлых ядерных пор диаметром 50—70 нм каждая. Ядерные поры в общей сложности занимают до 25 % от поверхности ядра. Количество пор у одного ядра достигает 3000—4000. По краям пор наружная и внутренняя мембраны соединяются одна с другой и образуют так называемое кольцо поры. Каждая пора закрыта диафрагмой, которую называют также комплексом поры. Диафрагмы пор имеют сложное строение, они образованы соединенными между собой белковыми гранулами. Через ядерные поры осуществляется избирательный транспорт крупных частиц, а также обмен веществ между ядром и цитозолем клетки.

Под ядерной оболочкой находятся нуклеоплазма (кариоплазма) (nucleoplasma, s. karyoplasma), имеющая гомогенное строение, и ядрышко. В нуклеоплазме неделящегося ядра, в его ядерном белковом матриксе, расположены осмиофильные гранулы (глыбки) так называемого гетерохроматина.
Участки более разрыхленного хроматина, расположенные между гранулами, называют эухроматином. Разрыхленный хроматин называют также деконденсированным хроматином, в нем наиболее интенсивно протекают синтетические процессы. Во время деления клетки хроматин уплотняется, конденсируется, образует хромосомы.

Хроматин (chromatinum) неделящегося ядра и хромосомы делящегося   образованы   молекулами   дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), связанной с рибонуклеиновой кислотой (РНК) и белками — гистонами и негистонами. Следует подчеркнуть химическое тождество хроматина и хромосом.

Каждая молекула ДНК состоит из двух длинных правозакрученных полинуклеотидных цепей (двойные спирали), а каждый нуклеотид — из азотистого основания, глюкозы и остатка фосфорной кислоты. Основание расположено внутри двойной спирали, а сахарофосфатный скелет — снаружи.

Наследственная информация в молекулах ДНК записана в линейной последовательности ее нуклеотидов. Элементарной частицей наследственности является ген. Ген — это участок ДНК, имеющий определенную последовательность расположения нуклеотидов, ответственных за синтез одного определенного специфического белка.

Молекула ДНК в ядре упакована компактно. Так, одна молекула ДНК, содержащая 1 млн нуклеотидов, при их линейном расположении заняла бы отрезок длиной всего 0,34 мм. Длина одной хромосомы человека в растянутом виде составляет около 5 см, однако в уплотненном состоянии хромосома имеет объем около 10?15 см3.

Молекулы ДНК, связанные с белками-гистонами, образуют нуклеосомы, являющиеся структурными единицами хроматина. Нуклеосома имеет вид бусинки диаметром 10 нм. Каждая нуклеосома состоит из гистонов, вокруг которых закручен участок ДНК, включающий 146 пар нуклеотидов. Между нуклеосомами располагаются линейные участки ДНК, состоящие из 60 пар нуклеотидов.

Хроматин представлен фибриллами, которые образуют петли длиной около 0,4 мкм, содержащие от 20 000 до 30 000 пар нуклеотидов.

В результате уплотнения (конденсация) и закручивания (суперспециализация) дезоксирибонуклеопротеидов (ДНП) в делящемся ядре становятся видными хромосомы. Эти структуры — хромосомы (chromasomae, от греч. chroma — краска, soma — тело) — представляют собой удлиненные палочковидные образования, имеющие два плеча, разделенные так называемой перетяжкой — центромерой. В зависимости от расположения центромеры и взаимного расположения и длины плеч (ножек) выделяют три типа хромосом: метацентрические, имеющие примерно одинаковые плечи; субметацентрические, у которых длина плеч различная; акроцентрические, у которых одно плечо
длинное, а другое — очень короткое, еле заметное. В хромосоме имеются эу- и гетерохроматиновые участки. Последние в неделящемся ядре и в ранней профазе митоза остаются компактными. Чередование эу- и гетерохроматиновых участков используют для идентификации хромосом.

Поверхность хромосом покрыта различными молекулами, главным образом рибонуклеопротеидами (РНП). В соматических клетках имеется по 2 копии каждой хромосомы, их называют гомологичными. Они одинаковые по длине, форме, строению, несут одни и те же гены, которые расположены одинаково. Особенности строения, количество и размеры хромосом называют кариотипом. Нормальный кариотип человека включает 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом (XX или XY). Соматические клетки человека (диплоидные) имеют удвоенное число хромосом — 46. Половые клетки содержат гаплоидный (одинарный) набор — 23 хромосомы. Поэтому в половых клетках ДНК в 2 раза меньше, чем в диплоидных соматических клетках.

Ядрышко (nucleolus), одно или несколько, выявляется во всех неделящихся клетках. Оно имеет вид интенсивно окрашивающегося округлого тельца, величина которого пропорциональна интенсивности белкового синтеза. Ядрышко состоит из электронно-плотной нуклеолонемы (от греч. пета — нить), в которой различают нитчатую (фибриллярную) часть, состоящую из множества переплетающихся нитей РНК толщиной около 5 нм, и гранулярную часть. Гранулярная (зернистая) часть образована зернами диаметром около 15 нм, представляющими собой частицы РНП — предшественников рибосомных субъединиц. Околоядрышковый хроматин внедряется в углубления нуклеолонемы. В ядрышке образуются рибосомы.

Деление клеток. Клеточный цикл.

kletochnij_cikl

Рост организма происходит за счет увеличения числа клеток путем деления. Основными способами

деления клеток в человеческом организме являются митоз и мейоз. Процессы, происходящие при этих способах деления клеток, протекают одинаково, однако приводят к разным результатам.

Митотическое деление клеток (митоз) приводит к увеличению числа клеток, росту организма. Та

ким способом обеспечивается обновление клеток при их износе, гибели. В настоящее время известно, что клетки эпидермиса живут 10—30 дней, эритроциты — до 4—5 мес. Нервные и мышечные клетки (волокна) живут в течение всей жизни человека.

У всех клеток при размножении (делении) наблюдаются изменения, укладывающиеся в рамки клеточного цикла. Клеточным циклом называют процессы, которые происходят в клетке от деления до деления или от деления до смерти (гибели) клетки. В клеточном цикле выделяют подготовку клетки к делению (интерфаза) и митоз (процесс деления клетки).

В интерфазе, которая длится примерно 20—30 ч, скорость биосинтетических процессов возрастает, увеличивается количество органелл. В это время удваивается масса клетки и всех ее структурных компонентов, в том числе центриолей. Происходит репликация (повторение, удвоение) молекул нуклеиновых кислот. Этот процесс передачи генетической информации, хранящейся в родительской ДНК, путем точного ее воспроизведения в дочерних клетках. Родительская цепь ДНК служит матрицей для синтеза дочерних ДНК. В итоге репликации каждая из двух дочерних молекул ДНК состоит из одной старой и одной новой цепей. В период подготовки к митозу в клетке синтезируются белки, необходимые для деления клетки. К концу интерфазы хроматин в ядре конденсирован.

Митоз (mit6sis; от греч. mitos — нить) представляет собой период, когда материнская клетка делится на две дочерние (рис. 5). Митотическое деление клеток обеспечивает равномерное распределение структур клетки, ее ядерного вещества хроматина — между двумя дочерними клетками. Длительность
митоза — от 30 мин до 3 ч. Митоз подразделяют на профазу, метафазу, анафазу, телофазу.

В профазе постепенно распадается ядрышко, центриоли расходятся к полюсам клетки. Микротрубочки центриолей направлены к экватору, а в области экватора они перекрывают друг друга.

В метафазе разрушается ядерная оболочка, хромосомные нити направляются к полюсам, сохраняя связь с экваториальной областью клетки. Структуры эндоплазматической сети и комплекса Гольджи распадаются на мелкие пузырьки (везикулы), которые вместе с митохондриями распределяются в обе половины делящейся клетки. В конце метафазы каждая хромосома начинает расщепляться продольной щелью на две новые дочерние хромосомы.

В анафазе хромосомы отделяются друг от друга и расходятся к полюсам клетки со скоростью до 0,5 мкм/мин. В конце анафазы плазматическая мембрана впячивается по экватору клетки перпендикулярно ее продольной оси, образуя борозду деления.

В телофазе хромосомы, разошедшиеся к полюсам клетки, деконденсируются, переходят в хроматин и начинается транскрипция (продукция) РНК. Образуются ядерная оболочка, ядрышко, быстро формируются мембранные структуры будущих дочерних клеток. На поверхности клетки, по ее экватору, перетяжка углубляется, клетка разделяется на две дочерние клетки.

Благодаря митотическому делению дочерние клетки получают набор хромосом, идентичный материнскому. Митоз обеспечивает генетическую стабильность, увеличение числа клеток
и, следовательно, рост организма, а также процессы регенерации.

Мейоз (от греч. meiosis — уменьшение) наблюдается у половых клеток. В результате деления этих клеток образуются новые клетки с одинарным (гаплоидным) набором хромосом, что важно для передачи генетической информации. При слиянии одной половой клетки с клеткой противоположного пола (при оплодотворении) набор хромосом удваивается, становится полным, двойным (диплоидным). В образовавшейся после слияния половых клеток диплоидной (двуядерной) зиготе оказывается два набора одинаковых (гомологичных) хромосом. Каждая пара гомологичных хромосом диплоидного организма (зиготы) происходит из ядра яйцеклетки и из ядра сперматозоида.

В результате мейоза половых клеток в зрелом организме в каждой дочерней клетке оказывается лишь по одной из всех пар гомологичных хромосом исходных клеток. Это становится возможным потому, что при мейозе происходят лишь репликация ДНК и два последовательных деления ядер. В результате из одной диплоидной клетки образуются две гаплоидные клетки. В каждой из таких дочерних клеток содержится вдвое меньше хромосом (23), чем в ядре материнской клетки (46). В результате мейоза гаплоидные половые клетки имеют не только уменьшенное вдвое число хромосом, но иное расположение генов в хромосомах. Поэтому новый организм несет не просто сумму признаков своих родителей, но и собственные (индивидуальные) черты.

Вопросы для повторения и самоконтроля:

1. Из каких элементов состоит ядро клетки? Какие функции оно выполняет?

2. Расскажите о строении молекул ДНК.

3. Дайте морфологическую характеристику хромосом, приведите их классификацию.

4. Что собой представляет клеточный цикл, какие периоды (фазы) выделяют в этом цикле?

5. Что такое мейоз, чем он отличается от митоза?

« Начало статьи (Клетки часть 1)

« Промежуток статьи (Клетки часть 2) »

Did you find apk for android? You can find new Free Android Games and apps.