Какво е ядрото в биологията? Структура и функции на ядрото

Във всяка жива клетка се извършват много биохимични 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 клетка в тялото. 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 оплождането на яйцеклетката със сперматозоидите се сливат 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 на бащата.

Диплоидното ядро ​​присъства в почти всички еукариотни клетки. Хаплоидното ядро ​​се притежава не само от гамети, но и от много представители 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 ендоплазмен 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 два типа: 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 образуването на нови протеини.

Рибозомната РНК се образува в специални структури, наречени нуклеоли. Ядрото е конструирано от крайните области на хромозомите, образувани от вторични стеснения. Тази структура може да се види в светлинен микроскоп под формата на кондензирано петно ​​върху ядрото. Рибозомната РНК, която се синтезира тук, също влиза в цитоплазмата и след това образува 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

Първият и най-важният ядрото функция е съхранението 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. Ендоспермните клетки на растенията от ангиосперма са триплоидни и накрая много от видовете култури за посев имат полиплоиден набор от хромозоми.

Прехвърлянето на наследствена информация в цитоплазмата от ядрото става, когато се формира мРНК. 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 клетъчното деление чрез 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. И в амитозата ядрото е напълно унищожено и допринася малко за процеса на разделяне.

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 формата 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 и не сегментира. 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.
• В 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 само едно 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 типична за всички представители на животинския свят: жабите в кръвта са огромни по размер 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 ежедневния живот 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 заболяванията се различава от редовното число на двойка хромозоми. Също така, такива заболявания често засягат сексуалните X и Y хромозоми.

заключение

Ядрото играе важна роля в процеса на клетъчна 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.