Клеточное ядро. Хромосомы

Вопрос 1. Опишите строение ядра эукариотиче­ской клетки.

Клеточное ядро обычно имеет сфериче­скую форму; встречаются также веретеновид­ные, подковообразные и сегментированные яд­ра. Оболочка ядра состоит из двух мембран; наружная мембрана переходит в каналы ЭПС. Ядерная оболочка пронизана порами, которые достаточно велики, чтобы пропускать молеку­лы нуклеиновых кислот и субъединицы рибо­сом. Клеточное ядро заполнено ядерным со­ком — раствором белков, нуклеиновых кислот и углеводов. Основная масса клеточного ядра приходится на хроматин — молекулы ДНК, соединенные с белками-гистонами. В зависи­мости от стадии клеточного цикла хроматин располагается по всему объему ядра (дисперс­но) либо скручен в хромосомы. В клеточном ядре может также находиться одно (или не­сколько) ядрышко — зона синтеза рРНК и формирования субъединиц рибосом.

Вопрос 2. Как вы считаете, может ли клетка су­ществовать без ядра? Ответ обоснуйте.

У прокариот кольцевая ДНК расположена непосредственно в цитоплазме и успешно вы­полняет свои функции. Однако строение и де­ятельность эукариотической клетки гораздо сложнее, чем прокариотической. В связи с этим эукариотам необходимо иметь значитель­но больше нуклеиновых кислот, которые удоб­нее локализовать в определенной зоне. Эту проблему решило появление ядерной оболоч­ки и обособление клеточного ядра. Кроме того, ядерная оболочка защищает хроматин от хи­мических и механических повреждений.

Может ли эукариотическая клетка сущест­вовать без ядра? В ядре хранится почти вся на­следственная информация о структуре белков. Следовательно, без ядра клетка не может раз­виваться и гибнет. Тем не менее некоторые клетки многоклеточного организма (напри­мер, эритроциты человека) утрачивают ядро в ходе роста и специализации; к моменту поте­ри ядра в них уже синтезирован весь необхо­димый набор белков. Скорость разрушения этих белков определяет срок жизни таких кле­ток (как правило, несколько недель).

Вопрос 3. Что такое ядрышко? Каковы его функции?

Ядрышко — это внутриядерная структура, где синтезируется рибосомальная РНК и фор­мируются отдельные субъединицы рибосом. Количество ядрышек в ядре может изменять­ся и определяется синтетической активно­стью клетки: чем более интенсивно идет обра­зование белка, тем больше ядрышек. Сборка рибосом из отдельных субъединиц завершает­ся в цитоплазме непосредственно перед нача­лом синтеза белка.

Вопрос 4. Дайте характеристику хроматина.

Хроматин представляет собой совокуп­ность спиралевидных двуцепочечных моле­кул ДНК, упакованных при помощи особых белков-гистонов. В ходе упаковки ДНК нама­тывается на гистоны, как нитка на катушку. В результате образуется структура — «бусы на нитке», уменьшающая длину и увеличиваю­щая прочность молекул ДНК. Хроматин мо­жет быть дополнительно спирализован с обра­зованием сверхкомпактных структур — хро­мосом. Формирование хромосом происходит непосредственно перед делением клетки.

Вопрос 5. Как соотносится число хромосом в соматических и половых клетках?

В соматических (обычных) клетках организ­ма, как правило, содержится двойной набор хромосом, т. е. каждая хромосома (молекула ДНК) присутствует в двух экземплярах. При образовании половых клеток происходит деле­ние особого типа, в результате которого набор хромосом в зрелых яйцеклетках и сперматозо­идах оказывается одинарным. Таким образом, соотношение числа хромосом в соматических и половых клетках составляет 2:1.

Вопрос 6. Что такое кариотип? Дайте определе­ние.

Кариотип — это совокупность всех при­знаков хромосомного набора, характерного для того или иного биологического вида. Важ­нейшими среди этих признаков являются ко­личество хромосом, их размер и расположение центромер. Различие кариотипа у внешне сход­ных организмов является показателем их при­надлежности к разным видам; отличие карио­типа от нормы (изменение числа хромосом, длины хроматид и т. д.) — признаком серьез­ных нарушений — мутаций.

Вопрос 7. Какие хромосомы называют гомоло­гичными?

Гомологичными называют хромосомы, одинаковые по форме, размеру и несущие оди­наковые гены. В соматических клетках содер­жится двойной хромосомный набор, т. е. для каждой хромосомы имеется ее гомологичная пара. По происхождению одна из двух гомоло­гичных хромосом является материнской, пе­реданной через яйцеклетку матери, а другая — отцовской, переданной через сперматозоид от­ца. Это означает, что, хотя представленные в гомологичных хромосомах гены одинаковы (характеризуют один и тот же белок), конкрет­ное содержание заключенной в них наследст­венной информации может не совпадать (мо­жет различаться первичная структура белка, что приводит к появлению у различных инди­видуумов одного вида разных групп крови, ок­раски шерсти, цвета глаз и т. д.).

Вопрос 8. Какой хромосомный набор называют гаплоидным? Диплоидным?

При образовании половых клеток из каж­дой пары гомологичных хромосом в яйцеклет­ку или сперматозоид попадает только одна. Поэтому половые клетки содержат одинарный (гаплоидный) набор хромосом. После слия­ния половых клеток (гамет) в образовавшейся зиготе оказываются как материнский, так и отцовский гаплоидный набор. В результате число хромосом удваивается. Набор, в кото­ром представлены пары гомологичных хромо­сом, называют диплоидным.