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.