От цитоплазмы ядро отделено ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран (рис. 24). Внутренняя мембрана гладкая, а наружная имеет многочисленные выступы. В оболочке ядра имеются многочисленные поры для того, чтобы различные вещества могли попадать из цитоплазмы в ядро, и наоборот.
Рис. 24. Схема строения ядра и его связь с эндоплазматической сетью
Внутреннее содержимое ядра получило название кариоплазмы или ядерного сока. В ядерном соке расположены хроматин и ядрышки.
Хроматин представляет собой нити ДНК. Если клетка начинает делиться, то нити хроматина плотно накручиваются спиралью на особые белки, как нитки на катушку. Такие плотные образования хорошо видны в микроскоп и называются хромосомами. Если же посмотреть в микроскоп на клетку между делениями, то окажется, что хромосомы раскручены до тончайших нитей ДНК. Дело в том, что гены – участки ДНК, в которых зашифрована структура какого-либо белка, – могут функционировать только в деспирализованном виде. Таким образом, в зависимости от того, в каком состоянии находится клетка, которую мы рассматриваем в микроскоп, хроматин будет иметь вид или хромосом, или тончайших деспирализованных нитей.
Хромосомный набор клетки. Набор хромосом, содержащийся в клетках того или иного вида организмов, получил название кариотипа. Перед делением клетки хромосомы спирализуются и становятся хорошо различимыми в световой микроскоп. При их рассмотрении становится очевидно, что число хромосом у разных видов живых организмов различное. Если количество хромосом в клетках двух видов животных или растений одинаково, то различными будут размеры и форма (строение) хромосом, т. е. кариотип всегда неповторим.
Клетки, составляющие органы и ткани любого многоклеточного организма, получили название соматических. Ядра соматических клеток содержат, как правило, двойной, или диплоидный, набор хромосом, т. е. по две хромосомы каждого вида (рис. 25). Исходно половина хромосом досталась каждой клетке от материнской яйцеклетки и точно такие же хромосомы – от сперматозоида отца. Парные хромосомы (одна – от матери, другая – от отца) получили название гомологичных хромосом. Исключение представляют половые хромосомы: X – доставшаяся от матери и одна из двух – X или Y – доставшаяся от отца. Количество хромосом в ядре клеток какого-либо организма, как ни странно, не определяет уровень его сложности. Так, например, диплоидный набор в клетках аскариды – 2 хромосомы, мушки дрозофилы – 8, зелёной жабы – 26, пресноводной гидры – 32, человека – 46, домашней собаки – 78, речного рака – 118, а миноги – 174. Совершенно очевидно, что жаба устроена ничуть не проще, чем гидра, а человек – не проще, чем собака или минога.
Рис. 25. Хромосомный набор мужчины
Гаплоидный набор хромосом – это набор различных по размерам и форме хромосом клеток данного вида, но каждая хромосома представлена в единственном числе, в отличие от диплоидного набора, когда каждой хромосомы – по две. Гаплоидный набор содержится в ядрах половых клеток (гамет). Если у человека диплоидный набор – 46 хромосом, то гаплоидный соответственно – 23.
В интерфазе клеточного цикла каждая хромосома удваивается и состоит из двух хроматид. При этом у человека в соматических клетках будет 92 хроматиды, попарно соединённых в 46 хромосом.
Ядрышко представляет собой плотное округлое тело, взвешенное в ядерном соке. Ядрышки связаны с определёнными участками ДНК ядра. Функция ядрышек – синтез РНК и белков, из которых формируются особые органоиды – рибосомы. Обычно в ядре клетки бывает от одного до семи ядрышек. Они хорошо видны между делениями клетки, а во время деления – разрушаются.
Прокариоты. Эукариоты. Хроматин. Ядрышки. Хромосомы. Гены. Кариотип. Соматические клетки. Диплоидный набор. Гомологичные хромосомы. Гаплоидный набор хромосом. Гаметы. Ядрышко
Вопросы
1. Каковы функции ядра клетки?
2. Какие организмы относятся к прокариотам?
3. Как устроена ядерная оболочка?
4. Что собой представляет хроматин?
5. Каковы функции ядрышек?
6. Из чего состоит хромосома?
7. Где располагаются хромосомы у бактерий?
8. Что такое кариотип?
9. Как называется набор хромосом в соматических клетках?
10. Какой набор хромосом в гаметах?
11. Может ли диплоидный набор содержать нечётное число хромосом?
Задания
Подсчитайте, каким должен быть гаплоидный набор хромосом в клетках рака, если диплоидный равен 118.
§ 16. Эндоплазматическая сеть. Рибосомы. Комплекс Гольджи. Лизосомы
1. Какие функции выполняют белки в клетке?
2. Какое строение имеют молекулы белков?
Эндоплазматическая сеть. Вся цитоплазма пронизана многочисленными каналами, стенки которых образованы мембраной, сходной с той, что составляет наружную оболочку клетки (рис. 26). Эти каналы могут ветвиться, соединяться друг с другом, и в результате возникает единая транспортная система клетки, получившая название эндоплазматической сети (ЭПС).
При большом увеличении под микроскопом видно, что часть мембран сети покрыта рибосомами. Эту часть ЭПС называют шероховатой (гранулярной). Основная функция шероховатой ЭПС – синтез белков в рибосомах. Другая часть ЭПС не покрыта рибосомами и получила название гладкой. Она выполняет в основном транспортную функцию.
Таким образом, эндоплазматическая сеть, с одной стороны, является транспортной системой клетки, а с другой стороны, в ней происходит синтез ряда веществ, необходимых иногда только самой клетке, а в других случаях – и многим клеткам многоклеточного организма.
Рибосомы – это небольшие шарообразные органоиды диаметром 10–30 нм. Образованы они рибонуклеиновыми кислотами и белками. Каждая рибосома состоит из двух субъединиц (рис. 27). Рибосомы формируются в ядрышках ядра, а затем выходят в цитоплазму, где и начинают выполнять свою функцию – синтез белков. В цитоплазме рибосомы чаще всего расположены на шероховатой эндоплазматической сети. Реже они свободно взвешены в цитоплазме клетки.
Рис. 26. Электронная микрофотография участка гранулярной эндоплазматической сети
Рис. 27. Строение рибосомы
Комплекс Гольджи. Образующиеся в клетке белки, жиры и углеводы далеко не всегда используются сразу же, и их надо где-то хранить. Поэтому значительная часть синтезируемых клеткой веществ по каналам ЭПС поступает в особые полости, отграниченные от цитоплазмы мембраной. Эти полости, уложенные своеобразными стопками, «цистернами», получили название комплекса или аппарата Гольджи (рис. 28). Здесь вещества, необходимые самой клетке, например пищеварительные ферменты, «упаковываются» в мембранные пузырьки, отпочковываются и разносятся по цитоплазме.
Рис. 28. Схема строения и микрофотография аппарата Гольджи
Лизосомы. Когда в клетку путём фагоцитоза или пиноцитоза попадают различные питательные вещества, их необходимо переварить. При этом белки должны разрушиться до отдельных аминокислот, полисахариды – до молекул глюкозы или фруктозы, липиды – до глицерина и жирных кислот. Чтобы внутриклеточное переваривание стало возможным, фагоцитарный или пиноцитарный пузырёк должен слиться с лизосомой (рис. 29).
Лизосома – маленький пузырёк, диаметром всего 0,5–1,0 мкм, содержащий в себе большой набор ферментов, способных разрушать пищевые вещества. В одной лизосоме может находиться 30–50 различных ферментов. Лизосомы окружены мембраной, способной выдержать воздействие этих ферментов. Формируются лизосомы в комплексе Гольджи.
Рис. 29. Схема переваривания клеткой пищевой частицы при помощи лизосомы
Эндоплазматическая сеть. Робосомы. Комплекс Гольджи. Лизосомы
Вопросы
1. Чем образованы стенки эндоплазматической сети и комплекса Гольджи?
2. Назовите функции эндоплазматической сети.
3. Какую функцию выполняют рибосомы?
4. Почему большинство рибосом расположены на каналах эндоплазматической сети?
5. Почему аппарат Гольджи чаще расположен вблизи от ядра клетки?
6. Где формируется лизосома?
Задания
1. Проанализируйте текст параграфа и рисунки 26–29, установите, какова связь между эндоплазматической сетью, рибосомами, комплексом Гольджи и лизосомами.
2. Вспомните, какое строение имеют эритроциты и какую функцию они выполняют. Придумайте и выдвиньте предположения, объясняющие, почему в эритроцитах аппарат Гольджи отсутствует. Обсудите этот вопрос в классе.