У каких организмов есть оформленное ядро в клетках

Обновлено: 24.04.2024

Ядро животной клетки - это наиболее важный её органоид. Ядро содержит информацию о наследственности, то есть генетический материал (ДНК).

ДНК

Это основополагающая клетки, ведь ДНК несёт информацию по созданию белков, которые и помогают организму правильно функционировать. ДНК в ядре защищено гистонами, которые образуются благодаря белкам. Во время этого процесса появляются структуры, которые называются хромосомами.

Строение животной клетки

Количество ядер в клетке

ДНК образуется в органеллах, которые называются центросомами. После деления животной клетки, у каждой остаётся по одному ядру. Но так происходит не всегда. Иногда случается так, что у эукариотической клетки образуется два ядра. Двуядерные клетки также именуют инфузориями. А когда у клетки больше двух ядер, то это уже опалина. Но также есть клетки, которые вторично утрачивают ядро. Это обычно эритроциты млекопитающих.

Строение ядра

Форма ядра — сферическая, эллипсовидная, реже лопастная, бобовидная и др. Диаметр ядра — обычно от 3 до 10 мкм.

Также между мембранами присутствует узкая щель, которая заполнена полужидким веществом. В некоторых местах образуются поры (3), когда мембраны сливаются друг с другом. Через эти поры происходит обмен веществ из ядра в цитоплазму и наоборот. Одна из мембран, покрытая рибосомами, называется наружная ядерная мембрана (1). Она обращена в цитоплазму. Рибосомы придают ей шероховатость. Также есть и гладкая, внутренняя мембрана (2). Ядерные мембраны соединяюсь с другими частями, образуют целую систему : выросты ядерной мембраны смыкаясь с ЭПС образуют единую сообщающуюся цепь.

Таким образом ядро состоит из :

Наружной мембраны
Внутренней мембраны
Пор
Ядрышка
Эухроматина

Функции ядра

Наиболее важная функция ядра

Ядро выполняет большое количество функций. Одна из них заключается в том, что ядро способствует регулированию генов, которые экспрессируются в клетке. Эти гены бывают разные в зависимости от типа клетки. С помощью этих генов клетки нормально функционируют. Сама дезоксирибонуклеиновая кислота расположена возле ядрышка, где присутствуют рибосомы. От остальной части клетки ядро отделяется благодаря ядерной оболочки.

Не менее важная функция клетки – регулирование роста и деления клетки

Как уже говорилось, ядро выполняет множество важных функций. Ещё одна из важный - это регулирование роста и деления клетки. Во время деления происходит в ядре происходит процесс разделения и дублирования. То есть хромосомы делятся и удваиваются. Таким образом появляются две дочерние клетки. Также во время деления важно организовывать ДНК, чтобы клетка продолжала функционировать.

Хранение, передача информации и синтез белка

Какой органоид самым первым описали учёные? Это было именно ядро. После открытия других органоидов стало понятно, что ядро крупнее остальных собратьев по клетке. Поэтому этот органоид раскрыт больше других. Но это произошло также и потому, что ядро выполняет важнейшие функции клетки. Основополагающее - это то, что ядро хранит в себе наследственную информацию. Органоид также и передаёт эту самую информацию. Всё это происходит благодаря синтезу белка, который и способствует реализации информации.

Типы ядра

Ядра клеток обычно яйцевидные и шаровидные.

Ядро – регулятор активности клетки

Ядро является важным регулятором активности клетки. В нём находятся нитевидные комплексы молекул ДНК с белками гистонами, которые называются хроматиды. Особенностью хроматидов является содержание в них большого количества аминокислот лизина и аргинина.

Компонент ядра

Выполняемая функция

Ядерная оболочка. Имеет пористую двухмембранную структуру.

1. Разграничивает ядро от остальных органоидов и цитоплазмы.

2. Обеспечивает взаимодействие ядра с цитоплазмой.

Хромосомы. Плотные продолговатые или нитевидные образования, которые можно рассмотреть только при делении клетки.

Содержат ДНК – носитель наследственной информации, которая передается от поколения к поколению.

Ядрышки. Имеют сферическую или неправильную форму.

Участвуют в процессе синтеза РНК, входящей в состав рибосомы.

Ядерный сок (кариоплазма). Полужидкая среда, находящаяся внутри ядра.

Вещество, в котором содержатся ядрышки и хромосомы.

Хромосомы

В ДНК хранится практически вся информация о наследственных признаках клетки и всего организма. Также существуют такие хроматиды, которых именуют хромосомами. Когда происходит клеточное деление, эти самые хроматиды спирализуются и, если в этот момент посмотреть в световой микроскоп, то можно увидеть именно хромосомы.

Гетерохроматин

Бывает и так, что хроматиды во время деления деспирализируются не полностью. А гетерохроматин - это плотно спирадизованные части хромосом. Гетерохроматин расположен наиболее близко к оболочке ядра. Также существуют более деспирализованная часть хромосом, которая называется эухроматин. Он с располагается к центру ядра.

Экспрессия генов

На эухроматине происходит экспрессия генов. Это процесс считывания генетической информации, то есть синтез РНК.

Репликация ДНК

До деления ядра происходит репликация ДНК. А собственно до деления ядра, происходит деление клетки. Итак, получается, что дочерние ядра получают готовую ДНК, а дочерние клетки - готовое ядро.

Ядро – двумембранный органоид

Всё, что содержится в клетке, отделяется от её остальной части благодаря двум мембранам ядерной оболочки (внешней и внутренней).

Следовательно, можно сделать вывод о том, что ядро - двумембранный органоид. Между мембранами также есть свободное пространство, которое называется перенуклеарным.

Эндоплазматическая сеть

Внешняя мембрана в некоторых местах отделяется и переходит в ЭПС - эндоплазматическую сеть.

ЭПС бывает двух видов. Гладкая и шероховатая. Шероховатая она, когда на ЭПС располагаются рибосомы. Когда они располагаются не на самой ЭПС, а на наружной мембране, то её называют гладкой. Также мембраны могут образовывать ядерные поры, которые получаются после сливания внешней и внутренней мембраны.

К Клеточное ядро является обязательной составляющей клетки, которое регулирует обмен веществ и отвечает за передачу и хранение наследственной информации.

Клеточное ядро

Схема строения интерфазного ядра: 1 — наружная мембрана; 2 — внутренняя мембрана; 3 — перинуклеарное пространство; 4 — пора; 5 — ядрышко; 6 — кариоплазма; 7 — хроматин.

Ядро является обязательным компонентом всех эукариотических клеток. Форма и размеры ядра зависят от формы и величины клетки и выполняемой ею функции.

Химический состав ядра

По химическому составу ядро отличается от остальных компонентов клетки высоким содержанием ДНК (15 — 30%) и РНК (12%). В ядре клетки сосредоточено 99% ДНК клетки в виде комплекса с белками – дезоксирибонуклеопротеина (ДНП).

Функции ядра

Ядро выполняет две главные функции:

хранение, воспроизведение и передачу наследственной информации
регуляцию процессов обмена веществ, протекающих в клетке.

Выделяют два состояния ядра: делящееся и интерфазное. В интерфазном ядре различают: ядерную оболочку, ядерный сок, хроматин и ядрышки.

Ядерная оболочка

Ядерная оболочка (кариолемма) представлена двумя биологическими мембранами, между которыми находится перинуклеарное пространство. Наружная ядерная мембрана непосредственно соединена с мембранами каналов эндоплазматической сети. На ней располагаются рибосомы. Ядерная оболочка пронизана многочисленными порами, через которые происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Основная функция ядерной оболочки: регуляция обмена веществ между ядром и цитоплазмой клетки.

Ядерный сок

Ядерный сок (кариоплазма) – это однородная масса, заполняющая пространство между структурами ядра. В его состав входят вода, минеральные соли, белки (ферменты), нуклеотиды, аминокислоты, АТФ и различные виды РНК.

Функция кариоплазмы: обеспечение взаимосвязей между ядерными структурами.

Хроматин

Хроматин представляет собой дезоксирибонуклеопротеин (ДНП), состоящий преимущественно из ДНК и белков-гистонов, выявляемый под световым микроскопом в виде глыбок и гранул. Это деспирализованные хромосомы интерфазного ядра. В процессе митоза хроматин путем спирализации образует хорошо видимые (особенно в метафазе) интенсивно окрашивающиеся структуры – хромосомы.

Метафазная хромосома

Схема строения метафазной хромосомы (А) и типы хромосом (Б). А: 1 — плечо; 2 — центромера; 3 — вторичная перетяжка; 4 — спутник; 5 — две хроматиды; Б: 1 — акроцентрическая; 2 — субметацентрическая; 3 — метацентрическая.

Метафазная хромосома состоит из двух продольных нитей ДНП – хроматид, соединенных друг с другом в области первичной перетяжки – центромеры. Центромера делит каждую хроматиду на два плеча.

В зависимости от расположения первичной перетяжки различают следующие типы хромосом: метацентрические (равноплечие), в которых центромера расположена посередине, а плечи примерно равной длины; субметацентрические (неравноплечие), когда центромера смещена от середины хромосомы, а плечи неравной длины; акроцентрические (палочковидные), когда центромера смещена к одному концу хромосомы и одно плечо очень короткое. Некоторые хромосомы могут иметь вторичные перетяжки, отделяющие от хроматиды участок, называемый спутником. Основная функция хромосом – хранение, воспроизведение и передача генетической информации.

Кариотип

Кариотип – это диплоидный набор хромосом соматических клеток организма определенного вида. Каждый вид растений и животных имеет определенное, постоянное число хромосом. Так, в ядре соматических клеток у лошадиной аскариды содержится 2 хромосомы, у мухи дрозофилы – 8, у человека – 46. Во всех соматических клетках число хромосом всегда парное (диплоидный набор – 2n), т.е. каждая хромосома в наборе имеет парную, гомологичную (одну из этих хромосом дочерний организм получает от отца, а вторую от матери). Гомологичные хромосомы одинаковы по величине, форме, расположению центромер. Для каждого биологического вида характерно постоянство числа, величины и формы хромосом. При образовании половых клеток из каждой пары гомологичных хромосом в гамету попадает только одна, поэтому хромосомный набор гамет называется гаплоидным (одинарным – 1n). При оплодотворении восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Ядрышки

Ядрышки имеют шаровидную форму, не окружены мембраной. Они содержат преимущественно белки и р-РНК. Ядрышки – непостоянные образования, они растворяются в начале деления клетки и восстанавливаются после его окончания. Их образование связано со вторичными перетяжками (ядрышковыми организаторами) спутничных хромосом, в которых локализованы гены, кодирующие синтез рибосомальных РНК и белков. Функция ядрышек – образование субъединиц рибосом.

Эукариотические клетки

Клетки подавляющего большинства живых организмов имеют оформленное, сложно устроенное ядро, цитоплазму с органоидами и оболочку. Такие клетки называются эукариотическими. Они характерны для протистов, грибов, растений и животных.

Прокариотические клетки

Прокариотические клетки не имеют оформленного ядра и мембранных органоидов. Генетический аппарат прокариот представлен нуклеоидом одной кольцевой молекулой ДНК, не связанной с белками-гистонами и не окруженной мембраной. Имеются рибосомы. Функций мембранных органоидов выполняют впячивания плазмалеммы – мезосомы. К прокариотам относятся бактерии и цианобактерии.

Клетки растений и животных сходны по строению и химическому составу, но между ними имеются и определенные отличия.

Отличие про- от эукариотических клеток

Признак	Прокариоты	Эукариоты
Цитоплазматическая мембрана	Есть	Есть
Клеточная стенка	Есть	У животных нет, у растений есть
Ядерная оболочка	Нет	Есть
Митохондрии	Нет	Есть
Комплекс Гольджи	Нет	Есть
ЭПС	Нет	Есть
Лизосомы	Нет	Есть
Мезосомы	Есть	Нет
Рибосомы	Есть	Есть
Хромосомы	Нет(кольцевая молекула ДНК)	Набор хромосом (ДНК + белок)
Способ размножения	Простое бинарное деление	Митоз, амитоз

Отличие животных от растительных клеток

Признак	Животные клетки	Растительные клетки
Клеточная стенка	Нет	Есть (целлюлоза)
Тип питания	Гетеротрофные	Автотрофные
Пластиды	Нет	Есть
Центросома	Есть	Нет
Центральная вакуоль	Нет	Есть
Запасное питательное вещество	Гликоген	Крахмал

1. Биология для абитуриентов. Авторы: Давыдов В.В. , Бутвиловский В.Э. , Рачковская И. В. , Заяц Р.Г.

Клетки растений разнообразны по строению, работе, отличаются образующими их тканями и выполняемыми функциями. Но при этом общую для всех структуру можно разбить на следующие составляющие:

Клеточная оболочка с порами.
Цитоплазма (часто подвижная). Эндоплазматическая сеть, расположенная внутри нее, являет собой единое целое с наружной клеточной мембраной и оболочкой ядра.
Рибосомы занимаются синтезом белка.
Вакуоль, заполненная клеточным соком.
Плотное образование – ядро (которое имеет ядрышко). Оно располагается в центре или ближе к клеточной стенке. От цитоплазмы его отделяет ядерная оболочка, состоящая из двух мембран и имеющая поры. Она позволяет производить обмен веществ между цитоплазмой и ядром.
Различного вида пластиды: хлоропласты (для участия в фотосинтезе), хромопласты (отвечают за цвет и интенсивность окраски), лейкопласты. Пластиды присущи только клеткам растений, бактерии их не имеют.

Строение клетки эукариот (ядерных организмов)

Все перечисленные органоиды (компоненты цитоплазмы) являются обязательными. Если один из них погибнет или будет поврежден, то клетка растений перестанет функционировать.

Основное отличие ─ отсутствие оформленного ядра

Основное отличие клеток бактерий от клеток эукариотов (растения, животные и грибы) состоит в том, что они не имеют четко оформленного ядра. Вся генетическая информация у бактерий находится в особом белковом комплексе, называемом нуклеоидом. Несмотря на примитивное строение, нуклеоид способен точно и четко передавать генетические данные от одного поколения к другому. ДНК микроорганизмов является высокополимерным соединением, которое состоит из определенного числа нуклеоидов, находящихся между собой в точной последовательности. При нарушениях этой последовательности происходит мутация вида, что приводит либо к образованию новой формы, либо к приобретению или утрате каких-либо свойств.

Каких органоидов нет у микроорганизмов

В отличие от клеток животных, растений и грибов клетки бактерий (прокариотов) не имеют следующих органелл:

лизосомы;
пластиды;
митохондрии;
комплекс Гольджи;
эндоплазматическая сеть.

Лизосомы

Клеточный органоид, который содержит ферменты, способствующие расщеплению белков, полисахаридов и нуклеиновых кислот. Основная их функция заключается в том, что они участвуют во внутриклеточном расщеплении.

Пластиды

Этих органоидов нет у животных, а их наличие у растений обуславливает их окраску. Основное их предназначение – участие в процессах фотосинтеза.

Митохондрии

Наличие этих органоидов в клетках растений и животных позволяет обеспечивать необходимой энергией за счет окислительно-восстановительных процессов. Также они способны передавать генетическую информацию.

Комплекс Гольджи

Функция этих органоидов заключается в накоплении, изменении и последующем выведении веществ из клеток растений и животных.

Эндоплазматическая сеть

Является клеточным органоидом, состоящим из системы канальцев и пузырьков. Находится в цитоплазме и ограничена мембраной. Она участвует в метаболических процессах, обеспечивая транспортировку веществ извне в цитоплазму.

У микроорганизмов многие функции этих органоидов выполняет мезосома. Эта структура образуется в результате втягивания внутрь клеточной мембраны. Она участвует в репликации ДНК, в создании клеточных перегородок и в ряде других процессов жизнедеятельности.

Размножение и деление

Отличаются микроорганизмы от растений и способом размножения. У прокариотов это деление одной клетки на две (митоз отсутствует). Причем до того, как дочерние клетки вырастут и тоже приобретут способность размножаться, может пройти очень малый промежуток времени. Это объясняет, почему заболевания, вызванные ростом бактерий, могут иметь весьма бурное течение и развитие. Хорошо, что цикл их жизни достаточно короткий, иначе наличие других форм жизни было бы сомнительно.

В целом клетки растений имеют более сложную структуру по сравнению с бактериальными:

Они наделены ядром, мембраной и богатым набором клеточных органоидов.
Их ДНК расположена в ядре и отделена от цитоплазмы.
Клетки эукариотов не имеют в составе стенки муреин, значит, не способны образовывать защитную капсулу из слизи.
Клетки растений и бактерий имеют различия в способах размножения.

Некоторое сходство, впрочем, не исключается. Это и плотное строение клеточной стенки, и наличие рибосом, цитоплазмы, генетической информации. Но на этом и основана клеточная теория, утверждающая, что все живые организмы состоят из клеток – элементарных структурных частиц. А тот факт, что клетки микроорганизмов каких-то органоидов не имеют, повод отнести их к другому царству.

Защитная оболочка

Клеточная стенка у доядерных (прокариот) очень плотная. Снаружи она покрыта слизистой капсулой, которая предохраняет бактерию от высыхания. Как и у растений, стенка клетки микроорганизма проницаема, чтобы пропускать внутрь питательные вещества и выводить продукты обмена. Но у прокариотов она выполняет особую охранную функцию, ведь вся наследственная информация находится внутри цитоплазмы, и никаких других механизмов для ее защиты не предусмотрено. У растений же наследственный аппарат размещен внутри ядра.

Различия в строении и органеллах делают доядерных и ядерных очень разными

Состав клеточной оболочки (стенки) бактерий содержит муреин. У растений она состоит из целлюлозы. А вот цианобактерии по этому пункту сравнения имеют некоторые сходства и в том и в другом случае. Их клеточные стенки содержат и целлюлозу, и муреин (в немного меньших количествах).

В нем бактерия спокойно переждет неблагоприятный период, если вдруг питание или размножение невозможны, или условия для этого не совсем подходящие. Споры позволяют бактериям выдерживать экстремальные температуры, не дают высохнуть и погружают в анабиоз до сотни лет.

Когда одной клетки достаточно

До 1665 года человечество не подозревало о существовании клеток. Впервые их обнаружил англичанин Роберт Гук. Он разглядывал через увеличительный прибор кору дуба и заметил, что она состоит из множества ячеек. Позднее выяснилось, что это были мертвые оболочки клеток, полые внутри.

В живых клетках растений, в отличие от мертвых, присутствует вязкое вещество — цитоплазма, в которой плавают ядро и вакуоли — пузырьки с клеточным соком. Взгляните на разрезанный помидор или кусочек арбуза. Вы заметите, что спелая мякоть состоит из мельчайших гранул. Это и есть растительные клетки.

Как вы думаете, все ли живые существа состоят из множества клеток, или порой достаточно и одной, чтобы создание могло полноценно жить, питаться и размножаться? Иногда одной клетки хватает для жизни. На Земле есть ничтожно малые существа — одноклеточные, организм которых состоит из одной-единственной клетки.

В 1675 году голландский ученый Антони ван Левенгук начал рассматривать под микроскопом капельки воды. Он заметил, что жидкость кишит микроскопическими созданиями. Каждое из них могло бы с легкостью проплыть сквозь тонкое игольное ушко. Тела этих крошечных существ состояли из одной клетки. Тем не менее, организмы легко реагировали на свет, тепло, химические вещества и механические раздражители. Они были способны самостоятельно питаться, дышать, размножаться, расти и развиваться.

ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСКОПА

Однажды Роберт Гук (1635-1703 гг. — английский естествоиспытатель и изобретатель) вел наблюдения на старом микроскопе. Он был в виде полуметровой позолоченной вертикальной трубы. Работать на нем приходилось, согнувшись в три погибели. Гук решил усовершенствовать прибор. Для начала он сделал тубус наклонным. Затем биолог установил перед прибором масляную лампу для лучшего освещения. Потом к нему пришла мысль усилить свет за счет солнечных лучей и сконцентрировать его. Так появился большой стеклянный шар, наполненный водой. За ним была установлена специальная линза. Эта оптическая система в сотни раз усиливала яркость освещения.

Ученые сделали вывод: одноклеточные — такие же живые существа, как, к примеру, слон или человек. С тех пор все живое делится на две группы — одноклеточные и многоклеточные.

Со временем в группу одноклеточных попали все виды бактерий, некоторые грибы, растения и животные. К одноклеточным грибам отнесли дрожжи; к одноклеточным растениям — водоросли хлореллу и хламидомонаду; к одноклеточным животным — амебу, инфузорию туфельку и трубача.

Группа многоклеточных оказалась многочисленнее. В нее вошли растения, грибы, животные и человек. Их организмы состоят из множества видов клеток, каждая из которых играет определенную роль. Клетки, сходные по строению и функциям, образуют ткани. Покровные ткани защищают организм от травм и вредных воздействий. Органы растений, животных и человека тоже состоят из тканей. Растительные ткани образуют корни и листья; животные — мышцы, сердце, желудок, печень, почки.

Строение клетки

Главный орган клетки — ядро, покрытое пористой оболочкой. Сквозь поры в ядро и обратно поступают питательные вещества и отходы. Ядро заполнено соком, в котором находятся ниточки молекул ДНК и ядрышко. Ядро — главнокомандующий, оно управляет всеми процессами внутри клетки и заведует важной генетической информацией.

Помимо ядра, вакуолей и цитоплазмы внутри клетки присутствуют и другие органоиды. И в животных, и в растительных клетках есть вакуоли — пузырьки, заполненные клеточным соком. Они отвечают за хранение питательных веществ, обезвреживание ядов и вывод отходов. Митохондрии — производители энергии. Они помогают клетке дышать, размножаться, расти. Аппарат Гольджи отвечает за производство, хранение и доставку веществ в разные части клетки. Рибосомы в ответе за выработку белка — строительного материала. Лизосомы, мешочки с ферментами, которые ускоряют процессы в организме, переваривают пищу. Пероксисомы тоже содержат ферменты. Они нейтрализуют вредные вещества и разрушают жиры.

У растительных и животных клеток есть и отличия

КЛЕТКИ-ГИГАНТЫ

Клетки бывают крупных размеров. Например, клетка стебля льна достигает 40 мм, а клетка мякоти арбуза — 1 мм. Их видно невооруженным глазом.

Митохондрии и хлоропласты

Все клетки нуждаются в питании, которое они получают при помощи митохондрий и хлоропластов.

Митохондрии производят аденозинтрифосфорную кислоту (АТФ). Это своеобразный аналог батарейки, которая вырабатывает, хранит и распределяет между органоидами энергию. Активные клетки расходуют большое количество энергии, и митохондрий в них много. Если внутренние процессы в клетке протекают вяло, избыток энергии ни к чему. В такой клетке митохондрий мало. Митохондрии могут иметь спиралевидную, округлую, чашевидную и нитевидную формы и даже способны трансформироваться. Они передвигаются внутри клетки. Эти частички словно чувствуют, какая часть клетки остро нуждается в энергии, и спешат именно туда.

В хлоропластах содержится пигмент хлорофилл, который окрашивает растения в зеленый цвет и участвует в важнейшем процессе — фотосинтезе. При помощи хлорофилла зеленые растения поглощают солнечный свет и перерабатывают его в органические вещества.

Ядро клетки

Самая первая живая клетка зародилась на планете миллионы лет назад. Ученые до сих пор спорят о том, когда и как она появилась: в воде или на суше, из каких частиц, в каких условиях.

В поиске истины ученые выдвинули две теории происхождения клеток: клеточную и теорию биогенеза. Клеточная теория стала основополагающей. В середине XIX века после долгих исследований немецкие ученые Маттиас Шлейден и Теодор Шванн впервые заявили: абсолютно все живые организмы на Земле состоят из клеток. Так появилась клеточная теория. Немногим позднее Рудольф Вирхов высказал мнение о том, что живая клетка может произойти только от живой клетки, а ее спонтанное появление из неживой материи невозможно. Выходит, жизнь была всегда. Вечно. Это стало главным утверждением биогенеза.

Эукариоты — это растения, животные, грибы. Они могут быть как многоклеточными, так и состоять из одной-единственной клетки. Представителей этой группы объединяет наличие в клетке ядра.

В целом эукариотические клетки отличаются от прокариотов сложностью своей конструкции. Биологи считают, что прокариоты — предки эукариотов, которые в процессе эволюции начали объединяться, образуя многоклеточные организмы.

Симбиогенез. История о том, как съеденная жертва стала звеном эволюции

Майкл Дентон, британско-австралийский биохимик

Читайте также: