Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекция - Будова ядра рослинної клітини - файл 1.doc


Лекция - Будова ядра рослинної клітини
скачать (59 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc59kb.04.12.2011 06:00скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Тема 4. Будова ядра рослинної клітини

1. Визначення, форма і розміри ядра.

2. Структура ядра: ядерна мембрана, нуклеоплазма (каріоплазма), ядерце.

3. Хромосоми: визначення, утворення та типи.

4. Поняття про каріотип. Диплоїдний та гаплоїдний набори хромосом. Поліплоїдія.

5. Хімічний склад ядра.

6. Функції ядра. Три стани ядра: інтерфазний, мітотичний, функціональний (робочий).

 

1. Визначення, форма і розміри ядра. 

Ядро (від грец. karion, лат. nucleus ) — обов’язкова складова частина живої клітини багатоклітинних і одноклітинних організмів. Я. керує генетичними і метаболічними процесами в клітині. Я. складається з ядерної оболонки, ядерця ( одного або кількох), хроматину та акріолімфи. Ядро в рослинній клітині є обов’язковим компонентом і належить до її органоїдів.

Вперше його побачив Я. Пуркіньє в 1825 р. у яйцеклітині курки, але в рослин його вперше описано в 1831 р. Броуном.

Ядро завжди розташовано в цитоплазмі. В молодих клітинах воно досягає значних розмірів і як правило міститься в центрі клітини, а по мірі старіння клітини воно разом з цитоплазмою зміщується в бік.

Необхідно відмітити, що ядро в процесі еволюційного розвитку рослин виникло не відразу. Первісні організми ядра не мали.

Із сучасних рослинних організмів чітко сформованого ядра не мають бактерії та синьо-зелені водорості. Але замість нього в цитоплазмі є так звана центральне тіло — дрібні частини ядерної речовини.

Форма ядра залежить від форми клітини, так і від функції, які вона виконує. Ядро може мати округлу, овальну або сплюснуту форму.

В клітинах з високою фізіологічною активністю форма ядра складна, що збільшує відношення поверхні ядра до його об’єму.

Наприклад, в черешках пеларгонії ядра мають джгутикоподібні вирости, що збільшує їх поверхню.

Але в більшості випадків ядра мають округлу або овальну форму.

Розмір ядра залежить в основному від розмірів клітини. Так, при збільшенні об’єму цитоплазми збільшується і об’єм ядра.

Співвідношення об’єму ядра до об’єму цитоплазми називається ядрово-плазмовим співвідношенням. В молодих клітинах ядро займає порівняно більший об’єм протопласта, ніж в сформованих клітинах. В першому випадку об’єм ядра становить від 1/4 до 1/6 об’єму протопласта, а в останньому — від 1/20 до 1/200.

Величина ядра досить змінюється в залежності від виду рослин, типу тканин, віку клітин та ін.

Середні розміри ядра в клітинах рослин становить 10-30 мк. Проте в нижчих рослин, зокрема у грибів, ядра дуже малих розмірів, всього 0,5 2,0 мк, а ядра соматичних клітин вищих рослин (лілії, орхідеї) мають діаметр до 1,5 мм.

Великі ядра зустрічаються в клітинах голонасінних рослин.

Як правило, клітина має одне ядро. Проте, зустрічаються деякі види рослин, в клітинах яких є два і більше ядра.

По декілька ядер мають клітини спеціалізованих тканин (наприклад, клітини тапетуму, молочники).

У зеленої водорості кладофора у кожній клітині міститься по кілька ядер, а в клітинах сифоних водоростей — по декілька сот. ядер.

 

^ 2. Структура ядра: ядерна мембрана, нуклеоплазма (каріоплазма), ядерце.

Ядро складається з таких основних частин: ядерної мембрани (оболонки), нуклеоплазми (каріоплазми або каріолімфи), одного двох або кількох ядерець і хромати нової основи.

Ядерна оболонка має субмікроскопічну структуру. Вона складається із двох мембран і проміжного шару — перинуклеонарного простору. Товщина оболонки біля 600-800 Aнгстрем.

Поверхня обох мембран вкрита гранулами.

На відміну від цитоплазматичної мембрани, ядерна мембрана має більшу пористість. Завдяки наявності пор в оболонці ядра між ними та цитоплазмою здійснюється постійний обмін.

Зовнішня мембрана ядра зв’язана з ендоплазматичною сіткою, про що говорить наявність гранул рибосом як на мембрані ядра, так і на ендоплазматичній сітці.

Нуклеоплазма (каріолімфа) (від грец. karion — ядро plasma — виліплене) — вміст клітиного ядра, оточений оболонкою. Н. становить основну масу ядра. Це рідка оптично прозора і гомогенна маса, в якій за допомогою електронного мікроскопа вдається спостерігати деяку зернистість та наявність тоненьких ниток.

^ Зерниста частина каріолімфи здатна поглинати барвники. Забарвлена частина нуклеоплазми називається хроматиновою сіткою. Вона найбільш лабільна: в одних випадках хроматинова сітка непомітна, в інших представлена у вигляді тоненької сітки, а інколи навіть у вигляді сформованих ниток, клубочків або глибок.

 

^ 3. Хромосоми: визначення, утворення та типи.

Із хромати нової сітки внаслідок диференціації під час поділу утворюються хромосоми.

Хромосоми (від грец. chroma, род. відм. chromatos — колір, забарвлення і soma — тіло) — самовідтворюючі структурні елементи ядра, які є носіями генетичної інформації. Хромосома складається з двох повздовжніх хроматид, кожна з яких, у свою чергу, складається з двох півхроматид, а останні зазнають подальшої диференціації на дві чвертьхроматиди. Найтоншими субмікроскопічними повздовжніми структурами хромосом є хромонеми, які несуть на собі хромомери. Завдяки наявнрості центромери (первинної перетяжки) деяким хромосомам властивеядро вторинної перетяжки. Залежно від розміщення центромери розрізняюить такі типи хромосом: метацентричні, акроцентричні, і субметацентричні. Вперше описав і запропонував термін “Х.” Німецький вчений – анатом і гістолог В. Вальдейєр.

 

^ 4. Поняття про каріотип. Диплоїдний та гаплоїдний набори хромосом. Поліплоїдія.

В кожній клітині даного виду формується певна кількість хромосом, які мають певну форму та розміри, що становлять ідіограму виду.

^ Число хромосом — в соматичних клітинах рослин переважно диплоїдне. Диплоїдний набір хромосом утворюється внаслідок злиття двох статевих клітин з гаплоїдним набором хромосом.

Гаплоїдне число хромосом позначається буквою n, а диплоїдне — 2n, тобто в два рази менше. Так, наприклад , цибуля (Allium) має диплоїдний набір хромосом 2n=16, пшениця-однозернівка (Triticum) 2n=14, тверда пшениця 2n=28, м’яка пшениця 2n=48, осика 2n=38 і тд.

^ Розміри хромосом в того чи іншого виду рослин більш менш постійне і є систематичною ознакою. Довжина хромосом коливається від 0,2 до 2 m .

Великих розмірів досягають хромосоми хлібних злаків (пшениця, жито, ячмінь), а також в цибулі.

У листках деревних рослин хромосоми значно менші, ніж у хвойних (шпилькових) порід. Це, мабуть, пов’язано з тим, що листяні породи в диплоїдному наборі мають більше хромосом, ніж хвойні.

 

В одному і тому ж каріотипі хромосоми неоднакові як за розмірами так і за формою: є великі і дрібні, довгі і короткі, прямі і зігнуті. Плечі хромосом можуть бути приблизно однакові (тоді вони називаються рівноплечими хромосомами). Коли одне плече коротше, а друге довше, то такі хромосоми називаються різноплечими.

За допомогою спеціальних методів дослідження і електронного мікроскопа було встановлено, що кожна окрема хромосома складається з двох половинок хроматид.

Хроматиди представляють собою сукупність скручених ниток — хромонем, вздовж яких розташовані бульбочкоподібні потовщення — хромомери, які складаються з ДНК.

По всій довжині хромосом забарвляються не однаково. Інтенсивно забарвлені ділянки дістали назву гетерохроматинових, а світліші ділянки — еухроматинових.

До складу хромосом входять ДНК, білок, РНК, ліпоїди, а також кільцій та магній.

В центральній частині ядра міститься одне, і інколи два – три або чотири округлі тільця. Це ядерця.

Ядерце — постійний компонент ядра. Розміри ядерець та їх число більш-менш постійні для того чи іншого виду. Діаметр ядерця в середньому становить 150 ангстрем .

В порівняні з ядром ядерце має щільнішу консистенцію. В ядерцях можна виявити мікро фібрили діаметром 50 ангстрем. Структура ядерця зерниста і дещо нагадує рибосоми цитоплазми.

Ядерце (лат. nucleolus) — маденьке кулеподібне тільце всередині клітинного ядра, що являє собою компактний згустогк щільнішої консистенції, ніж каріоплазма. До складу ядерця входять білки, рибонуклеїнова кислота та дезоксирибонуклеопротеїди. Ядерце єж обов’язковим компонентом ядра. Воно зникає в пізній профазі іформується в телдофазі мітозу.

^ Ядерця складаються з рихлого клубочка ниток.

Клубочок нуклеоланем погружений у безструктурний матрикс. Кожна нитка нуклеоланем має вигляд ниткових гранул діаметр яких становить 110-150 ангстрем. Гранули нуклеоланем містять РНК.В деяких випадках ниткова структура ядерця не виявляється і тоді гранули РНК розсіяні в матриксі довільно.

На думку багатьох вчених ядерце — це центр синтезу РНК і білку. Крім того воно виконує важливу функцію в процесі поділу ядра.

За фізичними властивостями ядро — це комплекс гідрофільних колоїдів.

 

^ 5. Хімічний склад ядра.

Хімічний склад ядра досить складний.

Основну масу ядерної речовини становлять білки, які займають 70-90% сухої маси ядра.

Білки здатні вступати в сполуки з небілковими компонентами кислотного характеру, утворюючи складні білки, які називаються протеїдами.

Найважливіше значення із названих сполук мають нуклеопротеїди.

^ Нуклеопротеїди — комплексні сполуки простих білків з нуклеїновими кислотами. Вони були відкриті Ф. Мішером у 1870 р., але їх будова і функції досліджені лише в останні два десятиліття.

Нуклеїновим вони називаються тому, що були одержані з ядер клітин (від латинського слова “нуклеус” — ядро).

^ Елементарною одиницею молекули нуклеїнової кислоти є нуклеотиди. Полімеризуючись вони утворюють гігантські ниткоподібні молекули нуклеїнових кислот.

Їх молекулярна вага становить міліони одиниць від 10000 до 120х106. В склад нуклеїнових кислот входить цукор, фосфорні кислоти і азотові сполуки.

Цукор в нуклеїновій кислоті може бути представлений рибозою C5H10C5 і дезоксирибозою C5H10C4. В залежності від виду цукру нуклеїнові кислоти поділяються на дві групи — рибонуклеїнові (РНК) і дезоксирибонуклеїнову (ДНК).

РНК міститься в цитоплазмі і ядрі. Її молекулярна маса коливається від 30000 до 2000000 і більше.

ДНК головним чином міститься в ядрі. Її молекулярна вага досягає десятків міліонів. Подібно тому як макромолекули білку складаються з амінокислот, макромолекули РНК і ДНК складаються з нуклеотидів. ДНК при гідролізі розкладається на азотисті сполуки: аденін, гуанін, цитозин та тимін і дезоксирибозу, а РНК розкладається на аденін, гуанін, цитозин, урацил та рибозу. Нуклеотиди можуть відрізнятися одне від одного своїми азотистими сполуками. Нуклеотиди, з’єднуючись між собою, утворюють ланцюг, що представляє собою макромолекулу ДНК або РНК.

Різні нуклетиди в молекулах нуклеїнових кислот можуть знаходитися в різних пропорціях і можуть бути розташовані в різній послідовності. Тому молекули нуклеїнових кислот дуже різноманітні. Нуклеїнові кислоти присутні у всіх фізіологічно активних клітинах і є найбільш стабільними їх компонентами. Вони відіграють важливу роль життєдіяльності організмів. Вони регулюють синтез білків у клітині та обумовлюють передачу спадкових властивостей виду.

Ядро відіграє надзвичайно важливу роль в процесах життєдіяльності клітини. Воно приймає найважливішу роль в обмінних процесах клітини, а також в її рості та диференціації.

З метою вивчення знаяення ядра в клітині ще в кінці минулого століття було встановлено, що фрагменти амеби, або інфузорії і яких ну було ядра, через деякий час гинули.

Велике значення і на сьогоднішній день мають праці Івана Івановича Герасимова (1902), який досліджував без’ядерні клітини спірогири. Метою експериментальних досліджень І.І. Герасимова було — одержати без’ядерні клітини, а пізніше вивчати їх фізіологію. Свої експерименти Герасимов проводить з великим успіхом на нитчастій водорості — спірогірі. Внаслідок охолодження клітини, які ділилися, він одержував без’ядерні клітини і клітини, в яких містилося два ядра. Ці ядра інколи зливалися і утворювали одне велике ядро.

В контрольному варіанті були одноядерні клітини тієї ж нитки спірогір, але вони не ділилися. Однак вони також піддавались дії понижених температур. Після впливу холоду, клітини в контролі залишалися одноядерними. Виявилось, що клітини в контролі в дальнішому розвивались нормально без помітної депресії або активації життєвих процесів.

Двоядерні клітини, або з подвійним ядром інтенсивно росли, перевищуючи розміри одноядерних клітин майже вдвоє.

Без’ядерні клітини не ділилися, припиняли свій ріст і в них починалися поцеси розпаду. Однак слід зауважити, що деякий час в них відбувалися процеси життєдіяльності. В них навіть відбувалися процеси фотосинтезу і нагромаджувався крохмаль але його витрачання і передача в інші клітини тієї нитки не відбувались. Відтак, без’ядерні частини (клітини) втрачали фізіологічні функції і гинули. Порушення метаболізму, яке завжди відбувається після вилучення ядра з клітини, може наступити не відразу, а через деякий час, однак кінцевий результат — відмирання клітини.

Таким чином, проведені дослідження Герасимовим на спірогірі показали, що ядро — важливий компонент клітини. Воно може функціонувати лише в єдності з цитоплазмою, життєздатність якої також залежить від наявності в ній ядра.

На сьогоднішній день, ще не повністю з’ясоване питання про вплив ядра на функціонування і метаболізм клітини.

Так, наприклад, ряд клітинних функцій, таких, як дихання, подразнення, фотосинтез, рух можуть здійснюватися деякий час і без ядра.

Більш очевидне значення ядра для процесів зв’язаних з ростом, розмноженням і диференціацією клітини.

На основі сучасних даних можна виділити три можливі впливи ядра на життєдіяльність клітини:

а) синтез в ядрі РНК і білка;

б) синтез клітинної РНК — одна із основних ядерних функцій;

в) вплив ядра на процеси, що відбуваються в цитоплазмі.

Таким чином, підсумовуючи сказане необхідно відмітити, що ядро необхідне для тривалого функціонування клітини і продовження її життя в дочірніх клітинах.

Без’ядерні цитоплазматичні фрагменти неминуче гинуть. З другого боку, ядро без цитоплазми також нежиттєздатне. Життя клітини визначається взаємодією всіх її структур як єдиного цілого. Ядро відіграє важливу роль в поділі клітини. Як відомо, клітини розмножуються шляхом поділу, але поділу клітини передує поділ ядра. Нові ядра утворюються тільки поділом або роздріблення старого. Внаслідок поділу ядра, а відтак і клітини в цілому із однієї материнської клітини виникають дві дочірні клітини.

 

^ 6. Функції ядра. 

Дуже важливе значення відіграє ядро в передачі інформації спадкових властивостей клітини.

Із повсякденного життя Вам добре відомо, що із насіння гороха, помідори чи пшениці виростає тільки горох, помідор і пшениця. Із насіння сосни, дуба виростає тільки сосна і тільки дуб.

Візьміть, наприклад, насіння евкаліпта, яке майже досягає розмірів макової зернинки, а з нього виростає гігантське дерево.

Спостерігається закономірність, кожний вид відтворює собі подібний організм.

Виникає питання. Чому?

В цьому відношенні важлива роль належить спеціалізованим органелам ядра — хромосомам, в яких містяться гени — матеріальні носії інформації.

Таким чином, ядро виконує головну роль як носій спадкової інформації, яка передається при поділі від однієї клітини до другої, від одного покоління до другого.


Скачать файл (59 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации