ЯДРО КЛЕТКИ: Ядро без цитоплазмы существовать не может. Удаление ядра влечет за

Ядро без цитоплазмы существовать не может. Удаление ядра влечет за собой нарушение обмена веществ, замедление, а затем и остановку роста клетки. Безъядерная клетка теряет способность восстанавливать свою целостность при повреждении, перестает делиться и, наконец, погибает.
Филогенетически ядро возникло не сразу. Об этом свидетельствует сравнительная морфология и индивидуальное развитие клеток. Так, живые существа, стоящие на очень низкой ступени развития, еще не имеют морфологически оформленного ядра, хотя рассеянное ядерное вещество ДНК у них есть (вирусы, бактериофаг, некоторые бактерии). При индивидуальном развитии клеток, которое начинается с образования новых клеток путем непрямого деления старых, ядро в дочерней клетке каждый раз оформляется заново, хотя основные структуры его — хромосомы и вещество ядрышка — преемственно передаются от материнских клеток к дочерним. Таким образом, и фило- и онтогенез свидетельствуют о том, что ядро возникло постепенно, в процессе эволюции. Чаще всего в клетке имеется одно ядро, но встречаются клетки с двумя и большим числом ядер. Известно, что воздействием холода в некоторых клетках можно увеличить число ядер (И. Герасимов). Увеличение количества ядер —одна из форм усиления функции.
Форма ядер чаще округлая, овальная или бобовидная (рис. 17). Некоторые ядра имеют вид кольца, прямых или несколько изогнутых палочек. В клетках крови (лейкоцитах) они имеют сложную сегментацию (см. цв. табл. IV, V). В большинстве случаев каждому виду клетки присуща своя, только ему свойственная форма ядра, и эта форма часто соответствует форме клетки. Так, округлая клетка имеет и ядро такой же формы, удлиненная клетка —с овальным ядром и т. д. Различные механические воздействия могут изменять форму ядра. Например, центросома вызывает образование вмятины и ядро приобретает подковообразную форму. Сокращение или растяжение клетки также отражается на форме ядра. Наконец, форма ядра некоторых клеток (лейкоцитов) зависит от возраста клетки и ее функционального состояния.
Величина ядер, по-видимому, зависит от количества цитоплазмы. Для каждого вида клетки характерно свое ядерно-плазменное отношение. Однако при усилении функции клетки размер ядра увеличивается. Это происходит, например, в клетках желез при усилении выработки ими секретов или гормонов, в нервных клетках при повышении их деятельности и т. д. Размер ядер может меняться под влиянием некоторых условий внешней среды. Так, при голодании белых мышей и кроликов и при кормлении их жиром размер ядер в клетках печени уменьшался, при скармливании белка, наоборот, размер и число ядер несколько увеличивались (Е. М. Ледяева).

Различные формы ядер

Рис. 17. Различные формы ядер.
Располагаются ядра чаще всего в центре клетки, но в некоторых клетках они лежат эксцентрично. Ядро совершает колебательные или вращательные движения. В некоторых секреторных клетках (в эмалеобразователях) в период секреции ядро смещается к основанию клетки.
Химический состав ядра. Из органических соединений в состав ядра входят:

1) основные белки типа протаминов и гистонов;

2) негистонные белки (глобулины);

3) нуклеиновые кислоты и небольшое количество липоидов. Из неорганических веществ ядра наибольшую роль играет вода, а также минеральные соли кальция и магния. Особенно важное значение имеют нуклеиновые кислоты, причем ДНК клетки почти вся сосредоточена в ядре. В соматических (телесных) клетках данного организма количество ее относительно постоянно, но в зрелых половых клетках ДНК в 2 раза меньше.

Количество РНК может значительно варьировать, причем в ядре обнаружены все три ее разновидности, то есть рибосомальная, информационная и транспортная. Соединение белка в ядре изменяется в процессе жизнедеятельности клетки. Часть белков ядра образует с нуклеиновыми кислотами нуклеопротеиды. В ядре имеются гликолитические и отсутствуют окислительные ферменты. Поэтому энергетические затраты обеспечиваются в ядре благодаря АТФ, возникающей на основе гликолиза, а не окисления, как в митохондриях. Нуклеиновых кислот особенно много в молодых, растущих клетках.
Физическое состояние. Ядро в целом, подобно твердым телам, обладает эластичностью и стойко сохраняет свою форму. С другой стороны, при проколе ядро растекается, подобно жидкости. Таким образом, ядро совмещает в себе свойства как жидких, так и плотных тел.
Строение ядра (рис. 18). В ядре неделящихся клеток различают кариоплазму, в которой находится одно или несколько ядрышек, и оболочку.
В клетке, подвергшейся действию некоторых факторов (например, обработке химическими веществами), и в мертвой клетке ядро имеет другой вид. В нем также отчетливо видна оболочка и ядрышко, В кариоплазме же возникает хроматиновая структура (chroma —цвет), названная так за свою способность легко воспринимать основные красители. Хроматин иногда имеет вид сети, отдельных зернышек или ниточек. Как уже сказано, хроматин состоит из комплекса ДНК с белком —дезоксирибонуклеопротеида и является формой существования хромосом. Более мелкие, чем хроматино-вые, но тоже базофильные глыбки считаются хромоцентрами хромосом. Прилегая к ядрышку, они образуют ядрышковый хроматин. Пространство между хроматиновыми структурами заполнено микроскопически бесструктурным веществом —ядерным соком (кариолимфой). Если клетка попадает в неблагоприятные, но несмертельные для нее условия, то возникшая в ядре хроматиновая структура после устранения вредно действующего фактора может вновь исчезать. В период непрямого деления клетки в ядре также обнаруживается структура, появление которой связано с преобразованием хромосом,

Электронная микрофотография ядра клетки поджелудочной железы

Рис, 18. Электронная микрофотография ядра клетки поджелудочной железы (X 16 000):
1 — ободочка ядра; 2 — пора; 3 — глыбки хроматина;
4 — ядрышко; 5 — зернистая цитоплазмэтическая сеть (по Фоссетту).
Оболочка ядра, как и плазмалемма, —физиологически весьма активна, но в отличие от оболочки клетки она неспособна восстанавливаться после повреждения. Электронно-микроскопические исследования показали, что оболочка состоит из двух мембран, между которыми находится перинуклеарное пространство» Удалось наблюдать, как это пространство иногда сообщается с полостями и цистернами цитоплазма-тической сети, а мембраны оболочки являются продолжением мембран этой сети. Так как каналы цитоплазматичес-кой сети могут сообщаться с межклеточной средой, то некоторые вещества способны из среды прямо поступать в перинуклеарное пространство клетки. На наружной мембране ядерной оболочки часто располагаются рибосомы. Таким образом, оболочка ядра является, по-видимому, частью мембранной системы клетки. Иногда оболочка ядра может складками вдаваться в цитоплазму или в кариоплазму, в силу чего увеличивается поверхность соприкосновения ядра и цитоплазмы. Контакт слщтепор, Обычно ядрышко почти правильной сферической формы. Реже встречаются ядрышки в виде скрученных лент и неправильных телец. Число ядрышек зависит от вида животного и типа клетки, а также может изменяться в зависимости от уровня обменных процессов в одной и той же клетке. При интенсификации этих процессов количество ядрышек возрастает, благодаря чему увеличивается поверхность активных контактов материала ядрышка с кариоплазмой.

Встречаются ядра с 1—2 —3 и значительно большим числом ядрышек.
Размер ядрышка также связан с видовой, органной принадлежностью и с физическим состоянием клетки. Так, при усилении синтетической деятельности (образование секрета в железах, желточных зерен в ооцитах) ядрышко увеличивается.
Однако при условии торможения выхода РНК в цитоплазму ядрышко также может увеличиваться, хотя синтез белков в этом случае в цитоплазме ослаблен.
Образуются ядрышки в конце деления клетки и исчезают в начале его. Возникновение ядрышек связано с определенным участком хромосом —. организатором ядрышек. В ядре различают по две хромосомы с организатором ядрышек. Ядрышко имеет сложную субмикроскопическую структуру, его вещество состоит из нуклеолонемной и аморфной частей. Нуклеолоне-ма представлена гранулами и толстыми пучками (примерно 1200 А), состоящими из тонких фибриллей (40—50 А), в ячейках которых располагается более рыхлое аморфное вещество. Гранулы диаметром 100—200 А, состоят из рибонуклеопротеидов и называются ядрышковыми рибосомами. Функция ядрышка сводится к синтезу рибосомальной РНК, и, возможно, рибосом.
Около 70% РНК, содержащейся в цитоплазме, и 30 % в —в кариоплазме, образуются в ядрышке.
Кариолимфа (ядерный сок) в неделящейся клетке представляет собой жидкость белковой природы. В ней содержатся РНК и белок, преиму-ществено альбумины. В кариолимфе находятся хромосомы в сильно деспи-рализованном виде. У некоторых животных их обнаруживают даже при помощи светового микроскопа, но в большинстве случаев они не видны. Это,* по-видимому, объясняется весьма незначительной толщиной хромосом.
При различного рода воздействиях, как уже сказано, из кариолимфы может отмешиваться хроматин в виде неправильных глыбок и зерен. В кариолимфе разных клеток самцов (птицы) или самок (млекопитающие) около ядрышка или под оболочкой ядра находятся хроматиновые тельца определенной формы, которые названы половым хроматином. По этому признаку можно определять пол животного, когда вторичные половые признаки еще не выражены.
Функция ядра в целом определяется главным образом присутствием в нем ДНК.

1. Через ДНК прежде всего осуществляется генетическая (genesis — рождаю) функция ядра. Она заключается в том, что ДНК ядра хранят наследственную информацию, размножает ее благодаря способности ДНК воспроизводить самое себя, и при делении клетки эта информация, записанная в ДНК, равномерно по количеству и качеству распределяется по дочерним клеткам.

2. Ядру в период между делениями клетки принадлежит ведущая роль и в реализации наследственной информации, «записанной» в ДНК. Эта реализация происходит путем управления синтезом и обменом веществ. В синтезе белков ядро участвует путем образования на ДНК информационной, возможно, рибосомальной и транспортной РНК. На обмен веществ ядро оказывает влияние через ферменты. Так, известно, что в отсутствие ядра снижается активность одних ферментов протоплазмы и прекращается выработка составных частей других.
3. Две предыдущие функции тесно связаны с формообразующей ролью ядра. В опытах по пересадке ядра из клетки одного вида в клетку другого установлено, что пересаженное ядро направляет развитие в сторону своего вида.

4. Под контролем ядра осуществляются и другие процессы в клетке. Например, ядерные вещества способны стимулировать фосфорилирование, в результате которого образуется АТФ.