Ядро клетки человека: строение, функции и происхождение

Ядро клетки — это обязательная структура каждого эукариотического организма. Эта органелла выполняет самые разнообразные функции, но основное ее предназначение — это хранение и передача наследственного генетического материала.

Практически каждая клетка человеческого организма имеет ядро. Исключение составляют лишь тромбоциты и эритроциты крови. Большинство клеток одноядерные, но, например, мышечные волокна и нейроны могут иметь и несколько этих органелл. Ядро в клетке может иметь разные размеры — самые большие ядерные структуры в женской яйцеклетке.

Ядро клетки: строение

Ядро имеет довольно сложную структуру и состоит их ядерной оболочки, хроматина, ядрышка и нуклеоплазмы. Давайте рассмотрим каждую его часть более подробно.

• Кариотека, или ядерная оболочка — это структура, которая отделяет внутреннюю среду ядра от цитоплазмы. Состоит эта оболочка из внешней и внутренней мембран, между которыми есть так называемое перинуклеарное пространство. Интересно, что внешняя мембрана оболочки переходит непосредственно в мембрану гранулярной эндоплазматической сети, поэтому полости цистерн ЭПС и ядра соединены между собой. А оболочке имеются ядерные поры, закрытые диафрагмой. Они предназначены для проникновения внутрь крупных молекул, а также для обмена веществ между кариоплазмой и цитоплазмой.
• Кариоплазма — гомогенное вещество, которое наполняет внутреннюю полость ядра. В ней содержится ядрышко, а также хроматин.
• Хроматин — генетический материал клетки. Его структурной единицей является нуклеосома, которая представляет собой нить ДНК, намотанную на специфический белок – гистон. В клетке различают два состояния генетического материала. Гетерохроматин —представляет собой небольшие, плотные осмофильные гранулы. Эухроматин, или разрыхленный хроматин — это участки, в которых активно протекают синтетические процессы. Во время деления клетки хроматин конденсируется, формируя хромосомы.
• Ядрышко — небольшая, овальная структура, которая состоит из нитей РНК и белковых молекул. Именно здесь происходит образование субъединиц рибосом. В ядре может быть одно или несколько ядрышек, но заметить их можно только в неделящихся клетках.

Ядро клетки: функции

Функции клеточного ядра можно определить, ознакомившись с его строением. Во-первых, ядро отвечает за передачу наследственного набора информации во время деления клетки, причем как митоза, так и мейоза. Во время митоза дочерние клетки получают геном, который идентичен с материнской клеткой. При мейозе (образовании половых клеток человека) каждая клетка получает только половину хромосомного набора — полный набор хромосом формируется только после слияния с половой клеткой другого организма.

Кроме того, ядро клетки отвечает за один из самых важных этапов метаболизма — синтез белка. Дело в том, что именно в ядре образуется информационная, или матричная РНК. Затем она выходит в эндоплазматическую сеть, присоединяется к рибосоме и служит моделью для формирования аминокислотной последовательности пептидной молекулы.

И как уже было сказано, в ядре осуществляется синтез субъединиц рибосомы.

Ядро клетки: происхождение

На сегодняшний день существует несколько совершенно разных гипотез, с помощью которых ученые пытаются объяснить, как именно в клетке образовалось ядро. Но, к сожалению, ни одно из этих утверждений еще не нашло фактического подтверждения.

Существует теория, что ядро как клеточная структура образовалось в результате симбиоза бактериальной клетки и археи. Другие же ученые считают, что ядро — это результат заражения клетки специфическим вирусом.

Наиболее полное объяснение содержит в себе так называемая экзомембранная гипотеза. Согласно ей, в процессе эволюции у клетки возникла еще одна внешняя клеточная оболочка. При этом старая, внутренняя мембрана превратилась в оболочку ядра — со временем в ней возникла сложная система пор, а затем в ее полости начали концентрироваться молекулы хроматина.