§ 14. Ядро клеткі

Ядро — гэта абавязковы кампанент любой эўкарыятычнай клеткі. У большасці клетак адно ядро, але існуюць таксама двух’ядзерныя і шмат’ядзерныя клеткі. Напрыклад, у інфузорыі туфелькі два ядры, а ў клетках некаторых водарасцей і грыбоў, у папярочнапаласатых мышачных валокнах — некалькі. Сталыя клеткі сітападобных трубак пакрытанасенных раслін і эрытрацыты млекакормячых пазбаўлены ядраў. Такія клеткі страчваюць ядро ў працэсе развіцця і губляюць здольнасць да размнажэння.

Будова ядра. Звычайна ядро мае шарападобную ці яйцападобную форму, аднак у некаторых клетках форма ядра можа быць іншай: верацёнападобнай, лінзападобнай, падковападобнай і інш. Памеры клетачных ядраў таксама адрозніваюцца. Тым не менш, нягледзячы на гэтыя адрозненні, усе ядры пабудаваны аднолькава. Ядро клеткі складаецца з ядзернай абалонкі, ядзернага соку, храмаціну і аднаго ці некалькіх ядзеркаў (мал. 14.1).

Ядзерная абалонка аддзяляе змесціва ядра ад гіялаплазмы. Яна складаецца з дзвюх мембран — вонкавай і ўнутранай, паміж якімі знаходзіцца міжмембранная прастора. Вонкавая мембрана ядра непасрэдна перахо­дзіць у мембрану эндаплазматычнай сеткі, на яе паверхні размяшчаюцца рыбасомы. На ўнутранай мембране рыбасомы адсутнічаюць.

У некаторых месцах ядзернай абалонкі знаходзяцца круглыя скразныя адтуліны — ядзерныя поры (гл. мал. 14.1). Дзякуючы ім адбываецца абмен рознымі матэрыяламі паміж ядром і гіялаплазмай. *Ядзерныя поры ўтвораны складана арганізаванымі бялковымі структурамі, якія рэгулююць транспарт рэчываў. Колькасць пор у адным ядры звычайна складае ад некалькіх соцень да некалькіх тысяч і можа змяняцца ў залежнасці ад метабалічнай актыўнасці клеткі.* Праз ядзерныя поры з ядра у гіялаплазму выходзяць малекулы мРНК, тРНК, субадзінкі рыбасом. З гіялаплазмы ў ядро паступаюць АТФ, нуклеатыды, розныя іоны, бялкі і іншыя рэчывы. *Невялікія малекулы і іоны праходзяць праз ядзерныя поры за кошт дыфузіі. Буйныя малекулы транспартуюцца выбіральна, шляхам актыўнага транспарту.*

Ядзерны сок уяўляе сабой водны раствор, які змяшчае розныя арганічныя і неарганічныя рэчывы. Па саставе і ўласцівасцях ядзерны сок падобны да гіялаплазмы. Ён запаўняе ўнутраную прастору ядра і з’яўляецца асяроддзем працякання ўсіх унутрыядзерных працэсаў. У ядзерным соку знаходзяцца храмацін і ядзеркі.

Храмацін — гэта ніцепадобныя структуры ядра, утвораныя лінейнымі малекуламі ДНК і спецыяльнымі бялкамі. Бялкі забяспечваюць упакоўку доўгіх малекул ДНК у больш кампактныя структуры. У клетцы, якая не дзеліцца, храмацін можа раўнамерна размяркоўвацца ў аб’ёме ядра ці размяшчацца асобнымі згусткамі.

Ядзерка ўяўляе сабой шчыльнае акруглае ўтварэнне, не абмежаванае ўласнай мембранай. *Яно складаецца з бялкоў, РНК, ДНК і фарміруецца ў вобласці размяшчэння так званых ядзеркавых арганізатараў — участкаў ДНК, якія змяшчаюць інфармацыю пра структуру рРНК.* У ядры можа быць адно ці некалькі ядзеркаў, яны могуць з’яўляцца і знікаць. У ядзерку ажыццяўляецца сінтэз ррнк. Тут яны набываюць пэўную прасторавую канфігурацыю і злучаюцца з асаблівымі бялкамі, якія паступаюць з цытаплазмы. Такім чынам у ядзерку адбываецца зборка асобных субадзінак рыбасом.

У пачатку дзялення клеткі ядзеркі знікаюць, ядзерная абалонка распадаецца на асобныя фрагменты, ядзерны сок змешваецца з гіялаплазмай. Таму ў клетцы, якая дзеліцца, ядро адсутнічае.

Функцыі ядра. Клетачнае ядро змяшчае малекулы ДНК. Значыць, яно ажыццяўляе захоўванне спадчыннай інфармацыі клеткі. У ядры інфармацыя пра першасную структуру бялкоў перапісваецца з малекул ДНК на малекулы мРНК, якія пераносяць яе ў цытаплазму да месца сінтэзу бялкоў. Субадзінкі рыбасом, у якіх адбываецца сінтэз бялкоў, і малекулы тРНК, што ўдзельнічаюць у гэтым працэсе, таксама ўтвараюцца ў ядры. Такім чынам, ядро забяспечвае не толькі захоўванне, але і рэалізацыю спадчыннай інфармацыі. Яно кіруе ўсімі працэсамі жыццядзейнасці клеткі, вызначаючы (шляхам сінтэзу малекул мРНК), якія бялкі і ў які час павінны сінтэзавацца ў рыбасомах.

Храмасомы. У пачатку дзялення клеткі адбываецца спіралізацыя храмаціну. Пры гэтым фарміруюцца кароткія і шчыльныя структуры — храмасомы, якія можна разгледзець з дапамогай мікраскопа. У састаў храмасом уваходзяць малекулы ДНК і бялкі, што забяспечваюць *кампактызацыю* (шчыль­ную ўпакоўку) ДНК.

На пачатковых стадыях дзялення клеткі храмасомы складаюцца з двух аднолькавых цяжоў — сястрынскіх храматыд, злучаных у вобласці цэнтрамеры, ці першаснай перацяжкі (мал. 14.2). Кожная з сястрынскіх храматыд змяшчае па адной малекуле ДНК, прычым гэтыя малекулы абсалютна ідэнтычныя. Яны ўтвараюцца ў выніку падваення зыходнай мацярынскай малекулы ДНК перад дзяленнем клеткі.

Цэнтрамера дзеліць храмасому на плечы аднолькавай ці рознай даў­жыні. У залежнасці ад размяшчэння центрамеры вылучаюць тры тыпы храмасом. У раўнаплечых храмасом цэнтрамера знаходзіцца пасярэдзіне ці амаль пасярэдзіне, таму плечы практычна роўныя па даўжыні. Нераўнаплечыя храмасомы маюць плечы рознай даўжыні, а ў палачкападобных адно плячо доўгае, а другое вельмі кароткае, амаль незаўважнае  (мал. 14.3).

Як вы ўжо ведаеце з курса біялогіі 10-га класа, для палавых клетак (гамет) і спор характэрны адзінарны набор храмасом. Гэты набор таксама называюць гаплоідным і абазначаюць як 1n. У гаплоідным наборы няма парных храмасом, кожная з іх унікальная і адрозніваецца ад іншых па будове і ўтрыманню спадчыннай інфармацыі.

Саматычныя клеткі звычайна змяшчаюць двайны, ці дыплоідны, набор храмасом — 2n. Колькасць храмасом у такім наборы цотная. Аднолькавыя па памерах і асаблівасцях будовы храмасомы ўтвараюць пары і называюцца гамалагічнымі. Храмасомы ў кожнай пары маюць рознае паходжанне: адна з гамалагічных храмасом унаследавана ад маці, а другая — ад бацькі. Так, гаплоідныя яйцаклетка і сперматазоід чалавека змяшчаюць па 23 храмасомы (1n = 23). Пры іх зліцці ўтвараецца дыплоідная зігота, якая змяшчае 23 пары, г. зн. 46 храмасом (2n = 46). З зіготы развіваецца чалавек, у саматычных клетках якога знаходзіцца па 46 храмасом (23 мацярынскія і 23 бацькоўскія).

Асобіны кожнага віду валодаюць пэўным наборам храмасом, падобных па памерах, форме і будове. Храмасомны набор, характэрны для саматычных клетак таго ці іншага віду жывых арганізмаў, называецца карыятыпам. Пры аналізе карыятыпу ўлічваюць колькасць храмасом, іх велічыню, форму і асаблівасці будовы. Кожнаму біялагічнаму віду ўласцівы асаблівы, унікальны карыятып. Нават у блізкароднасных відаў храмасомныя наборы адрозніваюцца, таму карыятып часам называюць «храмасомным пашпартам» віду.

Колькасць храмасом не звязана з узроўнем арганізацыі жывых арга­нізмаў. Напрыклад, у карыятыпе гарылы 48 храмасом, карпа — 100, а ў некаторых відаў пратыстаў — да 1600. Саматычныя клеткі гароху пасяўнога змяшчаюць 14 храмасом, а хвашчу палявога — 216.