27. Эукариотическая клетка. Ядро

Определения и обозначения

Эукариотическая клетка — клетка, в которой наследственный материал в основном заключён в оформленное ядро. Такие клетки имеют животные, растения, грибы и многие одноклеточные организмы. Наличие ядра помогает отличить их от прокариотических клеток, у которых оформленного ядра нет.

Ядро — органоид эукариотической клетки, содержащий основную часть наследственного материала и участвующий в управлении жизнедеятельностью клетки. В нём находится ДНК с информацией о строении и работе организма. Эта информация помогает клетке регулировать образование веществ и согласовывать свои процессы.

Хроматин — комплекс молекул ДНК и белков, расположенный в ядре. ДНК хранит наследственную информацию, а белки участвуют в её упаковке и организации. При делении клетки хроматин уплотняется, образуя различимые хромосомы.

Ядрышко — плотное образование внутри ядра, связанное с образованием компонентов рибосом. Рибосомы участвуют в синтезе белков, поэтому работа ядрышка важна для обеспечения клетки этими структурами. В ядре может быть одно или несколько ядрышек.

Как это устроено

У эукариот наследственный материал находится преимущественно внутри ядра, тогда как у прокариот оформленного ядра нет. Ядро отделено от цитоплазмы оболочкой, поэтому содержимое клетки разделено на внутренние области с разными условиями. Такое устройство позволяет защищать и упорядочивать основную часть ДНК, сохраняя при этом связь ядра с остальной клеткой.

Ядерная оболочка состоит из двух мембран, окружающих содержимое ядра. Между ядром и цитоплазмой всё же происходит обмен: в оболочке есть ядерные поры. Они пропускают определённые вещества, необходимые для работы ядра и клетки, поэтому оболочка не является непроницаемой стеной.

Внутреннюю среду ядра называют кариоплазмой. В ней располагаются хроматин и ядрышки: кариоплазма служит средой для их размещения, хроматин содержит ДНК, а ядрышко связано с образованием компонентов рибосом. У разных клеток число и заметность ядрышек могут различаться, поскольку они зависят от состояния клетки.

Молекулы ДНК соединены с белками и образуют хроматин. В обычном состоянии он не всегда виден как отдельные плотные структуры, поскольку наследственный материал не собран в компактные хромосомы. Перед делением клетки хроматин уплотняется: так ДНК становится удобнее распределить между дочерними клетками. В этот период отдельные хромосомы легче различить.

Ядро хранит основную часть наследственной информации и обеспечивает её передачу при делении клетки. Информация ДНК влияет на то, какие вещества производит клетка и как протекают её процессы. Поэтому ядро участвует в регулировании жизнедеятельности, но не выполняет всю работу самостоятельно: в клетке действуют и другие органоиды. Часть ДНК находится также в митохондриях, а у растений — и в пластидах.

Строение ядра и функции его компонентов

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите компонент, о котором спрашивают, а затем сопоставьте его строение с основной ролью. Например, поры не отделяют ядро от цитоплазмы, а обеспечивают обмен через оболочку. Если нужно объяснить, где находится наследственная информация, укажите на хроматин.

Разбор задач

1. Определяем тип клетки по её строению

Условие. В клетке обнаружены ядро, цитоплазма и мембранные органоиды. Определите, к какому типу клеток она относится, и обоснуйте ответ.

Решение. Рассуждаем по признакам, а не по наличию цитоплазмы: она есть у клеток разных типов. Решение можно оформить так:

1. Находим главный признак в условии — оформленное ядро.
2. Вспоминаем, что ядро, отделённое от цитоплазмы оболочкой, характерно для эукариот.
3. Сопоставляем признак с типом клетки; мембранные органоиды дополнительно согласуются с таким выводом.

Ответ. Это эукариотическая клетка, поскольку в ней есть оформленное ядро.

2. Находим путь обмена между ядром и цитоплазмой

Условие. Укажите, через какую структуру ядра происходит обмен веществами с цитоплазмой и почему оболочка не полностью изолирует ядро.

Решение. Сначала определяем границу между двумя областями клетки: это ядерная оболочка. Затем учитываем, что она не сплошная и содержит специальные отверстия.

1. Называем отверстия в оболочке — ядерные поры.
2. Связываем их с обменом веществами между ядром и цитоплазмой.
3. Делаем вывод: оболочка отделяет ядро, но поры позволяют нужным веществам проходить между клеточными областями.

Ответ. Обмен происходит через ядерные поры; они обеспечивают избирательное сообщение ядра с цитоплазмой.

3. Объясняем появление плотных структур перед делением

Условие. В клетке перед делением наследственный материал стал заметен в виде отдельных плотных структур. Объясните, что произошло с хроматином и как эти структуры называются.

Решение. Нужно связать наблюдаемое изменение с подготовкой клетки к делению. Наследственный материал не возникает заново: меняется степень его упаковки.

1. Вспоминаем, что хроматин состоит из ДНК и белков.
2. Устанавливаем, что перед делением он уплотняется.
3. Называем образовавшиеся различимые плотные структуры — хромосомы.

Ответ. Хроматин уплотнился и сформировал различимые хромосомы.

Типичные ошибки

Ошибка — считать ядро единственным местом нахождения наследственного материала. Её допускают, потому что именно в ядре сосредоточена основная часть ДНК. Проверка: вспомните, что собственная ДНК есть также у митохондрий, а у растений — и у пластид.

Ошибка — представлять ядерную оболочку как одну мембрану. Так может показаться, если помнить только о её функции границы между ядром и цитоплазмой. Проверка: оболочка образована двумя мембранами и содержит поры, через которые происходит обмен.

Ошибка — считать хроматин и хромосомы разными наследственными материалами. Путаница возникает потому, что названия и внешний вид различаются. Проверка: и то и другое состоит из ДНК и белков; хромосомы особенно хорошо различимы при делении, когда хроматин уплотняется.

Ошибка — приписывать ядрышку хранение наследственной информации. Его можно принять за отдельный органоид из-за плотного вида и расположения внутри ядра. Проверка: с хранением основной части ДНК связан хроматин, а ядрышко участвует в образовании компонентов рибосом.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в строении ядра, нужно знать основные части клетки, устройство мембраны и различие между прокариотическими и эукариотическими организмами. Эти знания помогают понять, почему ядро отделено от цитоплазмы, но связано с ней через поры. Позже строение ядра пригодится при изучении деления клетки, наследственности и передачи генетической информации. Связь между ДНК и хромосомами объясняет, как наследственный материал распределяется при делении.

Что запомнить

• Эукариотическая клетка имеет оформленное ядро.
• Ядерная оболочка состоит из двух мембран.
• Ядерные поры обеспечивают обмен между ядром и цитоплазмой.
• В ядре находятся кариоплазма, хроматин и ядрышки.
• Хроматин состоит из ДНК и белков.
• При делении клетки хроматин уплотняется в хромосомы.
• Ядро хранит наследственную информацию и участвует в регуляции процессов клетки.