Ядро растительной клетки: общие сведения
Ядро - обязательная и существеннейшая часть живой клетки всех эукариотических организмов. Это место хранения и воспроизведения наследственной информации, определяющей признаки данной клетки и всего организма в целом. Ядро служит также центром управления обменом веществ и почти всех процессов, происходящих в клетке. Из органоидов лишь митохондрии и пластиды в некоторой степени автономны и в части своих функций независимы от ядра. Клетки с удаленным ядром, как правило, быстро погибают. Отсутствует ядро в норме лишь в зрелых члениках ситовидных трубок флоэмы .
Чаще всего в клетках эукариот имеется лишь одно ядро, редко - два или несколько. Нормальное длительное существование в одной клетке двух неслившихся ядер (дикарион) характерно для некоторых грибов.
Размеры ядра различны: от 2-3 до 500 мкм (у половых клеток). Однако без специальной окраски ядро малозаметно. Форма его чаще всего шаровидная или эллипсоидальная. В молодых клетках оно занимает центральное положение, но позднее обычно смещается к оболочке, оттесняемое растущей вакуолью .
Общий план строения ядра одинаков у всех эукариотических организмов. Снаружи оно окружено двойной мембраной - ядерной оболочкой, пронизанной порами, на краях которых наружная мембрана переходит во внутреннюю. Наружная мембрана ядерной оболочки в некоторых местах объединяется с эндоплазматической сетью . По-видимому, ядерная оболочка - специализированная часть этой сети.
Содержимое интерфазного неделящегося ядра составляет кариоплазма (или ядерный сок), близкая по структуре к гиалоплазме . В кариоплазму погружены оформленные элементы: хроматин и ядрышки , а также рибосомы . В процессе клеточного деления хроматин все более уплотняется и в конце концов собирается в хромосомы .
По химическому составу ядро отличается высоким содержанием ДНК . Большая часть ДНК клетки находится в ядре, в комплексах с ядерными белками. Основная масса ДНК сосредоточена в хроматине - особых нуклеопротеидных нитях, рассеянных по всему ядру. В ядре заметны одно или несколько ядрышек . Подобно хроматину, ядрышки не имеют мембраны и свободно лежат в кариоплазме , состоя в основном из белка, они содержат около 5%РНК. Основная функция ядрышек - синтез некоторых форм РНК (в основном рибосомной) и формирование предшественников рибосом .
Хромосомы - органоиды делящегося клеточного ядра, являющиеся носителями генов . Основу каждой хромосомы составляет одна непрерывная двуцепочечная молекула ДНК , связанная преимущественно с особыми белками ( гистонами ) в нуклеопротеид . Строение молекулы ДНК обеспечивает хранение наследственной информации. Управление синтезом белков осуществляется через посредство информационной РНК , образующейся в ядре под контролем ДНК и переходящей в цитоплазму ( рис. 14 ). Хромосомы становятся видимыми во время клеточного деления и незаметны в покоящейся клетке. Они образованы двумя сложенными по длине одинаковыми нитями ДНК - хроматидами ( рис. 15 ). Близ середины хромосомы имеют перетяжку, скрепляющую хроматиды, - центромеру.
В клетках тела растений каждая пара хромосом представлена двумя гомологичными хромосомами, происходящими одна от материнского, а другая от отцовского организма (двойной, или диплоидный, набор хромосом). Половые клетки содержат по одной хромосоме из каждой пары гомологичных хромосом (половинный, или гаплоидный, набор). Число хромосом у разных организмов варьирует от двух до нескольких сотен. Все хромосомы в совокупности составляют хромосомный набор. Как правило, каждый вид имеет характерный и постоянный набор хромосом, закрепленный в процессе эволюции данного вида (пустынный однолетник гаплопаппус изящный (Haplopappus gracilis) имеет только 4 хромосомы, капуста - 20, пшеница - 42, человек - 46, а один из видов папоротника-ужовника (Ophioglossum) - 1250).
Совокупность признаков хромосомного набора число, размер, форма хромосом), характерная для того или иного вида, получила название кариотипа . Изменение хромосомного набора происходит только в результате хромосомных и геномных мутаций. Наследственное кратное увеличение числа наборов хромосом получило название полиплоидии , не кратное изменение хромосомного набора (например, на 1, 2 или несколько хромосом) называют анеуплоидией . Исследование кариотипа играет существенную роль при изучении систематики организмов (кариосистематика).
Растения-полиплоиды часто характеризуются более крупными размерами, повышенным содержанием ряда веществ, устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды и другими хозяйственно полезными свойствами. Они представляют большой интерес как исходный материал для селекции и создания высокопродуктивных сортов растений.
