Ядро — важнейший и обязательный структурный компонент эукариотической клетки, содержащий генетический материал.

Функции ядра

1. хранение генетической информации в молекулах ДНК, находящихся в хромосомах;

2. реализация генетической информации, контролирующей разнообразные процессы в клетке;

3. синтез информационной, транспортной, рибосомальной РНК и их транспорт в клетку;

4. регуляция дифференцировки и функции клетки, координация деятельности всех цитоплазматических структур.

Формы ядра зависят от формы и функционального состояния клетки, например палочковидное, овальное, плоское, многодолевое, полиморфное и т.д. Большой объем ядра отмечается при усилении функции клетки, маленький — при ее уменьшении.

Для дифференциальной диагностики клеток злокачественных новообразований в медицинской практике используют измерение ядерно-цитоплазматического отношения (ЯЦО).

Для одноядерной соматической клетки оно составляет от 1:5 до 1:8, а в малодифференцированных и в клетках злокачественных опухолей ЯЦО резко сдвинуто в сторону ядра, что свидетельствует о преобладании в ядрах синтетических процессов. В половых клетках ЯЦО отличается от соматических клеток: в сперматозоиде оно составляет 1:0,4 — 1:0,5, в яйцеклетке — 1:500.

Обычно в клетке одно ядро, но встречаются многоядерные (мышечное волокно) или безъядерные структуры (эритроцит).

Ядро состоит из следующих структурных элементов

Хроматин представляет собой неравномерно закрученную цепь хромосом, состоящую из белковых (гистоновых и негистоновых) молекул, которые связаны с ДНК.

С помощью гистоновых белков (аргинина и лизина) молекулы ДНК компактно упаковываются в объеме ядра в нуклеосомные нити и хроматиновые фибриллы. В G1-периоде хроматиновые волокна рыхло и неравномерно спирализуются.

В зависимости от степени деспирализации (конденсации) различают гетерохроматин (спирализованные участки хромосом, которые интенсивно окрашиваются) и и эухроматин (зоны полной деконденсации хромосом, слабо окрашиваются). Чем больше эухроматина в интерфазном ядре, тем интенсивнее протекают в клетке процессы синтеза.

Ядро при полном подавлении его функции (ороговение эпителиальных клеток) резко уменьшается в размерах (этот процесс называется кариопикнозом) и содержит только гетерохроматин. В клетках женского организма обнаруживается тельце Барра, представляющее собой скопление гетерохроматина, соответствующее одной Х-хромосоме, которая плотно скручена и неактивна, имеет вид маленькой добавочной дольки ядра в форме барабанной палочки. Выявление тельца Барра используется для определения генетического пола.

Ядрышко — самая плотная структура ядра размером 1-5 мкм. Образовано специализированными участками (петлями) хромосом, которые называются ядрышковыми организаторами.

Количество и размеры ядрышек в клетках зависят от их функциональной активности. Главная функция ядрышка состоит в синтез рибосомальных РНК и образовании предшественников большой и малой субъединиц рибосом. Однако их окончательное формирование происходит за пределами ядрышка в гиалоплазме. Содержит РНК в форме трех компонентов — гранулярного, фибриллярного и аморфного. Снаружи ядрышко окружено конденсированным хроматином.

Кариоплазма — жидкий компонент ядра, в котором располагаются хроматин и ядрышко.

Содержит воду и растворенные в ней различные белки и соединения, которые участвуют в синтезе нуклеиновых кислот и других веществ (РНК, гликопротеины, ферменты гликолиза, ионы, метаболиты). Все функциональные процессы, происходящие в ядрах, обеспечиваются энергией, получаемой в процессе гликолиза в кариоплазме.

Оболочка ядра содержит две мембраны (наружную и внутреннюю), разделенные перинуклеарным пространством шириной 14-40 нм.

Наружная мембрана составляет единое целое с мембранами гЭПС, содержит рибосомы. Со стороны цитоплазмы окружена сетью промежуточных (виментиновых) микрофиламентов. Внутренняя мембрана гладкая, связана с хромосомным материалом ядра. Играет важную роль в поддержании формы ядра, в сборке хроматина и формировании комплексов поры, которые образуются при слиянии двух ядерных мембран. Внутри поры заполнены глобулярными и фибриллярными белками, что обеспечивает избирательный транспорт веществ между ядром и гиалоплазмой. Поры занимают 3-35 % поверхности ядерной оболочки. При этом чем интенсивнее функциональные процессы в клетках, тем больше пор в кариолемме. Они отсутствуют в ядерной оболочке сперматозоидов.

Ядерный матрикс формирует каркас ядра и образован белковыми фибриллами, способными перестраиваться в процессе жизнедеятельности клетки.