Строение и функция ядра и центральной вакуоли, их физиологические роли.

Ядро. Это наиболее заметная структура в цитоплазме эукариотической клетки. Ядро выполняет две важные функции:

-контролирует жизнедеятельность клетки, определяя, какие белки, и в какое время должны синтезироваться;

-хранит генетическую информацию и передает её дочерним клеткам в процессе клеточного деления. Ядро эукариотической клетки окружено двумя элементарными мембранами, образующие ядерную оболочку.Она пронизана многочисленными порами диаметром от 30 до 100 нм, видимыми только в электронный микроскоп. Поры имеют сложную структуру. Наружная мембрана ядерной оболочки в некоторых местах объединяется с эндоплазматическим ретикулумом. Ядерную оболочку можно рассматривать как специализированную, локально дифференцированную часть эндоплазматического ретикулума (ЭР).

В окрашенном специальными красителями ядре можно различить тонкие нити и глыбки хроматина инуклеоплазму (основное вещество ядра). Хроматин состоит из ДНК, связанной со специальными белками – гистонами. В процессе клеточного деления хроматин все более уплотняется и собирается в хромосомы. В ДНК закодирована генетическая информация.

Организмы различаются по числу хромосом в соматических клетках. Например, капуста имеет – 20 хромосом; подсолнечник – 34; пшеница – 42; человек – 46, а один из видов папоротника Ophioglossum – 1250. Половые клетки (гаметы) имеют только половину количества хромосом, характерных для соматических клеток организма. Число хромосом в гаметах называют гаплоидным (одинарным), в соматических клетках –диплоидным (двойным). Клетки, имеющие более двух наборов хромосом, называются полиплоидными.

Под световым микроскопом можно рассмотреть сферические структуры – ядрышки. В каждом ядре имеется одно или несколько ядрышек, которые заметны в неделящихся ядрах. В ядрышках синтезируются рибосомные РНК. Обычно в ядрах диплоидных организмов имеется два ядрышка по одному для каждого гаплоидного набора хромосом. Ядрышки не имеют собственной мембраны. Биохимически ядрышки характеризуются высокой концентрацией РНК, которая здесь связана с фосфопротеидами. Размер ядрышек зависит от функционального состояния клетки. замечено, что у быстро растущей клетки, в которой идут интенсивные процессы синтеза белка, ядрышки увеличиваются в размерах. В ядрышках продуцируются иРНК и рибосомы, выполняющие синтетическую функцию только в ядре.

Нуклеоплазма (кариоплазма) представлена гомогенной жидкостью, в которой растворены различные белки, в том числе и ферменты.

Строение и функции вакуолей

Вакуоли содержатся почти во всех растительных клетках. Их содержимое – клеточный сок – изолирован от окружающей цитоплазмы полупроницаемой вакуолярной мембраной – тонопластом. Вся система вакуолей растительной клетки называется вакуом.

Вообще вакуоли имеются не только в растительных, но и в животных клетках. Там они выступают в качестве органов экскреции, активно выводящих воду и продукты обмена. Однако в растительных клетках они особенно заметны благодаря своим крупным размерам. В молодой растительной клетке имеется множество мелких вакуолей. Однако их общий объем составляет весьма небольшую долю от объема всей клетки. Принимая активное участие в росте клетки, мелкие вакуоли увеличиваются из-за поступления воды. В итоге они сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает 70-95% объема зрелой клетки.

Вакуоль сильно отличается от цитоплазмы по составу растворенных веществ. Поэтому полагают, что по степени проницаемости тонопласт и плазмалемма различны. Вероятно, также различны их ионные насосы (специализированные белки мембран, транспортирующие растворенные вещества через мембраны с использованием энергии АТФ. Большее содержание липидов в тонопласте чем в плазмалемме также подтверждает его важное барьерное значение.

Вакуоли участвуют в разрушении макромолекул и круговороте их компонентов в клетке. Отдельные органеллы (рибосомы, митохондрии, пластиды) могут попадать в вакуоли и там разрушаться. По своей переваривающей активности вакуоли сравнимы с лизосомами.Итак, в зрелой клетке до 95% её объема может быть занято вакуолью, а цитоплазма в виде тонкого периферического слоя прижата к клеточной оболочке. Заполняя большую часть клетки «дешевым» вакуолярным содержимым, растения экономят потребляющую азот «дорогую» цитоплазму. При этом поверхность цитоплазмы(т.е. площадь, через которую происходит активный обмен веществ) остается обширной.

Вакуоли – места накопления различных метаболитов (например, запасных белков в семенах, органических кислот, пигментов, токсинов).

Следовательно, функции вакуолей:

• регуляция водно-солевого обмена;

• осмотические явления: поддержание тургорного давления в клетке и рост растяжением;

• накопление низкомолекулярных водорастворимых метаболитов и запасных веществ;

• выведение из обмена токсичных веществ;

• благодаря пигментам придают окраску частям растений.