§ 4. Клеточное ядро

Клеточное ядро (лат. nucleus, греч. карион) (см. рис. 6, 9), открытое еще в 1831 г. шотландским ученым Робертом Брауном, выполняет сложные функции. Его можно сравнить с кибернетической системой, где имеет место хранение, переработка и передача в цитоплазму огромной информации, заключенной в очень малом объеме. Клеточное ядро играет главную роль в наследственности. Ядро выполняет также функцию восстановления целостности клеточного тела (регенерация), является регулятором всех жизненных отправлений клетки. При искусственном удалении ядра (энуклеация) раньше или позже наступает гибель клетки в результате отсутствия биосинтеза РНК и торможения белкового обмена.

Форма ядра чаще шарообразная или яйцевидная. Как форма, так и величина ядра могут варьировать. Встречаются четкообразные, перстневидные, колбасовидные, палочковидные и прочие, порой причудливой конфигурации ядра. Ядра почечных клеток занимают 10%, а ядра клеток тимуса (вилочковой железы) - 50% клеточного тела. Размеры ядра и его форма могут изменяться в зависимости от функционального состояния клетки и в разные периоды митотического цикла (см. § 5).

Как правило, в клетке находится одно ядро, но наблюдаются исключения. Безъядерны, неспособны к делению специализированные клетки крови млекопитающих - эритроциты. У инфузорий имеются ядра двух типов: более крупные вегетативные ядра - макронуклеусы и более мелкие генеративные - микронуклеусы (см. рис. 16). Макронуклеусы содержат полиплоидный (увеличенный в кратное число раз) набор хромосом. Каждая клетка инфузории имеет один макронуклеус, зато число микронуклеусов может быть различным. Например, паразит кишечника человека балантидий (Balantidium coli) обладает одним, а другие инфузории - двумя или более микронуклеусами. Два ядра (без разделения их функций) встречаются у обитателей пищеварительного тракта человека - лямблии (Lamblia intestinalis), диэнтамебы (Dientamoeba fragilis).

Важнейшей составной частью ядра является хроматин (от греч. хрома - цвет, окраска) - вещество, хорошо окрашивающееся специальными ядерными красками, он содержит ДНК и располагается в кариоплазме (нуклеоплазме или ядерном соке) (см. рис. 6, 11).

В ядре находится также одно или несколько ядрышек (кариосом, или нуклеолей) (см. рис. 6, 10).

В подавляющем большинстве клеток ядрышки представлены сферическими телами диаметром 1-5 мкм. В состав ядрышка входят фибриллы, гранулы, содержащие РНК и являющиеся предшественниками рибосом. Различимы ядрышки только в иитерфазной, неправильно называемой "покоящейся" (неделящейся), клетке. При делении ядрышки исчезают и восстанавливаются по его окончании.

Хроматин интерфазного ядра состоит из множественных длинных и тонких нитей, частично закрученных, спирализованных в более толстые и плотные тяжи и различимых лишь при помощи электронного микроскопа.

Перед делением клетки из хроматина формируются особые тельца, открытые в середине прошлого столетия В. Гофмейстером и названные хромосомами (см. рис. 6, 12).

Различают хроматин двух видов - эухроматин и гетерохроматин. Первый окрашивается в "покоящемся" ядре неинтенсивно. Гетерохроматин хорошо окрашивается как в состоянии "покоя" так и при делении клетки. В настоящее время с помощью флюоресцентного метода исследования обнаружено несколько видов носит название гетерохроматина, отличающихся друг от друга интенсивностью свечения. В хромосомах участки эу- и гетерохроматина чередуются, что особенно хорошо заметно в гигантских хромосомах слюнных желез личинок дрозофилы и некоторых других двукрылых (см. рис. 26).

Гетерохроматиновые участки хромосом неактивны, в частности в гетерохроматине не происходит транскрипции (см. главу I, § 3). Молекулярные механизмы, лежащие в основе гетерохроматизации, контролируют степень конденсации или спирализации хромосом, делая нити ДНК недоступными для транскрипции РНК.