Поры клетки функции

Растительная клетка – строение и функции органоидов, сравнительная характеристика с животной клеткой – Помощник для школьников Спринт-Олимпик.ру

– основа любого зеленого организма. Первые открытия о ее существовании сделали еще ученые XVII в. Сегодня любой человек, даже далекий от углубленных знаний биологии и не имеющий под рукой микроскопа, может увидеть ее на примере привычных продуктов питания.

Самым ярким в этом плане является апельсин, мякоть которого имеет очень четкое клеточное строение. Но это – не самая мелкая часть растений. Она также имеет свой состав, который включает огромное количество органелл.

Каждая из них выполняет свою функцию и обеспечивает жизнь растению.

Растительная клетка

Строение растительной клетки

Растительная клетка включает в своем составе такие органеллы:

• Ядро;
• Ядрышко;
• Аппарат Гольджи;
• Микротрубочки;
• Пластиды;
• Лизосомы;
• Хлоропласты;
• Лейкопласты;
• Хромопласты;
• Митохондрии;
• Рибосомы;
• Вакуоль;
• Эндоплазматическая сеть.

Рис. 1 Строение растительной клетки

Чем растительная клетка отличается от животной?

Основной строительный элемент растений и других живых организмов имеет свои отличия. Главные из них заключаются в следующем:

• В составе растительной базовой ячейки имеется вакуоль.
• Отличается состав клеточных стенок – у растений он включает пектиновые вещества, целлюлозу, лигнин.
• В растительных организмах функцию связующего элемента между клетками выполняет плазмодесма, или поры стенок.
• Только в составе растений имеются пластиды, а вот центриоли отсутствуют.

Функции органоидов растительной клетки

Наглядно сравнить разные функции и устройство строительных ячеек растений поможет таблица 1.
Таблица 1 Функции органоидов растительной клетки

Органеллы клетки

Более понятно будет строение клетки и сложность этого базового компонента, если детально разобраться во всех элементах ее структуры.

Ядро

Ядро – это самая значительная часть зеленых организмов. Именно на него возлагается вся ответственность за любые процессы, происходящие внутри ячейки. Уникальная роль этой органеллы в том, что посредством нее передается наследственная информация.

Важно! Есть также и другой способ генетической наследственности – цитоплазматический, но он отличается меньшими объемами “хранения памяти”.

Привычно одна ячейка имеет только одно ядро, хотя были зафиксированы и клетки, в которых насчитывалось несколько ядер. Диаметр этого компонента варьируется в пределах 5-20 мкм. По форме центральный элемент может быть сферическим, дисковидным, удлиненным.

Внешняя поверхность вскрыта ядерной оболочкой, которая отграничивает эту органеллу от других. Ее химический состав включает полисахариды, целлюлозу, пектин, лигнин и белки. Нет стабильности и в отношении расположения ядра внутри. В молодой клетке эта органелла находится ближе к центру.

По мере взросления смещается к стенкам, и ядро замещается вакуолью. Химическая основа ядра – комбинация белков и нуклеиновых кислот. Обмен веществ осуществляется посредством тонопласта – тонкой пленочной мембраны.

Остальное внутреннее пространство клетки вокруг ядра заполнено цитоплазмой – бесцветным веществом высокой степени вязкости. В ней же содержатся и остальные органоиды.

Ядрышко

Ядрышко, по сути, является ничем иным, как производным органоидом от хромосомы. функция этого компонента – организация единиц рибосом.

Важно! Если на растение попадает чрезмерно большое количество солнечного света или ультрафиолета из другого источника, то под его воздействием ядрышко разрушается. Вместе с этим ядро утрачивает возможность деления.

Комплекс Гольджи участвует в процессе накопления и выведения ненужных веществ. Форма его может быть различной – палочковой, дисковой или в виде зернышка.
Рис. 2 Лизосомы

Лизосомы

Лизосомы – это органоиды, которые не являются самостоятельными компонентами клеток. Они продуцируются в процессе функционирования комплекса Гольджи и эндоплазматической сети. Под микроскопом можно их легко узнать, так как это – пузырьки, различия между которыми заключаются только в размерах.

Внутри пузырьков могут присутствовать различные компоненты – липазы, нуклеазы, протеазы. функция этих клеточных включений – расщепление и преобразование поступивших в ячейку питательных элементов и их выведение.

Таким образом, можно отметить сходство характеристики с основным назначением самостоятельной органеллы – комплекса Гольджи.

Микротрубочки – это белковые образования фибриллярной структуры прямолинейной формы, диаметром около 24 нм и с толщиной стенок не более 5 нм.

По своему назначению они имеют сходство с мембраной, но размеры их меньше, и они могут формировать довольно сложные образования, к примеру, веретено деления ячейки для репродуктивной деятельности.

Присутствуют микротрубочки в составе более сложных органоидов – центриолей и базальных телец, а также из них складывается структура ресничек и жгутиков.

Вакуоль

Вакуоль – это внутренняя полость клетки, наполненная соком. Ее размеры увеличиваются по мере развития растения, и, соответственно, роста клетки. Основу химического состава вакуоли представляют минеральные соли и органические вещества, сахара, белки, ферменты и пигменты.

Пластиды

Пластиды – это мелкие элементы клетки. Различают бесцветные пластиды и те, что имеют в своем химическом составе различные пигменты. Самые узнаваемые – зеленые, которые принимают непосредственное участие в процессе фотосинтеза.

Хлоропласты

Эти компоненты клетки имеют очень высокую чувствительность к свету за счет пигментов хлорофиллов. Как раз на них и приходится реакция фотосинтеза.

Лейкопласты

В лейкопластах происходит накопление питательных компонентов – жиров, крахмала, белков, что обеспечивает возможность жизнедеятельности клетки, ее развития, деления.

Хромопласты

В составе хромопластов присутствуют металлические соли и пигменты. Благодаря именно этим органеллам листва растений, их соцветия и плоды имеют ту или иную окраску.
Рис. 3 Строение митохондрии

Митохондрии

Благодаря митохондриям клетки, а соответственно и растения, способны дышать и развиваться. Эти органоиды также принимают активное участие в обмене веществ и образовании АТФ.

Рибосомы

В рибосомах, которые присутствуют в ядре, цитоплазме, пластидах и митохондриях, происходит синтез белка.

Эндоплазматическая сеть (ЭПС)

Впервые этот органоид был обнаружен в 1945 г., когда К. Портер проводил свои исследования клеток с помощью электронного микроскопа. Это – полноценная система полостей и канальцев с хорошо развитым разветвлением.

За счет наличия такого комплекса во много раз увеличивается полезная внутренняя поверхность клетки, что обеспечивает стабильному протеканию всех процессов, необходимых для жизни растения.

Также к основному назначению ЭПС относят такие функции:

• синтезирование белковых соединений;
• транспортировка белков;
• синтез полисахаридов и жиров.

Несмотря на свои мелкие размеры, растительная клетка представляет собой довольно сложный организм. И именно она и является базовой основой всех биологических организмов, обеспечивая их рост за счет своего деления.
Для более подробной информации смотрите видео:

ПредыдущаяСледующая

Источник: https://Sprint-Olympic.ru/uroki/biologija/81495-rastitelnaia-kletka-stroenie-i-fynkcii-organoidov-sravnitelnaia-harakteristika-s-jivotnoi-kletkoi.html

Строение и функции кожи человека

Навигация по статье

• Функции кожи
• Строение кожи

• эпидермис
• дерма
• гиподерма

Кожа – это один из органов человека, выполняющих защитную роль и ряд биологических функций. Кожей покрыто все тело человека, и в зависимости от роста и веса, ее площадь составляет от 1,5 до 2 м2, а вес от 4 до 6 % от массы человека (без учета гиподермы).

В статье рассматривается строение кожи человека, ее структура и функции каждого слоя, как образовываются и обновляются клетки кожи и как отмирают.

Основное назначение кожи – это конечно защита от внешнего воздействия окружающей среды. Но наша кожа многофункциональна и сложна и принимает участие еще в ряде биологических процессов, протекающих в организме.

Основные функции кожи:

• механическая защита – кожа предотвращает мягкие ткани от механического воздействия, излучений, микробов и бактерий, попадания инородных тел внутрь тканей.
• ультрафиолетовая защита – под воздействием солнечного излечения в коже образуется меланин, как защитная реакция на внешнее неблагоприятное (при длительном нахождении на солнце) воздействие. Меланин вызывает временное окрашивание кожи в более темный цвет. Временное увеличение количества меланина в коже, увеличивает ее способность задерживать ультрафиолет (задерживает более 90% излучения) и помогает нейтрализовать образовавшиеся в коже при воздействии солнца свободные радикалы (выполняет роль антиоксиданта).

• терморегуляция – участвует в процессе поддержания постоянной температуры всего организма, за счет работы потовых желез и термоизолирующих свойств слоя гиподермы, состоящего в основном из жировой ткани.
• тактильные ощущения –  за счет близко расположенных к поверхности кожи нервных окончаний и различного рода рецепторов, человек ощущает воздействие внешней окружающей среды в виде тактильных ощущений (прикосновение), а также воспринимает изменения температуры.
• поддержание водного баланса – через кожу, организм при необходимости за сутки может выделить до 3 литров жидкости через потовые железы.
• обменные процессы – через кожу, организм частично выводит побочные продукты своей жизнедеятельности (мочевина, ацетон, желчные пигменты, соли, токсические вещества, аммиак и т.д.). Так же организм способен усваивать из окружающей среды некоторые биологические элементы (микроэлементы, витамины и т.д.), в том числе и кислород (2% всего газообмена организма).
• синтез витамина D –  под воздействие ультрафиолетового излучения (солнца), во внутренних слоях кожи синтезируется витамин D, который в последствии усваивается организмом для своих нужд.

Строение кожи

Кожа состоит из трех основных слоев:

• эпидермис (epidermis)
• дерма (corium)
• гиподерма (subcutis) или подкожная жировая клетчатка

В свою очередь, каждый слой кожи состоит из своих отдельных структур и клеток. Рассмотрим строение каждого слоя более подробно.

Эпидермис

Эпидермис – это верхний слой кожи, образованный в основном на основе белка кератина и состоящий из пяти слоев:

• роговой – самый верхний слой, состоит из нескольких слоев ороговевших клеток эпителия, называемых корнеоцитами (роговыми пластинками), которые содержат нерастворимый белок кератин
• блестящий – состоит из 3-4 рядов клеток, вытянутых по форме, с контуром неправильной геометрической формы, содержащих элеидин, из которого в дальнейшем образуется кератин
• зернистый – состоит из 2-3 рядов клеток цилиндрической или кубической формы, а ближе к поверхности кожи – ромбовидной
• шиповатый – состоит из 3-6 рядов шиповатых кератиноцитов, полигональной формы
• базальный – самый нижний слой эпидермиса, состоит из 1 ряда клеток, называемых базальными кератиноцитами и имеющих цилиндрическую форму.

Эпидермис не содержит кровеносных сосудов, поэтому поступление питательных веществ от внутренних слоев кожи к эпидермису происходит за счет диффузии (проникновения одного вещества в другое) тканевой (межклеточной) жидкости из слоя дермы в слои эпидермиса.

Межклеточная жидкость – это смесь лимфы и плазмы крови. Она заполняет пространство между клетками. В межклеточное пространство тканевая жидкость попадает из конечных петелек кровеносных капилляров.

Между тканевой жидкостью и кровеносной системой происходит постоянный обмен веществ.

Кровь доставляет в межклеточное пространство питательные вещества и удаляет посредством лимфатической системы продукты жизнедеятельности клеток.

Толщина эпидермиса приблизительно равна 0,07 – 0,12 мм, что равно толщине простого бумажного листа.

На некоторых участках тела, толщина эпидермиса немного толще и может составлять до 2 мм. Наиболее развит роговой слой на ладонях и подошвах, гораздо тоньше – на животе, сгибательных поверхностях рук и ног, боках, коже век и гениталиях.

Кислотность кожи pH составляет 3,8-5,6.

Как происходит рост клеток кожи человека

В базальном слое эпидермиса происходит деление клеток, их рост и последующее движение к наружному роговому слою. По мере взросления клетки и приближения к роговому слою, в ней накапливается белок кератин.

Клетки теряют свое ядро и основные органеллы, превращаясь в “мешочек”, наполненный кератином. В итоге клетки погибают, и образовывают самый верхний слой кожи из ороговевших чешуек.

Эти чешуйки со временем отшелушиваются с поверхности кожи и заменяются новыми клетками.

Весь процесс от зарождения клетки до ее отшелушивания с поверхности кожи, занимает в среднем 2-4 недели.

Проницаемость кожи

Чешуйки из которых состоит самый верхний слой эпидермиса называются – корнеоциты. Чешуйки рогового слоя (корнеоциты) соединены между собой липидами, состоящими из керамидов и фосфолипидов. За счет липидного слоя, роговой слой практически не проницаем для водных растворов, но растворы на основе жирорастворимых веществ, способны проникать сквозь него.

Цвет кожи

Внутри базального слоя находятся клетки меланоциты, которые выделяют меланин – вещество от которого зависит цвет кожи.

Меланин образуется из тирозина в присутствии ионов меди и витамина С, под контролем гормонов, выделяемых гипофизом. Чем больше меланина содержится в одной клетке, тем темнее цвет кожи человека.

Чем выше содержание меланина в клетке, тем лучше кожа защищает от воздействия ультрафиолетового излучения.

При интенсивном воздействии на кожу ультрафиолетового излучения, в коже резко увеличивается выработка меланина, который и обеспечивает коже загар.

Воздействие косметических средств на кожу

Все косметические средства и процедуры, предназначенные для ухода за кожей, воздействуют в основном только на верхний слой кожи – эпидермис.

Дерма

Дерма – это внутренний слой кожи, толщиной от 0,5 до 5 мм в зависимости от части тела.

Дерма состоит из живых клеток, снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами, содержит волосяные фолликулы, потовые железы, различные рецепторы и нервные окончания.

Основу клеток в дерме составляет фибропласт, который синтезирует внеклеточный матрикс, в том числе коллаген, гиалуроновую кислоту и эластин.

Дерма состоит из двух слоев:

• сетчатый (pars reticularis)- распространяется от основания сосочкового слоя до подкожной жировой клетчатки. Его структура образована главным образом из пучков толстых коллагеновых волокон, расположенных параллельно поверхности кожи. Сетчатый слой содержит лимфатические и кровеносные сосуды, фолликулы волос, нервные окончания, железы, эластические, коллагеновые и другие волокна. Этот слой обеспечивает кожи упругость и эластичность.
• сосочкового (pars papillaris), состоящего из аморфного бесструктурного вещества и тонких соединительнотканных (коллагеновых, эластических и ретикулярных) волокон, образующих сосочки, залегающие между эпителиальными гребнями шиповатых клеток.

Гиподерма (подкожная жировая клетчатка)

Гиподерма – это слой состоящий преимущественно из жировой ткани, который выполняет роль теплоизолятора, предохраняя организм от перепадов температуры.

В гиподерме аккумулируются питательные вещества, необходимые для клеток кожи, включая жирорастворимые витамины (А, Е, F, К).

Толщина гиподермы варьирует от 2 мм (на черепе) до 10 см и более (на ягодицах).

При воспалительных процессах в гиподерме, возникающих в процессе некоторых заболеваний, возникает целлюлит.

: Строение кожи

• Площадь всего кожного покрова взрослого человека 1,5 – 2 м2
• В одном квадратном сантиметре кожи, содержится:

• более 6 миллионов клеток
• до 250 желез, из которых 200 потовых и 50 сальных
• 500 различных рецепторов
• 2 метра кровеносных капилляров
• до 20 волосяных луковиц

• При активной нагрузке или высокой внешней температуре, кожа через потовые железы может выделить более 3 литров пота за сутки
• Благодаря постоянному обновлению клеток, в день мы теряем около 10 миллиардов клеток, это непрерывный процесс. В течение жизни мы сбрасываем около 18 килограмм кожи с ороговевшими клетками.

Кожа состоит из большого числа различных клеток. Для понимания процессов, происходящих в коже, хорошо иметь общие представление о самих клетках. Рассмотрим за что отвечают различные структуры (органеллы) в клетке:

• ядро клетки – содержит наследственную информацию в виде молекул ДНК. В ядре происходит репликация – удвоение (размножение) молекул ДНК и синтез молекул РНК на молекуле ДНК.
• оболочка ядра –  обеспечивает обмен веществ между цитоплазмой и ядром клетки
• ядрышко клетки – в нем происходит синтез рибосомных РНК и рибосом

• цитоплазма – полужидкое вещество, заполняющее внутреннее пространство клетки. В цитоплазме протекают процессы клеточного метаболизма
• рибосомы – необходимы для синтеза белков из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, заложенной в РНК (рибонуклеиновая кислота)
• везикула – небольшие образования (контейнеры) внутри клетки, в которых запасаются или транспортируются питательные вещества
• аппарат (комплекс) Гольджи – это сложная структура, которая участвует в синтезе, модификации, накоплении, сортировки различных веществ внутри клетки. Также выполняет функции транспортировки синтезированных в клетке веществ, сквозь мембрану клетки, за ее пределы.
• митохондрия – энергетическая станция клетки, в которой происходит окисление органических соединений и высвобождение энергии при их распаде. Генерирует электрическую энергию в организме человека. Важный компонент клетки, изменение активности которого с течением времени приводит к старению организма.
• лизосомы – необходимы для переваривания питательных веществ внутри клетки
• межклеточная жидкость, заполняющая пространство между клетками и содержащая питательные вещества

Источник: https://woman.best/art/structure-skin

Клеточное строение человека – состав, функции, свойства и размножение клетки (Таблица)

Клетка – элементарная живая система, основная структурная и функциональная единица организма, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению.

Жизненные свойства клетки человека

К основным жизненным свойствам клетки относят: обмен веществ, биосинтез, размножение, раздражимость, выделение, питание, дыхание, рост и распад органических соединений.

Химический состав клетки

Основные химические элементы клетки: Кислород (О), Сера (S), Фосфор (Р), Углерод (С), Калий (К), Хлор (Сl), Водород (Н), Железо (Fe), Натрий (Na),  Азот (N), Кальций (Са), Магний (Mg)

Органические вещества клетки 

Размножение клетки (деление клетки) человека

Размножение клеток в человеческом организме происходит путем непрямого деления. В результате дочерний организм получает такой-же набор хромосом, как материнский. Хромосомы – носители наследственных свойств организма, передающихся от родителей потомству.

Строение клетки человека человека

У животной клетки, в отличие от растительной, имеется клеточный центр, яо отсутствуют: плотная клеточная стенка, поры в клеточной стенке, пластиды( хлоропласты, хромопласты, лейкопласты) и вакуоли с клеточным соком.

_______________

Источник информации:

Биология в таблицах и схемах./ Издание 2е, – СПб.: 2004.

Резанова Е.А. Биология человека. В таблицах и схемах./ М.: 2008.

Источник: https://infotables.ru/biologiya/39-biologiya-chelovek/211-kletochnoe-stroenie-cheloveka

Клетка человека ее строение и функции: таблица, особенности устройства и что такое клеточный центр

Все живые существа и организмы на Земле состоят из клеток: растения, грибы, бактерии, животные, люди. Несмотря на минимальный размер, все функции целого организма выполняет клетка. Внутри нее протекают сложные процессы, от которых зависит жизнеспособность тела и работа его органов….

Структурные особенности

Учёные занимаются изучением особенности строения клетки и принципов ее работы. Детально рассмотреть особенности структуры клетки можно только при помощи мощного микроскопа.

Все наши ткани кожные покровы, кости, внутренние органы состоят из клеток, которые являются строительным материалом, бывают разных форм и размеров, каждая разновидность выполняет определённую функцию, но основные особенности их строения сходны.

Сначала выясним, что лежит в основе структурной организации клеток. В ходе проведенных исследований ученые установили, что клеточным фундаментом является мембранный принцип. Получается, что все клетки образованы из мембран, которые состоят из двойного слоя фосфолипидов, куда с наружной и внутренней стороны погружены молекулы белков.

Какое свойство характерно для всех типов клеток: одинаковое строение, а также функционал регулирование процесса обмена веществ, использование собственного генетического материала (наличие ДНК и РНК), получение и расход энергии.

Строение клетки

В основе структурной организации клетки выделяются следующие элементы, выполняющие определенную функцию:

• мембрана клеточная оболочка, состоит из жиров и протеинов. Ее основная задача – отделять вещества, находящиеся внутри, от внешней среды. Структуру имеет полупроницаемую: способна пропускать кислород и оксид углерода,
• ядро – центральная область и главный компонент, отделяется от других элементов мембраной. Именно внутри ядра находится информация о росте и развитии , генетический материал, представленный в виде молекул ДНК, входящих в состав хромосом,
• цитоплазма это жидкая субстанция, образующая внутреннюю среду, где происходят разнообразные жизненно важные процессы, содержит в себе очень много важных компонентов.

Из чего состоит клеточное содержимое, каковы функции цитоплазмы и ее основных компонентов:

1. Рибосома важнейший органоид, который необходим для процессов биосинтеза белков из аминокислот, белки выполняют огромное количество жизненно важных задач.
2. Митохондрии – ещё один компонент, находящийся внутри цитоплазмы. Его можно описать одним словосочетанием – энергетический источник. Их функция заключается в обеспечении компонентов питанием для дальнейшего производства энергии.
3. Аппарат Гольджи состоит из 5 – 8 мешочков, которые соединены между собой. Основная задача этого аппарата – передача протеинов в другие части клетки для обеспечения энергетического потенциала.
4. Очистку от повреждённых элементов производят лизосомы.
5. Транспортировкой занимается эндоплазматическая сеть, по которой белки перемещают молекулы полезных веществ.
6. Центриоли отвечают за воспроизводство.

Клеточная мембрана

Давайте подробнее рассмотрим работу, строение и функции этого компонента. Ниже представлена таблица, наглядно показывающая важность внешней оболочки.

Строение мембраны

Ткани

Клетки могут существовать по одной, как в одноклеточных организмах, но чаще всего они объединяются в группы себе подобных и образуют различные тканевые структуры, из которых и состоит организм. В теле человека существует несколько видов тканей:

• эпителиальная – сосредоточена на поверхности кожных покровов, органов, элементов пищеварительного тракта и дыхательной системы,
• мышечная мы двигаемся благодаря сокращению мышц нашего тела, осуществляем разнообразные движения: от простейшего шевеления мизинцем, до скоростного бега. Кстати, биение сердца тоже происходит за счёт сокращения мышечной ткани,
• соединительная ткань составляет до 80 процентов массы всех органов и играет защитную и опорную роль,
• нервная образует нервные волокна. Благодаря ей по организму проходят различные импульсы.

Соединительная ткань

Процесс воспроизводства

На протяжении всей жизни организма происходит митоз – так называют процесс деления, состоящий из четырёх стадий:

1. Профаза. Две центриоли клетки делятся и направляются в противоположные стороны. Одновременно с этим хромосомы образуют пары, а оболочка ядра начинает разрушаться.
2. Вторая стадия получила название метафазы. Хромосомы располагаются между центриолями, постепенно внешняя оболочка ядра полностью исчезает.
3. Анафаза является третьей стадией, на протяжении которой продолжается движение центриолей в противоположном друг от друга направлении, а отдельные хромосомы также следуют за центриолями и отодвигаются друг от друга. Начинает сжиматься цитоплазма и вся клетка.
4. Телофаза – окончательная стадия. Цитоплазма сжимается до тех пор, пока не появятся две одинаковые новые клетки. Формируется новая мембрана вокруг хромосом и появляется одна пара центриолей у каждой новой клетки.

Интересно! Клетки у эпителия делятся быстрее, чем у костной ткани. Все зависит от плотности тканей и других характеристик. Средняя продолжительность жизни основных структурных единиц составляет 10 дней.

Строение клетки

Строение клетки. Строение и функции клетки. Жизнь клетки.

Вывод

Вы узнали каково строение клетки самой важной составляющей организма. Миллиарды клеток составляют удивительно мудро организованную систему, которая обеспечивает работоспособность и жизнедеятельность всех представителей животного и растительного мира.

Источник: https://tvercult.ru/nauka/iz-chego-sostoit-kletka-cheloveka-stroenie-i-funktsii

Ядерные поры: описание, строение и функции

Ядерные поры являются одним из наиболее важных внутриклеточных компонентов, так как они участвуют в молекулярном транспорте. Несмотря на достижения в биологических исследованиях, не все вопросы, касающиеся этих структур, изучены полностью. Некоторые ученые считают, что по значимости функций и сложности строения комплекс ядерных пор можно отнести к органеллам клеток.

Ядерная оболочка

Характерной особенностью эукариотических клеток является наличие ядра, которое окружено оболочкой, отделяющей его от цитоплазмы. Мембрана состоит из двух слоев – внутреннего и наружного, соединенных между собой с помощью большого количества пор.

Значение ядерной оболочки очень велико – она позволяет отграничить процессы синтеза белка и нуклеиновых кислот, необходимых для регулирования функциональной активности генов. Мембрана управляет процессом транспортировки веществ внутрь, в цитоплазму, и в обратном направлении. Также она является скелетной структурой, поддерживающей форму ядра.

Между наружной и внутренней мембраной находится перинуклеарное пространство, ширина которого составляет 20-40 нм. Внешне ядерная оболочка выглядит как двухслойный мешок. Наличие пор в ее строении является существенным отличием данной структуры от аналогичных, имеющихся у митохондрий и пластид.

Строение ядерных пор

Каналы представляют собой перфорации диаметром около 100 нм, проходящие через всю ядерную оболочку. В поперечном сечении они характеризуются формой многоугольника, обладающего симметрией восьмого порядка. Проницаемый для веществ канал находится в центре.

Он заполнен сложно организованными глобулярными (в виде клубка) и фибриллярными (в форме закрученной нити) структурами, образующими центральную гранулу-«пробку» (или транспортер). На рисунке ниже можно наглядно изучить, что представляет собой ядерная пора.

Микроскопическое исследование данных структур показывает, что они имеют кольчатое строение. Фибриллярные выросты простираются как наружу, в цитоплазму, так и внутрь, в сторону ядра (филаменты).

Последние образуют своеобразную корзинку (в зарубежной литературе называемую «баскет»). В пассивной поре фибриллы корзины закрывают канал, а в активной – формируют дополнительное образование диаметром порядка 50 нм.

Кольцо со стороны цитоплазмы состоит из 8 гранул, соединенных между собой, как бусы на нитке.

Совокупность этих перфораций в оболочке ядра носит название комплекса ядерных пор. Тем самым биологи подчеркивают взаимосвязь между собой отдельных отверстий, работающих как единый слаженный механизм.

Внешнее кольцо связано с центральным транспортером. У низших эукариотов (лишайники и другие) нет цитоплазматического и нуклеоплазматического колец.

Особенности структуры

Строение и функции ядерных пор имеют следующие особенности:

• Каналы представляют собой многочисленные копии порядка 30-50 нуклеопоринов (а всего – около 1000 белков).
• Масса комплексов находится в пределах от 44 МДа у низших эукариотов до 125 МДа у позвоночных животных.
• У всех организмов (человека, птиц, рептилий и других животных) во всех клетках эти структуры устроены аналогичным образом, то есть поровые комплексы являются строго консервативной системой.
• Компоненты ядерных комплексов имеют субъединичное строение, благодаря которому они обладают высокой пластичностью.
• Диаметр центрального канала варьируется в пределах 10-26 нм, а высота порового комплекса – порядка 75 нм.

Удаленные от центра участки ядерных пор несимметричны. Ученые связывают это с различными механизмами регулирования транспортной функции на начальных этапах развития клетки.

Предполагается также, что все поры являются универсальными структурами и обеспечивают перемещение молекул как в цитоплазму, так и в обратном направлении.

Ядерные поровые комплексы присутствуют и в других компонентах клетки, обладающих мембранами, но в более редких случаях (ретикулум, окончатые мембраны цитоплазмы).

Количество пор

Основным фактором того, от чего зависит количество ядерных пор, является активность обмена веществ в клетке (чем она выше, тем больше число канальцев).

Их концентрация в толще мембраны может изменяться в несколько раз в различные периоды функционального состояния клеток.

Первое увеличение числа пор происходит после деления – митоза (во время реконструкции ядер), а затем в период роста ДНК.

У разных видов животных их количество отличается. Оно зависит также от места взятия образца. Так, в культуре тканей человека их насчитывается порядка 11 шт./мкм2, а в несозревшей яйцеклетке лягушки ксенопус – 51 шт./мкм2. В среднем их плотность варьирует в пределах 13-30 шт./мкм2.

Распределение ядерных пор по поверхности оболочки является практически равномерным, но в местах сближения вещества хромосом с мембраной их концентрация резко уменьшается. У низших эукариотов под ядерной мембраной нет фибриллярной сети жесткой структуры, поэтому поры могут перемещаться вдоль ядерной оболочки, и их плотность на различных участках значительно варьирует.

Функции

Главной функцией ядерного порового комплекса является пассивная (диффузионная) и активная (требующая энергетических затрат) передача молекул через мембрану, то есть обмен веществ между ядром клетки и цитоплазмой. Этот процесс жизненно важен и регулируется тремя системами, которые находятся в постоянном взаимодействии друг с другом:

• комплекс биологически активных веществ-регуляторов в ядре и цитоплазме – импортин α и β, Ran-белок, гуанозинтрифосфат (пуриновый нуклеотид) и другие ингибиторы и активаторы;
• нуклеопорины;
• структурные компоненты порового ядерного комплекса, которые способны изменять свою форму и обеспечивать перенос веществ в нужном направлении.

Из цитоплазмы через ядерные поры поступают белки, необходимые для функционирования ядра, а в обратном направлении выводятся различные формы РНК. Поровый комплекс не только осуществляет чисто механическую транспортировку, но и служит сортировщиком, «узнающим» определенные молекулы.

Пассивная передача происходит для тех веществ, молекулярная масса которых невысока (не больше 5∙103 Да). В ядро свободно поступают такие вещества, как ионы, сахара, гормоны, нуклеотиды, аденозинтрифосфорная кислота, участвующая в обмене энергии. Максимальный размер белков, которые могут проникнуть через поры в ядро, – 3,5 нм.

Во время синтеза дочерней молекулы ДНК транспортировка веществ достигает пика активности – по 100-500 молекул через 1 ядерную пору за 1 мин.

Белки пор

Элементы каналов имеют белковую природу. Белки этого комплекса носят название нуклеопоринов. Они собраны примерно в 12 субкомплексах. Условно их делят на три группы:

• соединения со специфическими повторяющимися последовательностями, узнаваемые биохимическими факторами;
• не обладающие последовательностями;
• интегральные белки, которые находятся в участке мембраны, формирующей пору, или в самой поре в пространстве между слоями ядерной оболочки.

Исследованиями установлено, что нуклеопорины способны образовывать довольно сложные комплексы, включающие до 7 белков, а также принимают непосредственное участие в транспорте веществ. Некоторые из них могут непосредственно связываться с перемещаемыми через ядерную пору молекулами.

Одна и та же пора может принимать участие как в выводе, так и в импорте веществ. Обратного перевода РНК из цитоплазмы в ядро не происходит. Ядерные комплексы узнают сигналы для экспорта (NES), которые несут в себе рибонуклеопротеины.

NES-последовательность сигнальных веществ представляет собой сложный комплекс из аминокислот и белков, которые после выведения из ядра в цитоплазму диссоциируют (распадаются на отдельные составляющие). Поэтому аналогичные частички, введенные в цитоплазму искусственным путем, обратно в ядро не проникают.

Процесс митоза

При делении (митозе) клетки происходит «разборка» ядерного порового комплекса. Так, комплексы с молекулярной массой 120 мДа распадаются на субкомплексы по 1 мДа. После окончания деления они снова собираются. При этом ядерные поры перемещаются не отдельно, а массивами. Это является одним из доказательств того, что ядерный поровый комплекс – слаженная система.

Разрушенная мембрана превращается пузырьковое скопление, которое окружает область ядра в периоде интерфазы. В метафазе, когда хромосомы удерживаются в экваториальной плоскости, эти элементы оттесняются к периферийным зонам клетки. В конце анафазы данное скопление начинает контактировать с хромосомами и запускается рост зачатков ядерной мембраны.

Пузырьки превращаются в вакуоли, которые постепенно обволакивают хромосомы. Затем они сливаются и отгораживают новое интерфазное ядро от цитоплазмы. Поры появляются уже на самой ранней стадии, когда еще не произошло замыкание оболочек.

Источник: https://FB.ru/article/434060/yadernyie-poryi-opisanie-stroenie-i-funktsii