4.1. Строение ядра

Ядро – это органоид, в котором сосредоточена основная масса генетического материала клетки. Важнейшим внутриядерным процессом является воспроизводство самого генетического материала, необходимого для последующего деления клетки или для интенсификации ее синтетической активности. Реализация генетической информации заключается в целой цепи синтетических процессов и имеет своей конечной целью синтез определенных белков, обуславливающих жизнедеятельность клетки. Начальные этапы реализации генетической информации происходят именно в ядре, важнейшая функция которого состоит в производстве всех РНК, обеспечивающих синтез белка.

Внутренняя организация ядра связана, с одной стороны, с пространственным распределением генетического материала, с другой стороны, это система взаимозависимых структур, участвующих в осуществлении внутриядерных синтезов и их регуляции. Поэтому анализируя структурные особенности ядер, необходимо отчетливо представлять их функциональное состояние, зависящее от типа клетки, положения ее в жизненном цикле, степени дифференцированности, условий жизнедеятельности.

В настоящее время в ядре различают следующие компоненты: ядерная оболочка, хроматин (хромосомный материал), ядрышко и ядерный сок (кариоплазма). Эти компоненты отличаются друг от друга по своему биохимическому составу и ультраструктуре, что является отражением различия в их функциональной нагрузке. Необходимо еще раз подчеркнуть, что, несмотря на эти различия, работа всех компонентов ядра направлена на выполнение генетической функции хромосомного материала – репликацию ДНК и синтез РНК. Подобный план строения считают общим потому, что все структурные компоненты ядра можно наблюдать во всех клетках, имеющих ядра, пусть даже эти компоненты обладают какими-то свойственными только данному типу клеток особенностями.

Изучение ядра необходимо начать с рассмотрения ядер живых клеток. Это наглядно демонстрирует реальность ядра как клеточного органоида, дает возможность судить о его истинных размерах и форме, оценить степень диспергированности хроматина, число, размеры и форму ядрышек.

Сжатие ядра, степень агрегированности хроматина, сохранность определенных биохимических компонентов в ядре (нуклеиновых кислот, белков) в значительной степени зависят от состава фиксатора. Поэтому нужно изучить действие различных фиксаторов на структуру ядра, обращая внимание на преимущества одних фиксаторов в сугубо морфологических исследованиях и других – в цитохимических.

Особое внимание необходимо уделить изучению ультраструктуры ядра. Анализируя электронные микрофотографии ядер различных клеток, можно составить себе ясное представление об общей композиции структурных компонентов ядра.

При общем плане внутренней организации ядра могут обладать самой разнообразной формой и размерами. На препаратах клеток растений и лимфоцитов животных следует рассмотреть круглые ядра, овальные – в фибробластах и гистиоцитах, сегментированные – в нейтрофилах и мегакариоцитах.

Особенности функционирования клетки в ряде случаев связаны с гипертрофическим развитием генетического аппарата (полиплоидия), сопровождающимся иногда специфической его упаковкой, например политенией. Наглядной демонстрацией политенных хромосом является препарат ядер Бальбиани.

Кроме того, следует обратить внимание на характер упаковки хроматина в ядрах растительных клеток и сравнить общий рисунок ядер растительных и животных клеток.

ДНК является химической основой хромосомного материала. О распределении ДНК в ядре и о количестве ее позволяет судить цитохимическая реакция Фельгена. Изучением препаратов, полученных с помощью этой методики, следует завершить знакомство с хроматиновым компонентом ядра.

Другому компоненту ядра – ядрышку – посвящен целый ряд препаратов. В них описаны цитохимические методы исследования РНК, составляющей основу ядрышка. Проведено сравнение возможностей изучения как РНК, так и ДНК различными методами, в том числе методом люминесцентной микроскопии. Часть разделов посвящена описанию ультраструктуры ядрышка, активно синтезирующего РНК и неактивного в это отношении. Продемонстрирована авторадиографическая методика изучения синтеза РНК в ядре и ядрышке и миграции ее в цитоплазму.