Ядро було відкрите шотландським ботаніком Р. Брауном у 1833 р. Воно регулює всі життєві процеси в клітині, у ньому синтезуються ДНК і РНК. У еукаріотичних клітинах генетичний матеріал зосереджений у ядрі (лат. nucleus – ядро). При штучному видаленні ядра клітина невдовзі гине від відсутності синтезу РНК і білків. Еритроцити ссавців не мають ядер, тому термін їх життя недовгий (кілька місяців).
Ядро має округлу форму, але може бути й іншим: паличкоподібним, серпоподібним, лопатевим. Форма ядра залежить від форми самої клітини і від функцій, які вони виконують. Наприклад, сегментоядерні лейкоцити мають багатолопатеві ядра. Звичайно у клітинах є одне ядро, рідше – кілька. Розміри ядра здебільшого залежать від розміру клітини і коливаються від 2 до 600 мкм. Здебільшого об’єм ядра займає біля 10-15% об’єму клітини. Ядро складається з декількох компонентів, що виконують різні функції: ядерної оболонки, каріоплазми, хроматину, ядерця.
Ядерна оболонка. Ядро відокремлене від цитоплазми подвійною ядерною мембраною, причому зовнішня мембрана переходить у мембрани ЕПР. Обидві мембрани пронизані численними порами, які можуть розширюватися, звужуватися або навіть закриватися.
Основні функції ядерної оболонки:
створення компартмента клітини, де сконцентрований генетичний матеріал і умови його збереження і подвоєння;
відокремлення від цитоплазми;
підтримання форми та об’єму ядра або їх змін;
регуляція потоків речовин всередину і назовні ядра.
Каріоплазма. Речовина, що наповнює простір ядра, ядерний сік, називається каріоплазмою, або каріолімфою. Це колоїдний розчин нуклеїнових кислот, білків, вуглеводів, мінеральних солей і має кислу реакцію, бере участь в транспорті речовин і ядерних структур, а при поділі клітини змішується з цитоплазмою.
Ядерця – непостійні структури: вони зникають на початку поділу клітини і знову з’являються в кінці його. Утворення їх пов’язане з хромосомами, які мають ділянку з ядерцевим організатором. Ядерця містять білки і РНК. Основні функції ядерець: 1) синтез рибосомальної РНК; 2) утворення субодиниць рибосом; 3) синтез ядерних білків (гістонів).
Найважливіша структура ядра – хроматин, що знаходиться в каріоплазмі. Це ниткоподібний комплекс ДНК та білків, які виділяються в інтерфазному ядрі барвниками, специфічними для ДНК. Під час поділу клітини хроматин зменшується в розмірах за рахунок спіралізації, утворює хромосоми, які добре помітні під час мітозу.
Функції хроматину:
збереження генетичної спадкової інформації у вигляді чіткої послідовності нуклеотидів ДНК, стабілізованої білками і спеціальним упакуванням;
передача спадкової інформації від батьків до нащадків за допомогою формування хромосом;
забезпечення росту клітин, підтримка їх будови та функцій шляхом керування синтезом структурних білків;
контроль метаболізму шляхом регуляції утворення необхідних ферментів;
формування ядерець, де утворюються рибосоми.
Типи хроматину. Залежно від ступеня конденсації (спіралізації) хроматин поділяють на гетерохроматин і еухроматин.
Гетерохроматин – дуже ущільнений і генетично неактивний. До 90% хроматину знаходиться саме в такій формі. На електронно-мікроскопічних фотографіях гетерохроматин виглядає як сильно забарвлені темні ділянки ядра.
Еухроматин – мало конденсований, деспіралізований. Під електронним мікроскопом він виявляється у вигляді світлих ділянок ядра. Із цих ділянок хроматину зчитується інформація і утворюється РНК.
Статевий хроматин – генетично інактивована Х-хромосома, яка знаходиться в гетерохроматиновому стані і міститься в ядрах клітин жіночої статі багатьох тварин і у людини.