• Диаметр ядер колеблется от одного микрона (1 мкм) до более чем 10 мкм
• Большинство клеток содержит одно ядро, однако некоторые клетки содержат несколько ядер; есть и такие, которые вообще не содержат ядра
• Доля гетерохроматина у разных клеток варьирует, и по мере степени дифференцировки клеток она увеличивается
Размеры ядра зависят от количества содержащейся в нем ДНК. Самые мелкие ядра достигают примерно 1 мкм в диаметре и обнаружены у одноклеточных эукариот — пекарских дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Диаметр ядра у многих многоклеточных организмов достигает 5-10 мкм.
Ядра ооцитов лягушки Xenopus laevis в диаметре достигают 400 мкм. Из-за своих крупных размеров (1 мм диаметром), а также из-за легкой доступности эти ооциты и их ядра широко используются в различных биологических и биохимических исследованиях. После разрушения ооцитов ядра осаждаются под действием силы тяжести и могут быть отделены от цитоплазмы.
Клетка HeLa, представляющая собой клетку карциномы шейки матки,
обладает ядром, хорошо видимым в световом микроскопе.
Изолированные ядра можно исследовать биохимическими методами, а также морфологически, в световом и электронном микроскопе. Также относительно просто осуществлять микроинъекции в ядро или в цитоплазму интактного ооцита, что делает Xenopus ценнным объектом для исследования транспорта макромолекул из ядра в цитоплазму.
У большинства клеток ядро обладает сферической или удлиненной формой, что обеспечивает минимальную площадь поверхности, ограничивающую определенный объем. В различных клетках общий объем, занимаемый ядром, широко варьирует: от 1-2% у дрожжей до 10% у большинства соматических клеток. У клеток, для которых не характерны такие цитоплазматические функции, как секреция, он составляет 40-60%.
Большинство клеток содержит одно ядро; однако некоторые клетки содержат несколько ядер, а у отдельных дифференцированных клеток ядро может отсутствовать. Многоядерные клетки могут образовываться в случае, когда в клетке проходит многократное деление ядра (кариокинез) в отсутствие деления клетки (цитокинеза).
Например, в клетках ранних эмбрионов Drosophila melanogaster и родственных организмов, в пределах общей цитоплазмы содержатся сотни ядер. При этом РНК и белки, образующиеся в определенных группах ядер, образуют градиент, который позже начинает играть центральную роль в правильном развитии передней/задней осей тела мухи.
Эмбрион Drosophila, находящийся на ранней стадии развития.
ДНК окрашена DAPI.
Многоядерные клетки также образуются при слиянии нескольких клеток с образованием синцития. Например, зрелые клетки мышц (миоциты) образуются при слиянии клеток-предшественников (миобластов). Некоторые типы дифференцированных клеток, например зрелые эритроциты млекопитающих, тромбоциты, и некоторые клетки хрусталика у позвоночных, являются безъядерными.
Форма и внешний вид ядра являются факторами, позволяющими различать различные типы клеток между собой. Например, лейкозы представляют собой заболевания крови, которые характеризуются избыточным образованием белых кровяных клеток. Существует много типов этих клеток, которые проходят различные стадии дифференцировки.
На каждой стадии ядро клетки каждого типа выглядит характерным образом. Один из многочисленных тестов, используемых при диагностике типов лейкоза, состоит в определении морфологии ядер присутствующих в избытке клеток.
Еще одной характеристикой ядра, которая позволяет идентифицировать различные клеточные типы, является величина гетерохроматиновой фракции генома. Например, по мере того как незрелые эритробласты дифференцируются в зрелые эритроциты, все большее количество ДНК переходит в структуру гетерохроматина. Увеличение доли гетерохроматина связано с выключением большинства генов, поскольку почти все иРНК в зрелых эритроцитах представлены глобиновой мРНК.
В некоторых организмах ядро эритроцита в конце концов выбрасывается, оставляя мембранный «мешок», содержащий гемоглобин и другие белки, необходимые для переноса кислорода и углекислоты в крови. Характерно, что только после потери ядра красные кровяные клетки приобретают новую форму — двояковогнутого диска. В дальнейшем эта форма играет критическую роль при прохождении эритроцита через тончайшие капилляры.
В процессе дифференцировки эритроидных клеток происходит экспрессия нескольких генов,
возрастает доля гетерохроматина, и клетка уменьшается в размере.
