Слово “ядро” означает сердцевину чего-либо, имеющую форму шара. Однако значения у данного понятия могут быть разными, в зависимости от области, в которой оно применяется. Так, в математике, биологии, информатике и других сферах ядро может характеризовать разные вещи. В этой статье мы поговорим о том, что такое ядро и как используется данное понятие в разных областях.
Ядро в биологии
В биологии понятие “ядро” также может иметь разные значения. Во-первых, еще из курса ботаники нам должно быть известно, что так называют сердцевину семян или плодов, которая помещена в оболочку. Кроме того, ядром именуют также внутреннюю часть ствола дерева, хотя чаще всего в данном случае используется понятие “ядровая древесина”.
В нейрофизиологии данный термин характеризует скопление серого вещества в конкретном участке центральной нервной системы, которое отвечает за осуществление определенных функций.
Следует сказать и про такое понятие, как клеточное ядро, представляющее собой составляющую клетки, которая содержит генетическую информацию, то есть молекулы ДНК. Она осуществляет важнейшие функции хранения и передачи наследственной информации. Именно в клеточном ядре также происходит функционирование и воспроизведение данного материала.
Ядро в информатике
Другие значения
В ядерной физике существует понятие “атомное ядро”, определяющее центральную часть атома. Именно в данной части сосредоточена основная его масса. Атомное ядро состоит из нейтральных нейтронов и положительно заряженных протонов, связанных мощным взаимодействием. Такие ядра часто называют нуклидами.
Другой термин - ядро Земли, подразумевает центральную часть нашей планеты, которую можно назвать и геосферой. Ядро Земли принято подразделять на внутреннее и внешнее. Внутреннее ядро часто называют твердым, а внешнее - жидким.
Ядром кометы называется ее твердая часть. У него относительно маленький размер. Состоит такое ядро из космической пыли, льда и летучих соединений в виде метана, углерода и других. Некоторые исследования говорят в пользу того, что ядро кометы может состоять из железа, камня либо их смеси.
Также существует понятие “спортивное ядро”, под которым подразумевается спортивный снаряд в форме металлического шара, предназначенный для толкания.
Пушечное ядро же является древним артиллерийским снарядом, представляющим собой шарообразное тело. Пушечные ядра выступают одними из первых снарядов, которые были использованы в огнестрельном оружии. Их применяли для разрушения деревянных сооружений и поражения живой вражеской силы.
ЯДРО , необходимая составная часть клеток животных и растений. Несколько спорным является вопрос о наличии ядра у бактерий и низших водорослей, однако и здесь, судя по новейшим данным, приходится признать его существование в виде диффузно распределенного в плазме вещества. Чаще всего клетка имеет одно Я., но встречаются двуядерные и многоядерные клетки. Форма Я. весьма разнообразна; как правило она соответствует форме клетки, однако наряду с наиболее распространенной округло-овальной формой встречаются Я. весьма причудливой формы, напр. многолопастные Я. лейкоцитов, кольцевидные Я. и т. д. Точно так же варьирует и положение ядра в клетке: как правило оно располагается в центре или ближе к базису, иногда однако оно занимает и другое положение. От протоплазмы ядро отделяется тонкой, но отчетливо заметной ядерной оболочкой. Нарушение целости этой оболочки приводит кслиянию вещества Я. спро-топлазмой, что в свою очередь дает иногда картину растворения клеточной плазмы.-В вопросе о строении Я. следует различать то строение Я., к-рое удается обнаружить на фиксированных и подвергнутых гистологической обработке препаратах, и прижизненное строение Я. Гистологически в Я. различают белковое жидкое вещество-ядерный сок, в к-рый погружены более твердые элементы-нежная, слабо окрашивающаяся сеть тончайших нитей, т. н. ли-ниновая, или ахроматиновая сеть, а также глыб-ки и зернышки весьма различной формы и величины, очень различающиеся в отдельных Я. Зернышки эти, интенсивно воспринимающие гист. краски, обозначаются морфологическим понятием хроматина. В зависимости от способности окрашиваться кислыми или основными красками различают бази- и оксихроматин. Кроме указанных выше образований в ядре находится четко отграниченное и также интенсивно окрашивающееся тело-ядрышко. Количество и величина ядрышек значительно колеблются. Вопрос о физ.-хим. структуре живого Я. не может считаться в наст, время окончательно разрешенным. По мнению одних Я. является оптически пустым, лишенным какой-либо структуры скоплением находящихся в коллоидальном состоянии белковых тел, по мнению других при наблюдении in vivo в Я. удается обнаружить очень нежную волокнистую структуру (П. И. Живаго). В хим. отношении Я. представляет собой сложную смесь белковых ве- 70» ществ, среди к-рых преобладают богатые фосфором нуклеопротеиды. Очень существенные изменения претерпевает Я. в процессе деления, которое всегда предшествует делению клетки; особенно велики эти изменения в процессе кариокинеза (см.), когда хроматиновое вещество Я. принимает форму особых, четко отграниченных участков-хромосом. Физиологическое значение Я. очень ясно иллюстрируется опытами мерогонии, т. е. разрезания клетки на части с созданием ядерных и безъядерных фрагментов. При этом жизнеспособными оказываются только участки, снабженные фрагментом Я. На Я. лежит повидимому общая регулировка ферментативных процессов в клетке, а также участие в регенераторных процессах. Это иллюстрируется напр. данными Клебса, показавшего у растений миграцию Я. в сторону поврежденного и регенерирующего участка клетки. Присутствующие в ядре хромосомы считаются носителями наследственного материала. У простейших различают генеративное (микронуклеус) и соматическое (макронуклеус) Я. Повсеместное распространение ядерного вещества указывает на его высокое значение ДЛЯ 6ИОЛ. Процессов.С. Залкпнд.Ядро Linux содержит более 13 миллионов строк кода и является одним из самых крупных проектов с открытым исходным кодом в мире. Так что такое ядро Linux и для чего оно используется?
Ядро - это самый низкий уровень программного обеспечения, которое взаимодействует с аппаратными средствами компьютера. Оно отвечает за взаимодействие всех приложений, работающих в пространстве пользователя вплоть до физического оборудования. Также позволяет процессам, известным как сервисы получать информацию друг от друга с помощью системы IPC.
Виды и версии ядра
Что такое ядро Linux вы уже знаете, но какие вообще бывают виды ядер? Есть различные способы и архитектурные соображения при создании ядер с нуля. Большинство ядер могут быть одного из трех типов: монолитное ядро, микроядро, и гибрид. Ядро Linux представляет собой монолитное ядро, в то время как ядра Windows и OS X гибридные. Давайте сделаем обзор этих трех видов ядер.
Микроядро
Микроядра реализуют подход, в котором они управляют только тем, чем должны: процессором, памятью и IPC. Практически все остальное в компьютере рассматривается как аксессуары и обрабатывается в режиме пользователя. Микроядра имеют преимущество в переносимости, они могут использоваться на другом оборудовании, и даже другой операционной системе, до тех пор, пока ОС пытается получить доступ к аппаратному обеспечению совместимым образом.
Микроядра также имеют очень маленький размер и более безопасны, поскольку большинство процессов выполняются в режиме пользователя с минимальными привилегиями.
Плюсы
- Портативность
- Небольшой размер
- Низкое потребление памяти
- Безопасность
Минусы
- Аппаратные средства доступны через драйверы
- Аппаратные средства работают медленнее потому что драйверы работают в пользовательском режиме
- Процессы должны ждать свою очередь чтобы получить информацию
- Процессы не могут получить доступ к другим процессам не ожидая
Монолитное ядро
Монолитные ядра противоположны микроядрам, потому что они охватывают не только процессор, память и IPC, но и включают в себя такие вещи, как драйверы устройств, управление файловой системой, систему ввода-вывода. Монолитные ядра дают лучший доступ к оборудованию и реализуют лучшую многозадачность, потому что если программе нужно получить информацию из памяти или другого процесса, ей не придется ждать в очереди. Но это и может вызвать некоторые проблемы, потому что много вещей выполняются в режиме суперпользователя. И это может принести вред системе при неправильном поведении.
Плюсы:
- Более прямой доступ к аппаратным средствам
- Проще обмен данными между процессами
- Процессы реагируют быстрее
Минусы :
- Большой размер
- Занимает много оперативной памяти
- Менее безопасно
Гибридное ядро
Гибридные ядра могут выбирать с чем нужно работать в пользовательском режиме, а что в пространстве ядра. Часто драйвера устройств и файловых систем находятся в пользовательском пространстве, а IPC и системные вызовы в пространстве ядра. Это решение берет все лучшее из обоих предыдущих, но требует больше работы от производителей оборудования. Поскольку вся ответственность за драйвера теперь лежит на них.
Плюсы
- Возможность выбора того что будет работать в пространстве ядра и пользователя
- Меньше по размеру чем монолитное ядро
- Более гибкое
Минусы
- Может работать медленнее
- Драйверы устройств выпускаются производителями
Где хранятся файлы ядра?
Где находится ядро Linux? Файлы ядра Ubuntu или любого другого Linux-дистрибутива находятся в папке /boot и называются vmlinuz-версия. Название vmlinuz походит с эпохи Unix. В шестидесятых годах ядра привыкли называть просто Unix, в 90-х годах Linux ядра тоже назывались - Linux.
Когда для облегчения многозадачности была разработана виртуальная память, перед именем файла появились буквы vm, чтобы показать что ядро поддерживает эту технологию. Некоторое время ядро называлось vmlinux, но потом образ перестал помещаться в память начальной загрузки, и был сжат. После этого последняя буква x была изменена на z, чтобы показать что использовалось сжатие zlib. Не всегда используется именно это сжатие, иногда можно встретить LZMA или BZIP2, поэтому некоторые ядра называют просто zImage.
Нумерация версии состоит из трех цифр, номер версии ядра Linux, номер вашей версии и патчи или исправления.
В паке /boot можно найти не только ядро Linux, такие файлы, как initrd.img и system.map. Initrd используется в качестве небольшого виртуального диска, который извлекает и выполняет фактический файл ядра. Файл System.map используется для управления памятью, пока еще ядро не загрузилось, а конфигурационные файлы могут указывать какие модули ядра включены в образ ядра при сборке.
Архитектура ядра Linux
Так как ядро Linux имеет монолитную структуру, оно занимает больше и намного сложнее других типов ядер. Эта конструктивная особенность привлекла много споров в первые дни Linux и до сих пор несет некоторые конструктивные недостатки присущие монолитным ядрам.
Но чтобы обойти эти недостатки разработчики ядра Linux сделали одну вещь - модули ядра, которые могут быть загружены во время выполнения. Это значит что вы можете добавлять и удалять компоненты ядра на лету. Все может выйти за рамки добавления функциональных возможностей аппаратных средств, вы можете запускать процессы сервера, подключать виртуализацию, а также полностью заменить ядро без перезагрузки.
Представьте себе возможность установить пакет обновлений Windows без необходимости постоянных перезагрузок.
Модули ядра
Что, если бы Windows уже имела все нужные драйвера по умолчанию, а вы лишь могли включить те, которые вам нужны? Именно такой принцип реализуют модули ядра Linux. Модули ядра также известные как загружаемые модули (LKM), имеют важное значение для поддержки функционирования ядра со всеми аппаратными средствами, не расходуя всю оперативную память.
Модуль расширяет функциональные возможности базового ядра для устройств, файловых систем, системных вызовов. Загружаемые модули имеют расширение.ko и обычно хранятся в каталоге /lib/modules/. Благодаря модульной природе вы можете очень просто настроить ядро путем установки и загрузки модулей. Автоматическую загрузку или выгрузку модулей можно настроить в конфигурационных файлах или выгружать и загружать на лету, с помощью специальных команд.
Сторонние, проприетарные модули с закрытым исходным кодом доступны в некоторых дистрибутивах, таких как Ubuntu, но они не поставляются по умолчанию, и их нужно устанавливать вручную. Например, разработчики видеодрайвера NVIDIA не предоставляют исходный код, но вместо этого они собрали собственные модули в формате.ko. Хотя эти модули и кажутся свободными, они несвободны. Поэтому они и не включены во многие дистрибутивы по умолчанию. Разработчики считают что не нужно загрязнять ядро несвободным программным обеспечением.
Теперь вы ближе к ответу на вопрос что такое ядро Linux. Ядро не магия. Оно очень необходимо для работы любого компьютера. Ядро Linux отличается от OS X и Windows, поскольку оно включает в себя все драйверы и делает много вещей поддерживаемых из коробки. Теперь вы знаете немного больше о том, как работает ваше программное обеспечение и какие файлы для этого используются.
Генетическая информация эукариотической клетки хранится в особой двумембранной органелле - ядре. В нём находится более 90 % ДНК.
Строение
Понятие, что такое ядро в биологии и какие функции оно выполняет, укрепилось в научной среде только в начале XIX века. Однако впервые ядро в клетках лосося наблюдал натуралист Антони ван Левенгук ещё в 1670-х годах. Термин предложил ботаник Роберт Броун в 1831 году.
Ядро - наиболее крупный органоид клетки (до 6 мкм), который состоит из трёх частей:
- двойной мембраны;
- нуклеоплазмы;
- ядрышка.
Рис. 1. Внутреннее строение ядра.
Ядро отделяется от цитоплазмы двойной мембраной, имеющей поры, через которые осуществляется избирательный транспорт веществ в цитоплазму и обратно. Пространство между двумя оболочками называется перинуклеарным. Внутренняя оболочка выстелена изнутри ядерным матриксом, который играет роль цитоскелета и обеспечивает структурную поддержку ядра. Матрикс содержит ядерную ламину, отвечающую за формирование хроматина.
Под мембранной оболочкой находится вязкая жидкость, которая называется нуклеоплазмой или кариоплазмой.
Она содержит:
- хроматин, состоящий из белка, ДНК и РНК;
- отдельные нуклеотиды;
- нуклеиновые кислоты;
- белки;
- воду;
- ионы.
В соответствии с плотностью скручивания хроматин может быть двух видов:
ТОП-3 статьи которые читают вместе с этой
- эухроматин - деконденсированный (разрыхлённый) хроматин в неделящемся ядре;
- гетерохроматин - конденсированный (плотно скрученный) хроматин в делящемся ядре.
Часть хроматина всегда находится в скрученном состоянии, часть - в свободном.
Рис. 2. Хроматин.
Обычно гетерохроматин называют хромосомой. Хромосомы хорошо видны в микроскоп при митотическом делении клетки. Совокупность признаков хромосом (размер, форма, количество) называется кариотипом. В кариотип входят аутосомы и гоносомы. Аутосомы несут информацию о признаках живого организма. Гоносомы определяют пол.
Внешняя оболочка переходит в эндоплазматическую сеть или ретикулум (ЭПР), образуя складки. На поверхности мембраны ЭПР находятся рибосомы, отвечающие за биосинтез белка.
Ядрышко представляет собой плотную структуру без мембраны. По сути это уплотнённый участок нуклеоплазмы с хроматином. Состоит из рибонуклеопротеидов (РНП). Здесь происходит синтез рибосомной РНК, хроматина и нуклеоплазмы. Ядро может содержать несколько мелких ядрышек. Впервые ядрышко было открыто в 1774 году, но его функции стали известны лишь к середине ХХ века.
Рис. 3. Ядрышко.
Эритроциты млекопитающих и клетки ситовидных трубок растений не содержат ядра. Клетки поперечнополосатых мышц содержат несколько небольших ядер.
Функции
Основными функциями ядра являются:
- контроль всех процессов жизнедеятельности клетки, в том числе синтез белков;
- синтез некоторых белков, рибосом, нуклеиновых кислот;
- хранение генетического материала;
- передача ДНК следующим поколениям при делении.
Клетка без ядра погибает. Однако клетки с пересаженным ядром восстанавливают жизнеспособность, получая генетическую информацию клетки-донора. . Всего получено оценок: 189.
В которой сосредоточена основная масса генетического материала.
В ядре протекают два важнейших процесса. Первый из них — это синтез самого генетического материала, в ходе которого количество ДНК в ядре удваивается (о ДНК и РНК см. ). Этот процесс необходим для того, чтобы при последующем делении () в двух дочерних оказалось одинаковое количество генетического материала. Второй процесс — — производство всех типов молекул РНК, которые, мигрируя в цитоплазму, обеспечивают синтез , необходимый для жизнедеятельности .
Ядро отличается от окружающей его цитоплазмы по показателю преломления света. Именно поэтому его можно увидеть в живой , но обычно для выявления и изучения ядра пользуются специальными красителями. Русское название «ядро» отражает наиболее характерную для этого органоида шарообразную форму. Такие ядра можно видеть в печени, нервных , но в гладкомышечных и эпителиальных ядра овальные. Есть ядра и более причудливой формы.
Самые непохожие по форме ядра состоят из одних и тех же компонентов, т. е. имеют общий план строения. В ядре различают: ядерную оболочку, хроматин (хромосомный материал), ядрышко и ядерный сок (см. фото). У каждого ядерного компонента своя структура, состав и функции.
Ядерная оболочка включает в себя две мембраны, располагающиеся на некотором расстоянии друг от друга. Пространство между мембранами ядерной оболочки называется перинуклеарным. В ядерной оболочке есть отверстия — поры. Но они не сквозные, а заполнены специальными белковыми структурами, которые называются комплексом ядерной поры. Через поры из ядра в цитоплазму выходят молекулы РНК, а навстречу им в ядро передвигаются . Сами же мембраны ядерной оболочки обеспечивают диффузию низкомолекулярных соединений в обоих направлениях.
Хроматин (от греческого слова chroma — цвет, краска) — это вещество , которые в интерфазном ядре значительно менее компактны, чем во время . При окрашивании они красятся ярче других структур.
В ядрах живых хорошо заметно ядрышко. Оно имеет вид тельца округлой или неправильной формы и отчетливо выделяется на фоне довольно однородного ядра. Ядрышко — это образование, возникающее в ядре на тех , которые участвуют в синтезе РНК рибосом. Район , формирующий ядрышко, называют ядрышковым организатором. В ядрышке протекает не только синтез РНК, но и сборка субчастиц рибосом. Число ядрышек и их размеры могут быть различными. Продукты деятельности хроматина и ядрышка поступают первоначально в ядерный сок (кариоплазму).
Для и ядро совершенно необходимо. Если экспериментальным путем отделить от ядра основную часть цитоплазмы, то этот цитоплазматический комочек (цитопласт) может просуществовать без ядра лишь несколько суток. Ядро же, окруженное самым узким ободком цитоплазмы (кариопластом), полностью сохраняет свою жизнеспособность, постепенно обеспечивая восстановление органоидов и нормального объема цитоплазмы. Тем не менее некоторые специализированные
