Принципы временной организации клетки реферат
Обновлено: 04.07.2024
В ЖЦК эукариотических клеток многоклеточного организма можно выделить несколько фаз, каждая из которого хар-ся определенными морф. и функц. особенностями:
-старение и смерть клетки
Основные принципы организации
1. Продолжительность клеточного цикла различна в зависимости от типа клеток
Определить продолжительность - вычислить митотический индекс (кол-во клеток, наход. в митозе). Для клеток печени - 8300 часов
2. В нормальных клетках каждая стадия ЖЦК зависит от правильного завершения предыдущей стадии
Регуляция за счет ферментов. При неблагоприятных условиях могут возникать задержки прохождения стадий ЖЦК
3. Усиление дифф. клеток сопроводж. снижением их митотической активности
Чем более дифференцированы - тем короче ЖЦК
Рудольф Вирхов - "Клеточная патология" (1859)
Сформулировал положение: "Каждая клетка - из клетки"
Митоз - способ деления генетически и морфологически неизменных клеток.
Амитоз - приводит к образованию клеток с различной генетической информацией.
Материнская клетка - две дочерних клетки(2с, 2n) - период G1 (активизация обмена веществ, увеличение числа органоидов)
В ядре - РНК, ядрышки(в них образуются субъединицы рибосом), поры
Варианты перехода в след.стадии ЖЦК
1.Клетка вступает в митотический цикл (репдикация ДНК, синтетический период интерфазы)
2.Клетка прекращает рост и переходит в фазу дифференцировки и нормальной активности. Эта стадия - стадия пролиферативного покоя (G0). Покой - не анабиоз, происходят активные метаболические процессы, дифференцировка.
Дифференцировка - процесс формирования морфологический особенностей клеток, обесп. выполнение специф. функций. Процессы д. клеток набл. на всех этапах онтогенеза, а сам процесс обусловлен избирательной активностью опр. генов. Морф. и функц. особенности клеток опр. активностью только частью генов из всего генотипов.
По степени специализации - недифференцированные (бластомеры, стволовые клетки) и дифференцированные. Только вторые могут выполнять свои функции. Любое нарушение д. приводит к нарушению или невыполнению функций (опухолевые клетки эндокринных органов, появление в крови незрелых лимфоцитов).
Дифференцированные клетки сохраняю способность к пролиферации, поэтому в определенных ситуациях (повреждение органа, увеличение нагрузки на орган) могут переходить в митотический цикл.
Основная особенность - репликация ДНК
Биологическое значение репликации ДНК - удвоение наследственной информации, которая в последующем митозе будет равномерно распределена между дочерними клетками.
Механизмы контроля репликации и стабильности
1. Ферментативный контроль осуществляет ДНК-полимераза. Если фермент ошибочно присоединит неправильный нуклеотид, его отдельный каталитический участок удалит неподходящее соединение и исправит ошибку.
2. Репаративный контроль осуществляется особыми ферментативными системами на всех стадиях ЖЦК.
После полного заверш. репликации и проверки правильности удвоения ДНК клетка переходит в G2 (премитотический период)
-образование белков веретена деления
-синтез в клетке М-стимулирующего фактора
Биол. значение митоза
Митоз - непрямое деление эукариотической клетки, в результатете которого образуются идентичные клетки по кариотипу и генотипу
Кариотип - набор хромосом клетки
Генотип - совокупность генов диплоидной клетки
ВЫВОД: Все соматические клетки одного организма содержат полный объем всей наследственной информации о развитии этого организма, изначально заложенный в зиготе.
Атипические митозы возникают при повреждении митотического аппарата и хар-ся неравномерным распределением ген.материала между дочерними клетками
1. Остставание в расхождении хроматид в анафазу митоза приводит к возникновению геномных мутаций - гетероплоидий
2. Нарушение цитокинеза клетки. В одних случаях возникают гигантские клетки с полиплоидным набором хромосом. В других - двух- и многоядерные клетки. Наличие полиплоидных клеток - нормальное явление в клетках печени, мочевого пузыря, поджелудочной железы и слюнных желез.
Соматические мутации - мутации, связанные с нарушением наследственного аппарата диплоидных клеток. Уровень нарушения может быть различным генный, хромосомный, геномный.
Эндомитоз - вариант митоза, при котором происх. удвоение числа хромосом внутри ядерной оболочки без ее разрушения и обр. веретена деления. При повторных эндомитозов могут возникать полиплоидные клетки
Мегакариоциты - клетки костного мозга начингают формировать эритроциты лишь достигнув определенного уровня полиплоидии (16-32n) в результате нескольких эндомитозов.
Старение и гибель клеток
Период старения: - уменьшение объема клеток
- увеличение содержания крупных лизосом
- накопление пигментных и жировых включений
- появление вакуолей в цитоплазме и ядре
Гибель клетки - заверш. этап ЖЦК. Эволюционно обоснованный и генетически закрепленный процесс.
Теломера - особый участок хромосом, содержащий ген "бессмертия"
Теломераза - восстанавливает утраченные участки теломер
Механизмы гибели клеток
1. Некроз - возникает под действием повреждающих факторов. Наблюдаются изменения органоидов клетки (набухание митохондрий и уменьшение в них крист, распад цистерн пластинчатого комплекса), нарушение проницаемости плазмолеммы, повреждение мембран лизосом и выделение гидролаз, изменение ядра клетки (кариопикноз (сморщивание), кариорексис (распадение на отд. фрагменты), кариолизис (растворение)).
Массовая гибель клеток, возникает признак воспаления на месте некроза(отек, гиперемия, боль, местное повышение температуры, нарушение функции)
2. Апоптоз - активный генетический контролируемый процесс гибели клетки. Энергоемкий процесс и регулируется различными внутренними факторами клетки. Обычно происходит в отдельных клетках и имеет место у человека на всех этапах развития. Имеет значение в следующих процессах:
- формирование органов в ходе эмбрионального развития
- удаление стареющих клеток в зрелых тканях
-реакция тканей на действие повреждающих факторов
-в развитии инфекционных заболеваний
Сигналы, запускающие генетическую программу апоптоза
1. Нарушение механизмов дифф. клеток, потеря контакта с другими клетками, изменение морфологии органоидов
2. Возникновение неустранимых повреждений ДНК
3. Вирусные заболевания
- утрата клеткой контакта с соседними клетками
- сжатие цитоплазмы и ядра клетки, образование вздутий и выпячиваний мембраны, кариопикнохз
- распад клетки на фрагменты и их фагоцитоз соседними клетками
В месте гибели клетки воспалительная реакция ОТСУТСТВУЕТ
Регуляция роста и размножения клеток
1. Кейлоны и антикейлоны
2. Цитокины (хемокины, интерлейкины, факторы роста клеток, факторы некроза опухолей)
3. Протоонкогены (группа генов, контр. нормальное деление и дифференцировку). Измененные мутацией, активные протоонкогены - онкогены (вызывают развитие раковых опухолей).
4. Антионкогены (гены, продукты деятельности которых угнетают митотическую активность). Самый известный - р53. Он поддерживает стабильность генетического аппарата клетки - останавливает клеточный цикл для репарации ДНК, а при значительных нарушениях наследственного аппарата запускает механизм апоптоза.
Все живые существа состоят из клеток - маленьких, окруженных мембраной полостей, заполненных концентрированным водным раствором химических веществ. Клетка — элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов (кроме вирусов, о которых нередко говорят как о неклеточных формах жизни), обладающая собственным обменом веществ, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию. Все живые организмы либо, как многоклеточные животные, растения и грибы, состоят из множества клеток, либо, как многие простейшие и бактерии, являются одноклеточными организмами. Раздел биологии, занимающийся изучением строения и жизнедеятельности клеток, получил название цитологии. Считается, что все организмы и все составляющие их клетки произошли эволюционным путем от общей преДНКовой клетки. Два основных процесса эволюции - это:
1. случайные изменения генетической информации, передаваемой от организма к его потомкам;
2. отбор генетической информации, способствующей выживанию и размножению своих носителей.
Эволюционная теория является центральным принципом биологии, позволяющим нам осмыслить ошеломляющее разнообразие живого мира.
Естественно, в эволюционном подходе есть свои опасности: большие пробелы в наших знаниях мы заполняем рассуждениями, детали которых могут быть ошибочными.
Но, что еще более важно, каждый современный организм содержит информацию о признаках живых организмов в прошлом. В частности, существующие ныне биологические молекулы позволяют судить об эволюционном пути, демонстрируя фундаментальное сходство между наиболее далекими живыми организмами и выявляя некоторые различия между ними.
Примерная история клетки
Вначале под действием различных природных факторов (тепло, ультрафиолетовое излучение, электрические разряды) появились первые органические соединения, которые послужили материалом для построения живых клеток.
Ключевым моментом в истории развития жизни видимо стало появление первых молекул-репликаторов. Репликатор – это своеобразная молекула, которая является катализатором для синтеза своих собственных копий или матриц, что является примитивным аналогом размножения в животном мире. Из наиболее распространённых в настоящее время молекул, репликаторами являются ДНК и РНК. Например, молекула ДНК, помещённая в стакан с необходимыми компонентами, самопроизвольно начинает создавать свои собственные копии (хотя и значительно медленнее, чем в клетке под действием специальных ферментов).
Появление молекул-репликаторов запустило механизм химической (добиологической) эволюции. Первым субъектом эволюции были скорее всего примитивные, состоящие всего из нескольких нуклеотидов, молекулы РНК. Для этой стадии характерны (хотя и в очень примитивизированном виде) все основные черты биологической эволюции: размножение, мутации, смерть, борьба за выживание и естественный отбор.
Химической эволюции способствовал тот факт, что РНК является универсальной молекулой. Кроме того, что она является репликатором (т.е. носителем наследственной информации), она может выполнять функции ферментов (например, ферментов, ускоряющих репликацию, или ферментов, разлагающих конкурирующие молекулы).
В какой-то момент эволюции возникли РНК-ферменты, катализирующие синтез молекул липидов (т.е. жиров). Молекулы липидов обладают одним замечательным свойством: они полярные и имеют линейную структуру, причём толщина одного из концов молекулы больше, чем у другого. Поэтому молекулы липидов во взвеси самопроизвольно собираются в оболочки, близкие по форме к сферическим. Так что РНК, синтезирующие липиды, получили возможность окружать себя липидной оболочкой, значительно улучшившую устойчивость РНК к внешним факторам.
Постепенное увеличение длины РНК приводило к появлению многофункциональных РНК, отдельные фрагменты которых выполняли различные функции.
Первые деления клеток происходили, видимо, под действием внешних факторов. Синтез липидов внутри клетки приводил к увеличению её размеров и к потере прочности, так что большая аморфная оболочка разделялась на части под действием механических воздействий. В дальнейшем возник фермент, регулирующий этот процесс.
Строение клеток
Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток — прокариоты (доядерные) и эукариоты (ядерные). Прокариотические клетки — более простые по строению, по-видимому, они возникли в процессе эволюции раньше. Эукариотические клетки — более сложные, возникли позже. Клетки, составляющие тело человека, являются эукариотическими.
Несмотря на многообразие форм, организация клеток всех живых организмов подчинена единым структурным принципам.
Живое содержимое клетки — протопласт — отделено от окружающей среды плазматической мембраной, или плазмалеммой. Внутри клетка заполнена цитоплазмой, в которой расположены различные органоиды и клеточные включения, а также генетический материал в виде молекулы ДНК. Каждый из органоидов клетки выполняет свою особую функцию, а в совокупности все они определяют жизнедеятельность клетки в целом.
Прокариотическая клетка
Строение типичной клетки прокариот: капсула, клеточная стенка, плазмалемма, цитоплазма, рибосомы, плазмида, пили, жгутик, нуклеоид.
Прокариоты (от лат. pro — перед, до и греч. κάρῠον — ядро, орех) — организмы, не обладающие, в отличие от эукариот, оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов — линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зелёные водоросли), и археи. Потомками прокариотических клеток являются органеллы эукариотических клеток — митохондрии и пластиды.
Эукариоты (эвкариоты) (от греч. ευ — хорошо, полностью и κάρῠον — ядро, орех) — организмы, обладающие, в отличие от прокариот, оформленным клеточным ядром, отграниченным от цитоплазмы ядерной оболочкой. Генетический материал заключён в нескольких линейных двухцепочных молекулах ДНК (в зависимости от вида организмов их число на ядро может колебаться от двух до нескольких сотен), прикреплённых изнутри к мембране клеточного ядра и образующих у подавляющего большинства (кроме динофлагеллят) комплекс с белками-гистонами, называемый хроматином. В клетках эукариот имеется система внутренних мембран, образующих, помимо ядра, ряд других органоидов (эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи и др.). Кроме того, у подавляющего большинства имеются постоянные внутриклеточные симбионты - прокариоты — митохондрии, а у водорослей и растений — также и пластиды.
Животная клетка
Клеточная теория — одно из общепризнанных биологических обобщений, утверждающих единство принципа строения и развития мира растений, животных и остальных живых организмов с клеточным строением, в котором клетка рассматривается в качестве общего структурного элемента живых организмов.
Общие сведения
Клеточная теория — основополагающая для общей биологии теория, сформулированная в середине XIX века, предоставившая базу для понимания закономерностей живого мира и для развития эволюционного учения. Матиас Шлейден и Теодор Шванн сформулировали клеточную теорию , основываясь на множестве исследований о клетке (1838). Рудольф Вирхов позднее (1858) дополнил её важнейшим положением (всякая клетка из клетки).
Шлейден и Шванн, обобщив имеющиеся знания о клетке, доказали, что клетка является основной единицей любого организма. Клетки животных, растений и бактерии имеют схожее строение. Позднее эти заключения стали основой для доказательства единства организмов. Т. Шванн и М. Шлейден ввели в науку основополагающее представление о клетке: вне клеток нет жизни.
Основные положения клеточной теории:
1) Клетка - элементарная единица живого, основная единица строения, функционирования, размножения и развития всех живых организмов.
1.1) О вирусах (1898г.): вне клетки жизни нет.
2) Клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов имеют общее происхождение и сходны по своему строению и химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ.
3) Размножение клеток происходит путём их деления. Новые клетки всегда возникают из предшествующих клеток.
4) Клетка - это единица развития живого организма.
Дополнительные положения клеточной теории
Для приведения клеточной теории в более полное соответствие с данными современной клеточной биологии список её положений часто дополняют и расширяют. Во многих источниках эти дополнительные положения различаются, их набор достаточно произволен.
1. Клетки прокариот и эукариот являются системами разного уровня сложности и не полностью гомологичны друг другу.
2. В основе деления клетки и размножения организмов лежит копирование наследственной информации - молекул нуклеиновых кислот ("каждая молекула из молекулы"). Положения о генетической непрерывности относится не только к клетке в целом, но и к некоторым из её более мелких компонентов — к митохондриям, хлоропластам, генам и хромосомам.
3. Многоклеточный организм представляет собой новую систему, сложный ансамбль из множества клеток, объединённых и интегрированных в системе тканей и органов, связанных друг с другом с помощью химических факторов, гуморальных и нервных (молекулярная регуляция).
4. Клетки многоклеточных обладают генетическими потенциями всех клеток данного организма, равнозначны по генетической информации, но отличаются друг от друга разной работой различных генов, что приводит к их морфологическому и функциональному разнообразию - к дифференцировке.
История развития понятий о клетке
В первую четверть XIX века происходит значительное углубление представлений о клеточном строении растений, что связано с существенными улучшениями в конструкции микроскопа (в частности, созданием ахроматических линз).
Линк и Молднхоуэр устанавливают наличие у растительных клеток самостоятельных стенок. Выясняется, что клетка есть некая морфологически обособленная структура. В 1831 году Моль доказывает, что даже такие, казалось бы, неклеточные структуры растений, как водоносные трубки, развиваются из клеток.
В 1831 году Роберт Броун описывает ядро и высказывает предположение, что оно является постоянной составной частью растительной клетки.
Школа Пуркинье
Школа Мюллера и работа Шванна
Второй школой, где изучали микроскопическое строение животных тканей, была лаборатория Иоганнеса Мюллера в Берлине. Мюллер изучал микроскопическое строение спинной струны (хорды); его ученик Генле опубликовал исследование о кишечном эпителии, в котором дал описание различных его видов и их клеточного строения.
Здесь были выполнены классические исследования Теодора Шванна, заложившие основание клеточной теории. На работу Шванна оказала сильное влияние школа Пуркинье и Генле. Шванн нашёл правильный принцип сравнения клеток растений и элементарных микроскопических структур животных. Шванн смог установить гомологию и доказать соответствие в строении и росте элементарных микроскопических структур растений и животных.
Развитие клеточной теории во второй половине XIX века
С 1840-х века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки — цитологию. Для дальнейшего развития клеточной теории существенное значение имело её распространение на простейших, которые были признаны свободно живущими клетками (Сибольд, 1848). В это время изменяется представление о составе клетки. Выясняется второстепенное значение клеточной оболочки, которая ранее признавалась самой существенной частью клетки, и выдвигается на первый план значение протоплазмы (цитоплазмы) и ядра клеток, что нашло своё выражение в определении клетки, данном М. Шульце в 1861 г.:
Клетка - это комочек протоплазмы с содержащимся внутри ядром.
Деление тканевых клеток у животных было открыто в 1841 г. Ремарком. Выяснилось, что дробление бластомеров есть серия последовательных делений. Идея о всеобщем распространении клеточного деления как способа образования новых клеток закрепляется Р. Вирховом в виде афоризма: Каждая клетка из клетки .
Современная клеточная теория
Современная клеточная теория исходит из того, что клеточная структура является главнейшей формой существования жизни, присущей всем живым организмам, кроме вирусов. Совершенствование клеточной структуры явилось главным направлением эволюционного развития как у растений, так и у животных, и клеточное строение прочно удержалось у большинства современных организмов.
Целостность организма есть результат естественных, материальных взаимосвязей, вполне доступных исследованию и раскрытию. Клетки многоклеточного организма не являются индивидуумами, способными существовать самостоятельно (так называемые культуры клеток вне организма представляют собой искусственно создаваемые биологические системы). К самостоятельному существованию способны, как правило, лишь те клетки многоклеточных, которые дают начало новым особям (гаметы, зиготы или споры) и могут рассматриваться как отдельные организмы. Клетка не может быть оторвана от окружающей среды (как, впрочем, и любые живые системы). Сосредоточение всего внимания на отдельных клетках неизбежно приводит к унификации и механистическому пониманию организма как суммы частей.
Очищенная от механицизма и дополненная новыми данными клеточная теория остается одним из важнейших биологических обобщений.
Основные принципы организации ЖЦК:
1. Продолжительность клеточного цикла различна в зависимости от типа клеток.
Определить продолжительность ЖЦК специализированных клеток различных органов можно с помощью вычисления митотического индекса, т. е. определением доли клеток, находящихся в митозе. Пример: Клетки печени, на препарате обнаружено 3 митоза на 25000 клеток, продолжительность митоза предположительно – 1 час. Доля делящихся клеток – 3: 25000 = 0,00012. Если митоз длится 1 час, а доля клеток в митозе – 0,00012, то 1 час составляет 0,0012 часть от общей продолжительности ЖЦК. Следовательно, длительность цикла составит 1: 0,00012 = 8300 часов (1 год – 8760 час) .
2. В нормальных клетках каждая стадия клеточного цикла зависит от правильного завершения предыдущей стадии. Контроль за основными процессами, происходящими в определенную стадию ЖЦК осуществляют многочисленные ферментативные и белковые системы клеток. При неблагоприятных условиях могут возникать задержки прохождения стадий клеточного цикла.
Клеточный цикл:
Общее понятие:Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели.
кариокинез (деление клеточного ядра);
цитокинез (деление цитоплазмы).
интерфаза (происходящие периоды и процессы);
Гетерохроматин — участки хроматина , находящиеся в течение клеточного цикла в конденсированном (компактном) состоянии. Особенностью гетерохроматиновой ДНК является крайне низкая транскрибируемость (процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК)
Эухроматин, активный хроматин — участки хроматина , сохраняющие деспирализованное состояние элементарных дезоксирибонуклеопротеидных нитей (ДНП) в покоящемся ядре, т. е. в интерфазе (в отличие от других участков, сохраняющих спирализованное состояние — гетерохроматина ).
Амитоз и его особенности:
Биологическое значение митоза и амитоза.
АМИТОЗ — прямое деление клетки путем перетяжки или инвагинации. Во время амитоза клетка находится всостоянии интерфазы: в ней не происходит конденсации хромосом и не образуется аппарат деления (ахроматиновое веретено, полюса) . Амитоз не обеспечивает равномерного распределения хромосом между дочерними клетками, в связи с чем дочерние ядра и клетки часто имеют разный размер. Амитотическое деление ядра обычно не сопровождается цитокинезом, в результате образуются двуядерные имногоядерные клетки. Амитоз особенно свойствен полиплоидным и стареющим клеткам.
Факторы, оказывающие влияние на деление клеток.
Какова роль митоза в следующих животных процессах:
Рост и развитие. Количество клеток в организме в процессе роста увеличивается благодаря митозу. Это лежит в развитии многоклеточного организма из единственной клетки — зиготы , а также роста многоклеточного организма.
Перемещение клеток. В некоторых органах организма , например, коже и пищеварительном тракте , клетки постоянно отшелушиваются и заменяются новыми. Новые клетки образуются путём митоза, а потому являются точными копиями своих предшественников. Схожим путём поисходит замена красных кровяных клеток — эритроцитов , имеющих короткую продолжительность жизни — 4 месяца, а новые эритроциты формируются путём митоза.
Регенерация. Некоторые организмы способны восстанавливать утраченные части тела. В этих случаях образование новых клеток часто идёт путём митоза. Например, благодаря митозу морская звезда восстанавливает утраченные лучи.
Бесполое размножение. Некоторые организмы образуют генетически идентичное потомство путём бесполого размножения . Например, гидра размножается бесполым способом при помощи почкования . Поверхностные клетки гидры подвергаются митозу и образуют скопления клеток, называемые почками. Митоз продолжается и в клетках почки, и она вырастает во взрослую особь. Сходное клеточное деление происходит при вегетативном размножении растений.- Пресинтетический (G1) Рост вновь образованной клетки. Происходит синтез РНК и белков. Длительность его 12-24 часа. В клетке набор хромосом и количество ДНК соответственно 2n2С.
- Синтетический (S) ДНК редуплицируется, поэтому хромосомы уже состоят из двух хроматид. Продолжается синтез белков РНК. По завершению S- периода в клетке 2n - хромосом и 4С – ДНК. Продолжительность периода 6-10 часов.
- Постсинтетический период. Синтез АТФ, РНК, белка. Ядро увеличивается в объеме. Длительность периода 3-4 часа.
2.2. собственно митоз (характеристика всех ваз);
Отдельная схема клеточного цикла:
б) структурная организация;
в) морфология хромосом;
а) эндомитоз;
Эндомитоз — процесс удвоения числа хромосом в ядрах клеток многих протистов , растений и животных, за которым не следует деления ядра и самой клетки. В процессе эндомитоза (в отличие от многих форм митоза ) не происходит разрушения ядерной оболочки и ядрышка, не происходит образование веретена деления и не реорганизуется цитоплазма , но при этом (как и при митозе) хромосомы проходят циклы спирализации и деспирализации.
Повторные эндомитозы приводят к возникновению полиплоидных ядер, отчего в клетке увеличивается содержание ДНК.
Также эндомитозом называют многократное удвоение молекул ДНК в хромосомах без увеличения числа самих хромосом; как результат образуются политенные хромосомы . При этом происходит значительное увеличение количества ДНК в ядрах .
Примеры
б) политения;
ПОЛИТЕНИЯ - образование в ядре соматич. клеток не-рых двукрылых, простейших и растений гигантских многонитчатых (политенных) хромосом, превышающих по размерам всотни раз обычные. За счёт многократной репликации исходной хромосомы без последующего еёрасхождения число хромонем (иногда св. 1000) и кол-во ДНК увеличиваются, что и приводит к увеличению диаметра и длины хромосом.
Функции
Помимо увеличения размеров ядра и размеров клетки, политенные хромосомы, так как содержат большое число копий генов, усиливают их экспрессию. Это, в свою очередь, увеличивает производство необходимых специализированной клетке белков. Например, в клетках слюнных желёз личинок D. melanogaster хромосомы подвергаются множеству кругов эндоредупликации, чтобы образовывать большое количество клейкого вещества до окукливания.
В других случаях тандемная дупликация участков, расположенных вблизи центромеры Х-хромосомы, наблюдающаяся в клетках слюнных желёз и кишечника, приводит к возникновению мутации Bar, проявляющейся в изменении формы глаза.
Оно состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы.
Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.
в) регенерация;
Значение митоза
Митоз является важным средством поддержания постоянства хромосомного набора . В результате митоза осуществляется идентичное воспроизведение клетки. Следовательно, ключевая роль митоза — копирование генетической информации.
г) образование раковых клеток;
Особенности митотического режима при гиперпластических и диспластических процессах и в опухолевых клетках.
Для многих нормальных эпителиальных тканей характерны умеренная митотическая активность, которая, однако, значительно выше в быстро обновляющихся тканях; примерно одинаковое количество клеток в стадии профазы и метафазы с преобладанием иногда первой; невысокая частота патологических митозов.
При фоновых процессах (умеренная дисплазия эпителия гортани и шейки матки, эпидермизация псевдоэрозий шейки матки, простая железисто-кистозная гиперплазия эндометрия и др. ) отмечают некоторое увеличение митотической активности, небольшое преобладание клеток в стадии метафазы, повышение количества патологических митозов, среди которых около 90% составляют колхициноподобные метафазы и отставание хромосом в метафазе.
При гиперпластических и диспластических процессах, которые могут рассматриваться как предраковые (тяжелая дисплазия шейки эпителия матки, атипическая гиперплазия эпителия гортани и др ), а также при некоторых доброкачественных опухолях может наблюдаться дальнейшее нарастание нарушений митотического режима, связанных с преобладанием метафаз, учащением числа патологических митозов и их разнообразие с появлением разновидностей, ведущих к анеуплоидии, расширение зоны, где встречаются делящиеся клетки.
Для клеток злокачественных опухолей характерно преобладание метафаз над другими стадиями митоза, резкое возрастание частоты патологических митозов, различная степень повышения митотической активности, нередко незначительная. Существуют опухоли, в которых митотическая активность ниже, чем в нормальных тканях. Мнение, что во всех опухолях клетки делятся чаше, чем в норме, неверно. Нет, по-видимому, и прямой связи между митотической активностью и быстротой роста опухоли.
+ Общая схема на повторение:
Жизненный цикл клеток – период с момента образования клетки до её гибели.
Митотический цикл – совокупность процессов происходящих от начала одного деления клетки до начала следующего её деления.
Митотический цикл клетки состоит из интерфазы и митоза..
Интерфаза – период подготовки клетки к делению (9/10 митотического цикла).
Митоз – непрямое, сложное полноценное деление клетки. Открыт в растительной клетке в 1874 г. И.Д. Чистяковым, в животной- П.И. Перемежко в 1878 году. Описали подробно Э. Страсбургер в растительной клетке, В. Флеминг – в животной клетке.
Митоз занимает 1/10 митотического цикла и состоит из процессов:
1) кариокинеза – деление ядра;
2) цитокинеза – деление цитоплазмы
Профаза. Хромосомы спирализуются и приобретают вид нитей. Ядрышко разрушается. Распадается ядерная оболочка. В цитоплазме уменьшается количество структур шероховатой сети. Резко сокращается число полисом. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки, между ними микротрубочки образуют веретено деления. Увеличивается вязкость, тургор цитоплазмы, поверхностное натяжение клеточной мембраны.
Прометафаза. Ядерная оболочка отсутствует, ядрышка нет, хромосомы в виде утолщенных нитей беспорядочно располагаются в области экватора.
Метафаза. Заканчивается образование веретена деления. Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки ( метафазная пластинка – фигура материнской звезды). Микротрубочки веретена деления связаны с кинетохорами хромосом. Каждая хромосома продольно расщепляется на две хроматиды (дочерние хромосомы), соединенные в области кинетохора (центральной части центромеры).
Анафаза. Связь между хроматидами нарушается, и они в качестве дочерних хромосом перемещаются к полюсам клетки со скоростью 0.2 – 5 мкм/мин. По завершении движения, на полюсах собирается два равноценных полных набора хромосом.
Телофаза. Реконструируются интерфазные ядра дочерних клеток. Хромосомы деспирализуются. Образуются ядрышки, ядерная оболочка. Разрушается веретено деления. Материнская клетка делится на две дочерние клетки. Происходит цитокинез.
В растительной клетке клеточная стенка образуется изнутри из пузырьков комплекса Гольджи и микротрубочек, а в животной клетке перетяжка образуется снаружи за счет впячивания плазмолеммы.
Биологическое значение митоза. В результате митоза из одной материнской клетки образуются две дочерние, имеющие одинаковую наследственную информацию как между собой, так и с материнской клеткой.
Факторы, влияющие на митотическую активность клетки.
I. Внутренние: состояние нервной системы, биологически активные вещества, циркулирующие по внутренней среде организма (гормоны, витамины, и др.), суточный ритм, продукты распада тканей (стимулируют митоз)..
II. Внешние: температура, свет , различные излучения, суточный ритм и др.
III. Тип ткани. Низкая митотическая активность наблюдается в стабильных тканях (нервная), средняя – в растущих тканях (мышечная), высокая – в обновляющихся тканях (эпителиальная).
Амитоз - прямое, простое деление клетки. При амитозе происходит случайное деление ядра путем перетяжки без сложной перестройки наследственного материала. Вслед за ядром делится цитоплазма. При амитозе отсутствует механизм точного распределения ДНК (наследственного материала).
Встречается амитоз у прокариот, в слабо дифференцированных клетках (эпителий мочевого пузыря), стареющих клетках, клетках злокачественных опухолей.
Но есть мнение, что амитоза в природе нет, а есть быстро протекающий митоз.
Мейоз – непрямое, сложное редукционное деление специализированных клеток репродуктивных органов живых существ, размножающихся половым способом. Термин введен в биологию в 1905 году И.Б. Фемером и И.Е. Муром.
Политения – образование многонитчатых (политенных) хромосом за счет многократной репликации хромонем (иногда свыше 1000). Политенные хромосомы превышают по размерам в сотни раз обычные (у насекомых).
Эндомитоз – увеличение числа хромосом кратное гаплоидному набору.
Эндомитоз происходит под ядерной оболочкой и без образования веретена деления. По завершению эндомитоза образуются клетки с набором хромосом 3n, 4n, 5n и др., т.е. полиплоидные клетки.
Читайте также: