§18 ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ. ХРОМОСОМЫ

Период жизнедеятельности клетки от момента ее воз­никновения до смерти называют жизненным циклом клетки, или клеточным циклом. В этот период проис­ходят рост, развитие и размножение клетки. Длитель­ность клеточного цикла в разных клетках даже у одного и того же организма различна. Например, продолжи­тельность этого цикла в клетках эпителиальной ткани человека составляет около 10—15 ч, а клеток печени це­лый год. Клеточный цикл состоит из двух разных по про­должительности интервалов: интерфазы и деления клет­ки.

Клеточное деление у прокариот. Бактериальная клетка содержит только одну молекулу ДНК, прикрепленную к клеточной мембране. Перед делением клетки ДНК удваивается. Когда клетка делится, клеточная мембрана встает между новыми молекулами ДНК. Такой способ называется амитоз.

Клеточное деление у эукариот. Для клеток эукариот проблема деления оказывается гораздо более сложной, поскольку хромосом у них много и хромосомы эти неидентичные. Соответственно более сложным должен быть и процесс деления, гарантирующий, что каждая дочерняя клетка получит полный набор хромосом. Этот процесс называется митозом.

Так проходит митоз в клетках корешка лука.

Интерфаза. Часть жизненного цикла клетки между двумя последовательными ее делениями называют ин­терфазой (от лат. интер — между и греч. фазис — по­явление). Она характеризуется активными процессами обмена веществ, биосинтезом белков, нуклеиновых ки­слот, углеводов и липидов. В интерфазе происходят про­цессы, связанные с жизнедеятельностью клетки — дис­симиляция и ассимиляция. Возрастает запас энергии в клетке за счет синтеза АТФ. В ядре активно синтези­руются все виды РНК, в ядрышке образуются и собира­ются рибосомы. Происходит интенсивный рост клетки, увеличивается количество всех ее органоидов.

Главным событием интерфазы является редуплика­ция ДНК — ее самоудвоение и, следовательно, удвоение хромосом. Удвоившаяся хромосома состоит из двух одинаковых половинок, соединенных при помощи особой структуры, которую называют центромерой. Так клетка подготавлива­ется к делению.

Продолжительность интерфазы зависит от типа кле­ток и в среднем составляет не менее 90% от общего вре­мени клеточного цикла. После окончания интерфазы клетка вступает в следующую часть цикла — деление. Митоз – это деление клетки, приводящее к образованию двух дочерних клеток, имеющих точно такой же набор хромосом, как родительская клетка. Он представляет собой непрерывную цепь событий по распределению хромосом, которые биологи для удобства разделили на 4 фазы.

Хромосомный набор клеток. В клетке, находящейся в процессе деления ДНК спиралезуется и образует хромосомы, которые можно увидеть и в световой микроскоп. Клетки каждого орга­низма содержат определенный набор хромосом, который называют кариотипом (от греч. карион — ядро и типос — образец, форма). Для каждого вида организмов ха­рактерен свой кариотип. Хромосомы кариотипов раз­личаются по форме, величине и набору генетической информации. Хромосомный набор строго индивидуален для каждого вида организма. Так, кариотип человека составляет 23 пары хромосом, плодовой муш­ки дрозофилы — 4 пары хромосом, одного из видов пше­ницы — 14 пар.

Исследования кариотипов различных организмов по­казали, что в их клетках может содержаться двойной и одинарный наборы хромосом.

Двойной набор хромосом состоит всегда из парных хромосом, одинаковых по величине, форме и характеру наследственной информации. Парные хромосомы назы­ваются гомологичными (от греч. голос— одинаковый). Так, все неполовые клетки человека содержат 23 пары хромосом, т. е. 46 хромосом представлены в виде 23 пар. У дрозофилы 8 хромосом образуют 4 пары. Парные гомо­логичные хромосомы внешне очень похожи. Их центро­меры находятся в одних и тех же местах, а гены распо­ложены в одинаковой последовательности.

В некоторых клетках может быть одинарный набор хромосом. Например, в клетках низших растений — во­дорослей набор хромосом одинарный, тогда как у выс­ших растений и животных он — двойной. Половые клетки животных также имеют одинарный набор хро­мосом. Парные хромосомы в таком случае отсутствуют, гомологичных хромосом нет, а есть негомологичные.

Хромосомный набор принято обозначать латинской буквой п. Двойной набор соответственно обозначается 2п, а одинарный — п.

Образование клеток с одинарным набором хромосом происходит в процессе особого деления — мейоза.

Мейоз. Мейоз (от греч. мейозис — уменьшение, убывание) — такое деление клетки, при котором хромосомный набор во вновь образующихся дочерних клетках уменьшается вдвое.

Как митозу, так и мейозу предшествует интерфаза, в которую происходит редупликация ДНК. Перед началом деления каждая хромосома состоит из двух молекул ДНК, которые образуют две сестринские (дочерние) хроматиды, сцепленные центромерами. Таким образом, перед началом деления хромосомный набор клетки составляет 2п, а количество ДНК — 4с.

Процесс мейоза состоит из двух последовательных делений — мейоз I и мейоз II, которые подразделяются на те же стадии, что и митоз. В результате образуется не две, а четыре клетки с одинарным – п набором хромосом.

Таким образом, клетка работает, как единая биологическая система с высокой степенью точности и согласованности. Саморегуляция ее активности осуществляется благодаря различным белкам, информация о структуре которых закодирована в генетическом аппарате клетки.

Источник: pandia.ru

Клеточным циклом называют последовательность событий от образования клетки до ее деления или гибели. Клеточный цикл любой клетки состоит из 2 непрерывных по продолжительности периодов: митоза (или собственно деления) и интерфазы. Во время митоза (М-фаза) наследственный материал клетки делится строго пополам между двумя образующимися молодыми клетками. Интерфаза неоднородна по своим событиям и вне выделяют фазы G1, S, G2. Многие клетки сразу после образования подвергаются специализации и «выпадают» из клеточного цикла в фазу G0. Часть таких клеток (например эритроциты человека) до самой гибли остаются в этой фаз, а некоторые (гепатоциты) могут возвращаться в клеточный цикл.

а) пресинтетический период:

1.накапление РНК и белков, необходимых для образования клеточных структур.

2.Активация синтеза белка

3.Усиленный рост клетки.

4. Восстановление интерфазной ультраструктуры клетки.

Б)синтетический период:

1.репликация ДНК

2. генетический материал удвоен-2n4c

3.удваивается количество гистонов, образуется РНК.

В)постсинтетический период:

1. Активизируется синтез РНК, тубулинов — белков микротрубочек

2.Интенсифицируются процессы образования АТФ.

 

К концу периода G1 в цитоплазме клеток нарабатывается ASФ, который активируют начало репликации ДНК и исчезает к началу G2 периода. МСФ появляется в цитоплазме к началу митоза и его выработка контролируется белком циклином.

22. Митоз: основные события цитоплазматического и хромосомного цикла.

Митоз -сложное деление ядра клетки, биологическое значение которого заключается в точном идентичном распределении дочерних хромосом содержащейся в них генетической информации между ядрами дочерних клеток.

 

Профаза: 1.конденсация хроматина

2.образование хромосом, состоящих из 2-х хроматид

3.деструктурирование ядрышка

4. расхождение центриолей к полюсам

5.образование веретена деления.

Прометафаза: 1. Дефрагментация ядерной оболочки

2.рост микротрубочек веретена и их прикрепление к кинетохорам хромосом

 

Метафаза: 1. Образование метафазной пластинки

Анафаза: 1.движение сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки

Телофаза: 1. Деконденсация хромосом

2. Образование ядер и ядерных оболочек

3. Разрушение веретена деления , завершение цитокинеза.

 

Биологическое значение: поддержание генетической стабильности, механизм моноцитогенного бесполого размножени

 

Основные события оогенеза.

Оогенез включает в себя 3 стадии: размножении(2n2c) , роста (малого и большого)(2n4c), и созревания(n2c—nc).

У человека стадия размножения начинается на 2-3 месяце эмбрионального развития. Оогонии многократно делятся и их кол-во примерно 7-10 млн. К 7-8 месяцу стадия размножения заканчивается, и большая часть ооогоний погибает.

В стадию малого роста (от 7-8 месяца до репродуктивоного возраста) сохранившиеся оогонии вступают в первое деление мейоза и преобразуются в ооциты 1 порядка. Мейоз приостанавливается на стадии диплотены. Фаза малого роста у человека продолжается как минимум до полового созревания. Некоторые ооциты 1 остются в таком состоянии до последнего репродуктивного цикла. В конце эмбриогенеза ооциты 1 приобретают оболочку из одного слоя фолликулярных клеток и формируют примордиальные фолликулы. Некоторые ооциты 1 формируют несколько слоев фолликулярных клеток и соединительно-тканную оболочку, преобразуясь в первичные.

С наступелением половой зрелости под влиянием более высокой концентрации половых гормонов начинается период большого роста. У человека каждый месяц от 3 до 30 фолликулов увеличивается в размерах. В одном (опережающем фолликуле), возрастает число фолликулярных клеток, сежду которыми появляются мелкие полости, заполненные жидкостью (вторичный фолликул)

В дальгейшем мелкие полости сливаются в одну большую, которая оттесняет ооцит 1 к стенке фолликула. Его окружает только тонкий слой фолликулярных клеток – лучистый венец (corona radiata). Такой фолликул называется зрелым )третичным или Граафоровым пузырьком). В течении всего репродуктивного периода у человека образуется около 400 третичных фолликулов, а остальные погибают. В конце периода большого роста завершается первое деленеие мейоза, происходит разрыв Граафорова пузырька и из него выходит ооцит 2 порядка. И первое направительное (или редукционное) тельце. Этот процесс называется овуляцией. После внедрения сперматозоида в ооцит 2 начинается стадия созревания, в ходе нее завершается 2 деление меойза, отходит 2 редукционное тельце и образуется зрелая яйцеклетка, в цитоплазме которой находится сперматозоид. Эта структура называется синкарион.

 

32. Характеристика гаструляции как этапа эмбриогенеза. Типы клеточных движений при гаструляции. Сущность фазы гаструляции заключается в том, что однослойный зародыш – бластула –превращается в многослойный – двух- или трехслойный, называемой гаструлой. У примитивных хордовых, например у ланцетника, однородная однослойная бластодерма в фазе гаструляции преобразуется в наружный зародышевый листок – эктодерму – и внутренний зародышевый листок-энтодерму. Энтодерма формирует первичную кишку с полостью внутри – гастроцель. Отверстие, ведущее в гастроцель, называют бластопором или первичным ртом. Два зародышевых листка являются определяющими морфологическими признаками гаструляции. Их существование на определенной стадии развития у всех многоклеточных животных, начиная с кишечнополостных и кончая высшими позвоночными, позволяет думать о гомологии зародышевых листков и единстве происхождения всех этих животных. У позвоночных помимо двух упомянутых в фазе гаструляции образуется еще третий зародышевый листок – мезодерма, занимающая место между экто – и энтодермой.

Развитие среднего зародышевого листка, представляющего собой хордомезодерму, является эволюционным усложнением фазы гаструляции у позвоночных и связано с ускорением у них развития на ранних стадиях эмбриогенеза. У более примитивных хордовых животных, таких как ланцетник, хордомезодерма обычно образуется вначале следующей после гаструляции фазы — органогенезе.
ещение времени развития одних органов относительно других у потомков по сравнению с предковыми группами является проявлением гетерохронии. Изменение времени закладки важнейших органов в процессе эволюции встречается не редко.Фаза гаструляции характеризуется важными клеточными преобразованиями, таким как, направленные перемещения групп и отдельных клеток, избирательное размножение и сортировка клеток, начало цитодифференцировки и индукционных взаимодействий. Способы гаструляции различны. При гаструляции совершаются 5 типов движения клеток.Инвагинация – впячивание участка бластодермы наподобии вдавливания внутрь стенки резинового мяча, когда на него нажимают.

Ингрессия ( иммиграция, выселение) – миграция клеток по отдельности из поверхностного слоя внутрь зародыша.

Эпиболия – (обрастание) движение эпителиальных пластов, которые распространяются как одно целое и окружают глубокие слои зародыша.

Инволюция – вворачивание внутрь зародыша увеличивающегося в размерах наружнего пласта клеток и его распространение по внутренней поверхности наружних клеток.

Деляминация –расщепление единого клеточного пласта на два более или менее параллельных

 

 

37. Восстановительные процессы в организме человека. Виды, способы и механизмырегенерации.

Регенерация – процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Различаю 2 вида регенерации: физиологическую и репаративную.
сстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма называют физиологической регенерацией. Восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов называют репаративной регенерацией. Физиологическая регенерация- предсталяет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Благодаря физиологической регенерации поддерживается структурный гомеостаз и обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. Физиологическая регенерация является проявлением процесса самообновления. На внутриклеточном уровне — процессы восстановления субклеточных структур всех органов и тканей. (нервная ткань)На клеточном и тканевом уровне – обновление эпидермиса кожи, роговицы глаза, эпителия слизистой оболочки кишечника (пролиферативная регенерация – восполнение численности клеток засчет их деления)Лабильные ткани – те, где высока репарация (крипты в эпителии тонкой кишки).2 фазы: разрушительную и восстановительную. Репаративная: регенерация наступает после повреждения ткани или органа. Механическая травма, действие ядовитых веществ, ожоги, обморожения, лучевые воздействия, голодание, другие болезнетворные агенты, — все это повреждающие факторы. Эпителизация — вид регенерации, возникающий при заживлении ран с нарушенным эпителиальным покровом.

Эпиморфоз — отрастание нового органа от ампутационной поверхности. Регрессивная фаза — начинается с заживления раны (остановка кровотечения, сокращение мягких тканей, образование сгустка фибрина и миграция эпидермиса), разрушения остеоцитов на дистальном конце кости. Прогрессивная фаза — для нее характерны процессы роста и морфогенеза бластемы (скопление мезенхимных клеток под раневым эпидермисом) Атипичная регенерация — не всегда образуется точная копия удаленной структуры . Гипоморфоз — регенерация с частичным замещением ампутированной структуры. Гетероморфоз — появление иной структуры на месте утраченной. Морфолаксис – регенерация путем перестройки регенерирующего участка (регенерация гидры из кольца)Регенерационная гипертрофия – увеличение размеров остатка органа без восстановления исходной формы. Компенсаторная гипертрофия — изменения в одном из органов при нарушении другого (увеличение лимфатических узлов при удалении селезенки)Тканевая регенерация – восстановление отдельных мезодермальных тканей.Путем индукции – ответ на действие специфических индукторов, которые вводят внутрь поврежденной области.

 

40. Законы наследования Г. Менделя. Менделирующие признаки человека.

Первый закон Менделя называется законом «единообразия гибридов первого поколения». Он гласит: при скрещивании гомозиготных особей с альтернативными признаками, все потомство единообразно по генотипу и фенотипу.Первый закон Мендель вывел из простого наблюдения У одних растений гороха семена имели гладкую форму, вторые растения имели семена гороха морщинистыми. В результате мейоза родительские растения давали по одному сорту гамет, При скрещивании таких родительских форм все гибриды первого поколения имели только гладкие семена и по генотипу были гетерозиготными.Скрещивание по одной паре альтернативных признаков называется моногибридным, по нескольким признакам — полигибридным.Признак , появившийся в первом поколении называют доминантным . В нашем примере это гладкая форма семян гороха. Признак родителей не появившийся в первом поколении называют рецессивным.Второй закон Менделя называется закон расщепления. Он гласит: При скрещивании двух гомозиготных особей в потомстве наблюдается расщепление по генотипу в соотношение 1:2:1, а по фенотипу 3:1.Второй закон вытекает из результатов скрещивания между собой гибридов первого поколения.По генотипу в поколении F2 – 1 часть растений является гомозиготной по доминантному аллелю, 2 части – гетерозиготными и 1 часть – гомозиготной по рецессивному аллелю (расщепление 1:2:1).Фенотипически гомозиготные по доминантному аллелю растения и гетерозиготные растения имеют гладкие семена. Растения гомозиготные по рецессивному аллелю имеют морщинистые семена(расщепление 3:1).Третий закон Менделя – закон независимого расщепления. Он гласит – гены определяющие формирование различных признаков, наследуются независимо друг от друга. Следовательно, этот закон справедлив для полигибридного скрещивания. При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении появляется 4 категории потомков — расщепление по фенотипу 9:3:3:1. Такое возможно лишь при независимом наследовании генов.Большинство нормальных и патологических признаков человека наследуются в соответствии с законами Менделя. Такие признаки называются «менделирующими». К ним относятся:

Нормальные доминантные признаки:

1.карие глаза 2..темные волосы 3. полные губы 4. положительный резус –фактор

5.наличие веснушек.

Нормальные рецессивные признаки

1. Голубые глаза 2. Светлые волосы 3. Отсутствие веснушек. 4. Тонкие губы 5.Отрицательный резус- фактор

Патологические доминантные факторы

1. Полидактилия 2.Брахидактилия 3.Наличие пигмента 4.Нормальная свертываемость крови.

Патологические рецессивные признаки:1..Нормальное строение конечностей 2.Гемофилия 3.альбинизм

 

 

41. Множественный аллелизм и кодоминирование. Генетика группы крови человека AB0, MN, Rh.

Многие гены имеют несколько аллей, определяющих развитие одного признака. При этом каждая конкретная особь в популяции может быть носителем только двух из всех существующих аллелей. Подобный тип наследования носит название множественного аллелизма.

 

Система групп крови АВ0 наследуется по типу множественных аллелей. В пределах этой системы имеется 4 фенотипа: 1(0), 2(А), 3(В), 4(АВ). Каждый из этих фенотипов отличается специфическими белками – антигенами, содержащимися в эритроцитах, и антителами – в сыворотке крови.установлено, что четыре группы крови обусловлены наследованием 3-х аллелей одного гена (А, В,0). При этом 1 группа обусловлена рецессивными аллелем (0), над которым доминирует аллель А(2), так и аллель В (3). Аллели АВ (4), т.е. кодоминирование. Т.о. 1-00, 2 –АА,А0, 3 – ВВ,В0, 4 – АВ.

Система группы MN определяется 2-мя аллелями:M, N. оба аллеля кодоминантные, поэтому существую люди с генотипом MM, NN, MN. При переливании крови эта система не учитывается.

 

 

Источник: cyberpedia.su

G1 – 2n2c, S – 2n4c, G2 – 2n4c

Митотический (пролиферативный) цикл—комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления.

Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации.

Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом.

По двум главным событиям митотического цикла в нем выделяют репродуктивную(интерф) и разделительную(митоз) фазы.

Интерфазой называют промежуток между двумя клеточными делениями. Продолжительность интерфазы, как правило, составляет до 90% всего клеточного цикла. Интерфаза состоит из 3 периодов: пресинтетический, или G1; синтетический, или S; постсинтетический, или G2.

Начальный отрезок интерфазы:

· Пресинтетический период G1 (2n2с, где n – количество хромосом, с – количество ДНК), период роста, начинающийся непосредственно после митоза.

· Синтетический период S по продолжительности очень различен: от нескольких минут у бактерий до 6–12 ч в клетках млекопитающих. Во время синтетического периода происходит самое главное событие интерфазы – удвоение молекул ДНК. Идёт репликация ДНК клеточного ядра оно заключается в расхождении биспирали ДНК на две цепи с последующим синтезом возле каждой из них комплементарной цепочки. Каждая хромосома становится двухроматидной, а число хромосом не изменяется (2n4с).

· Постсинтетический период G2. Обеспечивает подготовку клетки к делению и также характеризуется интенсивными процессами синтеза белков, входящих в состав хромосом; синтезируются ферменты и энергетические вещества, необходимые для обеспечения процесса деления клетки.

Профаза. Хромосомы спирализуются и приобретают вид нитей. Ядрышко разрушается. Распадается ядерная оболочка. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам клетки, между ними микротрубочки образуют веретено деления.

Метафаза. Заканчивается образование веретена деления. Хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка). Микротрубочки веретена деления связаны с кинетохорами хромосом. Каждая хромосома продольно расщепляется на две хроматиды (дочерние хромосомы), соединенные в области кинетохора.

Анафаза. Связь между хроматидами нарушается, и они в качестве самостоятельных хромосом перемещаются к полюсам клетки. По завершении движения на полюсах собирается два равноценных полных набора хромосом.

Телофаза. Реконструируются интерфазные ядра дочерних клеток. Хромосомы деспирализуются. Образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Материнская клетка делится на две дочерние.

Источник: studopedia.ru

Главные события митотического цикла:

1) редупликация самоудвоение наследственного материала (синтетический период)

2) равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками (анафаза митоза – распределение хроматид – дочерних хромосом.)

Соотношение количества днк (с) и хромосом (n) в митотическом цикле:

МИТОЗ: 1) Профаза 2п 4с, 2) Метафаза 2п 4с, 3) Анафаза 4п 4с (однохроматидные дочерние хромосомы), 4) Телофаза 2п 2с (однохроматидные дочерние хромосомы)

ИНТЕРФАЗА: 1) Постмитотический период 2п 2с (однохроматидные дочерние-сестринские хромосомы)

2) Синтетический период 2п 4с, 3) Постсинтетический период 2п 4с (двухроматидных материнские хромосомы)

Обратить внимание, что хроматида содержит одну молекулу ДНК (с).

Образование сестринской

хроматиды

Хромосома интерфазного ядра

Схема митотического цикла

Жизненный цикл клеток (клеточный цикл) – это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти. Обязательным компонентом жизненного цикла, является митотический цикл. Многие клетки выходят из митотического цикла на путь специализации, дифференцируются, выполняют определённые функции и их жизнь заканчивается смертью. Однако некоторые дифференцированные клетки (эпителиальные, соединительно-тканные) при определённых условиях переходят к подготовке к митозу и самому митозу. У таких клеток жизненный цикл продолжительнее митотического. Для разных типов клеток жизненный цикл различен. В некоторых клетках отсутствуют те или иные фазы митотического цикла. Часть клеток выходят из митотического цикла на путь дифференцировки и специализации, их пресинтетический период удлиняется. У нервных клеток этот период продолжается в течение всей жизни организма, и они не делятся, поэтому жизненный цикл таких клеток, например, нервных, не совпадает с митотическим циклом. Клетки, образующие обновляющиеся клеточные популяции постоянно делятся, проходя митоз и интерфазу, имеют клеточный цикл, совпадающий с митотическим циклом это, например эмбриональные клетки, ростовые базального слоя кожи, клетки образовательной ткани растений (кончик корня, стебля, камбий), регенерирующие клетки, клетки семенников.

Источник: StudFiles.net