Головна

Клітинний і митотический цикли

  1. Delphi - Цикли for ... to ... do
  2. Delphi - Цикли while
  3. арифметичні цикли
  4. біогеохімічні цикли
  5. Розгалуження і цикли в обчислювальних алгоритмах
  6. Питання 30 Економічні цикли
  7. Питання № 3. Кісткові тканини: клітинний склад і міжклітинний речовина.

Клітинний (життєвий) цикл- Це період в життєдіяльності клітини від моменту її появи до загибелі або утворення дочірніх клітин.мітотичний цикл - Це період в життєдіяльності клітини від моменту її утворення і до поділу на дочірні клітини. Мітотичний цикл включає інтерфазу і мітоз (рис. 5).

интерфаза складається з трьох періодів:

· Пресинтетичний (постмітотіческіх) G1;

· синтетичного S

· Постсинтетическом (премітотіческого) - G2.

Зміст генетичної інформації в клітині позначають у такий спосіб: п - Набір хромосом, хр - число хроматид в одній хромосомі, с - Число молекул ДНК.

Новоутворена після мітозу клітина містить диплоїдний набір хромосом і подвійну кількість молекул ДНК. Кожна хромосома має одну хроматиду - 2п1хр2с. Така клітина вступає в пресинтетичний період (G1) Інтерфази, тривалість якого коливається від декількох годин до декількох місяців і навіть років. У цей період клітина виконує свої функції, збільшується в розмірах, в ній йде синтез білків і нуклеотидів, накопичується енергія у вигляді АТФ.

В синтетичний період (S) відбувається реплікація молекул ДНК і її вміст у клітині подвоюється, тобто кожна хроматида добудовує собі подібну, і генетична інформація до кінця цього періоду стає 2п2хр4с. Одночасно в клітці йдуть обмінні процеси і вона продовжує виконувати свої функції. Тривалість цього періоду 6-8 ч.

В постсинтетичний період (G2) Клітина готується до мітозу: накопичується енергія, синтезуються білки ахроматинового веретена.

Поступово згасають всі синтетичні процеси, необхідні для репродукції органоїдів, змінюється в'язкість цитоплазми іпрекращается виконання клітиною основних функцій. Зміст генетичної інформації не змінюється (2п2хр4с). Клітка вступає в мітоз.

мітоз

мітоз - Це основний спосіб розмноження соматичних клітин. Безперервний процес мітозу поділяють на 4 стадії: профазу, метафазу, анафазу і телофазу (рис. 5).

В стадії профази відбувається збільшення обсягу ядра, спирализация хроматінових ниток, розбіжність центріолей до полюсів клітини і формування веретена поділу. До кінця профази фрагментируются ядерця і ядерна оболонка, хромосоми виходять в цитоплазму і спрямовуються до центру клітини. В кінці профази до Центромера хромосом прикріплюються нитки веретена поділу. Зміст генетичного матеріалу при цьому не змінюється (2п2хр4с)

   

Мал. 5. Схема мітозу в клітинах корінця цибулі:

1 - интерфаза; 2 - профаза; 3 - метафаза; 4 - анафаза; 5 - телофаза; 6 - дочірні клітини

метафаза - Найкоротша фаза, коли хромосоми розташовуються на екваторі клітини. У цій стадії досягається найбільша спирализация хромосом. Зміст генетичного матеріалу залишається колишнім.

В стадії анафази відбувається поздовжнє поділ хроматид в області центромери. Нитки веретена поділу скорочуються, і хроматиди (дочірні хромосоми) розходяться до полюсів клітини. Зміст генетичної інформації стає 2п1хр2с у кожного полюса.

В стадії телофази формуються ядра дочірніх клітин: хромосоми деспирализуются, будуються ядерні оболонки, в ядрі з'являються ядерця.

мітоз закінчується цітокінезом - Розподілом цитоплазми материнської клітини. В кінцевому підсумку утворюються дві дочірні клітини, кожна з яких має 2п хромосом, одну хроматиду в хромосомі і - наборів ДНК.

Основне значення мітозу полягає в підтримці сталості числа хромосом, обумовленому точним розподілом генетичної інформації між дочірніми клітинами.

Різновидами мітозу є Ендомітоз, політенія і мейоз. при Ендомітоз відбувається подвоєння хромосом без поділу ядра, що призводить до утворення поліплоїдних клітин. при політенії спостерігається багаторазове подвоєння хроматид, але вони не розходяться, і в результаті утворюютьсяполітенні (Многохроматідние, гігантські) хромосоми, наприклад в слинних залозах мухи дрозофіли.

Еукаріотичні клітини можуть розмножуватися амитозе - Це пряме поділ клітин і ядер, що знаходяться в умовах фізіологічної та репаративної регенерації, або пухлинних клітин. Типовий амитоз починається з освіти перетяжки ядра, потім цитоплазми, і далі вони діляться на дві частини. Встановлено, що і при амитозе відбувається рівномірний розподіл генетичного матеріалу між дочірніми клітинами.

Різні фактори зовнішнього середовища можуть порушувати процес мітозу і призводити до появи аномальних клітин. Виділяють три типи порушень мітозу:

1. Зміна структури хромосом. При цьому можлива поява розривів хромосом, наявність окремих дрібних хромосомних фрагментів. Подібна патологія виникає під дією радіації, деяких хімічних речовин, вірусів, а також в ракових клітинах. У деяких випадках окремі хромосоми можуть відстати від інших в анафазе і потрапити не в свою клітку. Це призводить до зміни кількості хромосом в дочірніх клітинах, тобто доанеуплоїдії.

2. Пошкодження веретена поділу. Це порушує його функцію розподілу хромосом між дочірніми клітинами. В результаті можлива поява клітин, що містять значний надлишок хромосом (наприклад, 92). Подібна дія характерно для багатьох протипухлинних препаратів. Таким чином гальмується поділ клітин пухлин.

3. Порушення цитотомії, тобто відсутність поділу цитоплазми клітини в періоді телофази. Внаслідок цього утворюються двоядерні клітини.

Патологія мітозу може призводити до появи мозаицизма. У цьому випадку в одному організмі виявляють клони клітин з різним набором хромосом (наприклад, частина клітин у людини містить 46 хромосом, в той час як інші - 47). мозаїцизм формується на ранніх стадіях дроблення зародкових клітин.

мейоз

мейоз- Це поділ соматичних клітин статевих залоз, в результаті якого утворюються статеві клітини - гамети. Мейотическое розподіл протікає в два етапи - мейоз - I и мейоз- II.Кожне мейотическое розподіл, так само як і митотическое, підрозділяють на 4 фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу (рис. 6.)

Мал. 6. Схема мейозу (показана одна пара гомологічних хромосом):

мейоз - I: 1 - Лептотена; 2 - Зиготена; 3 - Пахітена; 4 - діплотена; 5 - діакінеза;

6 - метафаза; 7 - анафаза; 8 - телофаза; 9 - інтеркінез; мейоз - II: 10 - метафаза;

11 - анафаза; 12 - дочірні клітини

Найбільш складною є профаза мейозу - I. Вона поділяється на 5 стадій: Лептотена, Зиготена, Пахітена, діплотена і діакінеза. Хроматіновие нитки спирализуются, товщають, коротшають і на стадії лептотени стають помітні під мікроскопом. Ниткоподібні гомологічні хромосоми починають рух один до одного центромерная ділянками. Зміст генетичного матеріалу становить 2п2хр4с.

На стадії зиготи починається кон'югація - Попарне з'єднання гомологічниххромосом. Зміст генетичного матеріалу не змінюється:2п2хр4с.

 Мал. 7. Схема бивалента на стадії діплотени: 1 - хроматида; 2 - хіазми; 3 - центромери  На стадії викрали гомологічні хромосоми тісно пов'язані по всій довжині, утворюючи біваленти. бівалент - Це пара гомологічних хромосом, кожна з яких складається з двох хроматид, тобто в біваленте міститься 4 хроматиди (звідси інша назва бівалентов - тетради).

Число бівалентов відповідає гаплоїдному набору хромосом - 1п. До кінця цього періоду починають діяти сили відштовхування в області центромер і стає помітним, що кожна хромосома складається з 2 хроматид. Кон'югується хромосоми можуть обмінюватися ділянками хроматид - відбуваєтьсякроссинговер (Рис. 7). Зміст генетичного матеріалу не змінюється.

На стадії діплотени між кон'югується гомологічними хромосомами продовжують діяти сили відштовхування, в результаті чого хроматиди починають розходитися, залишаючись з'єднаними в ділянках перекрестов - хиазм. Розбіжність хроматид збільшується, а хіазми поступово зміщуються до їх кінців. Зміст генетичного матеріалу залишається колишнім.

На стадії діакінеза завершується спирализация і вкорочення хромосом. Біваленти, з'єднані тільки своїми кінцями, відокремлюються і розташовуються по периферії ядра (табл. 1).

В результаті мейозу-I відбувається редукція (зменшення вдвічі) числа хромосом, звідки і назва цього поділу - редукционное.

Після закінчення мейозу-I настає короткий проміжок - інтеркінез, Протягом якого не відбувається реплікації ДНК і подвоєння хроматид.

Мейоз - II - екваціонное розподіл - Протікає по типу звичайного мітозу (табл. 2). Таким чином, в результаті двох послідовних поділів мейозу з однієї диплоїдної клітини утворюються 4 гаплоїдні.

значення мейозу складається: 1) в підтримці сталості числа хромосом; 2) рекомбінації генетичного матеріалу, обумовленої кросинговером і випадковим розбіжністю до полюсів гомологічниххромосом і хроматид.

При порушенні нормального перебігу мітозу або мейозу спостерігаються різні хромосомні і геномні мутації - делеции, дуплікації, полиплоидии, анеуплоїдії та ін.

Таблиця 2

 фаза мейозу  Процеси, що відбуваються в кожній фазі  Схема, що показує процеси, що відбуваються в кожній фазі
 Перше розподіл мейозу (редукционное або зі зменшенням). мейоз I
 Профаза I (найтриваліша і складно організована)  Включає в себе 5 стадій:  
 1. Лептотена (Стадія тонких ниток), в яких хромосоми коротшають (спирализация); зникає ядерце, ядерна оболонка  
 2. Зиготена (Стадія зливаються ниток), в якій гомологічні хромосоми наближаються одна до одної і попарно кон'югують (з'єднуються разом), утворюючи біваленти (пари кон'югованих гомологічниххромосом, або тетради, - 4 хроматиди ще не помітні)  
 3. Пахитена(Стадія товстих ниток), в якій гомологічні хромосоми в бівалентах частково відштовхуються одна від одної; в точках з'єднання між двома з чотирьох наявних хроматид гомологічних хромосом відбувається кросинговер - обмін рівними ділянками гомологічних хромосом (в результаті розривів і відновлень), що призводить до перерозподілу в них генів  
 4. Диплотена(Стадія подвійних ниток), в якій відбувається взаємне відштовхування хромосом і утворення хіазм (точок з'єднання гомологічниххромосом)  
 5. діакінеза (Стадія відокремлення подвійних ниток), в якій число хіазм зменшується і біваленти стають компактними  
 метафаза I  Біваленти вибудовуються по екваторі клітини (кожна гомологичная хромосома розташовується зверху і знизу від екватора на однаковій відстані). До центромере кожної хромосоми прикріплюється одна нитка веретена поділу  
 анафаза I  Центромери не діляться. Пари гомологічниххромосом поділяються. Цілі хромосоми конкретної пари розходяться до різних полюсів клітини (нитки веретена поділу їх розтягують). Кожна хромосома як і раніше складається з двох хроматид  
 телофаза I  Хромосоми подовжуються (деспіралізация) і навколо них формується ядерна оболонка. Нитки веретена поділу зникають. Починається рух цитоплазми (у тварин) або формування клітинної стінки (у рослин). Утворюються дочірні клітини (п2с)  
 інтеркінез  Це інтервал між першим і другим поділом мейозу. S-період відсутній, і реплікація ДНК не відбувається  
 Другий розподіл мейозу (екваціонное, або компенсаційна). мейоз II
 профаза II  Дуже вкорочена, без кросинговеру. Відбувається за принципом мітозу, але при гаплоїдному наборі хромосом (п2с) Товщають двухроматідние хромосоми. Центриоли розходяться до полюсів клітини, і формується веретено поділу  
 метафаза II  Двухроматідние хромосоми вишиковуються по екватору клітини (процеси йдуть паралельно в двох клітках, що утворилися після першого поділу мейозу). До Центромера прикріплюються нитки веретена поділу  
 анафаза II  Центромери діляться надвоє, нитки веретена поділу розтягують до полюсів хроматиди (однохроматідние хромосоми) в клітинах  
 телофаза II  Однохроматідние хромосоми подовжуються (деспіралізация). Руйнуються нитки веретена поділу. Відновлюються ядерце і ядерна оболонка. Відбувається цитокинез в клітинах - утворюються 4 дочірні клітини (пс)  

Процес мейозу може порушуватися під впливом різних зовнішніх факторів. Патологія цього типу ділення клітин зазвичай призводить до збою в процесі розподілу хромосом в гаметах. Залежно від цього виділяють просте, послідовне і подвійне нерасхождение.

при простому нерозходженні відбувається неправильний розподіл хромосом по клітинам або в першому, або в другому поділі мейозу. Якщо порушується мейоз I, то все зрілі гамети будуть мати патологічний набір хромосом (Анеуплоїдії). Патологія мейозу II реалізується в зміна кількості хромосом тільки частини гамет.

послідовне нерасхождение зачіпає обидва поділу мейозу. В цьому випадку нормальні гамети не утворюються.

Вкрай рідко мейоз пошкоджується у обох батьків. У цих випадках реєструється подвійне нерасхождение.

Виділяють наступні види Нерасхожденіе хромосом:

· Первинне, яке відбувається в мейозі у людей зі спочатку нормальним набором хромосом;

· Вторинне, що виникає у людини, спочатку має патологічний набір хромосом;

· Третинне, що формується в мейозі у людей, які є носіями збалансованих перебудов хромосом.

Збалансовані зміни хромосом не порушують стан здоров'я у людини, який має їх в своєму каріотипі.

 



Класифікація хромосом людини | Розмноження на організмовому рівні

Лекція 1. Введення. Молекулярні основи спадковості | Вступ | Основні види спадковості | Основні носії спадковості | Поняття про каріотип людини | Особливості репродукції людини | нуклеїнові кислоти | Біологічний синтез білка | Властивості і класифікація генів | Класифікація генів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати