Периоды интерфазы, их продолжительность, основные процессы:
1) постмитотический (пресинтетический) – q 1 (G1) – от 10 часов до нескольких суток. Следует вслед за делением. В молодых дочерних клетках наблюдается высокая интенсивность процессов транскрипции, формирование синтетического аппарата клетки – увеличение количества рибосом, различных видов РНК (рРНК, мРНК, иРНК). Усиление синтеза белка, синтезируются структурные и функциональные белки, интенсивный клеточный метаболизм, контролируемый ферментами, рост клетки, образование и восстановление необходимого числа органоидов
2) синтетический – S — 6 – 10 часов; Значительным событием является удвоение (редупликация ДНК), что приводит к удвоению плоидности (содержание ДНК удваивается) диплоидных ядер (хромосомы становятся двухроматидными) и является обязательным условием для последующего митотического деления клеток. Происходит также синтез РНК, гистоновых белков, продолжается рост клетки.
3) постсинтетический (премитотический) q 2 (G2) – 2 – 5 часов. Продолжается синтез РНК, всех белков, особенно ядерных, а также белка тубулина необходимого для формирования ахроматинового веретена митотического аппарата, образующегося в профазе митоза и мейоза. Происходит накопление питательных веществ, энергии, синтез АТФ. Деление митохондрий, хлоропластов, репликация центриолей и начало образования веретена деления. В конце этого периода клетка переходит к профазе митоза.
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.
studfiles.net
Клеточный цикл. Интерфаза. Амитоз. Митоз и мейоз
Клеточный цикл. Интерфаза. Амитоз. Митоз и мейоз
Клеточный цикл. Интерфаза. Амитоз. Митоз и мейоз
Клеточный цикл
Клеточный цикл – это период жизни клетки от одного деления до другого. Состоит из интерфазы и периодов деления. Продолжительность клеточного цикла у разных организмов разная (у бактерий – 20-30 мин, у клеток эукариот – 10-80 ч).
Интерфаза
Интерфаза (от лат. inter – между, phases – появление) – это период между делениями клетки или от деления до ее гибели. Период от деления клетки до ее гибели характерен для клеток многоклеточного организма, которые после деления утратили способность к нему (эритроциты, нервные клетки и т. п.). Интерфаза занимает приблизительно 90 % времени клеточного цикла.
Интерфаза включает:
1) пресинтетический период (G1) – начинаются интенсивные процессы биосинтеза, клетка растет, увеличивается в размерах. Именно в этом периоде до смерти остаются клетки многоклеточных организмов, которые утратили способность к делению;
2) синтетический (S) – происходит удвоение ДНК, хромосом (клетка становится тетраплоидной), удваиваются центриоли, если они есть;
3) постсинтетический (G2) – в основном прекращаются процессы синтеза в клетке, происходит подготовка клетки к делению.
Деление клетки бывает прямым (амитоз) и непрямым (митоз, мейоз).
Амитоз
Амитоз – прямое деление клеток, при котором не образуется аппарат деления. Ядро делится вследствие кольцевой перетяжки. Не происходит равномерного распределения генетической информации. В природе амитозом делятся макронуклеусы (большие ядра) инфузорий, клетки плаценты у млекопитающих. Амитозом могут делиться клетки раковых опухолей.
Непрямое деление связано с образованием аппарата деления. В аппарат деления входят компоненты, которые обеспечивают равномерное распределение хромосом между клетками (веретено деления, центромеры, если есть – центриоли). Деление клетки условно можно разделить на деление ядра ( кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез). Последний начинается к концу деления ядра. Наиболее распространены в природе митоз и мейоз. Иногда встречается эндомитоз – непрямое деление, которое происходит в ядре без разрушения его оболочки.
Митоз
Митоз – это непрямое деление клетки, при котором из материнской образуются две дочерние клетки с идентичным набором генетической информации.
Фазы митоза:
1) профаза – происходит уплотнение хроматина (конденсация), хроматиды спирализируются и укорачиваются (становятся заметными в световой микроскоп), исчезают ядрышки и ядерная оболочка, образуется веретено деления, его нити прикрепляются к центромерам хромосом, центриоли делятся и расходятся к полюсам клетки;
2) метафаза – хромосомы максимально спирализированы и располагаются вдоль экватора (в экваториальной пластинке), гомологичные хромосомы лежат рядом;
3) анафаза – нити веретена деления сокращаются одновременно и растягивают хромосомы к полюсам (хромосомы становятся однохроматидными), самая короткая фаза митоза;
4) телофаза – хромосомы деспирализируются, образуются ядрышки, ядерная оболочка, начинается деление цитоплазмы.
Митоз характерен преимущественно для соматических клеток. Благодаря митозу сохраняется постоянство числа хромосом. Способствует увеличению числа клеток, поэтому наблюдается при росте, регенерации, вегетативном размножении.
Мейоз
Мейоз (от греч. мейозис – уменьшение) – это непрямое редукционное деление клетки, при котором из материнской образуются четыре дочерние, располагающие неидентичной генетической информацией.
Различают два деления: мейоз I и мейоз II. Интерфаза I сходна с интерфазой перед митозом. В постсинтетическом периоде интерфазы процессы синтеза белка не прекращаются и продолжаются в профазе первого деления.
Мейоз I:
– профаза I – хромосомы спирализируются, ядрышко и ядерная оболочка исчезают, образуется веретено деления, гомологичные хромосомы сближаются и слипаются вдоль сестринских хроматид (как молния в замке) – происходит конъюгация, при этом образуются тетрады, или биваленты, образуется перекрест хромосом и обмен участками – кроссинговер, потом гомологичные хромосомы отталкиваются одна от другой, но остаются сцепленными в участках, где состоялся кроссинговер; процессы синтеза завершаются;
– метафаза I – хромосомы располагаются вдоль экватора, гомологичные –двухроматидные хромосомы располагаются одна напротив другой по обе стороны экватора;
– анафаза I – нити веретена деления одновременно сокращаются, растягивают по одной гомологичной двухроматидной хромосоме к полюсам;
– телофаза I (если есть) – хромосомы деспирализируются, образуются ядрышко и ядерная оболочка, происходит распределение цитоплазмы (клетки, которые образовались, гаплоидны).
Интерфаза II (если есть): не происходит удвоения ДНК.
Мейоз II:
– профаза II – уплотняются хромосомы, исчезают ядрышко и ядерная оболочка, образуется веретено деления;
– метафаза II – хромосомы располагаются вдоль экватора;
– анафаза II – хромосомы при одновременном сокращении нитей веретена деления расходятся к полюсам;
– телофаза II – деспирализируются хромосомы, образуются ядрышко и ядерная оболочка, делится цитоплазма.
Мейоз происходит перед образованием половых клеток. Позволяет при слиянии половых клеток сохранять постоянство числа хромосом вида (кариотип). Обеспечивает комбинативную изменчивость.xn—-9sbecybtxb6o.xn--p1ai
Периоды интерфазы, их продолжительность, основные процессы:
1) постмитотический (пресинтетический) – q 1 (G1) – от 10 часов до нескольких суток. Следует вслед за делением. В молодых дочерних клетках наблюдается высокая интенсивность процессов транскрипции, формирование синтетического аппарата клетки – увеличение количества рибосом, различных видов РНК (рРНК, мРНК, иРНК). Усиление синтеза белка, синтезируются структурные и функциональные белки, интенсивный клеточный метаболизм, контролируемый ферментами, рост клетки, образование и восстановление необходимого числа органоидов
2) синтетический – S — 6 – 10 часов; Значительным событием является удвоение (редупликация ДНК), что приводит к удвоению плоидности (содержание ДНК удваивается) диплоидных ядер (хромосомы становятся двухроматидными) и является обязательным условием для последующего митотического деления клеток. Происходит также синтез РНК, гистоновых белков, продолжается рост клетки.
3) постсинтетический (премитотический) q 2 (G2) – 2 – 5 часов. Продолжается синтез РНК, всех белков, особенно ядерных, а также белка тубулина необходимого для формирования ахроматинового веретена митотического аппарата, образующегося в профазе митоза и мейоза. Происходит накопление питательных веществ, энергии, синтез АТФ. Деление митохондрий, хлоропластов, репликация центриолей и начало образования веретена деления. В конце этого периода клетка переходит к профазе митоза.
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.
studfiles.net
Интерфаза — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).
Клеточный (жизненный) цикл— это период существования клетки с момента образования путём деления материнской клетки до её собственного деления или гибели.
Продолжительность жизненного цикла клеток разная: у бактерий — около \(20\) минут, у инфузории-туфельки — от \(10\) до \(20\) часов. Клетки тканей многоклеточных организмов на ранних стадиях развития делятся часто, а затем жизненные циклы удлиняются. Некоторые клетки вообще утрачивают способность к делению (нейроны, клетки хрусталика).
Жизненный цикл клетки состоит из интерфазы и деления.
Интерфаза — период жизнедеятельности клетки между двумя делениями.
Во время интерфазы клетка выполняет свои функции и готовится к делению. Важнейшим процессом при этом является удвоение ДНК (репликация).
Молекула ДНК раскручивается с помощью специального фермента на две нити. Фермент разрывает водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями.
Нити ДНК расходятся.
К каждому нуклеотиду разъединившихся нитей ДНК фермент ДНК-полимераза подстраивает комплементарный нуклеотид.
Подстраивающиеся нуклеотиды соединяются друг с другом.
В результате образуются две двойные молекулы ДНК, каждая из которых является точной копией исходной ДНК.
В интерфазе происходит также накопление АТФ, увеличение числа органоидов, синтез веществ, необходимых для образования веретена деления.
Источники:
Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник Е.В. Биология 10-11класс М.: Дрофа.2005. с.78.
Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник Е.В. Биология 9класс М.: Дрофа.
www.yaklass.ru
Гетеро и аутосинтетические периоды интерфазы
Аутосинтетическая состоит из 3 периодов
G1 (пре-)
S (синтетический)
G2 (пост-)
Синтез всего!
Клетка растет и развивается
2н2с
Синтез всего!
РЕПЛИКАЦИЯ 2н4с
Синтез всего!
Клетка снижает потребление кислорода. Цитоплазма менее активная золь-гель 2н4с
Разрыв ДНК, неправильные хромосомы
Недостаток нуклеотидов
Незавершена репликация
Гетеросинтетическая интерфаза (G0) — клетка растет и дифференцируется
Существет такое понятие как “СВЕРОЧНЫЕ ТОЧКИ” — есть в каждом периоде, они как ТАМОЖНЯ — могут останосить, забраковать(апоптоз) или дать разрешение на переход к следующей стадии. ДЛЯ митоза фатально неправильное формированиеверетена деления
Белок р 53 — супергерой который все контролирует “местный Аркадий Паровозов” подробнее на стр 57
МИТОЗ
Непрямое деление клеток, сопровождающееся спирализацией хромосм
1879 — П.И.Перемежко и В.Флемминг — показали структуру митоза
4 Стадии:
Профаза — спирализация, конденсация хроматина. Появление хромосом, формирование веретена деления. ИСЧЕЗАЕТ ЯДЕРНАЯ ОБОЛОЧКА
Метафаза — хромосомы по экватору
Анафаза — расхождение ХРОМАТИД,
Телофаза — хроматиды=хромосомы, их десприрализация и тд.
Цитокинез — разделение цитоплазмы
ЗНАЧЕНИЕ МИТОЗА
Равномерное распределение наследственного материала
Делятся все клетки(и половые тоже(по началу))
Рост организма
Регенерация
Физиологическая — сама
Репаративная — SOS — хозяин порезался. Аааа… безпаники!
Одна из форм бесполого размножения у простейших
17. Размножение – универсальное свойство живого, обеспечивающее материальную непрерывность в ряду поколений. Эволюция размножения. Формы размножения.
РАЗМНОЖЕНИЕ:
ПОДДЕРЖИВАЕТ ДЛИТЕЛЬНОЕ СУЩЕСТВОВАНИЕ ВИДА
ОБЕСПЕЧИВАЕт преемственность между родителями и их потомством
Увеличение численности особей
ФОРМЫ: бесполое и половое (и каим-то образом вегетатичное)
ВЕГЕТАТИВНОЕ — НЕДОразмножение частями тела
У животных
Почкование
Одноклеточные
Многоклеточные
Упорядоченное деление
Радиально-симметричное
Поперечное
Неупорядоченное деление — фрагментация
Полиэмбриония (броненосцы, ч-к)
У растений
Почкование, обрывками нитей, гифов, с помощью вегетативных органов(кормен, стеблем)
Бесполое | Половое | |
Деление: митоз, амитоз (прокариоты) | Половой процесс
| |
Множеств. деление — шизогония | Слияние гамет при оплодотворении (ч-к, водоросли, животные) | |
Эндодиогения — вн почкование (токсоплазма) | Пртеногенез — развитие орг происходит из неоплодотворенной половой клетки Формы партеногенеза | |
Спорообразование. споровики | Естественный | Искусственный |
Вегетативное (см выше) | Облигатный (рамножение только партеногенетически — ракообразные, кавказская скальная ящерица) | Факультативный Рамножение как нормальное и как партеногенез (муравьи, пчелы осы) |
Гиногенез — источник ДНК яйцеклетки, только самки | Андрогенез — ядерный материал муж, а цитоплазма яйцеклетки | |
studfiles.net
Ученые впервые наблюдали процесс деления клеток в конце 1800-х годов. Последовательное микроскопическое доказательство того, что клетки расходуют энергию и материал на копирование и деление, опровергает широко распространенную теорию о том, что новые клетки возникли в результате самопроизвольного рождения. Ученые начинали понимать феномен клеточного цикла; это процесс, посредством которого клетки «рождаются» в результате деления клеток, а затем живут своей жизнью, занимаясь своими повседневными клеточными действиями, пока не настало время самим делиться клетками. Существует множество причин, по которым клетка не может пройти через деление. Некоторые клетки в организме человека просто нет; например, большинство нервных клеток в конечном итоге прекращают деление клеток, поэтому человек, который переносит повреждение нерва, может страдать от постоянного двигательного или сенсорного дефицита. Однако, как правило, клеточный цикл представляет собой процесс, который состоит из двух фаз: интерфазной и митозной. Митоз является частью клеточного цикла, который включает деление клетки, но средняя клетка проводит 90 процентов своей жизни в интерфазе, что просто означает, что клетка живет и растет, а не делится. Есть три подфазы в интерфазе. Это G1-фаза, S-фаза и G2-фаза. Деление клеток у прокариот и эукариот Одноклеточные организмы, такие как бактерии, называются прокариотами, и когда они участвуют в делении клеток, их целью является размножение бесполым путем; они создают потомство. Деление прокариотических клеток называется бинарным делением, а не митозом. Прокариоты обычно имеют только одну хромосому, которая даже не содержится в ядерной мембране, и им не хватает органелл, которые есть у других видов клеток. Во время бинарного деления прокариотическая клетка делает копию своей хромосомы, а затем прикрепляет каждую сестринскую копию хромосомы к противоположной стороне своей клеточной мембраны. Затем он начинает образовывать трещину в своей мембране, которая сжимается внутрь в процессе, называемом инвагинацией, пока не разделяется на две идентичные, отдельные клетки. Клетки, которые являются частью митотического клеточного цикла, являются эукариотическими клетками. Это не отдельные живые организмы, а клетки, которые существуют как взаимодействующие единицы более крупных организмов. Клетки в ваших глазах, костях или клетках языка вашей кошки или травинки на лужайке перед вами — все это эукариотические клетки. Они содержат гораздо больше генетического материала, чем прокариот, поэтому процесс деления клеток также намного сложнее. Первая фаза разрыва Клеточный цикл получил свое название, потому что клетки постоянно делятся, начиная жизнь заново. Как только клетка делится, это конец фазы митоза, и она немедленно начинает интерфазу снова. Конечно, на практике клеточный цикл происходит плавно, но ученые разграничивают фазы и субфазы внутри процесса, чтобы лучше понять микроскопические строительные блоки жизни. Вновь разделенная ячейка, которая в настоящее время является одной из двух ячеек, которые ранее были одной ячейкой, находится в субфазе G1 интерфазы. G1 — сокращение для фазы «Gap»; будет еще один с надписью G2. Вы также можете увидеть их как G1 и G2. Когда ученые обнаружили под микроскопом напряженную, фундаментальную клеточную работу митоза, они интерпретировали относительно менее драматическую интерфазу как фазу покоя или паузы между клеточными делениями. Они назвали стадию G1 словом «пробел», используя эту интерпретацию, но в этом смысле это неправильно. На самом деле G1 — это скорее стадия роста, чем стадия отдыха. На этом этапе клетка делает все то, что нормально для ее типа. Если это лейкоцит, он будет выполнять защитные действия для иммунной системы. Если это листовая клетка на растении, она будет выполнять фотосинтез и газообмен. Клетка, вероятно, будет расти. Некоторые клетки растут медленно во время G1, в то время как другие растут очень быстро. Клетка синтезирует молекулы, такие как рибонуклеиновая кислота (РНК) и различные белки. В определенный момент на поздней стадии G1 ячейка должна «решить», следует ли перейти к следующей стадии интерфазы. Контрольные точки Интерфазы Молекула, называемая циклин-зависимой киназой (CDK), регулирует клеточный цикл. Эта регуляция необходима для предотвращения потери контроля над ростом клеток. Неконтролируемое деление клеток у животных является еще одним способом описания злокачественной опухоли или рака. CDK обеспечивает сигналы в контрольных точках во время определенных точек клеточного цикла для того, чтобы клетка продолжила или сделала паузу. Определенные факторы окружающей среды способствуют тому, обеспечивает ли CDK эти сигналы. К ним относятся наличие питательных веществ и факторов роста, а также плотность клеток в окружающей ткани. Плотность клеток — это особенно важный метод саморегуляции, используемый клетками для поддержания скорости роста здоровой ткани. CDK регулирует клеточный цикл во время трех стадий интерфазы, а также во время митоза (который также называется М-фазой). Если ячейка достигает контрольной контрольной точки и не получает сигнала для продолжения цикла ячейки (например, если она находится в конце G1 в фазе и ожидает входа в S-фазу в фазе), возможны две вещи что клетка могла сделать. Во-первых, это может сделать паузу, пока проблема решена. Если, например, какой-то необходимый компонент поврежден или отсутствует, может быть произведен ремонт или добавление, а затем он снова может приблизиться к контрольно-пропускному пункту. Другой вариант для ячейки состоит в том, чтобы войти в другую фазу, называемую G0, которая находится вне цикла ячейки. Это обозначение относится к клеткам, которые будут продолжать функционировать так, как они должны, но не перейдут к S-фазе или митозу и, как таковые, не будут участвовать в делении клеток. Считается, что большинство нервных клеток взрослого человека находятся в фазе G0, поскольку они обычно не переходят в S-фазу или митоз. Клетки в фазе G0 считаются покоящимися, что означает, что они находятся в неделящемся состоянии, или стареющими, что означает, что они умирают. Во время фазы G1 интерфазы существуют две контрольные контрольные точки, через которые клетка должна пройти, прежде чем продолжить. Каждый оценивает, повреждена ли ДНК клетки, и если это так, ДНК должна быть восстановлена, прежде чем она сможет продолжить работу. Даже когда ячейка готова к переходу в S-фазу интерфазы, есть еще одна контрольная точка, чтобы убедиться, что условия окружающей среды, то есть состояние окружающей среды, непосредственно окружающей ячейку, являются благоприятными. Эти условия включают плотность клеток окружающей ткани. Когда клетка имеет необходимые условия для перехода от фазы G1 к S, белок циклина связывается с CDK, обнажая активную часть молекулы, которая сигнализирует клетке, что пора начинать фазу S. Если ячейка не удовлетворяет условиям для перехода из фазы G1 в фазу S, циклин не активирует CDK, что предотвратит прогрессирование. В некоторых случаях, таких как поврежденная ДНК, белки-ингибиторы CDK будут связываться с молекулами CDK-циклина, чтобы предотвратить прогрессирование, пока проблема не будет устранена. Синтез генома Как только ячейка входит в S-фазу, она должна продолжаться до конца клеточного цикла, не возвращаясь или не возвращаясь к G0. Однако на протяжении всего процесса существует больше контрольных точек, чтобы гарантировать, что шаги выполняются должным образом, прежде чем ячейка перейдет к следующей фазе клеточного цикла. «S» в S-фазе означает синтез, потому что клетка синтезирует или создает совершенно новую копию своей ДНК. В клетках человека это означает, что клетка образует совершенно новый набор из 46 хромосом во время S-фазы. Эта стадия тщательно регулируется, чтобы не допустить перехода ошибок на следующую стадию; эти ошибки являются мутациями. Мутации случаются достаточно часто, но правила клеточного цикла предотвращают их появление. Во время репликации ДНК каждая хромосома становится чрезвычайно свернутой вокруг нитей белков, называемых гистонами, уменьшая их длину с 2 нанометров до 5 микрон. Две новые повторяющиеся сестринские хромосомы называются хроматидами. Гистоны связывают две совпадающие хроматиды вместе, плотно наполовину по их длине. Точка, в которой они соединяются, называется центромером. (См. Ресурсы для визуального представления этого.) Чтобы добавить к сложным движениям, происходящим во время репликации ДНК, многие эукариотические клетки являются диплоидными, что означает, что их хромосомы обычно располагаются парами. Большинство клеток человека являются диплоидными, за исключением репродуктивных клеток; к ним относятся ооциты (яйца) и сперматоциты (сперма), которые являются гаплоидными и имеют 23 хромосомы. Человеческие соматические клетки, которые являются всеми другими клетками организма, имеют 46 хромосом, расположенных в 23 парах. Парные хромосомы называются гомологичной парой. Во время фазы S интерфазы, когда каждая отдельная хромосома из исходной гомологичной пары реплицируется, получающиеся две сестринские хроматиды из каждой исходной хромосомы соединяются, образуя фигуру, которая выглядит как два X, склеенные вместе. Во время митоза ядро расколется на два новых ядра, вытягивая по одному из каждой хроматиды из каждой гомологичной пары от своей сестры. Подготовка к делению клеток Если клетка проходит контрольные точки S-фазы, что особенно важно для обеспечения того, чтобы ДНК не была повреждена, чтобы она реплицировалась правильно и чтобы она реплицировалась только один раз, то регуляторные факторы позволяют клетке переходить к следующей стадии интерфазы. Это G2, который обозначает Gap-фазу 2, как и G1. Это также неправильно, так как клетка не ждет, но очень занята на этом этапе. Клетка продолжает делать свою обычную работу. Вспомните эти примеры из G1 клетки листа, выполняющей фотосинтез, или лейкоцита, защищающего организм от патогенов. Он также готовится покинуть интерфазу и войти в митоз (M-фаза), который является второй и последней стадией клеточного цикла, прежде чем он разделится и начнется снова и снова. Другая контрольная точка во время G2 гарантирует, что ДНК была реплицирована правильно, а CDK позволяет ей двигаться вперед, только если она проходит проверку. Во время G2 клетка реплицирует центромеру, которая связывает хроматиды, образуя то, что называется микротрубочкой. Это станет частью веретена, представляющего собой сеть волокон, которые будут направлять сестринские хроматиды друг от друга и к их надлежащим местам во вновь разделенных ядрах. Во время этой фазы митохондрии и хлоропласты также делятся, когда они присутствуют в клетке. Когда клетка превысила свои контрольные точки, она готова к митозу и закончила три этапа интерфазы. Во время митоза ядро разделится на два ядра, и почти одновременно процесс, называемый цитокинезом, разделит цитоплазму, то есть остальную часть клетки, на две клетки. К концу этих процессов появятся две новые ячейки, готовые снова начать стадию G1 интерфазы.
|
www.winstein.org
Клеточный цикл
Клеточный цикл
Клеточный цикл состоит из митоза (М-фаза) и интерфазы. В интерфазе последовательно различают фазы G1, S и G2.
СТАДИИ КЛЕТОЧНОГО ЦИКЛА
Интерфаза
G1 следует за телофазой митоза. В эту фазу клетка синтезирует РНК и белки. Продолжительность фазы – от нескольких часов до нескольких дней.
G2 клетки могут выйти из цикла и находится в фазе G0. В фазе G0 клетки начинают дифференцироваться.
S. В фазу S в клетке продолжается синтез белка, происходит репликация ДНК, разделяются центриоли. В большинстве клеток фаза S длится 8-12 часов.
G2. В фазу G2 продолжается синтез РНК и белка (например, синтез тубулина для микротрубочек митотического веретена). Дочерние центриоли достигают размеров дефинитивных органелл. Эта фаза длится 2-4 часа.
МИТОЗ
В ходе митоза делятся ядро (кариокинез) и цитоплазма (цитокинез). Фазы митоза: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза.
Профаза. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединенных центромерой, исчезает ядрышко. Центриоли организуют митотическое веретено. Пара центриолей входит в состав митотического центра, от которого радиально отходят микротрубочки. Сначала митотические центры располагаются вблизи ядерной мембраны, а затем расходятся, и образуется биполярное митотическое веретено. В этом процессе участвуют полюсные микротрубочки, взаимодействующие между собой по мере удлинения.
Центриоль входит в состав центросомы (центросома содержит две центриоли и перицентриольный матрикс) и имеет форму цилиндра диаметром 15- нм и длиной 500 нм; стенка цилиндра состоит из 9 триплетов микротрубочек. В центросоме центриоли расположены под прямым углом друг к другу. В ходе фазы S клеточного цикла центриоли дуплицируются. В митозе пары центриолей, каждая из которых состоит из первоначальной и вновь образованной, расходятся к полюсам клетки и участвуют в образовании митотического веретена.
Прометафаза. Ядерная оболочка распадается на мелкие фрагменты. В области центромер появляются кинетохоры, функционирующие как центры организации кинетохорных микротрубочек. Отхождение кинетохор от каждой хромосомы в обе стороны и их взаимодействие с полюсными микротрубочками митотического веретена – причина перемещения хромосом.
Метафаза. Хромосомы располагаются в области экватора веретена. Образуется метафазная пластинка, в которой каждая хромосома удерживается парой кинетохоров и связанными с ними кинетохорными микротрубочками, направленными к противоположным полюсам митотического веретена.
Анафаза – расхождение дочерних хромосом к полюсам митотического веретена со скоростью 1 мкм/мин.
Телофаза. Хроматиды подходят к полюсам, кинетохорные микротрубочки исчезают, а полюсные продолжают удлиняться. Образуется ядерная оболочка, появляется ядрышко.
Цитокинез – разделение цитоплазмы на две обособляющиеся части. Процесс начинается в поздней анафазе или в телофазе. Плазмолемма втягивается между двумя дочерними ядрами в плоскости, перпендикулярной длинной оси веретена. Борозда деления углубляется, и между дочерними клетками остается мостик – остаточное тельце. Дальнейшее разрушение этой структуры приводит к полному разделению дочерних клеток.
Регуляторы клеточного деления
Пролиферация клеток, происходящая путем митоза, жестко регулируется множеством молекулярных сигналов. Скоординированная деятельность этих многочисленных регуляторов клеточного цикла обеспечивает как переход клеток от фазы к фазе клеточного цикла, так и точное выполнение событий каждой фазы. Главная причина появления пролиферативно неконтролируемых клеток – мутации генов, кодирующих структуру регуляторов клеточного цикла. Регуляторы клеточного цикла и митоза подразделяют на внутриклеточные и межклеточные. Внутриклеточные молекулярные сигналы многочисленны, среди них в первую очередь следует назвать собственно регуляторы клеточного цикла (циклины, циклин-зависимые протеинкиназы, их активаторы и ингибиторы) и онкосупрессоры.
МЕЙОЗ
В ходе мейоза образуются гаплоидные гаметы.
Первое деление мейоза
Первое деление мейоза (профаза I, метафаза I, анафаза I и телофаза I) – редукционное.
Профаза I последовательно проходит несколько стадий (лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез).
Лептотена – хроматин конденсируется, каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой.
Зиготена – гомологичные парные хромосомы сближаются и вступают в физический контакт (синапсис) в виде синаптонемального комплекса, обеспечивающего конъюгацию хромосом. На этой стадии две лежащие рядом пары хромосом образуют бивалент.
Пахитена – хромосомы утолщаются вследствие спирализации. Отдельные участки конъюгировавших хромосом перекрещиваются друг с другом и образуют хиазмы. Здесь происходит кроссинговер — обмен участками между отцовскими и материнскими гомологичными хромосомами.
Диплотена – разделение конъюгировавших хромосом в каждой паре в результате продольного расщепления синаптонемального комплекса. Хромосомы расщепляются по всей длине комплекса, за исключением хиазм. В составе бивалента четко различимы 4 хроматиды. Такой бивалент называют тетрадой. В хроматидах появляются участки раскручивания, где синтезируется РНК.
Диакинез. Продолжаются процессы укорочения хромосом и расщепления хромосомных пар. Хиазмы перемещаются к концам хромосом (терминализация). Разрушается ядерная мембрана, исчезает ядрышко. Появляется митотическое веретено.
Метафаза I. В метафазе I тетрады образуют метафазную пластинку. В целом отцовские и материнские хромосомы распределяются случайным образом по ту или другую сторону экватора митотического веретена. Подобный характер распределения хромосом лежит в основе второго закона Менделя, что (наряду с кроссинговером) обеспечивает генетические различия между индивидуумами.
Анафаза I отличается от анафазы митоза тем, что при митозе к полюсам расходятся сестринские хроматиды. В эту фазу мейоза к полюсам отходят целостные хромосомы.
Телофаза I не отличается от телофазы митоза. Формируются ядра, имеющие 23 конъюгированные (удвоенные) хромосомы, происходит цитокинез, образуются дочерние клетки.
Второе деление мейоза.
Второе деление мейоза – эквационное – протекает так же, как митоз (профаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза), но значительно быстрее. Дочерние клетки получают гаплоидный набор хромосом (22 аутосомы и одну половую хромосому).
3
studfiles.net