Стадії мітозу

Мітоз.

Лекція № 11

Тема: Клітинний цикл еукаріотичних клітин. Мітоз. Мейоз. Механізм загибелі і відтворення клітин.

Базові поняття й терміни: клітинний цикл, мітоз, мейоз, поділ клітини, інтерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза, веретено поділу.

План лекції:

1.Клітинний цикл еукаріотичних клітин. Поняття життєвого циклу.

2.Мітоз.

3.Мейоз.

4.Механізм загибелі відтворення клітин.

Зміст лекції:

1) Клітинний цикл еукаріотичних клітин. Поняття життєвого циклу.Життєвий цикл будь-якої клітини триває від початку одного поділу до початку наступного. Складається з двох основних частин — процесу поділу й інтерфази. У тих клітин, які втратили здатність до поділу, клітинний цикл закінчується не початком нового циклу, а загибеллю клітини. Під час інтерфази в клітинах відбувається багато процесів. Вони ростуть і накопичують речовини, необхідні для наступного поділу.

Сам поділ клітин може проходити по-різному. Прокаріотичні клітини діляться переважно шляхом простого, так званого бінарного, поділу. У цьому варіанті їхній нуклеоїд подвоюється шляхом реплікації і нова копія прикріплюється до клітинної мембрани, після чого між двома нуклеїнами формується нова клітинна стінка. Інтерфази між поділами прокаріотичних клітин займають невеликі проміжки часу. Більшості бактерій для підготовки поділу вистачає близько двадцяти хвилин.

У еукаріотів процес поділу, як і інтерфаза, триває довше. Процеси, які відбуваються під час поділу, у них складніші через наявність ядра та спадкового матеріалу у вигляді хромосом. У більшості випадків поділ еукаріотичних клітин представлений у формі мітозу або мейозу. Типовий мітоз складається з чотирьох основних фаз: профази, метафази, анафази й телофази.

Під час профази в ядрі відбувається спіралізація хромосом. У результаті їх лінійний розмір зменшується у 25 разів. Самі хромосоми стають добре видимими у світловий мікроскоп, при цьому кожна з хромосом складається з двох хроматид (друга хроматида утворюється протягом інтерфази в результаті процесу реплікації). Протягом профази також відбувається редукція ядерець та ядерної оболонки, а центріолі розходяться до полюсів клітини і стимулюють утворення мікротрубочок клітинного веретена поділу.

На початку метафази хромосоми рухаються до екватору клітини й розміщуються там, утворюючи метафазну пластинку. На хромосомах чітко можна побачити центромеру — первинну перетяжку, до якої прикріплюється веретено поділу. Хроматиди відштовхуються одна від одної та залишаються з'єднаними лише завдяки центромері.

Одночасний поділ центромер усіх хромосом є початком наступної фази поділу — анафази. Під час анафази з'єднані попарно хроматиди роз'єднуються, стаючи дочірніми хромосомами, і розходяться до полюсів клітини.

Після закінчення руху хромосом до полюсів розпочинається телофаза мітозу. На цій фазі відбувається формування нових ядерних оболонок і ядерець, а хромосоми деспіралізуються. Після цього відбувається цитокінез (розділення цитоплазми).

3)Мейоз є редукційним поділом. Фактично він складається з двох послідовних мітозів, інтерфаза між якими максимально скорочена. Крім того, протягом цієї інтерфази не відбувається синтез ДНК і кількість спадкового матеріалу не збільшується. У результаті після закінчення мейозу колена з чотирьох утворених клітин містить удвічі менше ДНК, ніж батьківська клітина. Таким чином утворюються, наприклад, статеві клітини.

Мейоз відбувається шляхом двох послідовних поділів, інтерфаза між якими вкорочена, а в рослинних клітинах узагалі може бути відсутня.

Під час профази першого поділу (профази І) починається спіралізація хромосом, однак хроматиди кожної з них не розділяються. У подальшому гомологічні хромосоми зближуються, утворюють пари (кон'югація гомологічних хромосом). Цей процес починається в одній чи кількох точках, а потім поширюється на всю довжину хромосом. У цей час створюється враження, ніби в ядрі гаплоїдний набір хромосом, хоча насправді кожна складова цього набору являє собою пару гомологічних хромосом.

Під час кон'югації може спостерігатися процес кросинговеру (від англ. кросинговер — перехрест), під час якого гомологічні хромосоми обмінюються певними ділянками. Унаслідок кросинговеру утворюються нові комбінації різних станів певних (алельних) генів, що є одним із джерел спадкової мінливості.

Через певний час гомологічні хромосоми починають відходити одна від одної. При цьому вже стає помітним, що кожна з хромосом складається з двох хроматид, тобто утворюються комплекси з чотирьох хроматид (тетради), зчеплених у певних ділянках. Спостерігається подальше вкорочення та потовщення хромосом; у кінці фази гомологічні хромосоми розходяться, тобто тетради розпадаються. Зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка й починається формування веретена поділу.

У метафазі першого мейотичного поділу (метафазі І) нитки веретена поділу прикріплюються до центромер гомологічних хромосом, які лежать не в площині екваторіальної пластинки, як під час мітозу, а по обидва боки від неї.

Під час анафази першого мейотичного поділу (анафази І) гомологічні хромосоми відділяються одна від одної та рухаються до протилежних полюсів клітини. Центромери окремих хромосом не розділяються, і тому кожна хромосома складається з двох хроматид. У кінці фази біля кожного з полюсів клітини збирається половинний (гаплоїдний) набір хромосом. Розходження окремих гомологічних хромосом кожної пари є подією випадковою, тобто невідомо, яка з них відійде до того чи іншого полюса клітини. Це також є одним із джерел спадкової мінливості.

У телофазі першого мейотичного поділу (телофазі І) формується ядерна оболонка. У тварин і деяких рослин хромосоми деспіралізуються і здійснюється поділ цитоплазми; у багатьох рослин він може і не відбуватись. Отже, унаслідок першого мейотичного поділу виникають клітини або лише ядра з гаплоїдний набором хромосом. Інтерфаза між першим і другим мейотичними поділами вкорочена, молекули ДНК в цей час не подвоюються, а в клітинах багатьох рослин інтерфаза взагалі відсутня, тож вони відразу переходять до другого мейотичного поділу.

Під час профази II спіралізуються хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка, центріолі переміщуються (якщо вони є) до полюсів клітин, починає формуватися веретено поділу. Хромосоми наближуються до екваторіальної пластинки.

У метафазі II завершується спіралізація хромосом і формування веретена поділу. Центромери хромосом розташовуються в один ряд уздовж екваторіальної пластинки, і до них приєднуються нитки веретена поділу.

В анафазі II діляться центромери хромосом і хроматиди розходяться до полюсів клітини завдяки вкороченню ниток веретена поділу.

Під час телофази II хромосоми деспіралізуються, зникає веретено поділу, формуються ядерця та ядерна оболонка. Завершується телофаза II поділом цитоплазми. Отже, у результаті другого мейотичного поділу число хромосом залишається таким, як і після першого, але кількість ДНК, унаслідок розходження хроматид до дочірніх клітин, зменшується вдвічі.

Таким чином, після двох послідовних мейотичних поділів материнської диплоїдної клітини утворюються чотири гаплоїдні дочірні, кожна з яких має однаковий набір генів, але окремі гени різних дочірніх клітин можуть перебувати в різних станах (представлені різними алелями). Тобто дочірні клітини, що утворилися, можуть відрізнятися за спадковою інформацією.

4. Механізм загибелі відтворення клітин.

У багатоклітинних живих організмів виділяють два основні способи загибелі клітин — апоптоз і некроз. Загибель клітин може відбуватися внаслідок дії зовнішніх або внутрішніх факторів. До зовнішніх факторів можна віднести будь-які впливи, що призводять до пошкодження організму в цілому або його окремих клітин. Це і механічні пошкодження, і дія низьких або високих температур, і вплив різноманітних хімічних реагентів. Серед внутрішніх факторів найпоширенішим є старіння клітин. Вважається, що старіння може бути важливим механізмом стабілізації чисельності клітин в організмі. Безпосередні механізми старіння клітин досі залишаються нез'ясованими. Можливо, вони - пов’язані з накопиченням у клітинах помилок біосинтетичних механізмів. Загибель клітин може також відбуватися і внаслідок утрати ними своїх функцій. Тривалість життя різних клітин людського організму може бути дуже різкою. Так, деякі лейкоцити живуть лічені хвилини, клітини епітелію кишечнику — кілька діб, еритроцити — три місяці, а нейрони головного мозку — десятки років.

Апоптоз — це явище запрограмованої клітинної смерті. Іншими словами, це сукупність клітинних процесів, що призводять до загибелі клітини. На відміну від іншого виду клітинної смерті — некрозу — під час апоптозу не відбувається руйнування цитоплазматичної клітинної мембрани і, відповідно, вміст клітини не потрапляє в позаклітинне середовище.

Апоптоз, можливо, індукується після накопичення певної кількості генетичних помилок або через зменшення чутливості клітин до ростових сигналів, а ініціюється спеціальними сигналами й ферментами. Спочатку синтезуються ферменти, необхідні для здійснення загибелі клітин. Але не всі клітини з активованими ферментами гинуть, частина з них виживає завдяки активації генів-рятувальників і трофічних факторів. Далі процес апоптозу розгортається під впливом сигналів, які передаються до ядра, активацією летальних ( кілерних ) генів і шляхом синтезу апоптоз - специфічних білків.

Характерною ознакою є фрагментація ДНК у міжнуклеосомальних ділянках специфічною ендонуклезою — САБ (саsраsе асtіvated DNаsе) на фрагменти розміром, кратним 180-200 нуклеотидам. У результаті апоптозу відбувається утворення апоптичних тілець — мембранних везикул, які містять цілісні органели і фрагменти ядерного хроматину. Ці тільця поглинаються сусідніми клітинами чи макрофагами в результаті фагоцитозу. Так як позаклітинний матрикс не уражається клітинними ферментами, навіть за великої кількості апоптизуючих клітин, запалення не спостерігається.

Процес апоптозу є необхідним для фізіологічного регулювання кількості клітин організму, для знищення старих клітин, для формування лімфоцитів, що не є реактивними до своїх антигенів ( аутоантигенів ), для осіннього опадання листків рослин, для цитотоксичної дії Т-лімфоцитів кілерів, для ембріонального розвитку організму (зникнення шкірних перетинок між пальцями в ембріонів птахів) та ін. Так, за рахунок апоптозу в пуголовків жаб відбувається редукція хвоста під час переходу до життя в наземному середовищі. Порушення нормального апоптозу клітин призводить до неконтрольованого розмноження клітини й появи пухлини.

Некроз(від грец. Nɛкpóç; — смерть) — процес випадкової або патологічної смерті живих клітин або тканин. Це менш організований процес, ніж апоптоз клітин і запрограмована смерть тканин.

Некроз може відбуватися в результаті таких факторів, як припинення кровопостачання, дія органічних токсинів, чужорідних білків, механічне пошкодження, опіків. На відміну від апоптозу, прибирання клітинних уламків вмираючої клітини сусідніми клітинами та, у випадку хребетних тварин, фагоцитами імунної системи загалом стає важчим, оскільки неконтрольована смерть не супроводжується генерацією клітинних сигналів, які могли би вказати на наявність мертвих клітин та необхідність фагоцитозу їх уламків. Виділення внутрішньоклітинної речовини під час некрозу часто призводить до запалень.

Контроль знань й вмінь:

Дати відповіді на питання:

1. Які події передують розділу клітини?

2. Коли утворюється і коли зникає веретено розподілу?

3. Коли розчиняється і коли з’являється оболонка ядра при поділі клітини?

4. Який вигляд має метафазна пластинка? Завдяки чому хромосоми можуть вишикуватися центром ерами по екватору клітини?

5. У чому біозначення мітозу та мейозу?

6. Що таке мейоз,чим він відрізняється від мітозу?

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.