Клітинний цикл

Размещено на http://www.allbest.ru/

Клітинний цикл

Зміст

Вступ

1. Клітинний цикл: інтерфаза

1.1 Передсинтетичний період

1.2 Синтетичний період

1.3 Постсинтетичний період

2. Клітинний цикл: мітоз

2.1 Профаза

2.2 Метафаза

2.3 Анафаза

2.4 Телофаза

3. Біологічне значення мітозу

4. Мейоз

4.1 Мейоз І

4.2 Мейоз ІІ

5. Значення мейозу

Вступ

Клітина, як структурно-функціональна одиниця живого, здатна до самовідтворення, яке здійснюється шляхом поділу.

В еукаріотичних клітин існують два способи поділу - мітоз і мейоз. Стосовно клітин, які діляться шляхом мітозу, вживається поняття клітинний цикл - період життя клітини вiд її утворення до моменту поділу.

1. Клітинний цикл: інтерфаза

Клітинний цикл складається з інтерфази і власне мітотичного поділу (мітозу). Інтерфаза складається з трьох періодів:

- передсинтетичного G1;

- синтетичного S;

- постсинтетичного G2.

1.1 Передсинтетичний період

Передсинтетичний період характеризується інтенсивним ростом клітини, активним синтезом білків, збільшенням об'єму цитоплазми та площі клітинних мембран. Клітина містить диплоїдний набір хромосом, кожна хромосома складається з однієї хроматиди. Вміст генетичного матеріалу в клітині в цей період позначається таким чином: 2n1хр (диплоїдний набір хромосом, кожна хромосома складається з однієї хроматиди). Тривалість цього періоду може бути від декількох годин до декількох років і навіть десятиріч залежно від типу клітини.

Рис. 1. - Клітинний цикл:

1.2 Синтетичний період

У синтетичний період (S) у клітині проходить реплікація молекул ДНК. У цей період відбувається подвоєння хроматид, і до його закінчення вміст генетичної інформації в клітині стає 2n2хр (диплоїдний набір хромосом, кожна хромосома складається з двох хроматид).

У клітині йдуть обмінні процеси, і вона продовжує виконувати свої основні функції.

Тривалість цього періоду від декількох хвилин до 6-12 ч.

Рис. 2. - Схема мітозу:

Где:

А, Б - інтерфаза;

В, Г - профаза;

Д - метафаза;

Е - анафаза;

Ж, З - телофаза:

1 - центромера;

2 - ядерце;

3 - центріоль;

4 - хромосома;

5 - ядерна оболонка;

6 - веретено.

1.3 Постсинтетичний період

У постсинтетичному, або премітотичному, періоді (G2,) продовжується синтез РНК і білків (переважно для побудови мітотичного апарату), йдуть обмінні процеси, нагромаджується енергія АТФ.

Клітина поступово припиняє виконання своєї основної функції, збільшується в'язкість цитоплазми. До кінця цього періоду подвоюються центріолі. Зміст генетичної інформації залишається колишнім (2n2хр). Тривалість цього періоду 3-4 год. В інтерфазі клітина збільшується в розмірах і порушується ядерно-плазмове відношення, що є основною причиною настання поділу клітин.

Складові стадії.

Пресинтетичний Інтенсивний синтез білка та ріст клітини Зумовлює умови для періоду між період поділами клітин (загалом - період між поділами клітин).

Синтетичний період: редуплікація ДНК, синтез білків хромосом, потовщення хромосом.

Постсинтетичний Інтенсивна підготовка до мітозу період.

2. Клітинний цикл: мітоз

Мітоз (від грец. mitos - нитка) складається з чотирьох фаз:

- Профази;

- Метафази;

- Анафази;

- Телофази.

2.1 Профаза

В профазі збільшується об'єм ядра, хромосоми стають видимими унаслідок того, що спіралізувалися по дві центріолі, розходяться до полюсів клітини. Унаслідок того, що хромосоми спаралізувалися, стає неможливим прочитування генетичної інформації з ДНК і припиняється синтез РНК.

Між полюсами протягуються нитки ахроматинового веретена - формується апарат, який забезпечує розбіжність хромосом до полюсів клітини. У кінці профази ядерна оболонка розпадається на окремі фрагменти, краї яких стуляються.

Утворюються дрібні пухирці, схожі з ендоплазматичною сіткою. Протягом профази продовжується спіралізування хромосом, які стають товстими і короткими. Після розпаду ядерної оболонки хромосоми вільно і безладно лежать у цитоплазмі. Генетична інформація в клітині залишається незмінною (2n2хр).

2.2 Метафаза

У метафазі спіралізація хромосом стає максимальною, і укорочені хромосоми спрямовуються до екватора клітини, розташовуючись на рівній відстані від полюсів. Центромірні ділянки хромосом знаходяться строго в одній площині, а сестринські центроміри і хроматиди повернені до протилежних полюсів. Мітотичне веретено вже повністю сформоване і складається з ниток, які сполучають полюси з центромірами хромосом. У метафазі виразно видно, що хромосома складається з двох хроматид (2n2хр), сполучених тільки в області центроміри.

2.3 Анафаза

В анафазі центроміри відокремлюються і з цієї миті хроматиди стають самостійними хромосомами. Нитки веретена, прикріплені до центромірів, тягнуть хромосоми до полюсів клітини, а плечі хромосом при цьому пасивно слідують за центромірою. Таким чином, в анафазі хроматиди подвоєних ще в інтерфазі хромосом точно розходяться до полюсів клітини. У цей момент у клітині знаходяться два диплоїдні набори хромосом, але кожна хромосома містить одну хроматиду (2n1хр біля кожного полюса).

2.4 Телофаза

Завершується мітоз телофазою. Хромосоми, що зібралися у полюсів, деспіралізуються і стають погано видимими.

Із структур мембран цитоплазми утворюється ядерна оболонка. У клітинах тварин цитоплазма ділиться шляхом перетяжки тіла клітини на дві менші за розмірами, кожна з яких містить один диплоїдний набір хромосом (2n1xp). У клітинах рослин цитоплазматична мембрана виникає в середині клітини і розповсюджується до периферії, розділяючи клітину навпіл.

Після утворення поперечної цитоплазматичної мембрани у рослинних клітин з'являється целюлозна стінка.

3. Біологічне значення мітозу

У життєвому циклі клітини мітоз - відносно коротка стадія, що звичайно продовжується від 0,5 до 3 год. Починаючи з першого мітотичного поділу зиготи, всі дочірні клітини, що утворилися в результаті мітозу, містять однаковий набір хромосом і одні й ті ж гени.

Отже, мітоз - це спосіб поділу клітин, який полягає в точному розподілі генетичного матеріалу між дочірніми клітинами. У результаті мітозу обидві дочірні клітини одержують диплоїдний набір хромосом.

Біологічне значення мітозу величезне. Постійність будови і правильність функціонування органів і тканин багатоклітинного організму була б неможливою без збереження ідентичного набору генетичного матеріалу в незліченних клітинних поколіннях.

Мітоз забезпечує такі важливі явища життєдіяльності, як ембріональний розвиток, зростання, відновлення органів і тканин після пошкодження, підтримка структурної цілісності тканин при постійній втраті клітин у процесі їх функціонування (заміщення загиблих еритроцитів, клітин шкіри, які злущилися, епітелію кишечнику тощо).

Мітоз.

Складові стадії.

Профаза.

Спіралізація ДНК, утворення подвійних.

Збільшення кількості клітин і рівномірний (профазних) хромосом, перехід ядерного матеріалу в розподіл генетичного матеріалу між хромосоми, руйнування ядерної оболонки двома дочірніми клітинами (загалом - процес утворення двох дочірніх клітин, ідентичних материнській клітині).

Метафаза.

Розміщення подвійних (метафазних) хромосом по відновлення тканин у процесі їхнього екватору, прикріплення хромосом центромерами до старіння) ахроматинових ниток, повздовжнє розщеплення хромосом, подвоєння центріолей.

Анафаза.

Руйнування центромерних зв'язок, розходження одинарних (анафазних) хромосом до полюсів, додаткове розходження полярних зон веретена поділу.

Телофаза.

Деспіралізація хромосом, формування оболонки ядер і ядерця, поділ цитоплазми (цитокінез) та руйнування веретена поділу.

4. Мейоз

Мейоз - спосіб поділу клітин, під час якого відбувається зменшення (редукція) кількості хромосом і перехід клітин з диплоїдного стану в гаплоїдний. Мейоз включає два поділи - редукційний (перший) і екваційний (другий). Кожний з них поділяється на ряд стадій (фаз): профазу, метафазy, анафазу і телофазу. Процеси, що йдуть в інтерфазі І мейозу, ідентичні таким під час мітозу: відбувається інтенсивний синтез білків, збільшення поверхні клітинних мембран, подвоєння ДНК.

4.1 Мейоз І

Профаза І. Спостерігається попарне зближення подвоєних гомологічних і спіралізованих хромосом (утворення бівалентів). Відбувається кросинговер - злиття й обмін гомологічними ділянками. Руйнується ядерна оболонка, розходяться центріолі.

Метафаза І. Біваленти гомологічиих хромосом розташовуються на екваторі клітини, нитки веретена поділу прикріплюються до центромер.

Анафаза І. До полюсів клітини розходяться подвоєні хромосоми (не сестринські хроматиди, як у мітозі) - по одній хромосомі з кожного біваленту. Відбувається двократне зменшенкя (редукція) кількості хромосом і їх випадковий перерозподіл у майбутніх гаметах.

Телофаза І. Утворюються дочірні клітини вже з гаплоїдним набором хромосом. Кожна хромосома складається з двох сестринських хроматид, ідентичних одна одній.

4.2 Мейоз ІІ

Після першого редукційного поділу мейозу клітини вступають у коротку інтерфазу ІІ, яка не супроводжується подвоєнням ДНК. Потім починається другий поділ - екваційний. В анафазі ІІ дочірні хроматиди розходяться до протилежних полюсів клітини, а в телофазі ІІ з двох клітин, що виникли під час редукційнoго поділу, утворюються чотири клітини, які несуть гаплоїдний набір хромосом.

Мейоз здійснюється під час утворення статевих клітин у тварин і спор у багатьох рослин (нестатеве розмноження).

5. Значення мейозу

Статеве розмноження. У організмів, що розмножуються статевим шляхом, в результаті мейозу утворюються чотири дочірні клітини, кожна з яких містить половинне число хромосом у порівнянні з батьківською клітиною. При заплідненні ядра двох статевих клітин (гамет) зливаються, утворюючи зиготу, яка містить постійне для кожного виду число хромосом. У всіх організмів це число відповідає диплоїдному (2n) стану (виключення з цього правила складає полуплоїдизація).

Якби не було мейозу, злиття гамет приводило б до подвоєння числа хромосом в кожному новому поколінні, отриманому статевим способом.

У всіх організмів із статевим розмноженням це запобігається завдяки особливому клітинному поділу, що відбувається на якій-небудь стадії життєвого циклу, при якому диплоїдне число хромосом (2n) зменшується до гаплоїдного (n). біологічний редукція генетичний

Генетична мінливість.

Мейоз створює також можливості для виникнення в гаметах нових генних комбінацій. Це веде до змін в генотипі і фенотипі потомства, одержаного в результаті злиття гамет.

Механізми мейозу, що беруть участь в створенні цієї мінливості, зводяться до наступного:

1. Зменшення числа хромосом від диплоїдного до гаплоїдного супроводиться розбіжністю (розділенням) алелей, так що кожна гамета несе тільки один алель за даним локусом;

2. Розташування бівалентів у екваторіальній пластинці веретена в метафазі І і хромосом в метафазі II визначається випадковим чином. Подальше їх розділення в анафазах І і II відповідно створює нові комбінації алелей у гаметах. Цей процес, званий незалежним поділом, приводить до випадкового поділу материнських і батьківських хромосом між дочірніми ядрами. Він лежить в основі другого закону Менделя;

3. У результаті утворення хіазм між гомологічними хромосомами в профазі І часто відбувається кросинговер, який веде до виникнення нових комбінацій алелей у хромосомах статевих клітин. При цьому розпадаються існуючі раніше групи зчеплення і виникають нові.

Размещено на Allbest.ru