Proces pośredniego podziału komórek. Rodzaje podziału jądra komórkowego. Podział komórek eukariotycznych

Podział komórek jest centralnym punktem reprodukcji.

W procesie podziału z jednej komórki powstają dwie komórki. Na podstawie asymilacji substancji organicznych i nieorganicznych komórka tworzy własną komórkę o charakterystycznej budowie i funkcjach.

W podziale komórki można zaobserwować dwa główne momenty: podział jądrowy - mitozę i podział cytoplazmatyczny - cytokinezę, czyli cytotomię. Główna uwaga genetyków nadal skupia się na mitozie, ponieważ z punktu widzenia teorii chromosomów jądro uważane jest za „organ” dziedziczności.

W procesie mitozy następuje:

podwojenie substancji chromosomowej;
zmiany stanu fizycznego i organizacji chemicznej chromosomów;
rozbieżność chromosomów córki, a raczej siostry, względem biegunów komórki;
późniejszy podział cytoplazmy i całkowite odtworzenie dwóch nowych jąder w komórkach siostrzanych.

Zatem cały cykl życia genów jądrowych opiera się na mitozie: duplikacja, dystrybucja i funkcjonowanie; W wyniku zakończenia cyklu mitotycznego komórki siostrzane otrzymują jednakowe „dziedziczenie”.

Podczas podziału jądro komórkowe przechodzi przez pięć kolejnych etapów: interfazę, profazę, metafazę, anafazę i telofazę; niektórzy cytologowie identyfikują kolejny szósty etap - prometafazę.

Pomiędzy dwoma kolejnymi podziałami komórkowymi jądro znajduje się w fazie interfazy. W tym okresie jądro podczas utrwalania i barwienia ma strukturę siatkową utworzoną poprzez barwienie cienkich nitek, które w kolejnej fazie formują się w chromosomy. Chociaż interfaza nazywana jest inaczej faza jądra spoczynkowego na samym ciele procesy metaboliczne w jądrze w tym okresie zachodzą z największą aktywnością.

Profaza jest pierwszym etapem przygotowania jądra do podziału. W profazie siateczkowa struktura jądra stopniowo zamienia się w nici chromosomalne. Od najwcześniejszej profazy, nawet w mikroskopie świetlnym, można zaobserwować dwoistą naturę chromosomów. Sugeruje to, że w jądrze to właśnie we wczesnej lub późnej interfazie zachodzi najważniejszy proces mitozy - podwojenie, czyli reduplikacja chromosomów, w którym każdy z chromosomów matki buduje podobny - potomny. W rezultacie każdy chromosom wydaje się być podłużnie podwojony. Jednakże te połówki chromosomów, które są tzw chromatydy siostrzane, nie różnią się profazą, ponieważ łączy je jeden wspólny obszar - centromer; region centromerowy dzieli się później. W profazie chromosomy ulegają skręceniu wzdłuż własnej osi, co prowadzi do ich skracania i pogrubiania. Należy podkreślić, że w profazie każdy chromosom w kariolimfie jest umiejscowiony losowo.

W komórkach zwierzęcych, nawet w późnej telofazie lub bardzo wczesnej interfazie, następuje duplikacja centrioli, po czym w profazie centriole potomne zaczynają zbiegać się do biegunów i formacji astrosfery i wrzeciona, zwanych nowym aparatem. W tym samym czasie jąderka rozpuszczają się. Zasadniczym sygnałem końca profazy jest rozpuszczenie błony jądrowej, w wyniku czego chromosomy trafiają do ogólnej masy cytoplazmy i karioplazmy, które obecnie tworzą myksoplazmę. To kończy profazę; komórka wchodzi w metafazę.

Ostatnio badacze zaczęli rozróżniać etap pośredni, zwany profazą i metafazą prometafaza. Prometafaza charakteryzuje się rozpuszczeniem i zanikiem błony jądrowej oraz ruchem chromosomów w kierunku płaszczyzny równikowej komórki. Ale do tego momentu tworzenie wrzeciona achromatyny nie zostało jeszcze zakończone.

Metafaza zwany etapem zakończenia układu chromosomów na równiku wrzeciona. Charakterystyczne ułożenie chromosomów w płaszczyźnie równikowej nazywane jest płytką równikową lub metafazową. Ułożenie chromosomów względem siebie jest losowe. W metafazie wyraźnie ujawnia się liczba i kształt chromosomów, szczególnie podczas badania płytki równikowej z biegunów podziału komórkowego. Wrzeciono achromatyny jest w pełni uformowane: włókna wrzeciona uzyskują gęstszą konsystencję niż reszta cytoplazmy i są przyczepione do regionu centromerowego chromosomu. Cytoplazma komórki w tym okresie ma najniższą lepkość.

Anafaza nazywana kolejną fazą mitozy, podczas której chromatydy dzielą się, które można teraz nazwać chromosomami siostrzanymi lub potomnymi, i rozchodzą się w kierunku biegunów. W tym przypadku przede wszystkim regiony centromerowe odpychają się, a następnie same chromosomy rozchodzą się w stronę biegunów. Trzeba powiedzieć, że rozbieżność chromosomów w anafazie zaczyna się jednocześnie - „jak na rozkaz” - i kończy się bardzo szybko.

Podczas telofazy chromosomy potomne ulegają spirali i tracą swoją widoczną indywidualność. Tworzy się powłoka rdzenia i sam rdzeń. Rekonstrukcja jądra przebiega w odwrotnej kolejności niż zmiany, którym uległo w profazie. Na koniec przywracane są również jąderka (lub jąderka) i to w tej samej ilości, w jakiej były obecne w jądrach macierzystych. Liczba jąderek jest charakterystyczna dla każdego typu komórki.

Jednocześnie rozpoczyna się symetryczny podział ciała komórki. Jądra komórek potomnych wchodzą w stan interfazy.

Powyższy rysunek przedstawia schemat cytokinezy w komórkach zwierzęcych i roślinnych. W komórce zwierzęcej podział następuje poprzez splatanie cytoplazmy komórki macierzystej. W komórce roślinnej dochodzi do tworzenia przegrody komórkowej z obszarami blaszek wrzecionowych, tworzących w płaszczyźnie równikowej przegrodę zwaną fragmoplastem. To kończy cykl mitotyczny. Czas jego trwania zależy najwyraźniej od rodzaju tkanki, stanu fizjologicznego organizmu, czynników zewnętrznych (temperatura, warunki świetlne) i trwa od 30 minut do 3 h. Według różnych autorów prędkość przejścia poszczególnych faz jest zmienna.

Zarówno wewnętrzne, jak i zewnętrzne czynniki środowiskowe oddziałujące na wzrost organizmu i jego stan funkcjonalny wpływają na czas trwania podziału komórki i jego poszczególnych faz. Ponieważ jądro odgrywa ogromną rolę w procesach metabolicznych komórki, naturalne jest przekonanie, że czas trwania faz mitotycznych może się różnić w zależności od stanu funkcjonalnego tkanki narządu. Ustalono na przykład, że podczas odpoczynku i snu zwierząt aktywność mitotyczna różnych tkanek jest znacznie wyższa niż podczas czuwania. U wielu zwierząt częstotliwość podziałów komórkowych maleje w świetle i wzrasta w ciemności. Zakłada się również, że hormony wpływają na aktywność mitotyczną komórki.

Przyczyny decydujące o gotowości komórki do podziału nadal pozostają niejasne. Istnieją powody, aby zasugerować kilka powodów:

podwojenie masy protoplazmy komórkowej, chromosomów i innych organelli, przez co zakłócane są relacje jądro-plazma; Aby się podzielić, komórka musi osiągnąć określoną masę i objętość charakterystyczną dla komórek danej tkanki;
podwojenie chromosomu;
wydzielanie specjalnych substancji przez chromosomy i inne organelle komórkowe, które stymulują podział komórek.

Mechanizm rozbieżności chromosomów do biegunów w anafazie mitozy również pozostaje niejasny. Wydaje się, że aktywną rolę w tym procesie odgrywają włókna wrzecionowe, reprezentujące włókna białkowe zorganizowane i zorientowane przez centriole i centromery.

Charakter mitozy, jak już powiedzieliśmy, różni się w zależności od rodzaju i stanu funkcjonalnego tkanki. Komórki różnych tkanek charakteryzują się różnymi typami mitoz.W opisywanym typie mitozy podział komórek zachodzi w sposób równy i symetryczny. W wyniku symetrycznej mitozy komórki siostrzane są dziedzicznie równoważne zarówno pod względem genów jądrowych, jak i cytoplazmy. Jednak oprócz symetrycznej istnieją inne rodzaje mitozy, a mianowicie: mitoza asymetryczna, mitoza z opóźnioną cytokinezą, podział komórek wielojądrowych (podział syncytii), amitoza, endomitoza, endoreprodukcja i politenia.

W przypadku mitozy asymetrycznej komórki siostrzane są nierówne pod względem wielkości, ilości cytoplazmy, a także pod względem przyszłego losu. Przykładem tego jest nierówna wielkość komórek siostrzanych (córek) neuroblastów konika polnego, jaj zwierzęcych podczas dojrzewania i podczas fragmentacji spiralnej; kiedy jądra w ziarnach pyłku dzielą się, jedna z komórek potomnych może dalej się dzielić, druga nie, itd.

Mitoza z opóźnioną cytokinezą charakteryzuje się tym, że jądro komórkowe dzieli się wielokrotnie, a dopiero potem dzieli się ciało komórki. W wyniku tego podziału powstają komórki wielojądrowe, takie jak syncytium. Przykładem tego jest tworzenie komórek bielma i produkcja zarodników.

Amitoza zwane bezpośrednim rozszczepieniem jądrowym bez tworzenia się wskaźników rozszczepienia. W tym przypadku podział jądra następuje poprzez „splatanie” go na dwie części; czasami z jednego jądra powstaje kilka jąder na raz (fragmentacja). Amitoza występuje stale w komórkach wielu wyspecjalizowanych i patologicznych tkanek, na przykład w guzach nowotworowych. Można go zaobserwować pod wpływem różnych czynników szkodliwych (promieniowanie jonizujące i wysoka temperatura).

Endomitoza Tak nazywa się proces, w którym podwaja się rozszczepienie jądrowe. W tym przypadku chromosomy, jak zwykle, rozmnażają się w interfazie, ale ich późniejsza rozbieżność następuje wewnątrz jądra z zachowaniem otoczki jądrowej i bez tworzenia wrzeciona achromatyny. W niektórych przypadkach, pomimo rozpuszczenia błony jądrowej, chromosomy nie rozchodzą się do biegunów, w wyniku czego liczba chromosomów w komórce zwielokrotnia się nawet kilkadziesiąt razy. Endomitoza występuje w komórkach różnych tkanek zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych. Na przykład A.A. Prokofieva-Belgovskaya wykazała, że przez endomitozę w komórkach wyspecjalizowanych tkanek: w tkance podskórnej cyklopa, ciele tłuszczowym, nabłonku otrzewnej i innych tkankach klaczki (Stenobothrus) - zestaw chromosomów może wzrosnąć 10 razy . Ten wzrost liczby chromosomów jest powiązany z cechami funkcjonalnymi zróżnicowanej tkanki.

Podczas politenii liczba nici chromosomowych ulega zwielokrotnieniu: po reduplikacji na całej długości nie rozchodzą się i pozostają obok siebie. W tym przypadku liczba wątków chromosomowych w obrębie jednego chromosomu ulega zwielokrotnieniu, w wyniku czego zauważalnie wzrasta średnica chromosomów. Liczba takich cienkich nici w chromosomie polietylenowym może sięgać 1000-2000. W tym przypadku powstają tak zwane gigantyczne chromosomy. W przypadku politenii zapadają wszystkie fazy cyklu mitotycznego, z wyjątkiem głównej - reprodukcji pierwotnych nici chromosomu. Zjawisko politenii obserwuje się w komórkach wielu zróżnicowanych tkanek, na przykład w tkance gruczołów ślinowych muchówek, w komórkach niektórych roślin i pierwotniaków.

Czasami dochodzi do duplikacji jednego lub większej liczby chromosomów bez żadnych transformacji jądrowych – zjawisko to nazywa się endoreprodukcja.

Zatem wszystkie fazy mitozy komórkowej, składniki, są obowiązkowe tylko w przypadku typowego procesu.

W niektórych przypadkach, głównie w zróżnicowanych tkankach, cykl mitotyczny ulega zmianom. Komórki takich tkanek utraciły zdolność do reprodukcji całego organizmu, a aktywność metaboliczna ich jądra dostosowana jest do funkcji uspołecznionej tkanki.

Komórki embrionalne i merystemowe, które nie utraciły funkcji reprodukcyjnej całego organizmu i należą do tkanek niezróżnicowanych, zachowują pełny cykl mitozy, na którym opiera się rozmnażanie bezpłciowe i wegetatywne.

Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.

Zdolność do podziału jest najważniejszą właściwością komórek. Bez podziału nie można sobie wyobrazić wzrostu liczby istot jednokomórkowych, rozwoju złożonego organizmu wielokomórkowego z jednego zapłodnionego jaja, odnowy komórek, tkanek, a nawet narządów utraconych w trakcie życia organizmu. Podział komórek zachodzi etapami. Na każdym etapie podziału zachodzą pewne procesy. Prowadzą do podwojenia materiału genetycznego (synteza DNA) i jego dystrybucji pomiędzy komórkami potomnymi. Okres życia komórki od jednego podziału do drugiego nazywa się cyklem komórkowym.

Amitoza

Amitoza, czyli podział bezpośredni, to podział jądra międzyfazowego poprzez zwężenie bez tworzenia wrzeciona podziału (chromosomy są na ogół nie do odróżnienia w mikroskopie świetlnym). Podział ten zachodzi w organizmach jednokomórkowych (np. poliploidalne duże jądra orzęsków dzielą się na drodze amitozy), a także w niektórych wysoce wyspecjalizowanych komórkach roślin i zwierząt o osłabionej aktywności fizjologicznej, degenerujących się, skazanych na śmierć lub w różnych procesach patologicznych, takie jak wzrost złośliwy, zapalenie itp. Amitozę można zaobserwować w tkankach rosnącej bulwy ziemniaka, bielmie, ścianach jajnika słupka i miąższu ogonków liściowych. Ten typ podziału jest charakterystyczny dla komórek wątroby, komórek chrząstki i rogówki oka. Bardzo często podczas amitozy obserwuje się jedynie podział jądrowy, w tym przypadku mogą pojawić się komórki dwu- i wielojądrowe. Jeśli po podziale jądrowym następuje podział cytoplazmatyczny, wówczas rozmieszczenie składników komórkowych, takich jak DNA, jest dowolne. Amitoza, w przeciwieństwie do mitozy, jest najbardziej ekonomiczną metodą podziału, ponieważ koszty energii są bardzo niewielkie. Podział komórek u prokariotów jest zbliżony do amitozy. Komórka bakteryjna zawiera tylko jedną, najczęściej kolistą cząsteczkę DNA, przyczepioną do błony komórkowej. Przed podziałem komórki DNA jest replikowane w celu wytworzenia dwóch identycznych cząsteczek DNA, z których każda jest również przyczepiona do błony komórkowej. Kiedy komórka się dzieli, błona komórkowa rośnie pomiędzy tymi dwiema cząsteczkami DNA, tak że każda komórka potomna kończy się z jedną identyczną cząsteczką DNA. Proces ten nazwano bezpośrednim rozszczepieniem binarnym.

Przygotowanie do podziału. Organizmy eukariotyczne, składające się z komórek posiadających jądra, rozpoczynają przygotowanie do podziału na pewnym etapie cyklu komórkowego, w interfazie. To właśnie podczas interfazy w komórce zachodzi proces biosyntezy białek, a wszystkie najważniejsze struktury komórki ulegają podwojeniu. Wzdłuż pierwotnego chromosomu syntetyzowana jest jego dokładna kopia ze związków chemicznych obecnych w komórce, a cząsteczka DNA ulega podwojeniu. Podwójny chromosom składa się z dwóch połówek chromatyd. Każda chromatyda zawiera jedną cząsteczkę DNA. Interfaza w komórkach roślinnych i zwierzęcych trwa średnio 10-20 h. Następnie rozpoczyna się proces podziału komórki - mitoza.

Mitoza

Mitoza (od greckiego Mitos - nić) podział pośredni jest główną metodą podziału komórek eukariotycznych. Mitoza to podział jądra, który prowadzi do powstania dwóch jąder potomnych, z których każde ma dokładnie taki sam zestaw chromosomów jak jądro macierzyste. Po podziale jądrowym zwykle następuje podział samej komórki, dlatego też termin „mitoza” jest często używany w odniesieniu do podziału całej komórki. Mitozę po raz pierwszy zaobserwowali w zarodnikach paproci, skrzypu i mchów klubowych G. E. Russov, nauczyciel na Uniwersytecie w Dorpacie w 1872 r. i rosyjski naukowiec I. D. Czistyakow w 1874 r. Szczegółowe badania zachowania chromosomów w mitozie przeprowadzili: niemiecki botanik E. Strassburger w latach 1876-1879 na roślinach i przez niemieckiego histologa W. Flemminga w 1882 r. na zwierzętach.

Ryż. 1. Schematyczne przedstawienie mitozy w komórkach zwierzęcych

Podczas interfazy replikacja DNA zachodzi, gdy komórka przygotowuje się do podziału. Podczas profazy otoczka jądrowa ulega zniszczeniu i pomiędzy centriolami tworzy się wrzeciono. Na etapie metafazy chromosomy znajdują się w płaszczyźnie równikowej komórki. Kiedy następuje anafaza, zduplikowane chromosomy (zwane chromatydami) oddzielają się. W fazie telofazy chromosomy docierają do biegunów wrzeciona i komórka zaczyna dzielić się na dwie komórki potomne. Pod względem liczby i rodzaju chromosomów komórki potomne są identyczne z komórkami matki

Mitoza jest procesem ciągłym, ale dla ułatwienia badań biolodzy dzielą go na cztery etapy, w zależności od tego, jak chromosomy wyglądają w tym momencie pod mikroskopem świetlnym. Mitozę dzieli się na profazę, metafazę, anafazę i telofazę. W profazie chromosomy skracają się i pogrubiają w wyniku ich spiralizacji. W tym czasie podwójne chromosomy składają się z dwóch połączonych ze sobą chromatyd siostrzanych. Równolegle ze spiralizacją chromosomów zanika jąderko, a błona jądrowa ulega fragmentacji (rozpada się na osobne zbiorniki). Po zapadnięciu się błony jądrowej chromosomy leżą swobodnie i losowo w cytoplazmie. W profazie centriole (w tych komórkach, w których istnieją) rozchodzą się w stronę biegunów komórkowych. Pod koniec profazy zaczyna tworzyć się wrzeciono rozszczepienia, które powstaje z mikrotubul w wyniku polimeryzacji podjednostek białka.

W metafazie kończy się tworzenie wrzeciona rozszczepienia, które składa się z dwóch rodzajów mikrotubul: chromosomalnych, które wiążą się z centromerami chromosomów, i centrosomalnych (polarnych), które rozciągają się od bieguna do bieguna komórki. Każdy podwójny chromosom jest przyłączony do mikrotubul wrzeciona. Chromosomy wydają się być wypychane przez mikrotubule do równika komórki, to znaczy znajdują się w równej odległości od biegunów. Leżą w tej samej płaszczyźnie i tworzą tzw równikowy, Lub metafaza nagrywać. W metafazie wyraźnie widoczna jest podwójna struktura chromosomów, połączona jedynie w centromerze. W tym okresie łatwo jest policzyć liczbę chromosomów i zbadać ich cechy morfologiczne. W anafazie chromosomy potomne są rozciągane w kierunku biegunów komórek za pomocą mikrotubul wrzecionowych. Podczas ruchu chromosomy potomne wyginają się nieco jak spinka do włosów, której końce są zwrócone w stronę równika komórki. Zatem w anafazie chromatydy podwajają się w interfazie chromosomów rozchodzą się w stronę biegunów komórki. W tym momencie komórka zawiera dwa diploidalne zestawy chromosomów.

W telofazie zachodzą procesy odwrotne do tych obserwowanych w profazie: rozpoczyna się desspiralizacja (rozwijanie) chromosomów, które pęcznieją i stają się trudne do zobaczenia pod mikroskopem. Wokół chromosomów na każdym biegunie tworzy się otoczka jądrowa ze struktur błonowych cytoplazmy, a w jądrach pojawiają się jąderka. Wrzeciono rozszczepienia zostaje zniszczone. Na etapie telofazy cytoplazma oddziela się (cytotomia), tworząc dwie komórki. W komórkach zwierzęcych błona plazmatyczna zaczyna wnikać w obszar, w którym znajdował się równik wrzecionowy. W wyniku wgłobienia powstaje ciągła bruzda otaczająca komórkę wzdłuż równika i stopniowo dzieląca jedną komórkę na dwie.

W komórkach roślinnych w rejonie równika z resztek włókien wrzeciona powstaje formacja w kształcie beczki - fragmoplast. Liczne pęcherzyki kompleksu Golgiego napływają do tego obszaru z biegunów komórkowych, które łączą się ze sobą. Zawartość pęcherzyków tworzy płytkę komórkową, która dzieli komórkę na dwie komórki potomne, a błona pęcherzyków Golgiego tworzy brakujące błony cytoplazmatyczne tych komórek. Następnie na płytce komórkowej od strony każdej z komórek potomnych osadzane są elementy błon komórkowych. W wyniku mitozy z jednej komórki powstają dwie komórki potomne, posiadające ten sam zestaw chromosomów, co komórka macierzysta.

Biologiczne znaczenie mitozy polega zatem na ściśle identycznym rozmieszczeniu pomiędzy komórkami potomnymi materialnych nośników dziedziczności – cząsteczek DNA tworzących chromosomy. Dzięki równomiernemu rozmieszczeniu replikowanych chromosomów narządy i tkanki ulegają regeneracji po uszkodzeniu. Mitotyczny podział komórek to także cytologiczna reprodukcja organizmów.

Mejoza lub podział redukcyjny

Mejoza to specjalna metoda podziału komórek, w wyniku której dochodzi do zmniejszenia (zmniejszenia) liczby chromosomów o połowę. Po raz pierwszy została opisana przez W. Flemminga w 1882 r. u zwierząt i przez E. Strassburgera w 1888 r. u roślin. Mejoza wytwarza gamety. W wyniku redukcji zarodników i komórek rozrodczych zestawu chromosomów, każdy haploidalny zarodnik i gameta zawiera po jednym chromosomie z każdej pary chromosomów obecnych w danej komórce diploidalnej. W trakcie dalszego procesu zapłodnienia (połączenia gamet) organizm nowej generacji ponownie otrzyma diploidalny zestaw chromosomów, czyli kariotyp organizmów danego gatunku pozostaje stały przez wiele pokoleń. Zatem najważniejsze znaczenie mejozy polega na zapewnieniu stałości kariotypu u wielu pokoleń organizmów danego gatunku w trakcie rozmnażania płciowego.

Ryc.2. Ostateczny schemat mejozy

DNA i związane z nim białka są replikowane podczas interfazy. Podczas profazy otoczka jądrowa ulega zniszczeniu, a chromosomy homologiczne (z których każdy składa się z dwóch chromatyd połączonych centromerem) łączą się w pary. W tym czasie może nastąpić wymiana regionów pomiędzy czterema homologicznymi chromatydami. Po metafazie I dwa początkowo homologiczne chromosomy rozdzielają się na różne komórki. Podczas drugiego podziału centromer dzieli się, w wyniku czego każda nowa komórka zawiera jedną kopię każdego chromosomu. My.

Podział redukcyjny jest bowiem mechanizmem zapobiegającym ciągłemu wzrostowi liczby chromosomów podczas fuzji gamet, bez niego podczas rozmnażania płciowego liczba chromosomów podwajałaby się w każdym nowym pokoleniu. Innymi słowy, dzięki mejozie utrzymuje pewną i stałą liczbę chromosomów we wszystkich pokoleniach dowolnego gatunku roślin, zwierząt i grzybów. Kolejnym ważnym znaczeniem mejozy jest zapewnienie skrajnego zróżnicowania składu genetycznego gamet, zarówno w wyniku krzyżowania, jak i w wyniku różnych kombinacji chromosomów ojcowskich i matczynych podczas ich niezależnej dywergencji w anafazie I mejozy, co zapewnia pojawienie się zróżnicowanego i różnej jakości potomstwa podczas rozmnażania płciowego organizmów.

Edukacja

Wrzeciono... Opis, budowa i funkcje

Wrzeciono jest strukturą tymczasową, powstającą w procesach mitozy i mejozy, zapewniającą segregację chromosomów i podział komórek.

Podział komórek

Jest dwubiegunowy: układ mikrotubul powstałych w przestrzeni między biegunami ma kształt wrzeciona. W obszarze centromeru mikrotubule wrzeciona są przyłączone do kinetochorów chromosomu. Wzdłuż nich chromosomy przemieszczają się do biegunów.

Struktura

Wrzeciono składa się z trzech głównych elementów strukturalnych: mikrotubul, biegunów podziału i chromosomów. Bieguny podziału u zwierząt zorganizowane są przez centrosomy zawierające centriole. W przypadku braku centrosomów (w roślinach i oocytach u niektórych gatunków zwierząt) wrzeciono ma szerokie bieguny i nazywa się acentrosomami. W tworzeniu wrzeciona bierze udział inna struktura – białka motoryczne. Należą do dynein i kinezyn.

Wrzeciono ma konstrukcję dwubiegunową. Na obu biegunach znajdują się centrosomy - organelle będące ośrodkami organizacji mikrotubul. W strukturze centrosomu wyróżnia się dwa centriole, otoczone wieloma różnymi białkami. Skondensowane chromosomy, które wyglądają jak dwie chromatydy połączone w centromerze, znajdują się pomiędzy biegunami. W obszarze centromeru znajdują się kinetochory, do których przyczepiają się mikrotubule.

Tworzenie

Ponieważ wrzeciono jest strukturą odpowiedzialną za podział komórek, jego montaż rozpoczyna się w profazie. W roślinach i oocytach, przy braku centrosomów, błona jądrowa służy jako centrum organizacji mikrotubul. Mikrotubule zbliżają się do otoczki jądrowej i pod koniec profazy kończy się ich orientacja i powstaje „wrzeciono profazy” – oś przyszłego wrzeciona rozszczepienia.

Z uwagi na fakt, że w komórkach zwierzęcych ośrodkiem organizacji jest centrosom, początkiem powstawania wrzeciona podziału jest rozbieżność dwóch centrosomów w trakcie profazy. Jest to możliwe dzięki białkom motorycznym dyneinom: są one przyczepione do zewnętrznej powierzchni jądra, a także do wewnętrznej strony błony komórkowej. Grupa dynein przyczepiona do błony łączy się z mikrotubulami astralnymi i zaczyna przesuwać się w kierunku ujemnego końca, dzięki czemu centrosomy rozprzestrzeniają się wzdłuż przeciwnych odcinków błony komórkowej.

Wideo na ten temat

Zakończenie montażu

Ostateczne utworzenie wrzeciona podziału następuje na etapie prometafazy, po zaniku błony jądrowej zostaje ono zakończone, gdyż dopiero po tym centrosomy i mikrotubule mogą uzyskać dostęp do elementów wrzeciona.
Jest jednak jeden wyjątek: u pączkujących drożdży tworzenie wrzeciona następuje wewnątrz jądra.

Tworzenie się nici wrzecionowych i ich orientacja jest niemożliwa bez dwóch procesów: organizacji mikrotubul wokół chromosomów i ich wzajemnego łączenia na przeciwległych biegunach podziału. Wiele elementów niezbędnych do ostatecznego uformowania wrzeciona, w tym chromosomy i białka motoryczne, znajduje się wewnątrz jądra komórkowego, natomiast mikrotubule, a w komórce zwierzęcej centrosomy znajdują się w cytoplazmie, czyli składniki są izolowane z nawzajem. Dlatego tworzenie wrzeciona kończy się dopiero po zniknięciu otoczki jądrowej.

Przyłączenie chromosomów

Białko, a także wiele innych struktur bierze udział w tworzeniu wrzeciona, a proces ten został dobrze zbadany w komórkach zwierzęcych. Podczas profazy mikrotubule tworzą wokół centrosomów strukturę w kształcie gwiazdy, która rozchodzi się w kierunku promieniowym. Po zniszczeniu błony jądrowej dynamicznie niestabilne mikrotubule zaczynają aktywnie sondować ten obszar i mogą się do nich przyczepiać kinetochory chromosomowe. Część chromosomów natychmiast pojawia się na przeciwległych biegunach, natomiast reszta najpierw łączy się z mikrotubulami jednego z biegunów, a dopiero potem zaczyna przemieszczać się w stronę pożądanego bieguna. Po zakończeniu procesu chromosomy już związane z dowolnym biegunem zaczynają przyłączać kinetochory do mikrotubul z przeciwnego bieguna, dzięki czemu podczas procesu metafazy do kinetochorów przyłącza się od dziesięciu do czterdziestu rurek. Formacja ta nazywana jest wiązką kinetochorową. Stopniowo każdy z chromosomów zostaje powiązany z przeciwległym biegunem i tworzą płytkę metafazową w centralnej części wrzeciona.

Druga opcja

Istnieje inny scenariusz, w którym może powstać wrzeciono rozszczepienia. Jest to możliwe zarówno w przypadku komórek posiadających centrosomy, jak i komórek ich pozbawionych. W procesie tym uczestniczy kompleks pierścieniowy gamma-tubulina, dzięki któremu następuje zarodkowanie krótkich mikrotubul wokół chromosomów. Kanaliki przyłącza się do kinetochorów końcem dodatnim, po czym rozpoczyna się polimeryzacja mikrotubul, czyli regulowany wzrost. Końcówki ujemne „bezpieczają” i pozostają na biegunach podziału dzięki białkom motorycznym. Jeśli w tworzeniu wrzeciona podziału bierze udział para centrosomów, ułatwia to połączenie mikrotubul, ale proces jest możliwy bez nich.

Na równi

Wyraźne rozdzielenie chromosomów między dwiema komórkami powstałymi podczas podziału może nastąpić tylko wtedy, gdy sparowane chromatydy zostaną przyłączone do różnych biegunów swoimi kinetochorami. Bipolarna segregacja chromatyd nazywana jest amfitepową, ale podczas montażu wrzeciona występują inne opcje. Są one monotetyczne (jeden kinetochor jest podłączony do jednego bieguna) i syntetyczne (oba kinetochory chromosomu są połączone z jednym biegunem). W merotepice jeden kinetochor jest wychwytywany jednocześnie przez dwa bieguny. Stabilne jest tylko zwykłe wiązanie bipolarne, które zachodzi pod wpływem sił naprężających pochodzących od biegunów; inne metody wiązania są niestabilne i odwracalne, ale są możliwe ze względu na położenie kinetochorów.

Uwagi

Podobne materiały

Finanse
Co to jest firma ubezpieczeniowa? Struktura i funkcje

Firma ubezpieczeniowa to instytucja finansowa świadcząca usługi ubezpieczeniowe osobom fizycznym i organizacjom o różnych formach własności. Aby zrozumieć mechanizmy działania towarzystw ubezpieczeniowych, należy...

Biznes
Rosyjskie Wojskowe Siły Kosmiczne: opis, struktura i skład

Rosyjskie Siły Powietrzne rozpoczynają swoją historię 12 sierpnia 1912 roku – wówczas na rozkaz Sztabu Generalnego utworzono jednostkę lotniczą. A już gdy trwała I wojna światowa (1914-1918), lotnictwo stało się niezbędnym środkiem w...

Prawo
Relacje prawa cywilnego z innymi gałęziami prawa: opis, przykłady i funkcje

Interakcja między ludźmi to złożony proces, który wymaga ciągłej regulacji. Teza ta została wyprowadzona już w czasach starożytnych, kiedy państwa dopiero zaczynały tworzyć się jako integralne struktury. Su...

Prawo
Przymus to... Opis, rodzaje i środki przymusu

Przymus jest rodzajem skłonności, gdy dana osoba nie chce robić pewnych rzeczy. Takie działania, które wpychają ludzi w niepożądane, a nawet niedopuszczalne momenty, można uznać za...

Prawo
Władza sądownicza: koncepcja, struktura i funkcje

Każdy stan jest złożonym mechanizmem, który funkcjonuje dzięki swojej wewnętrznej strukturze. Jednak kraje nie zawsze były w takiej formie, w jakiej wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni do ich oglądania. Bardzo dawno temu zamiast stanu...

Prawo
Struktura i funkcje kultury prawnej

Niemal przez całą historię swojego rozwoju ludzkość próbowała znaleźć najskuteczniejszego i najskuteczniejszego regulatora stosunków społecznych. Przecież interakcja społeczeństwa następuje poprzez zjednoczenie ludzi...

Prawo
Armia brytyjska: główne gałęzie, struktura i funkcje

Armia każdego państwa jest tarczą mającą na celu ochronę spokojnego życia obywateli i integralności terytorialnej kraju. Ta formacja społeczna istniała na długo przed wynalezieniem pisma, pr…

Zdrowie
Kim jest onkolog: opis, obowiązki i funkcje

Na świecie istnieje ogromna liczba chorób, z których każda jest leczona przez odpowiedniego lekarza. W dzisiejszych czasach trudno zrozumieć wąską specjalizację lekarską, ponieważ oprócz takich pojęć jak „dentysta”, &l...

Zdrowie
Odcinki jelita cienkiego: opis, budowa i funkcje

Jak jelito cienkie i grube współdziałają ze sobą? Czym charakteryzują się prace przedstawionych odcinków przewodu pokarmowego? Jaką rolę odgrywają odcinki jelita cienkiego w procesie wchłaniania składników odżywczych...

Zdrowie
Narządy równowagi i słuchu: opis, budowa i funkcje

Narządy równowagi i słuchu to zespół struktur odbierających wibracje, identyfikujących fale dźwiękowe i przekazujących sygnały grawitacyjne do mózgu. Główne receptory zlokalizowane są w tzw.

Wyszukaj wykłady

Zapoznaj się z rodzajami podziałów komórkowych. Wpisz do protokołu tabelę „Rodzaje podziału komórek”

2. Zbadaj kariokinezę komórek korzenia cebuli na szkiełkach mikroskopowych i naszkicuj ją.

3. Korzystając z tabeli edukacyjnej, przestudiuj schemat podziału komórek mejotycznych. Narysuj to w albumie.

4. Rozwiązuj problemy sytuacyjne.

PRACA W LABORATORIUM

8. Literatura:

Główny:

Rodzaje i rodzaje podziałów komórkowych.

Biologia: w 2 książkach. Książka 1: Podręcznik. dla lekarzy specjalistów uniwersytety / wyd. V.N.Yarygina. 6. wyd. -M.: Szkoła wyższa, 2004.- s. 55-61

2. Biologia/A.A.Slyusarev, S.V.Zhukova.- K.: Szkoła Vishcha. Wydawnictwo główne, 1992.- s. 41-45

3. Biologia. Przewodnik po ćwiczeniach praktycznych dla studentów kierunków stomatologicznych, wyd. akad. RANS prof. V.V. Markina. wyd. M. „GEOTAR-Media” 2010

Dodatkowy:

10. Biologia medyczna: Pidruchnik /red. V.P.Pishak, Yu.I.Bazhori.-Vinnytsia: New book, 2004.- P.26-28, 104-107, 118-125

11. Alberts G., Gray D., Lewis J. i wsp. Biologia molekularna komórki. M.: Mir, 1986. – W 3 tomach, wyd. 2. T.1.- s. 176-177

12. Wykres struktury logicznej.

13. Notatki z wykładów.

CEL (ogólny): Należy zwrócić uwagę na ogólne zagadnienia cytologii i biologii molekularnej.

Lekcja prowadzona jest w celu utrwalenia wcześniej przestudiowanego materiału.

W kolokwium dopuszczani są studenci, którzy nie opuścili wykładów lub zajęć praktycznych oraz wypełnili i podpisali przez prowadzącego protokoły.

Ocena końcowa składa się z:

1. 40 zadań testowych (0 - 1 pkt) – maksymalnie 40 pkt.

2. 2 zadania (0-5-15 punktów za każde zadanie) - maksymalnie 30 punktów.

3. Pytanie teoretyczne (0-5-10 punktów) - maksymalnie 10 punktów.

__________________________________maksymalnie 80 punktów.

KRYTERIA OCENY:

WYNIK - DOSKONAŁY

BALA – DOBRZE

PUNKTY - DOSTARCZAJĄCE

©2015-2018 poisk-ru.ru
Wszelkie prawa należą do ich autorów. Ta witryna nie rości sobie praw do autorstwa, ale zapewnia bezpłatne korzystanie.
Naruszenie praw autorskich i naruszenie danych osobowych

Rdzeń. Podział jądra i komórki

Rdzeń ma zwykle kształt kulisty lub owalny. W skład jądra wchodzą: otoczka jądrowa, karioplazma, jąderka i chromatyna (chromosomy).

Koperta nuklearna utworzone przez dwie membrany (zewnętrzną i wewnętrzną). Dziury w otoczce jądrowej nazywane są porami. Za ich pośrednictwem następuje wymiana substancji między jądrem a cytoplazmą.

Karioplazma (nukleoplazma, sok jądrowy)– galaretowata zawartość wewnętrzna jądra.

Jądro– struktura kulista, której funkcją jest synteza rRNA.

Chromatyna- niespiralna cząsteczka DNA związana z białkami.

Rodzaje podziałów komórkowych

W tej postaci DNA występuje w niedzielących się komórkach.

W tym przypadku możliwe jest podwojenie (replikacja) DNA i implementacja informacji zawartej w DNA.

Chromosom- spiralna cząsteczka DNA związana z białkami. DNA jest zwijane przed podziałem komórki, aby dokładniej rozprowadzić materiał genetyczny. Na etapie metafazy każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd, powstałych w wyniku duplikacji DNA. Chromatydy są połączone ze sobą pierwotnym zwężeniem, czyli centromerem. Centromer dzieli chromosom na dwa ramiona.

Nazywa się zestaw chromosomów zawartych w jądrze zestaw chromosomów. Liczba chromosomów w komórce i ich kształt są stałe dla każdego rodzaju żywego organizmu.

Funkcje jądra: przechowywanie informacji genetycznej, przekazywanie jej komórkom potomnym podczas podziału; kontrola aktywności komórek.

Każda komórka rozpoczyna swoje życie w momencie oddzielenia się od komórki macierzystej i kończy swoje istnienie, dając możliwość pojawienia się komórkom potomnym. Natura zapewnia więcej niż jeden sposób podziału jądra, w zależności od ich struktury.

Metody podziału komórek

Podział jądra zależy od typu komórki:

— Rozszczepienie binarne (występujące u prokariotów).

— Amitoza (bezpośrednia metoda podziału).

— Mitoza (występująca u eukariontów).

— Mejoza (przeznaczona do podziału komórek rozrodczych).

Rodzaje podziałów jądrowych są zdeterminowane przez naturę i odpowiadają budowie komórki oraz funkcji, jaką pełni ona w makroorganizmie lub samodzielnie.

Binarne rozczepienie

Ten typ najczęściej występuje w komórkach prokariotycznych. Polega na podwojeniu kolistej cząsteczki DNA. Binarny rozszczepienie jądrowe nazywa się tak, ponieważ z komórki macierzystej powstają dwie komórki potomne o jednakowej wielkości.

Po odpowiednim przygotowaniu materiału genetycznego (cząsteczki DNA lub RNA), czyli podwojeniu, ze ściany komórkowej zaczyna tworzyć się poprzeczna przegroda, która stopniowo zwęża się i dzieli cytoplazmę komórkową na dwie w przybliżeniu równe części.

Drugi proces podziału nazywany jest pączkowaniem lub nierównym podziałem binarnym. W tym przypadku w części ściany komórkowej pojawia się występ, który stopniowo rośnie. Gdy rozmiary „pączka” i komórki macierzystej będą równe, nastąpi ich rozdzielenie. I ponownie syntetyzuje się część ściany komórkowej.

Amitoza

Ten podział jądrowy jest podobny do opisanego powyżej, z tą różnicą, że nie dochodzi do podwojenia materiału genetycznego. Metodę tę po raz pierwszy opisał biolog Remak. Zjawisko to występuje w komórkach zmienionych patologicznie (zwyrodnienie nowotworowe), jest także normą fizjologiczną dla tkanki wątroby, chrząstki i rogówki.

Proces podziału jądrowego nazywa się amitozą, ponieważ komórka zachowuje swoje funkcje, a nie je traci, jak podczas mitozy. To wyjaśnia właściwości patologiczne właściwe komórkom za pomocą tej metody podziału. Ponadto bezpośredni podział jądrowy zachodzi bez wrzeciona, więc chromatyna w komórkach potomnych jest nierównomiernie rozłożona. Następnie takie komórki nie mogą korzystać z cyklu mitotycznego. Czasami w wyniku amitozy powstają komórki wielojądrowe.

Mitoza

Jest to pośrednie rozszczepienie jądra. Najczęściej spotykany w komórkach eukariotycznych. Główna różnica między tym procesem polega na tym, że komórki potomne i komórka macierzysta zawierają tę samą liczbę chromosomów. Dzięki temu w organizmie utrzymuje się wymagana liczba komórek, możliwe są także procesy regeneracji i wzrostu. Flemming jako pierwszy opisał mitozę w komórce zwierzęcej.

Proces podziału jądrowego w tym przypadku dzieli się na interfazę i samą mitozę. Interfaza to stan spoczynku komórki w przerwie między podziałami. Jest w nim kilka faz:

1. Okres presyntetyczny - komórka rośnie, gromadzą się w niej białka i węglowodany, aktywnie syntetyzuje się ATP (trifosforan adenozyny).

2. Okres syntezy – materiał genetyczny podwaja się.

3. Okres postsyntetyczny - podwajają się elementy komórkowe, pojawiają się białka tworzące wrzeciono.

Fazy mitozy

Podział jądra komórki eukariotycznej jest procesem wymagającym utworzenia dodatkowej organelli – centrosomu. Znajduje się obok jądra, a jego główną funkcją jest tworzenie nowej organelli – wrzeciona. Ta struktura pomaga równomiernie rozprowadzać chromosomy między komórkami potomnymi.

Wyróżnia się cztery fazy mitozy:

1. Profaza: chromatyna w jądrze ulega kondensacji w chromatydy, które gromadzą się w pobliżu centromeru, tworząc chromosomy parami. Jąderka rozpadają się, a centriole przesuwają się w stronę biegunów komórek. Tworzy się wrzeciono rozszczepienia.

2. Metafaza: Chromosomy ułożone są w linii przechodzącej przez środek komórki, tworząc płytkę metafazową.

3. Anafaza: chromatydy ze środka komórki rozchodzą się w stronę biegunów, a następnie centromer rozdziela się na dwie części. Ruch ten jest możliwy dzięki wrzecionu, którego nici kurczą i rozciągają chromosomy w różnych kierunkach.

4. Telofaza: powstają jądra potomne. Chromatydy zamieniają się z powrotem w chromatynę, powstaje jądro i tworzą się w nim jąderka. Wszystko kończy się podziałem cytoplazmy i utworzeniem ściany komórkowej.

Znaczenie mitozy

Mitotyczny podział jądrowy jest sposobem na utrzymanie stałego zestawu chromosomów. Komórki potomne mają ten sam zestaw genów co matka i wszystkie związane z nimi cechy. Mitoza jest niezbędna do:

— wzrost i rozwój organizmu wielokomórkowego (z fuzji komórek rozrodczych);

- przemieszczanie się komórek z dolnych warstw do górnych, a także wymiana komórek krwi (erytrocyty, leukocyty, płytki krwi);

- odbudowa uszkodzonych tkanek (u niektórych zwierząt zdolności regeneracyjne są warunkiem niezbędnym do przetrwania, na przykład u rozgwiazd lub jaszczurek);

- rozmnażanie bezpłciowe roślin i niektórych zwierząt (bezkręgowców).

Mejoza

Mechanizm podziału jąder komórek rozrodczych różni się nieco od mechanizmu somatycznego. W rezultacie powstają komórki, które mają o połowę mniej informacji genetycznej niż ich poprzedniczki. Jest to konieczne, aby utrzymać stałą liczbę chromosomów w każdej komórce ciała.

Mejoza zachodzi w dwóch etapach:

— etap redukcji;

— etap równa.

Prawidłowy przebieg tego procesu jest możliwy tylko w komórkach o równym zestawie chromosomów (diploidalny, tetraploidalny, heksaproidowy itp.). Oczywiście mejoza może wystąpić w komórkach z nieparzystym zestawem chromosomów, ale wtedy potomstwo może nie być zdolne do życia.

To właśnie ten mechanizm zapewnia bezpłodność w małżeństwach międzygatunkowych. Ponieważ komórki rozrodcze zawierają różne zestawy chromosomów, utrudnia to ich fuzję i wytwarzanie zdolnego do życia lub płodnego potomstwa.

Zdolność do podziału jest najważniejszą właściwością komórek. Bez podziału nie można sobie wyobrazić wzrostu liczby istot jednokomórkowych, rozwoju złożonego organizmu wielokomórkowego z jednego zapłodnionego jaja, odnowy komórek, tkanek, a nawet narządów utraconych w trakcie życia organizmu. Podział komórek zachodzi etapami. Na każdym etapie podziału zachodzą pewne procesy. Prowadzą do podwojenia materiału genetycznego (synteza DNA) i jego dystrybucji pomiędzy komórkami potomnymi. Nazywa się okres życia komórki od jednego podziału do drugiego cykl komórkowy.

Amitoza

Mitoza

Ryż. 1. Schematyczne przedstawienie mitozy w komórkach zwierzęcych

Mejoza lub podział redukcyjny

Ryc.2. Ostateczny schemat mejozy

Podział redukcyjny jest bowiem mechanizmem zapobiegającym ciągłemu wzrostowi liczby chromosomów podczas fuzji gamet, bez niego podczas rozmnażania płciowego liczba chromosomów podwajałaby się w każdym nowym pokoleniu. Innymi słowy, dzięki mejozie utrzymuje pewną i stałą liczbę chromosomów we wszystkich pokoleniach dowolnego gatunku roślin, zwierząt i grzybów. Innym ważnym znaczeniem mejozy jest zapewnienie skrajnej różnorodności składu genetycznego gamet, zarówno w wyniku krzyżowania, jak i w wyniku różnych kombinacji chromosomów ojcowskich i matczynych z ich niezależną rozbieżnością w anafazie I mejozy, co zapewnia pojawienie się różnorodnego i różnej jakości potomstwa podczas rozmnażania płciowego organizmów.

Jądro (jądro) ma różny kształt, najczęściej okrągły, owalny, rzadziej pręcikowy lub nieregularny. Kształt jądra czasami zależy od kształtu komórki. Na przykład w gładkich miocytach, które mają kształt wrzeciona, kształt jądra ma kształt pręcika. Zazwyczaj w komórkach okrągłych lub prostopadłościennych komórkach nabłonkowych jądra mają okrągły kształt. Na przykład limfocyty krwi mają okrągły kształt, a ich jądra są zwykle okrągłe. Ale często kształt jądra nie zależy od kształtu komórek. Na przykład w granulocytach krwi, które mają okrągły kształt, jądro może być segmentowane lub mieć kształt pręcika. W granulocytach neutrofili we krwi kobiety jądra mogą mieć towarzysza lub satelitę, którym jest chromatyna płciowa, w kształcie podudzia. Co to jest rdzeniowy? Jest to system genetycznego determinowania i regulacji syntezy białek. Czym jest determinacja? DETERMINACJA to przeznaczenie lub prościej program, według którego komórka się rozwija. Zatem jądro spełnia 2 FUNKCJE: 1) przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych do komórek potomnych; 2) regulacja syntezy białek.

Jak realizowana jest pierwsza funkcja, tj. przechowywanie informacji dziedzicznych? Przechowywanie informacji dziedzicznych zapewnia fakt, że DNA chromosomów zawiera enzymy naprawcze, które przywracają chromosomy jądrowe po ich uszkodzeniu. W jaki sposób informacja jest przekazywana do komórek potomnych? Podczas interfazy do każdej cząsteczki DNA przyłączana jest jej dokładna kopia. Te dokładnie identyczne kopie DNA są następnie równomiernie rozprowadzane pomiędzy komórkami potomnymi, gdy komórka macierzysta się dzieli. W jaki sposób jądro uczestniczy w regulacji syntezy białek? Synteza białek jest regulowana dzięki temu, że na powierzchni chromosomowego DNA ulegają transkrypcji wszystkie rodzaje RNA: informacyjny, rybosomalny i transportowy, które biorą udział w syntezie białek na powierzchni ziarnistego EPS cytoplazmy komórki. Jeśli ilość wszystkich tych RNA i rybosomów wzrasta, wzrasta synteza białek. Jeśli w jądrze wytwarzana jest niewielka ilość RNA, synteza białek maleje. Zatem jądro bierze udział w regulacji syntezy białek.

STRUKTURA RDZENIA. Jądro obejmuje chromatynę (chromatynę), jąderko (jąderko), otoczkę jądrową (jąderkolemę) i sok jądrowy (nukleoplazmę). CHROMATYNA jądra międzyfazowego nazywa się tak, ponieważ jest w stanie postrzegać (barwić) podstawowe barwniki. Co to jest chromatyna? Chromatyna to zdespiralizowane chromosomy, tj. chromosomy, które utraciły swój normalny kształt. W przypadku, gdy odcinek DNA chromosomu jest najbardziej rozproszony, wówczas w tym miejscu tworzy się luźna chromatyna, zwana EUHROMATYNĄ, która charakteryzuje się wysoką aktywnością. Jeśli odcinek DNA chromosomu nie jest rozproszony, ma on zwartą strukturę. Taka chromatyna nazywa się HETEROCHROMATYNA (heterochromatinum). Heterochromatyna nie jest aktywna.

Dlaczego euchromatyna jest aktywna, a heterochromatyna nieaktywna? AKTYWNOŚĆ euchromatyny tłumaczy się faktem, że włókienka DNA chromosomów są zdespiralizowane, tj. Odkryto geny, na powierzchni których zachodzi transkrypcja RNA. Stwarza to warunki do transkrypcji RNA. Jeśli DNA chromosomów nie jest despirowane, wówczas geny tutaj są zamknięte, co utrudnia transkrypcję RNA z ich powierzchni. W konsekwencji zmniejsza się ilość RNA i zmniejsza się synteza białek. Dlatego heterochromatyna jest nieaktywna.

FIBRYLE DNA. Zarówno chromosomy mitotyczne, jak i chromatyna jądra międzyfazowego obejmują włókna - prymitywne lub elementarne włókienka, które składają się z DNA w ilości 1 jednostki, białek histonowych i niehistonowych w ilości 1,3 jednostki oraz RNA, którego ilość wynosi 0,2 jednostki. Długość włókienek może wynosić od kilkuset mikronów do 7 cm Całkowita długość włókienek wszystkich chromosomów jądra ludzkiego wynosi 170 cm Włókna zawierają regiony niezależnej replikacji chromosomów, zwane REPLIKONAMI, ich długość wynosi 30 mikronów, całkowita liczba w ludzkim genomie wynosi do 50 000 replikonów.

Białka HISTONE tworzą bloki, z których każdy składa się z 8 cząsteczek. Bloki te nazywane są NUKLEOSOMAMI. Wokół nukleosomów owinięte jest włókienko DNA o grubości 5 nm, grubość nukleosomu wraz z włókienkiem wynosi 10 nm. Wraz z dalszą spiralizacją tego już spiralnego włókna, jego grubość osiąga 20 nm. Wśród białek chromatyny aż 80 procent stanowią białka histonowe. Ich FUNKCJĄ jest 1) specjalny układ chromosomowego DNA i 2) regulacja syntezy białek. Regulacja syntezy białek odbywa się poprzez ułożenie włókienek DNA na chromosomach. Jeśli podczas układania włókienek DNA nastąpi ostra kondensacja, wówczas powstaje gęsta chromatyna (heterochromatyna), która, jak już wiadomo, jest nieaktywna; jeśli podczas układania włókienek są one słabo spiralne, wówczas powstaje aktywna euchromatyna. Funkcją białek NON-HIST jest tworzenie macierzy jądrowej.

Ilość RNA w chromatynie wynosi ???, jeżeli w kilku miejscach znajduje się kilka jąderek. W miejscu, w którym zlokalizowane są jąderkowe organizatory chromosomów, znajduje się kilkaset genów, na powierzchni których następuje transkrypcja rybosomalnego RNA, z którego następnie powstają podjednostki rybosomalne. Jądra składają się z dwóch składników: 1) włóknistego, zlokalizowanego w środku i 2) ziarnistego, zlokalizowanego na powierzchni. Składnik włóknisty to włókienka RNA transkrybowane z powierzchni genów organizatora jąderkowego. Składnik ziarnisty to podjednostki rybosomów. Podjednostki rybosomów powstają w wyniku kompleksowania (połączenia) białek rybosomalnych z włókienkami rybosomalnego RNA. Białka rybosomalne są syntetyzowane na powierzchni ziarnistego ER cytoplazmy i przedostają się do jądra przez pory jądrowe, gdzie łączą się z r-RNA. Powstałe podjednostki rybosomów są transportowane przez pory jądrowe do cytoplazmy komórki, gdzie łączą się w rybosomy, które osiadają na powierzchni ziarnistego ER lub tworzą skupiska w cytoplazmie. Takie połączenia rybosomów w cytoplazmie nazywane są polisomami. Zatem regulacja syntezy białek w komórce odbywa się przez jąderko, ponieważ synteza białek zachodzi na rybosomach utworzonych w jąderkach.

Jądra mogą zniknąć zarówno normalnie, jak iw patologii. Kiedy jąderka zwykle znikają? Zwykle jąderka zanikają, gdy nadchodzi okres podziału komórkowego i rozpoczyna się spiralizacja włókienek DNA, w tym w obszarze organizatorów jąderkowych, następnie geny organizatorów jąderkowych, na które następuje transkrypcja r-RNA, transkrypcja r-RNA zatrzymuje się i jąderko znika. Może się to również zdarzyć, jeśli komórka zostanie narażona na działanie niektórych substancji toksycznych. Przed zniknięciem jąderko jest wycinane, tj. wewnętrzna część włóknista jest oddzielona od zewnętrznej części ziarnistej. Następnie zanika ziarnisty składnik jąderka, tj. zanikają podjednostki rybosomów i składnik włóknisty, tj. cząsteczki rRNA. Zatem im większy rozmiar jąderek lub im większa ich liczba, tym intensywniejsze jest tworzenie się podjednostek rybosomów i wzrost syntezy białek w komórce

Błona jądrowa (nukleolemma) składa się z dwóch membran: zewnętrznej (membrana nuklearna zewnętrzna) i wewnętrznej (membrana nuklearna wewnętrzna). Pomiędzy błonami znajduje się przestrzeń (jąderko cysterny). Zewnętrzna błona jądrowa jest pokryta rybosomami i jest ściśle związana z ER. Często można zobaczyć, jak zewnętrzna błona przechodzi do kanalików ziarnistego ER. Wewnętrzna błona jądrowa jest powiązana z chromatyną i włóknistymi składnikami jądrowymi. Nukleolemma ma pory jądrowe (pori nuklearny). Pory jądrowe obejmują kompleksy porów (complexus pori). Należą do nich: otwór porów (annulus pori) o średnicy około 90 mikronów, granulki porów (granula pori) i błona porów (membrana pori).

Otwór porów powstaje w wyniku stopienia membrany zewnętrznej i wewnętrznej. Drugim składnikiem kompleksu porów są granulki. Granulki ułożone są w 3 rzędach, po 8 granulek w każdym rzędzie. Wielkość granulek wynosi około 25 nm. Granulki każdego rzędu znajdują się wzdłuż obwodu otworu porów. Zewnętrzna warstwa granulek jest zwrócona w stronę cytoplazmy, wewnętrzna warstwa jest zwrócona w stronę karioplazmy, a trzecia warstwa znajduje się pomiędzy zewnętrzną a wewnętrzną. Włókna odchodzą od granulek. Włókna te łączą się z centralną granulką, tworząc błonę porów (membrana pori).

FUNKCJĄ porów jądrowych jest to, że za ich pośrednictwem zachodzi wymiana substancji pomiędzy karioplazmą a cytoplazmą komórki. Im więcej porów w jąderku, tym jądro jest bardziej aktywne. Jeśli aktywność jądra zostanie zmniejszona, wówczas liczba porów maleje, jeśli aktywność syntetyczna jądra jest bliska zeru, wówczas w jądrze nie ma porów. Na przykład w kariolemmie jądra plemnika nie ma porów.

Pod różnymi niekorzystnymi wpływami rdzeń może obserwować

mogą wystąpić zmiany patologiczne: piknoza – koagulacja chromatyny jądrowej, karioreksja – rozpad jądra na części, może wystąpić obrzęk przestrzeni okołojądrowej.

CYKL KOMÓRKOWY (cyclus Cellularis) to okres od jednego podziału komórki do drugiego, czyli okres od podziału komórki do jej śmierci. Cykl komórkowy dzieli się na 4 okresy. Pierwszy okres to okres mitozy, drugi okres to postmitotyczny lub presyntetyczny, jest oznaczony literą G-1, trzeci okres to okres syntetyczny, jest oznaczony literą S, a czwarty okres to postsyntetyczny lub presyntetyczny, to jest oznaczony literą G-2, okres mitotyczny jest oznaczony literą M. Po mitozie rozpoczyna się kolejny okres G-1. W tym okresie masa komórki potomnej jest 2 razy mniejsza niż masa komórki macierzystej. Komórka ta ma 2 razy mniej białka, DNA i chromosomów, tj. Zwykle powinny być chromosomy 2n i DNA 2c. Co dzieje się w okresie G-1? W tym czasie na powierzchni DNA zachodzi transkrypcja RNA, które bierze udział w syntezie białek. Dzięki białkom zwiększa się masa komórki potomnej. W tym czasie syntetyzowane są prekursory DNA oraz enzymy biorące udział w syntezie DNA i prekursorów DNA. Głównymi procesami zachodzącymi w okresie G-1 jest synteza białek i receptorów komórkowych. Potem nadchodzi okres S. W tym okresie następuje replikacja DNA chromosomów. W rezultacie pod koniec okresu S zawartość DNA wynosi 4c. Ale będzie 2n chromosomów, chociaż w rzeczywistości będzie też 4n chromosomów, ale DNA chromosomów w tym okresie jest tak wzajemnie splecione ze sobą, że każdy siostrzany chromosom w chromosomie macierzystym nie jest jeszcze widoczny. W wyniku syntezy DNA zwiększa się jego ilość, wzrasta transkrypcja rybosomalnego, informacyjnego i transportowego RNA, a w naturalny sposób wzrasta synteza białek. W tym czasie może nastąpić podwojenie centrioli w komórkach. Zatem komórka z okresu S wchodzi w okres G-2. Na początku okresu G-2 trwa aktywny proces transkrypcji różnych RNA oraz proces syntezy białek, głównie białek tubuliny, niezbędnych dla wrzeciona podziału. Może wystąpić duplikacja centrioli. Mitochondria intensywnie syntetyzują ATP, który jest źródłem energii, a energia jest niezbędna do mitotycznego podziału komórek. Po okresie G-2 komórka wchodzi w okres mitotyczny.

Niektóre komórki mogą wyjść z cyklu komórkowego. Wyjście komórki z cyklu komórkowego jest oznaczone literą G-o. Komórka wchodząc w ten okres traci zdolność do mitozy. Co więcej, niektóre komórki tracą tymczasowo zdolność do mitozy, podczas gdy inne trwale.

Jeśli komórka chwilowo utraci zdolność do podziału mitotycznego, ulega wstępnemu różnicowaniu. W tym przypadku zróżnicowana komórka specjalizuje się w wykonywaniu określonej funkcji. Po wstępnym różnicowaniu komórka ta jest w stanie powrócić do cyklu komórkowego i wejść w okres G-1, a po przejściu przez okres S i okres G-2 przejść podział mitotyczny. Gdzie w organizmie znajdują się komórki w okresie G-o? Takie komórki znajdują się w wątrobie. Jeśli jednak wątroba ulegnie uszkodzeniu lub chirurgicznie usunie część wątroby, wówczas wszystkie komórki, które uległy wstępnemu zróżnicowaniu, wracają do cyklu komórkowego i dzięki ich podziałowi następuje szybka odbudowa komórek miąższu wątroby.

Komórki macierzyste również znajdują się w okresie G-o, jednak gdy komórka macierzysta zaczyna się dzielić, przechodzi przez wszystkie okresy międzyfazowe: G-1, S, G-2.

Komórki, które ostatecznie utraciły zdolność do podziału mitotycznego, ulegają najpierw różnicowaniu wstępnemu i pełnieniu określonych funkcji, a następnie różnicowaniu końcowemu. W końcowym etapie różnicowania komórka nie jest w stanie powrócić do cyklu komórkowego i ostatecznie umiera. Gdzie w organizmie znajdują się te komórki? Po pierwsze, są to komórki krwi. Granulocyty krwi, które podlegają różnicowaniu przez 8 dni, a następnie umierają. Czerwone krwinki funkcjonują przez 120 dni, po czym obumierają także w śledzionie. Po drugie, komórki naskórka skóry. Komórki naskórka podlegają najpierw wstępnemu, a następnie końcowemu różnicowaniu. Podczas mitozy materiał chromosomowy jest równomiernie rozdzielany pomiędzy komórkami potomnymi. Mitoza dzieli się na 4 fazy. Pierwsza faza nazywana jest profazą, druga metafazą, trzecia anafazą, czwarta telofazą.

Jeżeli komórka posiada pół (haploidalny) zestaw chromosomów, składający się z 23 chromosomów (komórek płciowych), to taki zestaw jest oznaczony symbolem 1n chromosomów i 1c DNA, jeżeli diploidalny - 2n chromosomów i 2c DNA (komórki somatyczne bezpośrednio po mitozie podział), aneuploidalny zestaw chromosomów - w nieprawidłowych komórkach.

PROFAZA MITOZY dzieli się na wczesną i późną. Podczas wczesnej profazy dochodzi do spiralizacji chromosomów, które stają się widoczne w postaci cienkich nitek i tworzą gęstą kulę, czyli kształtuje się figura gęstej kuli. Wraz z nadejściem późnej profazy chromosomy spiralizują jeszcze bardziej, w wyniku czego geny jąderkowych organizatorów chromosomów zostają zamknięte. Dlatego transkrypcja r-RNA zatrzymuje się, tworzenie podjednostek chromosomu zatrzymuje się, a jąderko znika. Jednocześnie następuje fragmentacja błony jądrowej. Fragmenty błony jądrowej składają się w małe wakuole. Ilość ziarnistego EPS w cytoplazmie maleje. Zbiorniki z granulowanym EPS są podzielone na mniejsze struktury. Liczba rybosomów na powierzchni błon ER gwałtownie maleje. Prowadzi to do zmniejszenia syntezy białek o 75%. W tym momencie centrum komórki podwaja się. Powstałe 2 centra komórkowe zaczynają się rozchodzić w kierunku biegunów. Każde z nowo powstałych centrów komórkowych składa się z dwóch centrioli: matki i córki. Przy udziale centrów komórkowych zaczyna tworzyć się wrzeciono rozszczepienia, które składa się z mikrotubul. Chromosomy kontynuują spiralizację, w wyniku czego powstaje luźna kula chromosomów zlokalizowana w cytoplazmie. Zatem późna profaza charakteryzuje się luźną kulą chromosomów.

METFAZA. Podczas metafazy widoczne stają się chromatydy chromosomów matki. Chromosomy matki ustawiają się w płaszczyźnie równikowej. Jeśli spojrzysz na te chromosomy z równika komórki, postrzegasz je jako płytkę równikową (blaszkę równikową). W takim przypadku, jeśli spojrzysz na tę samą płytkę, ale od strony bieguna, wówczas będzie ona postrzegana jako gwiazda matka (monastr). Podczas metafazy tworzenie wrzeciona jest zakończone. We wrzecionie widoczne są dwa rodzaje mikrotubul. Niektóre mikrotubule powstają w centrum komórki, tj. od centrioli i nazywane są mikrotubulami centriolarnymi (microtubuli cenriolaris). Z kinetochorów chromosomów zaczynają tworzyć się inne mikrotubule. Co to są kinetochory? W obszarze zwężeń chromosomów pierwotnych występują tzw. kinetochory. Te kinetochory mają zdolność indukowania samoorganizacji mikrotubul. W tym miejscu zaczynają się mikrotubule, które rosną w kierunku centrów komórkowych. Zatem końce mikrotubul kinetochorowych rozciągają się pomiędzy końcami mikrotubul centriolarnych.

ANAFAZA. Podczas anafazy następuje jednoczesne oddzielenie chromosomów potomnych (chromatyd), które zaczynają się przemieszczać, niektóre do jednego, a inne do drugiego bieguna. W tym przypadku pojawia się podwójna gwiazda, tj. 2 gwiazdy córki (diastr). Ruch gwiazd odbywa się dzięki wrzecionu oraz dzięki temu, że same bieguny komórki oddalają się nieco od siebie.

MECHANIZM RUCHU GWIAZD Córkowych. Ruch ten jest zapewniony dzięki temu, że końce mikrotubul kinetochorowych przesuwają się wzdłuż końców mikrotubul centriolarnych i przyciągają chromatydy gwiazd potomnych w kierunku biegunów.

TELOFAZA. Podczas telofazy ruch gwiazd potomnych zatrzymuje się i zaczynają tworzyć się jądra. Chromosomy ulegają despirilizacji, a wokół chromosomów zaczyna tworzyć się otoczka jądrowa (nukleolemma). Ponieważ włókienka DNA chromosomów ulegają despiralizacji, transkrypcja RNA rozpoczyna się na otwartych genach. Ponieważ desspiralizacja włókienek chromosomowego DNA zachodzi w obszarze organizatorów jąderkowych, rRNA zaczyna ulegać transkrypcji w postaci cienkich nici, tj. Tworzy się aparat włóknisty jąderka. Następnie białka rybosomalne transportowane są do włókienek r-RNA, które kompleksują z r-RNA, w wyniku czego powstają podjednostki rybosomów, tj. powstaje ziarnisty składnik jąderka. Dzieje się to już w późnej telofazie. CYTOTOMIA, czyli tzw. powstawanie zwężeń. Kiedy wzdłuż równika tworzy się zwężenie, cytolemma ulega inwazji. Mechanizm inwazji jest następujący. Tonofilamenty, składające się z białek kurczliwych, znajdują się wzdłuż równika. Te tonofilamenty cofają cytolemę. Następnie cytolema jednej komórki potomnej oddziela się od innej podobnej komórki potomnej. Zatem w wyniku mitozy powstają nowe komórki potomne. Komórki potomne mają 2 razy mniejszą masę w porównaniu do komórek matki. Ilość DNA również ulega tutaj zmniejszeniu. Odpowiada 2c, a liczba chromosomów zmniejsza się 2 razy. Odpowiada to 2n. W ten sposób cykl komórkowy kończy się podziałem mitotycznym.

PATOLOGIA MITOZY. Zniszczenie wrzeciona komórek aneuploidalnych obserwuje się, gdy temperatura komórki spada i gdy komórka jest poddana działaniu kolchicyny, w wyniku czego mikrotubule wrzeciona zaczynają się rozpadać.

ZAKŁÓCENIE PODZIAŁU KOMÓRKOWEGO WZROSTU LICZBY CENTROSOMÓW następuje, gdy zamiast 2 cytocentrów powstają 3 lub 4. W tym przypadku powstają 2 lub więcej wrzecion podziałowych, w wyniku czego komórka macierzysta zostaje podzielona na 3 lub więcej komórek . Jądro każdej takiej komórki będzie zawierać nieprawidłowy, aneuploidalny zestaw chromosomów.

ABBERACJA CHROMOSOMOWA występuje, gdy tkanka jest wystawiona na działanie promieni ultrafioletowych lub radioaktywnych. Podczas anafazy mitozy część uszkodzonego chromosomu może oddzielić się od ramienia i po telofazie trafić do jednej z komórek potomnych. Ten fragment chromosomu jest otoczony nukleolemą i reprezentuje „mikrojądro”. Aberracja chromosomowa może objawiać się tym, że chromosomy mogą się ze sobą sklejać, natomiast 2 pierwotne zwężenia takiego podwójnego chromosomu są zlokalizowane w różnych miejscach i rozciągają się do przeciwnych biegunów. Kiedy gwiazdy potomne rozejdą się, ta para chromosomów zajmie pozycję wzdłuż osi wrzeciona. W tym przypadku gwiazdy córki zostaną połączone „mostem”. We wszystkich przypadkach aberracji chromosomowej zawartość chromosomów w jądrze będzie aneuploidalna, tj. zło.

AMITOZA (podział bezpośredni) charakteryzuje się tym, że najpierw pojawia się przewężenie jądrowe, które dzieli jądro niekoniecznie na absolutnie równe części, następnie cytoplazma zostaje przez to przewężenie podzielona. Podczas amitozy materiał chromosomowy z jądra komórki macierzystej może być nierównomiernie rozłożony pomiędzy komórkami potomnymi. Tym właśnie różni się amitoza od mitozy.

Podział bezpośredni oddziela komórki, których nie można uznać za normalne. Podział ten jest również uważany za nienormalny.

POLIPLOIDIA. POLIPLOIDIA ENDOREPRODUKCJI to proces zwiększania liczby chromosomów w jądrze komórkowym. W rezultacie powstają komórki poliploidalne.

W procesie poliploidii biorą udział 2 mechanizmy: 1) blokowanie jednej z faz mitozy; 2) naruszenie cytotomii podczas telofazy. Rozważmy pierwszy mechanizm, czyli blokowanie okresu G-2, profazy lub metafazy. W tym przypadku niepodzielna komórka wchodzi w okres G-1 z tetraploidalnym zestawem chromosomów (4n), następnie w okres S, po którym będzie miała 8c DNA i 8n chromosomów. Następnie komórka ta wchodzi w profazę, a następnie metafazę. W gwieździe metafazowej będzie 8n. Następnie, podczas anafazy, każda rozbieżna gwiazda potomna będzie miała 4n chromosomów. Po telofazie komórki potomne będą miały jądra tetraploidalne. Drugi mechanizm powstawania komórek poliploidalnych obserwuje się w przypadku naruszenia cytotomii. Po wystąpieniu anafazy komórka

wszedł w telofazę, utworzyły się jądra, ale nie nastąpiła cytotomia komórki macierzystej. Każde z 2 jąder niepodzielnej komórki zawiera 2n i 2c. Kiedy komórka ta wejdzie w okres G-1, następnie w okres S, a na jego końcu w każdym jądrze niepodzielnej komórki będzie 4n i 4c. Następnie komórka ta wchodzi do gruczołulocytów gron gruczołów ślinowych, trzustki i warstwy barwnikowej siatkówki. W tym przypadku rdzeń może zawierać 4n, 8n, 16n, 32n. Ciężka poliploidia jest szczególnie charakterystyczna dla megakariocytów czerwonego szpiku kostnego.

ENDOREPRODUKCJA to sekwencyjne wielokrotne podwojenie DNA, w wyniku którego następuje wzrost liczby chromosomów, podczas gdy chromosomy są połączone cienkimi nitkami. Struktury te nazywane są politenami, charakterystycznymi dla komórek łożyskowych.

MEJOZA to podział, podczas którego komórki potomne kończą z połową (haploidalnym) zestawem chromosomów - 1n i 1c. Podział ten zachodzi podczas tworzenia komórek rozrodczych.

Rozważmy powstawanie komórek rozrodczych w męskim organizmie, zwane spermatogenezą. Spermatogeneza obejmuje 4 okresy: 1) rozmnażanie; 2) okres wzrostu, czyli profaza; 3) dojrzewanie, które składa się z dwóch działów: I podział dojrzewania i II podział dojrzewania oraz 4) okres formowania. Ale nie będziemy brać pod uwagę okresu formacji.

OKRES HODOWLI. Komórki rozmnażające się (dzielące się) w okresie reprodukcji nazywane są spermatogoniami. Podczas podziału spermatogonia przechodzi wszystkie fazy charakterystyczne dla podziału mitotycznego, tj. po podziale spermatogonii matczynej (łodygi) powstają 2 spermatogonie potomne z zestawem chromosomów 2n i zestawem DNA 2c, następnie te spermatogonie przechodzą cały cykl komórkowy i do nadchodzącego nowego podziału będą miały 4n i 4c . Te spermatogonie z 4n i 4c wchodzą w drugi okres: okres WZROSTU lub okres PROFAZY pierwszego podziału mejotycznego. Od tego momentu komórki nazywane są SPERMATOCYTAMI I rzędu. Podczas rozwoju spermatocytów I rzędu zachodzi 5 faz: leptoten, synapten, pachyten, diploten i diakineza.

LEPTOTEN. Podczas leptotenu następuje spiralizacja chromosomów, które stają się widoczne, przypominając cienkie nitki. Następnie pojawia się ZYGOTEN (synapten). Podczas zygotenu homologiczne chromosomy zbliżają się do siebie i łączą ze sobą, krzyżując się (crossing over). Zjednoczone chromosomy wymieniają geny. Para połączonych chromosomów nazywana jest dwuwartościową. Ile biwalentów znajduje się w jądrze spermatocytu I rzędu w fazie zygotenu? 23 biwalenty. Potem przychodzi PACHITENA. Podczas pachytenu każdy z dwuwartościowych chromosomów ulega dalszej spiralizacji, ale jednocześnie skraca się i pogrubia. Pomiędzy chromatydami dwuwartościowych chromosomów pojawiają się zauważalne przerwy. Następnie następuje DIPLOTENA, podczas której chromatydy dwuwartościowych chromosomów zaczynają się rozchodzić, ale zostają połączone w obszarze krzyżowania. Następnie następuje DIAKINEZA, podczas której następuje dalsza spiralizacja chromosomów, w wyniku której na końcu profazy powstają tetrady. Ich liczba wynosi 23. Każda tetrada składa się z 4 monad, czyli chromatyd. Zatem w jądrze spermatocytu pierwszego rzędu pod koniec profazy będą znajdować się 23 tetrady i 92 monady. Następnie komórka wchodzi w I podział DOJRZAŁOŚCI. Co więcej, w metafazie w gwieździe macierzystej będą 23 tetrady. Tetrady są ułożone w płaszczyźnie równikowej w taki sposób, że jedna połowa tetrady jest skierowana w stronę jednego bieguna ogniwa, a druga połowa w stronę drugiego. Podczas anafazy połówki tetrad, zwane diadami, przesuwają się w kierunku biegunów. Następnie w wyniku telofazy ze spermatocytu I rzędu powstają 2 nowe komórki, zwane spermatocytami II rzędu. Każdy spermatocyt drugiego rzędu będzie miał 23 diady (2n) lub 46 monad. Spermatocyty II rzędu bez wstępnego okresu S, okresu G-2 i profazy natychmiast wchodzą w metafazę II podziału DOJRZAŁOŚCI. W gwieździe macierzystej spermatocytu drugiego rzędu będą 23 diady, które są ułożone w płaszczyźnie równikowej w taki sposób, że połowa diady (monada) jest skierowana w stronę jednego bieguna, a druga połowa w stronę drugiego bieguna. Te połówki nazywane są monadami. Podczas anafazy gwiazdy córki składające się z monad poruszają się w kierunku biegunów. Podczas telofazy drugiego podziału dojrzewania powstają 2 nowe komórki zwane plemnikami. Spermatydy będą miały haploidalny zestaw chromosomów (1n).

STRUKTURA CHROMOSOMÓW MITOTYCZNYCH. Chromosomy mitotyczne pojawiają się podczas mitozy. Są one szczególnie widoczne podczas metafazy i anafazy. Podczas metafazy każdy chromosom matczyny składa się z dwóch siostrzanych chromosomów, czyli chromatyd. Każdy chromosom składa się z jednej cząsteczki DNP, która jest zwinięta w specjalny sposób i przyjmuje charakterystyczny kształt. Każdy chromosom ma pierwotne zwężenie, czyli centromer. Odcinki chromosomów rozciągające się od pierwotnego zwężenia nazywane są ramionami chromosomów. Jeżeli ramiona chromosomów mają tę samą lub w przybliżeniu tę samą długość, wówczas takie chromosomy nazywane są metacentrycznymi; jeśli ramiona chromosomów są wyraźnie różnej długości, wówczas taki chromosom nazywa się submetocentrycznym; jeśli jedno ramię jest wyraźnie wielokrotnie dłuższe od drugiego, wówczas taki chromosom nazywa się akrocentrycznym. Końce ramion chromosomów nazywane są telomerami. Oprócz pierwotnego zwężenia, niektóre chromosomy mają wtórne zwężenia. Zwężenie wtórne to organizator jąderkowy. Odcinek ramienia chromosomu pomiędzy zwężeniem wtórnym a telomerem nazywany jest satelitą lub satelitą. Zestaw chromosomów w jądrze człowieka stanowi kariotyp. Co charakteryzuje KARYOTYP? Kariotyp charakteryzuje się liczbą chromosomów, ich wielkością i cechami strukturalnymi.

Wszystkie chromosomy ludzkiego jądra są podzielone na 7 grup. Grupy są oznaczone literami alfabetu łacińskiego od A do G. W każdej grupie chromosomy są do siebie podobne morfologicznie, ale chromosomy różnych grup są różne. Aby jednak rozróżnić chromosomy w tej samej grupie, stosuje się metodę barwienia różnicowego. W przypadku barwienia różnicowego na ramionach chromosomów pojawiają się jasne i ciemne paski. Co więcej, wzór utworzony przez te paski jest indywidualny dla każdego chromosomu, podobnie jak odciski palców. Dlatego dzięki różnicowemu barwieniu chromosomy można od siebie odróżnić.

ODPOWIEDŹ KOMÓRKÓW NA WPŁYWY ZEWNĘTRZNE

Kiedy komórka narażona jest na działanie niekorzystnych zewnętrznych czynników chemicznych, fizycznych i biologicznych, dochodzi w niej do zaburzeń strukturalnych i funkcjonalnych. W zależności od intensywności, czasu trwania i charakteru uderzenia taka komórka może przystosować się do nowych warunków i powrócić do stanu pierwotnego lub może obumrzeć.

ZMIANY W CYTOPLAZMIE USZKODZONEJ KOMÓRKI. Cytoplazma traci zdolność tworzenia granulek. W normalnej komórce cząsteczki farby dostające się do jej cytoplazmy są zamknięte w granulkach. Cytoplazma i karioplazma pozostają jasne. W przypadku utraty zdolności do tworzenia granulek, granulki nie powstają, a cytoplazma i karioplazma są rozproszone.

ZMIANY W RDZENIU. W jądrze rozpoczyna się obrzęk przestrzeni okołojądrowej, jej ekspansja. Chromatyna kondensuje w szorstkie grudki i koaguluje. Nazywa się to piknozą. Regulacja syntezy białek zostaje zakłócona. Następnie rdzeń rozpada się na fragmenty. Nazywa się to karioreksją. Ostatecznie jądro ulega lizie – kariolizie.

ZMIANY W MITOCHONDRII. W początkowej fazie mitochondria kurczą się, następnie pęcznieją, zaokrąglają się, ich cristae ulegają skróceniu i redukcji, a synteza ATP maleje. Ostatecznie błony mitochondrialne pękają, a macierz miesza się z hialoplazmą.

ZMIANY W SIATCE ENDOPLAZMOWEJ. Granulowane cysterny EPS fragmentują się i rozpadają na wakuole. Zmniejsza się liczba rybosomów na powierzchni błony, zmniejsza się synteza białek.

ZMIANY W KOMPLEKSIE GOLGIEGO. Kompleks Golgiego może ulec rozpadowi w wyniku fragmentacji jego cystern.

ZMIANY W LIZOSOMACH. Zwiększa się liczba pierwotnych lizosomów i autofagosomów. Błony pierwotnych lizosomów ulegają pęknięciu. Uwolnione z nich enzymy dokonują samotrawienia (lizy) komórki.

W wyniku zaburzenia przepuszczalności błon komórkowych, struktury i funkcji organelli dochodzi do zaburzenia metabolizmu komórkowego, czemu może towarzyszyć gromadzenie się lipidów (degeneracja tłuszczów), glikogenu (degeneracja węglowodanów) i białek (degeneracja białek) w organizmie. cytoplazma.

PODCZAS ODRODZENIA KOMÓREK. W niektórych przypadkach procesy regulacyjne w komórce zostają zakłócone. Może to prowadzić do zakłócenia jego różnicowania, które opiera się na zmianach w genie DNA chromosomów. W rezultacie komórka uzyskuje względną autonomię, zdolność do niekontrolowanego podziału i tworzenia przerzutów. Nowo powstałe komórki potomne odziedziczą powyższe właściwości. Guz zaczyna szybko rosnąć.

NEKROZA KOMÓREK I APOPTOZA

NEKROZA KOMÓRKI następuje podczas jej niezaprogramowanej śmierci i obserwuje się po jej uszkodzeniu. W tym przypadku dochodzi do zaburzenia przepuszczalności błon komórkowych, rozszerzania się przedziałów, niszczenia struktury i zakłócania funkcji EPS, kompleksu Golgiego i mitochondriów, zwiększania się liczby autofagosomów, a ostatecznie wszystko kończy się lizą komórek.

APOPTOZA to zaprogramowana śmierć komórki. Taka śmierć komórki wynika z faktu, że DNA chromosomów zawiera geny, w których kodowany jest program śmierci komórki. Program ten uruchamia się w dwóch przypadkach: 1) gdy komórka zostaje wystawiona na działanie określonych białek lub hormonów; 2) w przypadku, gdy komórka nie odbiera sygnałów regulacyjnych.

Kiedy komórka jest wystawiona na działanie białek lub hormonów, w jej cytoplazmie syntetyzowana jest cząsteczka sygnalizacyjna (cAMP lub kalmodulina), co uruchamia program śmierci komórki. Przykład: glukokortykoidy kory nadnerczy, których zawartość we krwi jest zwiększona, są wychwytywane przez receptory zewnętrznej błony kariolemmy limfocytów i poprzez cząsteczkę sygnalizacyjną uruchamiają program samozniszczenia komórki.

W przypadku braku sygnałów regulujących funkcję komórki syntetyzowana jest także cząsteczka sygnałowa, która aktywuje gen zawierający program śmierci komórki. Przykłady: 1) w jądrach powstają sygnały regulujące funkcje komórek prostaty; jeśli wykastrujesz samca, przepływ sygnałów regulacyjnych ustanie, czemu towarzyszy samozniszczenie komórek prostaty; 2) przysadka mózgowa wytwarza hormony regulujące rozwój i funkcję ciałka żółtego jajników; kiedy ustanie uwalnianie tych hormonów z przysadki mózgowej, rozpoczyna się samozniszczenie komórek ciałka żółtego, w wyniku czego całkowicie zanika.

CHARAKTER ZMIAN W KOMÓRCE PODCZAS APOPTOZY. Po aktywacji genów samozniszczenia komórki rozpoczyna się podział chromosomowego DNA na fragmenty nukleosomalne. Chromatyna w jądrze ulega kondensacji i w sąsiedztwie jąderka tworzą się szorstkie grudki chromatyny. Jądro rozpada się na fragmenty mikrojąder. Każde takie jądro jest otoczone nukleolemmą. Jednocześnie cytoplazma ulega fragmentacji, w wyniku czego powstają mikrokomórki - ciała apoptotyczne, do których zaliczają się mikrojądra.Ciała apoptotyczne są następnie fagocytowane przez makrofagi lub ulegają lizie.

Istnieją 3 sposoby podziału komórek - mitoza, amitoza, mejoza.

Mitoza

Mitoza- pośredni podział komórkowy. Mitoza składa się z 4 faz: profazy, metafazy, anafazy i telofazy.

Pierwsza faza - profaza. Podczas profazy chromosomy zwijają się, skracają, pogrubiają i stają się widoczne. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd. Są połączone centromerem. Pod koniec profazy otoczka jądrowa i jąderka rozpuszczają się. Centriole rozchodzą się w kierunku biegunów komórki. Tworzy się wrzeciono rozszczepienia (ryc. 42, 2).

W metafaza chromosomy znajdują się na równiku. Liczba i kształt chromosomów są wyraźnie widoczne. Włókna wrzeciona rozciągają się od biegunów do centromerów (42, 3).

W anafaza Centromery dzielą się, a chromatydy (chromosomy potomne) przemieszczają się do różnych biegunów. Następuje ruch chromosomów

chodzi dzięki nitkom wrzeciona, które kurcząc się, rozciągają chromosomy potomne od równika do biegunów (ryc. 42, 4).

Mitoza się kończy telofaza. Chromosomy składające się z jednej chromatydy znajdują się na biegunach komórki. Desperują i stają się niewidzialni (ryc. 42, 5).

Tworzy się otoczka jądrowa. W jądrze powstaje jąderko. Cytoplazma dzieli się. W komórkach zwierzęcych cytoplazma jest podzielona przez zwężenie, inwazję błony od krawędzi do środka.

Ryc.42.Mitoza. Jądro komórki nie dzielącej się. Widoczne jest okrągłe jąderko (1). 2 - profaza, 3 - metafaza, 4 - anafaza, 5 - telofaza.

W komórkach roślinnych w środku tworzy się przegroda, która rośnie w kierunku ścian komórkowych. Po utworzeniu poprzecznej błony cytoplazmatycznej w komórkach roślinnych powstaje ściana komórkowa (ryc. 43).

W wyniku mitozy każda komórka potomna otrzymuje dokładnie te same chromosomy, co komórka macierzysta. Liczba chromosomów w obu komórkach potomnych jest równa liczbie chromosomów w komórce macierzystej.

Biologiczne znaczenie mitozy

Mitoza zapewnia precyzyjny transfer informacji dziedzicznej do każdego z jąder potomnych.

Cykl mitotyczny

Cykl mitotyczny - okres pomiędzy końcem jednego podziału a początkiem następnego. Ten okres cyklu mitotycznego komórki nazywa się interfaza.

Interfaza ma 3 okresy:

. Presyntetyczny G 1. W tym okresie następuje synteza RNA i białek oraz wzrost komórek. Komórki mają diploidalny (2n) zestaw chromosomów i materiał genetyczny DNA 2c.

Ryż. 43.Tworzenie błony cytoplazmatycznej w komórkach zwierzęcych (1, 2) i roślinnych (3, 4).

Ryż. 44.Cykl mitotyczny komórki diploidalnej.

G 1 - okres presyntetyczny (postmitotyczny): S - okres syntetyczny, G 2 - okres postsyntetyczny (premitotyczny). Mitoza: P - profaza; M - metafaza, A - anafaza, T - telofaza; n - haploidalny zestaw chromosomów; 2n - diploidalny zestaw chromosomów; 4n - tetraploidalny zestaw chromosomów; c to ilość DNA odpowiadająca haploidalnemu zestawowi chromosomów. Poza okręgiem schematycznie pokazano zmiany w chromosomach w różnych okresach cyklu życiowego komórki.

. Syntetyczny(S). Cząsteczki DNA ulegają reduplikacji i w chromosomie powstaje druga chromatyda. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd i zawiera DNA 4c. Liczba chromosomów nie zmienia się (2n).

. W postsyntezie W okresie G2 zachodzi synteza białek niezbędnych do utworzenia wrzeciona rozszczepienia. Duplikacja centrioli jest zakończona. Cząsteczki ATP gromadzą energię niezbędną do podziału komórki. Komórka jest gotowa do podziału. Nie zmienia się ani zawartość DNA (4c), ani liczba chromosomów (2n).

Komórki mają diploidalny zestaw chromosomów. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd (ryc. 44).

Pytania do samokontroli

1. Jaki podział komórkowy nazywa się mitozą?

2. Jakie komórki dzielą się na drodze mitozy?

3. Z jakich faz składa się mitoza?

4. Co dzieje się w profazie mitozy?

5. Gdzie zlokalizowane są chromosomy w metafazie mitozy?

6. Co dzieje się w anafazie mitozy?

7. Co dzieje się w telofazie mitozy?

8. Jaki zestaw chromosomów mają komórki potomne powstałe w wyniku mitozy?

9. Jakie jest biologiczne znaczenie mitozy? 10. Na jakie okresy dzieli się interfazę?

11.Co dzieje się w presyntetycznym okresie interfazy? 12.Co dzieje się w syntetycznym okresie interfazy? 13.Co dzieje się w postsyntetycznym okresie interfazy?

Słowa kluczowe w temacie „Mitoza”

anafaza

wrzeciono

dział

oznaczający

interfaza

Informacja

komórka

krawędź

membrana

metafaza

mitoza

wątek kierunkowy

kończący się

przegroda

duszenie

okres

Polak

profaza

zakład

podwojenie

wynik

wysokość

synteza

scena

ściana

ciało

telofaza

formularz

chromatyda

chromosom

Centrum

centriole

centromer

równik

rdzeń otoczki jądrowej

jąderka

Amitoza

Amitoza- bezpośredni podział komórkowy, w którym jądro znajduje się w stanie interfazy. Chromosomy nie są wykrywane. Wrzeciono rozszczepienia nie jest utworzone. Amitoza prowadzi do pojawienia się dwóch komórek, ale bardzo często w wyniku amitozy pojawiają się komórki dwujądrowe i wielojądrowe.

Podział amitotyczny rozpoczyna się od zmiany kształtu i liczby jąder. Duże jąderka są oddzielone zwężeniem. Po podziale jąder następuje podział jądrowy. Jądro można podzielić przez zwężenie, tworząc dwa jądra, lub mogą nastąpić wielokrotne podziały jądra, następuje jego fragmentacja. Jądra mogą mieć nierówną wielkość.

Amitoza występuje w starzejących się, degenerujących się komórkach, które nie są w stanie wytworzyć nowych, żywych komórek.

Zwykle amitotyczny podział jądrowy zachodzi w błonach embrionalnych zwierząt i komórkach pęcherzykowych jajnika.

Komórki dzielące się amitotycznie występują w różnych procesach patologicznych (zapalenie, wzrost złośliwy itp.).

Pytania do samokontroli

1. Co to jest amitoza?

2. Jak zachodzi podział amitotyczny?

3. W jakich komórkach zachodzi amitoza?

Słowa kluczowe tematu „Amitoza”

Amitoza

Komórki dwujądrowe

Fragmentacja komórek wielojądrowych

Mejoza

Mejozazachodzi podczas tworzenia gamet u zwierząt i zarodników u roślin. Mejoza to podział redukcyjny. W wyniku mejozy liczba chromosomów zmniejsza się z diploidalnej (2n) do haploidalnej (n). Mejoza obejmuje 2 kolejne podziały. Każdy podział mejotyczny składa się z 4 etapów: profazy, metafazy, anafazy i telofazy.

Profaza pierwszego podziału mejotycznego

ProfazaNajbardziej złożony jest pierwszy podział mejotyczny. Występuje w nim 5 etapów: leptoten, zygoten, pachyten, diploten, diakineza.

W leptoten (etap I) Rozpoczyna się spiralizacja chromosomów. Chromosomy stają się widoczne pod mikroskopem w postaci długich, cienkich nitek. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd. W jądrze widoczny jest diploidalny zestaw chromosomów (ryc. 45).

W II etap profazy pierwszy podział mejotyczny – zygoten- spiralizacja chromosomów trwa i następuje koniugacja chromosomów homologicznych. Homologiczne to chromosomy, które mają ten sam kształt i rozmiar: jeden z nich otrzymuje się od matki, a drugi od ojca. Chromosomy homologiczne przyciągają się i przylegają do siebie na całej swojej długości. Centromer jednego ze sparowanych chromosomów dokładnie sąsiaduje z centromerem drugiego, a każdy chromomer sąsiaduje z homologicznym chromomerem drugiego (ryc. 46).

Rysunek 45. Leptoten.

Ryż. 46. Zygoten.

Etap III- pachyten- etap grubych włókien. Koniugujące chromosomy są blisko siebie. Takie podwójne chromosomy nazywane są biwalentami. Każdy dwuwartościowy składa się z poczwórnej (tetrady) chromatyd. Liczba dwuwartościowych jest równa haploidalnemu zestawowi chromosomów. Następuje dalsza spiralizacja chromosomów. Bliski kontakt między chromatydami umożliwia wymianę identycznych regionów w homologicznych chromosomach. Zjawisko to nazywa się przechodzeniem (ryc. 47).

W diploten (etap IV) siły odpychające powstają pomiędzy homologicznymi chromosomami. Chromosomy tworzące dwuwartościowy zaczynają się oddalać od siebie, głównie w obszarze centromeru. Kiedy chromatydy się rozchodzą, w niektórych miejscach wykrywa się zjawisko krzyżowania i spójności (ryc. 48).

Etap V- diakineza- charakteryzuje się maksymalną spiralizacją, skracaniem i pogrubianiem chromosomów (ryc. 49). Odpychanie chromosomów trwa, ale pozostają one połączone na końcach w biwalenty. Jąderko i otoczka jądrowa rozpuszczają się. Centriole rozchodzą się w kierunku biegunów.

W profazie pierwszego podziału mejotycznego zachodzą 3 główne procesy: koniugacja chromosomów homologicznych; tworzenie dwuwartościowych chromosomów lub tetrad chromatyd; przechodzić przez.

Ryż. 47. Pachytena.

Ryż. 48. Dyplotena.

Ryż. 49. Diakineza.

Metafaza pierwszego podziału mejotycznego

W metafaziePodczas pierwszego podziału mejotycznego dwuwartościowe chromosomy rozmieszczone są wzdłuż równika komórki. Mocowane są do nich gwinty wrzeciona (ryc. 50).

Anafaza pierwszego podziału mejotycznego

W anafaziePodczas pierwszego podziału mejotycznego chromosomy, a nie chromatydy, rozpraszają się do biegunów komórki. Tylko jeden z pary homologicznych chromosomów wchodzi do komórek potomnych (ryc. 51).

Telofaza pierwszego podziału mejotycznego

W telofaziePodczas pierwszego podziału mejotycznego liczba chromosomów w każdej komórce staje się haploidalna. Przez krótki czas tworzy się otoczka jądrowa (ryc. 52).

Ryż. 50. Metafaza I.

Ryż. 51. Anafaza I.

Ryż. 52. Telofaza I.

Pomiędzy pierwszym i drugim podziałem mejozy w komórce zwierzęcej może wystąpić zwarcie interfaza. Podczas interfazy nie dochodzi do reduplikacji cząsteczek DNA.

Drugi podział mejotyczny przebiega w taki sam sposób jak mitoza.

Profaza drugiego podziału mejotycznego

W profaza Podczas drugiego podziału mejotycznego chromosomy gęstnieją i skracają się. Jądro i błona jądrowa ulegają zniszczeniu. Tworzy się wrzeciono rozszczepienia (ryc. 53).

Metafaza drugiego podziału mejotycznego

W metafaza Podczas drugiego podziału mejotycznego chromosomy ustawiają się wzdłuż równika. Odpowiednie są dla nich włókna wrzeciona (ryc. 54).

Anafaza drugiego podziału mejotycznego

W anafazie drugiego podziału mejotycznego centromery dzielą się i przyciągają oddzielone od siebie chromatydy w kierunku przeciwnych biegunów. Chromatydy nazywane są chromosomami (ryc. 55).

Ryż. 53. Profaza II.

Ryż. 54. Metafaza II.

Ryż. 55. Anafaza II.

Ryż. 56. Telofaza II.

Telofaza drugiego podziału mejotycznego

W telofaza Podczas drugiego podziału mejotycznego chromosomy ulegają spirali i stają się niewidoczne. Tworzy się otoczka jądrowa. Każde jądro zawiera haploidalną liczbę chromosomów. Cytoplazma dzieli się. Z początkowej komórki diploidalnej powstają 4 komórki haploidalne (ryc. 56).

Zatem podczas mejozy dochodzi do koniugacji i krzyżowania pomiędzy regionami homologicznych chromosomów i zmniejszenia liczby chromosomów (ryc. 57).

Pytania do samokontroli

1. Jaki podział nazywa się mejozą?

2. Co dzieje się podczas mejozy?

3. Ile podziałów ma mejoza?

4. Co dzieje się w profazie pierwszego podziału mejotycznego?

5. Co dzieje się w metafazie pierwszego podziału mejotycznego?

6. Co dzieje się w anafazie pierwszego podziału mejozy?

7. Jaki zestaw chromosomów posiadają komórki w telofazie pierwszego podziału mejotycznego?

8. Co dzieje się w profazie drugiego podziału mejozy?

9. Co dzieje się w metafazie drugiego podziału mejotycznego? 10.Co dzieje się w anafazie drugiego podziału mejozy? 11.Co dzieje się w telofazie drugiego podziału mejozy? 12. Ile komórek powstało w wyniku mejozy? 13. Jaki mają zestaw chromosomów?