Клеточный цикл.
Упаковка ДНК в клетке. Хромосомы Хромосомный набор клеток Линейная ДНК эукариот сопряжена с гистоновыми белками. ДНК может быть упакована (спирализована) в разной степени. Когда клетка не делится (в интерфазе), ДНК деспирализована и представлена хроматином, т.к. активно идет транскрипция всех видов РНК с матрицы ДНК. В начале деления клетки происходит спирализация хроматина, при этом формируются короткие и плотные структуры — хромосомы.
Хромосомный набор клеток.
Кариотип – полный набор хромосом, характерный для вида, его качественная и количественная характеристика. Например, кариотип человека – 46 хромосом, мушки дрозофилы – 8, шимпанзе -48
Диплоидный(двойной)2n набор хромосом характеризуется наличием парных (гомологичных) хромосом.
Гомологичные хромосомы – пара хромосом с одинаковым набором генов и похожей морфологией. Гаплоидный(одинарный) n набор хромосом. Парные хромосомы отсутствуют, гомологичных хромосом в клетке нет. Хромосомы бывают:
Однохроматидные состоят из одной молекулы ДНК или из одной хроматиды. Двухроматидные состоят из двух одинаковых молекул ДНК или из двух сестринских хроматид, соединенных между собой центромерой. Центромера – это участок двух сестринских хроматид, контролирующих движение хромосом во время деления клетки. К этой части хромосом прикрепляются нити веретена деления. Набор хромосом принято обозначать буквой n. Диплоидный – 2n, гаплоидный –n. Количество молекул ДНК принято обозначать буквой с. Если хромосомы однохроматидные, то n=c (каждая хромосома состоит из одной молекулы ДНК), если хромосомы двухроматидные, то n=2c (в каждой хромосоме по 2 молекулы ДНК). После митоза в диплоидной клетке хромосомы однохроматидные, 2n2c. После репликации (удвоения) ДНК каждая хромосома состоит из 2 молекул ДНК (двух сестринских хроматид), 2n4c.
Клеточный цикл.
Клеточный цикл - период существования клетки от момента ее образования из материнской клетки до собственного деления (включая это деление) или гибели. Клеточный цикл состоит из интерфазы и деления клетки. Интерфаза
-Это период клеточного цикла между двумя последовательными делениями
-Это период, когда клетка растет, выполняет свою функцию.
Во время интерфазы в клетке присутствует ядро. Состоит из G1 (пресинтетический), S (синтетический), G2 (постсинтетический) периодов. G0 или период покоя характерен для высокоспециализированных клеток. В таких клетках не происходит репликации, как правило, утрачивают способность к делению.
Регуляция клеточного цикла.
Нарушение механизмов регуляции клеточного цикла может приводить к неконтролируемому размножению клеток, что является причиной образования опухолей. Раковые клетки невосприимчивы к обычным сигналам, контролирующими клеточный цикл. В клеточном цикле есть контрольные точки. Если клетка проходит контрольную точку, то клеточный цикл продолжается, а если какие-то причины мешают пройти контрольную точку, то клеточный цикл останавливается до устранения препятствий. Контрольные точки:
В конце G1-периода происходит проверка ДНК на наличие повреждений перед вступлением в S-период. При непрохождении этой точки, как правило, запускается процесс устранения повреждений — репарация ДНК.
В конце S-периода — проверяется полнота репликации ДНК.
В G2-периоде ДНК снова проверяется на наличие повреждений и завершенность репликации.
В ходе митоза осуществляется контроль прикрепления ко всем хромосомам нитей веретена деления. Апоптоз - программируемая клеточная гибель. Клетка содержит специальные «гены смерти», которые рано или поздно активируются. Это приводит к синтезу специальных белков, которые запускают процесс гибели клетки: она сжимается, ее мембраны и органоиды разрушаются.
Митоз.
Прохождение клетками определенных этапов клеточного цикла регулируется целым рядом механизмов. На протекание цикла влияют: Митоз – универсальный способ деления эукариотических клеток, при котором из материнской клетки получаются 2 дочерние, генетически идентичные материнской. Митозом могу делиться клетки с различными наборами хромосом – гаплоидные (n), диплоидные (2n), триплоидные (3n), клетки с любыми геномными мутациями (2n+1, 2n-1) и т.д. Митоз разделяют на кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы). Кариокинез состоит из четырех последовательных фаз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.
Типы митоза
Открытый митоз происходит с распадом ядерной оболочки.
Полузакрытый митоз происходит с распадом оболочки только на полюсах веретена деления.
Закрытый митоз происходит внутри ядра без разрушения ядерной оболочки
Симметричный митоз. Цитоплазма распределятся равномерно, получаются две одинаковые клетки
Асимметричный митоз. Клетки получаются генетически идентичные, однако цитоплазма распределяется неравномерно.
Амитоз. Происходит редко. Ядро в интерфазном состоянии (деспирализированная ДНК, ядерная оболочка) делится перетяжкой, равномерного распределения наследственной информации не происходит. Амитоз распространен у простейших, низших грибов и человека, например, хрящевой ткани и роговицы глаза. Амитозом делятся раковые клетки. Клетка претерпевшая амитоз не может вернуться к нормальному клеточному циклу с митозом.
Биологическое значение митоза.
Образуются генетически одинаковые дочерние клетки с тем же набором хромосом, что и был в материнской клетки.
Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений.
Митоз — основа роста, развития и регенерации.
Митоз — основа бесполого размножения организмов. Нарушение правильного протекания митоза может приводить к неравномерному распределению генетического материала между дочерними клетками, возникновению полиплоидных или двуядерных клеток.
Мейоз.
Мейоз - это способ деления клеток, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидные дочерние клетки. Подготовка клетки к мейозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления Мейоз включает два следующих друг за другом деления. Мейоз I приводит к уменьшению хромосомного набора и называется редукционным.
Через короткий промежуток времени начинается второе деление мейоза. В это время не происходит удвоения ДНК. Делятся две гаплоидные клетки, которые образовались в результате первого деления.
Биологическое значение мейоза.
Мейоз — основа комбинативной изменчивости Образовавшиеся в результате мейоза клетки отличаются своими хромосомными наборами, что обеспечивает разнообразие живых организмов. Разные комбинации в клетках получаются за счет кроссинговера и случайного расхождения гомологичных хромосом в анафазе I Число хромосом при мейозе уменьшается в два раза Что необходимо при половом размножении. Процесс оплодотворения опять восстанавливает в зиготе диплоидный набор хромосом.
Нарушение мейоза Наиболее часто встречающейся патологией мейоза является нерасхождение хромосом в анафазе I. Оно происходит вследствие нарушения разделения бивалентов и выражается в том, что обе гомологичные хромосомы перемещаются к одному из полюсов клетки. Нерасхождение может наблюдаться и на стадии анафазы II. При этом к одному и тому же полюсу отходят две сестринские хроматиды (дочерние хромосомы). Как в первом, так и во втором случае результатом нерасхождения хромосом является образование генетически неравноценных клеток. В одних клетках наблюдается избыток хромосом (1n + 1), а в других — недостаток (1n — 1).
ВАЖНО!!! В мейоз могут вступать только клетки, все хромосомы которых имеют гомологичную! 2n, 4n, 6n и т. д. Если хромосома не имеет гомологичной, не будут образовываться биваленты! Это причина стерильности межвидовых гибридов, организмов с набором хромосом 2n+1 (синдром Дауна и др.)