СПОСОБЫ ДЕЛЕНИЯ КЛЕТКИ Жизненный цикл клетки

СПОСОБЫ ДЕЛЕНИЯ КЛЕТКИ

Жизненный цикл клетки – это развитие ее от момента возникновения в результате предшествующего деления до разделения на 2 новые клетки или до ее смерти. У постоянно делящихся клеток (образовательные ткани) жизненный цикл совпадает с митотическим Фазы развития растительной клетки: - эмбрионального роста; - растяжения; - дифференциации – специализации клеток; - зрелости; - старения - отмирания Для клеток характерна – дедифференциация- утрата специализации и переход к митотическому делению

или митотический цикл – жизнь клетки от одного деления до другого включая само деление

Клеточный цикл. Интерфаза – фаза между делением клеток Длительность интерфазы 6 -12 ч

Периоды интерфазы: G 1 - пресинтетический (постмитотический) , формула 2 n 2 c: синтез нуклеотидов, АТФ, РНК, прекращается синтез белка для нужд организма, клетка растет, активизируются процессы биосинтеза, образуются органоиды (субъединицы рибосом) и вещества, стимулирующие или подавляющие начало следующей фазы S – синтетический, формула 2 n 4 c: удвоение ДНК, на каждой из цепей ДНК достраивается комплементарная цепь, которая связывается с белками и образует хроматиду. Каждая хромосома состоит из 2 -х хроматид G 2 - постсинтетический (премитотический), формула 2 n 4 c: накапливается АТФ, синтезируются специфические белки, запускающие митоз; репликация центриолей, увеличивается количество органоидов, начинает образовываться веретено деления

МИТОЗ (от греч. mitos - нить) (кариокинез, непрямое деление ядра клетки) - наиболее распространённый способ воспроизведения (репродукции) клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений Длительность митоза 1 -3 часа

Фазы митоза Профаза Метафаза Анафаза Телофаза

1. Профаза 2 n 4 c с лат. Про – до, перед, фазис (с греч. ) - проявление спирализация хромосом, они становятся видимыми и короткими; ядрышко распадается на компоненты и присоединяется в зону ядрышкового организатора; ядерная оболочка распадается на фрагменты и оттесняется к оболочке клетки; формируется митотический аппарат; образуется веретено деления аппарат, который обеспечивает равномерное распределение хромосом

2. Метафаза, 2 n 4 c хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, формируется веретено деления

3. Анафаза, 4 n 4 c центромеры расщепляются надвое, сестринские (дочерние) хроматиды становится самостоятельными хромосомами. Нити веретена деления, прикрепленные к центромерам, оттягивают хромосомы к полюсам клетки. Эта фаза чувствительна к воздействиям внешней среды. Если хроматиды не расходятся, то наблюдается явление полиплоидии

Телофаза, 2 n 2 c идут процессы, обратные профазе (дочерние (однохроматидные) хромосомы у полюсов клетки раскручиваются. Вокруг хромосом на обоих полюсах клетки формируются новые ядерные оболочки. Образуются два ядра, содержащие одинаковые диплоидные наборы хромосом. Цитокинез - деление цитоплазмы. У животных -путем перетяжки, а у растений строится клеточная стенка из веществ, поступающих из Комплекса Гольжди.

Цитокинез на завершающей стадии в животной клетке

МИТОТИЧЕСКОЕ ДЕЛЕНИЕ ЖИВОТНЫХ КЛЕТОК И - интерфаза, П 1 - ранняя профаза, П 2 - поздняя профаза, М - метафаза (экваториальная пластинка, материнская звезда), А 1 - ранняя анафаза, А 2 - поздняя анафаза, Т - телофаза

Митоз животной клетки Митоз растительной клетки

размеров клеток условий окружающей среды (от температуры) Продолжительность митоза зависит числа ядер плоидности

Митоз длится в животных клетках 30 -60 мин в растительных - 2 -3 часа Стадии митоза Длительные связанны с процессами синтеза: препрофаза, телофаза Быстрые происходит самодвижение хромосом: метакинез, анафаза

Регуляция митоза В организме митоз контролируется системой нейрогуморальной регуляции, которая осуществляется нервной системой, гормонами надпочечников, гипофиза, щитовидной и половых желёз, а также местными факторами (продукты тканевого распада, функциональная активность клеток). Взаимодействие различных регуляторных механизмов обеспечивает как общие, так и местные изменения митотической активности. Митоз опухолевых клеток выходят из-под контроля нейрогуморальной регуляции.

Типы митоза u. Стволовой(им делятся клетки крови и кишечника) u. Трансформирующий (клетки кожи) u. Ассиметричный

Нарушения митоза При различных патологических процессах нормальное течение митоза нарушается. Выделяют 3 основных вида патологии 1) Повреждения хромосом (набухание, склеивание, фрагментация, образование мостов, повреждения центромер, отставание отдельных хромосом при движении, образование микроядер) 2) Повреждения митотического аппарата (задержка митоза в метафазе, многополюсный, моноцентрический и асимметричный митоз). Особое значение в этой группе патологии митоза имеет колхициновый митоз, или К-митоз. Кмитозы возникают и самопроизвольно в культуре ткани и опухолях. При К-митозе нарушаются расхождение центриолей и поляризация ими веретена деления, подвергается дезорганизации митотический аппарат, не происходит разъединения хроматид (К-пары). 3) Нарушения цитотомии. Патологические митозы возникают после воздействия митотических ядов, токсинов, экстремальных факторов (ионизирующее излучение, аноксия, гипотермия), при вирусной инфекции и в опухоли.

Атипические митозы Возникают при повреждении митотического аппарата и характеризуются неравномерным распределением генетического материала между клетками. Атипические митозы характерны для злокачественных опухолей и облученных тканей. Нарушение нормального митотического деления клеток может обусловливаться аномалиями хромосом, которые называют хромосомными аберрациями. Вариантами хромосомных аберраций служат слипание хромосом, их разрыв на фрагменты, выпадение участка, обмен фрагментамии др. Хромосомные аберрации могут возникать спонтанно, но чаще развиваются вследствие действия на клетки мутагенов и ионизирующего облучения.

ЭНДОМИТОЗ И ПОЛИПЛОИДИЯ Эндомитоз - вариант митоза, при котором происходит удвоение числа хромосом внутри ядерной оболочки без ее разрушения и образования веретена деления. При повторных эндомитозах число хромосом в ядре может значительно увеличиваться при соответствующем кратном двум нарастании содержания в нем ДНК - полиплоидии (от греч. poly много и ploon - складываю) и увеличении объема ядра. Полиплоидия может явиться также результатом неоконченных обычных митозов. Основной смысл развития полиплоидии заключается в усилении функциональной активности клетки. Сходный результат достигается при образовании двуядерных клеток вследствие митотического деления, не сопровождающегося цитотомией. При последующем митотическом делении такой двуядерной клетки хромосомные наборы ядер объединяются в метафазе, приводя к образованию двух дочерних полиплоидных клеток. Наличие полиплоидных - тетра- (4 n) и октаплоидных (8 n) клеток - нормальное явление в печени, эпителии мочевого пузыря, клетках концевых отделов поджелудочной и слюнных желез. Мегакариоциты (гигантские клетки костного мозга) начинают формировать кровяные пластинки лишь достигнув определенного уровня полиплоидии (16 -32 n) в результате нескольких эндомитозов.

Более крупные размеры Перспективно использование полиплоидных растений Для полиплоидов характерно Изменения передаются по наследству при вегетативном размножении Повышенное содержание ряда веществ Лучшая устойчивость к неблагоприятным условиям среды

Амитоз (или прямое деление клетки), происходит в соматических клетках эукариот реже, чем митоз. Впервые он описан немецким биологом Р. Ремаком в 1841 г. , термин предложен гистологом В. Флеммингом позднее – в 1882 г Вальтер Флемминг Роберт Ремак

АМИТОЗ прямое деление интерфаз ядра, происходит в стадию путем перетяжки без образования внеметотического цикла. Описан для стареющих патологически измененных и обреченных на гибель клеток. После амитоза клетка не может вернуться в нормальный митотический цикл. Если не произойдет цитокинез, то клетка многоядерная.

Неравная перетяжка, одно ядро больше, а другое меньше- мероамитоз Формы амитоза Деление ядра на ряд ядер разной величины Деление ядра на несколько мелких ядер одинаковой величины - фрагментация

ЗНАЧЕНИЕ МИТОЗА Рост и развитие организма Регенерация тканей Размножение одноклеточных организмов Вегетативное размножение Генетическая стабильность

Мейоз (от греч. meiosis — уменьшение), редукционное деление, способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом в два раза и одна диплоидная клетка после двух быстро следующих друг за другом делений даёт начало 4 гаплоидным Восстановление диплоидного числа хромосом происходит в результате оплодотворения. Мейоз — обязательное звено полового процесса и условие формирования гамет. Биологическое значение Мейоза заключается в поддержании постоянства кариотипа в ряду поколений организмов данного вида и обеспечении возможности рекомбинации хромосом и генов при половом процессе. Поведение хромосом при Мейозе обеспечивает выполнение основных законов наследственности.

ТИПЫ МЕЙОЗА в зависимости от места мейоза в жизненном цикле организмов: - Гаметный или терминальный - (у всех многоклеточных животных и ряда низших растений), происходит в половых органах и приводит к образованию гамет. - Зиготный или начальный - (у многих грибов и водорослей), происходит в зиготе сразу после оплодотворения и приводит к образованию гаплоидного мицелия или таллома, а затем спор и гамет. - Споровый или промежуточный - (у высших растений), имеет место накануне цветения и приводит к образованию гаплоидного гаметофита, в котором позднее образуются гаметы. У простейших (Protozoa) встречаются все 3 типа Мейоза

СТАДИИ МЕЙОЗА I мейоз (редукционный) 1) Интерфаза I, 2 n 2 c: синтез и накопление веществ и энергии; рост клеток, числе органоидов, удвоение центриолей, удвоение ДНК 2) Профаза I, 2 n 4 c: распадается ядрышко, ядерная оболочка, спирализация хромосом а. лептотена (стадия тонких нитей): хромосы, состоящие из друх хроматид спирализуются, но слабо б. зиготена: плотное соприкосновение хромосом гомологичными участкамиконъюгация в. похитена (стадия толстых нитей): хромосомы сильно спирализуются г. диплотена: кроссинговер-обмен гомологичными участками д. диакенез: хромосомы максимально утолщены, образуется веретено деления 3) Метафаза I, 2 n 4 c: тетрады выстраиваются вдоль экватора клетки 4) Анафаза I, 2 n 4 c: хромосомы (а не хроматиды!) отходят к полюсам 5) Телофаза I, 2 n 4 c: образуются ядерные мембраны вокруг двух хроматидных хромосом; деление цитоплазмы(у многих раститений клетка из анафазы I сразу переходит в анафазу II)

СХЕМА КРОССИНГОВЕРА ВО ВРЕМЯ МЕЙОЗА

СТАДИИ МЕЙОЗА II мейоз(эквационный) 1)Интерфаза II, 1 n 2 c: не происходит удвоение ДНК, происходит накопление энергии 2)Профаза II, 1 n 2 c: хорошо различимы хромосомы, центриоли расходятся, разрушается ядерная мембрана, формируется веретено деления 3) Метафаза. II, 1 n 2 c: выстраивание двух хроматидных хромосом по экватору 4) Анафаза. II, 2 n 2 c: хроматиды отходят к полюсам и становятся дочерними хромосомами 5) Телофаза. II, 1 n 1 c: в каждой клетке идут процессы, обратные профазе

СХЕМА МЕЙОЗА Профаза I: 1 -лептотена; 2 -зиготена; 3 пахитена; 4 -диплотена; 5 - диакинез; 6 - метафаза I; 7 -анафаза I; 8 - телофаза I; 9 - интеркинез; 10 - метафаза II; 11 — анафаза II; 12 - телофаза II. Одна из двух гомологичных хромосом заштрихована, другая - белая. Обмен белыми и заштрихованными участками хромосом - результат кроссинговера. Маленькие белые кружки - центромеры, большой круг - контур ядра. В метафазе и анафазе обоих делений ядерная мембрана исчезает. В телофазе возникает снова. В метафазе и анафазе обоих делений стрелками показано направление растягивания и движения хромосом с помощью нитей веретена

ФАЗЫ МЕЙОЗА

ЗНАЧЕНИЕ МЕЙОЗА Возникает гаплоидный набор Перекомбинация наследственного материала Обеспечивается генетическая разнородность После образования зиготы поддерживается видовое постоянство кариотипа

СРАВНЕНИЕ МИТОЗА И МЕЙОЗА митоз мейоз сходство 1. Имеют одинаковые фазы деления 2. Перед митозом и мейозом происходит самоудвоение хромосом, спирализация и удвоение молекул ДНК отличие 1. Одно деление 1. Два сменяющих друга деления 2. В метафазе по экватору выстраиваются удвоенные хромосомы 2. По экватору выстраиваются пары гомологичных хромосом 3. - 3. Гомологичные хромосомы конъюгируют 4. Между делениями происходит удвоение молекул ДНК (хромосом) 4. Между 1 - м и 2 - м делениями нет интерфазы и удвоения молекулы ДНК (хромосом) 5. Образуются две дочерние клетки 5. Образуются четыре сперматозоида или одна яйцеклетка

• Зигота (от др. -греч. ζυγωτός — спаренный, удвоенный) — диплоидная клетка, образующаяся в результате оплодотворения. Зигота является тотипотентной (то есть, способной породить любую другую) клеткой. Термин ввёл немецкий ботаник Э. Страсбургер. Мужские и женские гаметы сливаются, образуя зиготу. Хромосомные наборы при этом объединяются (этот процесс называется сингамией), в результате чего в зиготе восстанавливается удвоенный набор хромосом – по одному от каждого из родителей.

ОТВЕТЬТЕ УСТНО НА ВОПРОСЫ Что такое митоз и мейоз? В каких клетках проходят эти процессы? Какой набор хромосом в соматических и какой – в половых клетках? Сколько раз делятся исходные клетки при митозе и мейозе? Сколько клеток образуется при митозе и мейозе? Какой набор хромосом имеют клетки, образовавшиеся при митозе и мейозе? Что такое интерфаза? Что происходит с клеткой в интерфазу? Как она проходит при митозе и мейозе? Какие выстраиваются хромосомы у экватора в метафазе митоза? А в мейозе – при первом и втором делении? Что такое конъюгация и кроссинговер и когда они проходят в клетке? Каково биологическое значение митоза и мейоза?

Выполните тестовое задание Прочитайте внимательно каждое утверждение и решите, истинно оно или ложно. 1. Интерфаза – это период между двумя делениями клетки, во время которого происходит удвоение числа молекул ДНК. 2. В результате митоза образуются две дочерние гаплоидные клетки. 3. Митоз и мейоз имеют по одному делению, состоящему из профазы, метафазы, анафазы и телофазы. 4. Мейоз служит основой комбинативной изменчивости организмов. 5. Перед митозом и мейозом происходит самоудвоение молекул ДНК в хромосомах. 6. Конъюгация хромосом происходит в профазу митоза и мейоза. 7. В метафазе и митоза, и мейоза удвоенные хромосомы выстраиваются по экватору клетки порознь. 8. Кроссинговер хромосом происходит в профазу 1 мейоза. 9. При мейозе между первым и вторым делением интерфаза отсутствует. 10. В результате митоза из одной материнской клетки может образоваться четыре и более дочерних клеток. 11. Мейоз состоит из двух делений, каждое из которых включает те же фазы, что и митоз: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. 12. В результате митоза образуются две новые клетки с идентичными наборами хромосом, точно копирующими генетическую информацию материнской клетки. 13. При митозе конъюгации и кроссинговера не происходит. 14. Соматические клетки образуются в результате мейоза. 15. В первом делении мейоза количество хромосом уменьшается в два раза, а во втором – остается прежним.