Клітинний цикл

Размещено на http://www.allbest.ru/

Клітинний цикл

Усі нові клітини виникають в результаті ділення надвоє вже існуючих. Багатоклітинний організм починає свій розвиток усього з однієї-єдиної клітини. Шляхом багатократних ділень утворюється величезна кількість клітин, які і складають організм.

Сукупність послідовних і взаємозв'язаних процесів в період підготовки клітини до ділення і в період ділення називається мітотичним циклом (від назви основного типу ділення - мітозу). Діти, подивіться на малюнок 1, щоб зрозуміти цикл життя клітини.

Життя клітини від одного ділення до наступного або до смерті називається клітинним або життєвим циклом клітини. У дноклітинного організму клітинний цикл співпадає з життям особини. У безперервно тканинних клітинах, що розмножуються, клітинний цикл співпадає з мітотичним циклом і складається з чотирьох періодів із строгою послідовністю змін один одного: пост-мітотичного (G1), синтетичного (S), премітотичного (G2) амітозу. Перші три періоди - це інтерфаза. За тривалістю вона складає велику частину мітотичного циклу клітини.

Після того, як в клітині завершуються біохімічні процеси підготовки до ділення, починається таємничий і до кінця не вивчений процес. Нині відомі декілька способів ділення клітини: мітоз, пряме бінарне ділення, амітоз і мейоз.

Мітоз, або непряме ділення, - основний спосіб ділення еукаріотичних клітин. Мітоз - процес безперервний, але для зручності вивчення біологи ділять його на чотири стадії в залежності від того, як виглядають в цей час хромосоми у світловому мікроскопі. В мітозі виділяють профазу, метафазу, анафазу і телофазу.

Біологічний сенс мітозу полягає в строго однаковому розподілі між дочірніми клітинами матеріальних носіїв спадковості - молекул ДНК, що входять до складу хромосом материнської клітини. Завдяки рівномірному розділенню реплікованих хромосом між дочірніми клітинами забезпечується освіта генетично рівноцінних клітин і зберігається спадкоємність у ряді клітинних поколінь. Це забезпечує такі важливі моменти життєдіяльності, як ембріональний розвиток і ріст організмів, відновлення органів і тканин після ушкодження. Мітотичне ділення клітин є цитологічною основою безстатевого розмноження організмів.

Будова мітотичних хромосом. Каріотип.

Хромосоми - це основні структурні елементи клітинного ядра, що є носіями генів, в яких закодована спадкова інформація. Маючи здатність до самовідтворення, хромосоми забезпечують генетичний зв'язок поколінь.

При мітозі в клітинах руйнується ядро, в цитоплазмі видно хромосоми, на полюсах клітини з мікротрубочок утворюється веретено ділення, і за допомогою веретена ділення хромосоми дуже правильно розподіляються між полюсами клітини. У проміжку між мітозами, який триває добу і більше, в клітинах є ядро, і хромосом в ядрі не видно.

В хромосомах в суперскрученому стані знаходяться дуже довгі двоспіральні молекули ДНК. У кожній хроматиді однієї хромосоми знаходяться дві однакові молекули ДНК. У мітозі кожна хромосома розпадається на дві хроматиди, і хроматиди кожної хромосоми розходяться до різних полюсів клітини. Після мітозу кожна хромосома складається з однієї хроматиди, і містить одну двоспіральну молекулу ДНК.

Коли мітоз закінчився, і в нових клітинах утворилися ядра, то суперскручені молекули ДНК, що знаходяться в хромосомах, розкручуються. Хромосоми втрачають свої контури, стають довше в сотні разів, і вони не видно під мікроскопом. Такий стан хромосом називається хроматином. Саме у хроматині відбувається подвоєння молекул ДНК. Після подвоєння ДНК кожна невидима оком хромосома складається знову з двох хроматид. Після цього клітина знову може вступити в мітоз.

Каріотип - сукупність ознак хромосомного набору, характерна для кожного біологічного виду. До таких ознак відносяться число, розмір і форма хромосом, положення на хромосомах первинної перетяжки (центромери), наявність вторинних перетяжок, чергування гетерохроматинових і еухроматинових ділянок та ін. Каріотип служить «паспортом» виду, що надійно відрізняє його від каріотипів інших видів. При вивченні каріотипу, яке проводять на стадії метафази клітинного циклу, використовують мікрофотографування, спеціальні способи забарвлення хромосом та інші методи. Результати представляють у виді каріограми (систематизоване розташування хромосом, вирізаних з мікрофотографії) або ідіограми - схематичного зображення хромосом, розташованих вряд у міру убування їх довжини. Порівняльний аналіз каріотипів використовують в каріосистематиці для визначення шляхів еволюції каріотипів, з'ясування походження домашніх тварин і культурних рослин, для виявлення хромосомних аномалій, що ведуть до спадкових хвороб, і т.д.

Клітина як цілісна система. Пластичний та енергетичний обмін у клітині.

У клітині виявлені приблизно тисяча ферментів. За допомогою такого потужного каталітичного апарату здійснюється складна і різноманітна хімічна діяльність. З величезного числа хімічних реакцій клітини виділяються два протилежні типи реакцій - синтез і розщеплювання.

Реакція синтезу. У клітині постійно йдуть процеси творення. З простих речовин утворюються складніші, з низькомолекулярних - високомолекулярні. Синтезуються білки, складні вуглеводи, жири, нуклеїнові кислоти. Синтезовані речовини використовуються для побудови різних частин клітини, її органоїдів, секретів, ферментів, запасних речовин. Синтетичні реакції особливо інтенсивно йдуть в зростаючій клітині, постійно відбувається синтез речовин для заміни молекул, витрачених або зруйнованих при ушкодженні. На місце кожної зруйнованої молекули білку або якої-небудь іншої речовини встає нова молекула.

Таким шляхом клітина зберігає постійними свою форму і хімічний склад, незважаючи на безперервну їх зміну в процесі життєдіяльності.

Синтез речовин, що йде в клітині, називають біологічним синтезом або скорочено біосинтезом.

Усі реакції біосинтезу йдуть з поглинанням енергії.

Сукупність реакцій біосинтезу називають пластичним обміном або асиміляцією. Сенс цього процесу полягає в тому, що що поступають в клітину із зовнішнього середовища харчові речовини, що різко відрізняються від речовини клітини, в результаті хімічних перетворень стають речовинами клітини.

Реакції розщеплювання. Складні речовини розпадаються на простіші, високомолекулярні - на низькомолекулярні. Білки розпадаються на амінокислоти, крохмаль - на глюкозу. Ці речовини розщеплюються на ще більше низькомолекулярні з'єднання, і врешті-решт утворюється зовсім прості, бідні енергією речовини - СО2 і Н2О.

Реакції розщеплювання у більшості випадків супроводжуються виділенням енергії. Біологічне значення цих реакцій полягає в забезпеченні клітини енергією. Будь-яка форма активності - рух, секреція, біосинтез та ін. - потребує витрати енергії.

Сукупність реакції розщеплювання називають енергетичним обміном клітини або дисиміляцією. Дисиміляція прямо протилежна до асиміляції: в результаті розщеплювання речовини втрачають подібність з речовин клітини.

Пластичний і енергетичний обміни (асиміляція і дисиміляція) знаходяться між собою в нерозривному зв'язку. З одного боку, реакції біосинтезу потребують витрати енергії, яка черпається з реакцій розщеплювання. З іншого боку, для здійснення реакцій енергетичного обміну потрібний постійний біосинтез, обслуговуючих ці реакції ферментів, оскільки в процесі роботи вони зношуються і руйнуються.

Складні системи реакцій, що становлять процес пластичного і енергетичного обмінів, тісно пов'язані не лише між собою, але і із зовнішнім середовищем. Із зовнішнього середовища в клітину поступають харчові речовини, які служать матеріалом для реакцій пластичного обміну, а в реакціях розщеплювання з них звільняється енергія, необхідна для функціонування клітини. У зовнішнє середовище виділяються речовини, які клітиною більше не можуть бути використані.

Сукупність усіх ферментативних реакцій клітини, тобто сукупність пластичного і енергетичного обмінів (асиміляція і дисиміляція), пов'язаних між собою і із зовнішнім середовищем, називають обміном речовин і енергії. Цей процес є основною умовою підтримки життя клітини, джерелом її росту, розвитку і функціонування.

клітина мітоз біосинтез хромосома

Размещено на Allbest.ru