Основные понятия ботаники

Кроме того, ядро является источником отдельных белков и ферментов, необходимых для жизнедеятельности дифференцированных тканей. Одновременно с потоком информации в клетку для обеспечения синтеза белков осуществляется обратная связь: цитоплазма -- ядро, т. е. ядро функционирует в тесном взаимодействии с другими частями клетки, объединяя процессы ядерно-цитоплазматического транспорта и регуляторного взаимодействия с цитоплазмой клетки.

17. Способы деления клетки. Амитоз, митоз и мейоз

Ответ:

Амитоз (или прямое деление клетки), происходит в соматических клетках эукариот реже, чем митоз. Впервые он описан немецким биологом Р. Ремаком в 1841г., термин предложен гистологом. В. Флеммингом позднее - в 1882г. В большинстве случаев амитоз наблюдается в клетках со сниженной митотической активностью: это стареющие или патологически измененные клетки, часто обреченные на гибель (клетки зародышевых оболочек млекопитающих, опухолевые клетки и др.). При амитозе морфологически сохраняется интерфазное состояние ядра, хорошо видны ядрышко и ядерная оболочка. Репликация ДНК отсутствует. Спирализация хроматина не происходит, хромосомы не выявляются. Клетка сохраняет свойственную ей функциональную активность, которая почти полностью исчезает при митозе. При амитозе делится только ядро, причем без образования веретена деления, поэтому наследственный материал распределяется случайным образом. Отсутствие цитокинеза приводит к образованию двуядерных клеток, которые в дальнейшем не способны вступать в нормальный митотический цикл. При повторных амитозах могут образовываться многоядерные клетки.

Это понятие ещё фигурировало в некоторых учебниках до 1980-х гг. В настоящее время считается, что все явления, относимые к амитозу -- результат неверной интерпретации недостаточно качественно приготовленных микроскопических препаратов, или интерпретации как деления клетки явлений, сопровождающих разрушение клеток или иные патологические процессы. В то же время некоторые варианты деления ядер эукариот нельзя назвать митозом или мейозом. Таково, например, деление макронуклеусов многих инфузорий, где без образования веретена происходит сегрегация коротких фрагментов хромосом.

Мейоз (от греч. meiosis -- уменьшение), редукционное деление, деления созревания, способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в два раза и одна диплоидная клетка (содержащая два набора хромосом) после двух быстро следующих друг за другом делений даёт начало 4 гаплоидным (содержащим по одному набору хромосом). Восстановление диплоидного числа хромосом происходит в результате оплодотворения. Мейоз -- обязательное звено полового процесса и условие формирования половых клеток (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. Мейоз -- один из ключевых механизмов наследственности и наследственной изменчивости. Поведение хромосом при Мейозе обеспечивает выполнение основных законов наследственности.

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.

В зависимости от места Мейоза в жизненном цикле организмов различают 3 типа Мейоза Гаметный, или терминальный, Мейоз (у всех многоклеточных животных и ряда низших растений), происходит в половых органах и приводит к образованию гамет. Зиготный, или начальный, Мейоз (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, Мейоз (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

Перед Мейозом происходит удвоение количества ДНК в клетке. В ходе двух делений Мейоза ДНК делится поровну между 4 клетками. В результате первого (редукционного) деления Мейоза пары гомологичных хромосом разъединяются и члены пар расходятся в 2 клетки (редукция числа хромосом). Каждая хромосома сохраняет две продольные половины -- хроматиды. В результате второго (эквационного) деления хроматиды расходятся в разные клетки и каждая из 4 сестринских клеток получает по одной хроматиде. Т. о., первое деление Мейоза принципиально отличается от митоза, а второе -- это митоз в клетках с гаплоидным числом хромосом. Во время Мейоза, перед редукцией числа хромосом, происходит обмен участками гомологичных хромосом -- кроссинговер, приводящий к перераспределению аллельных генов . Мейоз длится много дольше митоза: например, у пшеницы он продолжается 24 часа, у лилии -- 9--12 суток, у мыши -- 11--14 суток, у человека -- 24. У ряда животных и человека во время образования женских половых клеток. Мейоз останавливается на срок до нескольких лет и завершается только во время оплодотворения.

Классическая схема Мейоза имеет исключения. Например, у растений рода ожика (Luzula) и насекомых семейства кокцид (Coccidae) в первом делении Мейоза расходятся хроматиды, а во втором -- гомологичные хромосомы, однако и в этих случаях в результате Мейоза происходит редукция числа хромосом. Различия между сперматогенезом и оогенезом у животных и образованием микроспор и мегаспор у растений не отражаются на поведении хромосом в ходе Мейоза, хотя размеры и судьбы сестринских клеток оказываются разными. Известны аномалии Мейоза У межвидовых гибридов все хромосомы, а у анеуплоидов непарные хромосомы не способны конъюгировать и остаются в виде унивалентов; у автополиплоидов образуются объединения более чем из 2 хромосом -- т. н. мультиваленты. В каждом из этих случаев невозможна правильная редукция числа хромосом в анафазе I; образующиеся гаметы (с несбалансированными наборами хромосом) либо сами нежизнеспособны, либо дают нежизнеспособное или уродливое потомство. Отсутствие хиазм (ахизматия) обычно приводит к тем же результатам, однако у самцов некоторых видов мух, в том числе у дрозофилы, хиазмы всегда отсутствуют, хотя гаметы образуются нормальные. Причины перехода клеток от деления путём митоза к Мейоза в жизненном цикле каждого организма, а также молекулярные механизмы конъюгации гомологичных хромосом и кроссинговера исследуются.

Митоз (реже: кариокинез или непрямое деление) -- деление ядра соматических клеток эукариотов с сохранением числа хромосом. В отличие от мейоза, митотическое деление протекает без осложнений в клетках любой плоидности, поскольку не включает как необходимый этап конъюгацию гомологичных хромосом в профазе.Содержание [убрать]

1 Фазы митоза

2 Варианты митоза

3 См. также

4 Литература

5 Примечания

6 Ссылки

Фазы митоза

Митоз. I--III -- профаза; IV -- метафаза; V--VI -- анафаза; VII--VIII -- телофаза.

Ранняя анафаза митоза в клетке почки тритона (световой микроскоп, иммунофлюоресценция). Микротрубочки зелёные, хромосомы голубые.

Митоз -- лишь одна из частей клеточного цикла, но он достаточно сложен, и в его составе, в свою очередь, были выделены пять фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза. Удвоение хромосом и центриолей (в клетках животных) происходит еще в ходе интерфазы. В результате этого в митоз хромосомы вступают уже удвоенными, напоминающими букву X (идентичные копии материнской хромосомы соединены друг с другом в области центромеры).

В профазе Начало митоза связано с заметным увеличением размеров ядра и появлением в нем хромосомных нитей. Это обусловлено спирализацией и дегидратацией хромосом. За счет многопорядковой упаковки хромосомы становятся видимыми в световой микроскоп. При этом происходит конденсация гомологичных (парных) хромосом. Для профазы характерно специфическое поведение клеточного центра. центриоли удваиваются еще в интерфазу. В профазу удвоенные центриоли начинают отходить друг от друга к противоположным полюсам клетки. Между ними натягиваются полимеризованные нити - образуется ахроматиновое веретено деления. Генетическая характеристика клетки на стадии профазы 2n4c.

Прометафаза начинается с разрушения ядерной оболочки. Ядрышки исчезают. Хромосомы начинают двигаться и их центромеры вступают в контакт с микротрубочками веретена деления, а полюса продолжают расхождение друг от друга. К концу прометафазы видно, что хромосомы представляют собой двойные нити, заканчивается формирование веретена деления.

В метафазе полностью сформировано веретено деления. Движения хромосом почти полностью замирают, и кинетохоры хромосом располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку. Плечи же хромосом располагаются перпендикулярно к веретену деления. Важно отметить, что они остаются в таком положении в течение довольно длительного времени. Спирализация хромосом достигает в это время максимума, размер их может быть в 25 раз меньше, чем в ранней профазе. В это время в клетке происходят существенные перестройки, которые «разрешают» последующее расхождение хромосом. Благодаря отчетливой морфологии хромосом именно метафаза - наиболее удобное время для подсчёта хромосомных чисел и кариотипирования. Генетическая характеристика клетки на стадии метафазы 2n4c.

В анафазе Стадия метафазы заканчивается делением центромера, который до этого объединял хроматиды. Этот процесс означает начало анафазы. Центромеры расходятся и хроматиды отделяются друг от друга. Деление происходит одновременно во всех хромосомах. С этого момента сестринские хроматиды называются сестринскими хромосомами и начинают расходиться к полюсам клетки. Таким образом количество хромосом в клетке увеличивается в два раза. Генетическая характеристика клетки 4n4c. К каждому полюсу направляется 2n2c генетического материала.

В телофазе хромосомы располагаются у полюсов клетки. Начинается процесс реконструкции ядра. Хромосомы деспирализуются, в области ядрышковых организаторов образуются новые ядрышки. Идет образование двух дочерних клеток. Получившиеся дочерние клетки генетически идентичны друг другу и материнской клетке. Генетическая характеристика клетки 2n2c .

Некоторые генотоксикологические тесты основаны на регистрации хромосомных аберраций в митозе. В митозе можно регистрировать хромосомные перестройки на стадии метафазы, анафазы и телофазы. На этом основаны метафазный метод и ана-телофазный анализ.

Варианты митоза

Следует отметить, что в разных группах живых организмов митоз протекает несколько по-разному. Описанный выше вариант митоза называется открытый ортомитоз (ядерная оболочка разрушается, веретено деления прямое, поскольку продукты деления клеточного центра располагаются на противоположных полюсах ядра). Характерен для многоклеточных животных, многоклеточных растений и ряда простейших.

В некоторых группах простейших продукты деления клеточного центра в анафазе не достигают противоположных сторон ядра, в результате чего микротрубочки веретена деления располагаются под углом, напоминая букву V (такой вариант деления получил название плевромитоз). В ряде случаев митоз происходит без разрушения ядерной оболочки (закрытый митоз -- например, митоз микронуклеусов инфузорий, динофлагеллят, эвгленовых, многих групп грибов). Иногда в ядерной оболочке при митозе образуются крупные отверстия, через которые в ядро заходят нити веретена, но в целом ядерная оболочка сохраняется (полузакрытый митоз, например, у хламидомонады). Среди закрытых митозов встречаются варианты с внутриядерным и с внеядерным веретеном деления (к последним относится митоз динофлагеллят и некоторых других групп жгутиконосцев). Наконец, клеточный центр может содержать центриоли (как например, у животных) или не содержать их (как, например, у цветковых растений). Соответственно, различают также центриолярный и ацентриолярный митоз.

18. Вакуоли и клеточный сок. Химический состав клеточного сока.

Значение клеточного сока в процессах жизнедеятельности растений,

использование человеком

Ответ:

Вакуоли - полости в протопласте эукариотических клеток. У растений вакуоли - производные эндоплазматической сети, ограниченные мембраной - тонопластом и заполненные водянистым содержимым - клеточным соком. По- видимому, существенную роль в образовании вакуолей имеет деятельность аппарата Гольджи.

В молодых делящихся растительных клетках вакуоли представляют систему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются, а затем сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает от 70 до 90% объема клетки, в то время как протопласт располагается в виде тонкого постенного слоя. В основном увеличение размеров клетки происходит за счет роста вакуоли. В результате этого возникает тургорное давление и поддерживается упругость клеток и тканей.

Содержимое вакуоли - клеточный сок - представляет собой слабокислый (рН 2-5) водный раствор различных органических и неорганических веществ (в незрелых плодах или в зрелых плодах лимона клеточный сок имеет сильнокислую реакцию). По химическому составу и консистенции клеточный сок существенно отличается от протопласта. Эти различия связаны с избирательной проницаемостью тонопласта, выполняющего барьерную функцию. Большинство органических веществ, содержащихся в клеточном соке, относится к группе эргастических продуктов метаболизма протопласта. В зависимости от потребностей клетки они могут накапливаться в вакуоли в значительных количествах либо полностью исчезать. Наиболее обычны различные углеводы, играющие роль запасных энергетических веществ, а также органические кислоты. Вакуоли семян нередко содержат и белки-протеины. Растительные вакуоли часто служат местом концентрации разнообразных вторичных метаболитов - полифенольных соединений: флавоноидов, антоцианов, таннидов и азотсодержащих веществ - алкалоидов. В клеточном соке растворены также многие неорганические соединения.

Функции вакуолей многообразны. Они формируют внутреннюю водную среду клетки, и с их помощью осуществляется регуляция водно-солевого обмена. В этом плане очень важна роль тонопласта, участвующего в активном транспорте и накоплении в вакуолях некоторых ионов.

Другая важнейшая роль вакуолей состоит в поддержании тургорного гидростатического давления внутриклеточной жидкости в клетке.

Наконец, третья их функция - накопление запасных веществ и "захоронение" отбросов, т.е. конечных продуктов метаболизма клетки. Иногда вакуоли разрушают токсичные или ненужные клетке вещества. Обычно это выполняется специальными небольшими вакуолями, содержащими соответствующие ферменты. Такие вакуоли получили название лизосомных.

Тургорное давление в растительных клетках способствует поддержанию формы неодревесневших частей растений. Оно служит также одним из факторов роста, обеспечивая рост клеток растяжением. Потеря тургора вызывает увядание растений. Тургорное давление связано с избирательной проницаемостью тонопласта для воды и явлением осмоса. Осмос - это односторонняя диффузия воды через полупроницаемую перегородку в сторону водного раствора солей большей концентрации. Поступающая в клеточный сок вода оказывает давление на цитоплазму , а через нее - на стенку клетки, вызывая упругое ее состояние, т.е. обеспечивая тургор. Недостаток воды в растении и тем самым в отдельной клетке ведет к плазмолизу , т.е. к сокращению объема вакуоли и отделению протопластов от оболочки. Плазмолиз может быть вызван искусственно при погружении клетки в гипертонический раствор какой-либо соли или сахара. Плазмолиз обычно обратим и может служить показателем живого состояния протопласта.

Клеточный сок.

Он скапливается в вакуолях и представляет собой жидкое включение. В молодой клетке вакуолей много, но они очень мелкие. По мере роста клеток вакуоли сливаются и часто образуют одну крупную центральную, вокруг которой располагаются цитоплазма, ядро, пластиды и др: Химический состав клеточного сока сильно варьирует в зависимости от вида, сорта и возраста растения. У большинства растений он имеет кислую реакцию; исключение составляют огурец, дыня и некоторые другие растения, у которых реакция клеточного сока щелочная. Клеточный сок содержит различные сахара (сахарозу, или тростниковый сахар, глюкозу, фруктозу, инулин), органические кислоты (яблочную, лимонную, щавелевую и др.), алкалоиды, дубильные вещества, гликозиды, пигменты, минеральные соли др.

Сахара часто скапливаются в клеточном соке различных органов растений в качестве запасных веществ. Особенно много сахара в стеблях сахарного тростника и в корнях сахарной свеклы.

Органические кислоты в клеточном соке находятся в свободном состоянии в виде солей. Они придают клеточному соку кислый вкус. Физиологическая роль кислот в жизни клетки до сих пор еще мало изучена.

Алкалоиды представляют собой сложные органические соединения, содержащие азот. Они бесцветные, на вкус горькие, многие из них являются сильнейшими ядами, имеющими большое значение в медицине, и используются в качестве лечебных препаратов.

Размещено на Allbest.ru