Качественные особенности живой материи. Принципы организации во времени и пространстве. Уровни организации живого

20 Понятие кдеточного цикла…

Клеточный цикл – совокупность процессов, происходящих в клетке между двумя последовательными делениями или между её образованием и гибелью.

Клеточный цикл включает в себя собственно митотическое деление и интерфазу – промежуток между делениями.

ИНТЕРФАЗА

Интерфаза занимает около 90% всего времени клеточного цикла  и подразделяется на три периода:

1. пресинтетический или постмитотический – G₁ (от англ. gap – промежуток);
2. синтетический – S;
3. постсинтетический или премитотический - G_2.

Пресинтетический период – G₁ – характеризуется активным ростом клетки, синтезом белка и РНК, благодаря чему клетка восстанавливает необходимый набор органелл и достигает нормальных размеров. G₁ период длится от нескольких часов до нескольких дней. В течение этого периода синтезируются особые «запускающие» белки – активаторы S периода. Они обеспечивают достижение клеткой точки R (точки ограничения), после которого она вступает в S-период. Если клетка не достигает точки R, она выходит из цикла и вступает в период репродуктивного покоя (G₀). Клетки некоторых тканей под влиянием определенных факторов способны возвращаться из периода G₀ в клеточный цикл, клетки других тканей утрачивают эту способность по мере дифференцировки. Абсолютное большинство дифференцированных клеток организма, выполняющих свои специфические функции, не делятся.

Синтетический период –S- характеризуется репликацией (удвоением содержания) ДНК, синтезом гистонов и других белков. В результате происходит удвоение числа хромосом. Одновременно удваивается число центриолей. S-период длится у большинства клеток 8-12 часов.

Постсинтетический период – G₂ - длится 2-4 часа и продолжается вплоть до митоза. В течение этого периода запасается энергия, и синтезируются белки, в частности тубулины, необходимые для процесса деления.

21Митоз……

МИТОЗ

Митоз (кариокинез) является универсальных механизмом деления соматических клеток. Во время митоза родительская клетка делится, и каждая из дочерних клеток получает набор хромосом идентичный родительскому, и, таким образом, происходит равномерное распределение генетического материала. Продолжительность митоза – 1-3 часа.

Митоз включает 4 основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза начинается с конденсации хромосом, которые становятся видимыми в световой микроскоп как нитевидные структуры. Каждая хромосома состоит из двух параллельно лежащих сестринских хроматид, связанных в области центромеры. Ядерная оболочка распадается на мембранные пузырьки и исчезает к концу профазы, так же как и ядрышко. Кариоплазма смешивается с цитоплазмой. Пары центриолей расходятся к противоположным полюсам клетки и дают начало микротрубочкам митотического (ахроматинового) веретена. В области центромеры образуются особые белковые комплексы – кинетохоры, к которым прикрепляются некоторые микротрубочки веретена (кинетохорные микротрубочки). Остальные микротрубочки веретена называются полюсными, так как они протягиваются от одного полюса клетки к другому. Микротрубочки вне веретена деления, расходящиеся радиально от клеточных центров к плазмолемме, называются микротрубочки сияния (астральные лучи).

В метафазе хромосомы выстраиваются в области экватора митотического веретена (в равной удаленности от центриолей противоположных полюсов), и образуют картину экваториальной (метафазной) пластинки (вид сбоку) или материнской звезды (вид со сторону полюсов). Сестринские хроматиды к концу этой фазы разделяются щелью, однако удерживаются в области центромеры.

Анафаза начинается с синхронного  расщепления всех хромосом на сестринские  хроматиды (в области центромеры) и движения дочерних хромосом к противоположным полюсам клеток, происходящего вдоль микротрубочек. Анафаза завершается скоплением на полюсах клетки двух идентичных наборов хромосом, которые образуют картину звезд (стадия дочерних звезд). В конце анафазы начинает образовываться клеточная перетяжка, благодаря сокращению актиновых микрофиламентов, концентрирующихся по окружности клетки.

Телофаза характеризуется реконструкцией ядер дочерних клеток и завершением их разделения. Ядерная оболочка восстанавливается, хромосомы постепенно деспирализуются, замещаясь картиной хроматина интерфазного ядра, а в конце телофазы вновь появляется ядрышко. Углубление клеточной перетяжки завершается полной цитотомией с формированием двух дочерних клеток. При этом происходит распределение органелл между дочерними клетками.

При повреждении митотического  аппарата могут возникнуть атипические митозы, характеризующиеся неравномерным распределением генетического материала между клетками – анэуплоидией. Нарушение нормального митотического деления клеток может обусловливаться аномалиями хромосом, которые называют хромосомными аберрациями. Хромосомные аберрации (слипание хромосом, их фрагментация, выпадения участков, удвоение участков хромосом и др.) могут возникать спонтанно, но чаще развиваются вследствие действия на клетки мутагенов и ионизирующего облучения. Атипические митозы характерны для злокачественных опухолей и облученных тканей.

Биологическое значение митотического  цикла состоит в том, что он обеспечивает образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. В митотическом цикле выделяют репродуктивную (интерфаза) и разделительную (митоз) фазы. Отличия мейоза от митоза по итогам

1. После митоза получается две клетки, а после мейоза – четыре.

2. После митоза получаются соматические  клетки (клетки тела), а после мейоза  – половые клетки (гаметы –  сперматозоиды и яйцеклетки; у  растений после мейоза получаются  споры).

3. После митоза получаются одинаковые  клетки (копии), а после мейоза  – разные (происходит рекомбинация  наследственной информации).

4. После митоза количество хромосом в дочерних клетках остается таким же, как было в материнской, а после мейоза уменьшается в 2 раза (происходит редукция числа хромосом; если бы её не было, то после каждого оплодотворения число хромосом возрастало бы в два раза; чередование редукции и оплодотворения  обеспечивает постоянство числа хромосом).

Отличия мейоза от митоза по ходу

1. В митозе одно деление, а  в мейозе – два (из-за этого  получается 4 клетки).

2. В профазе первого деления  мейоза происходит конъюгация (тесное  сближение гомологичных хромосом) и кроссинговер (обмен участками  гомологичных хромосом), это приводит  к перекомбинации (рекомбинации) наследственной  информации.

3. В анафазе первого деления  мейоза происходит независимое  расхождение гомологичных хромосом (к полюсам клетки расходятся  двуххроматидные хромосомы). Это приводит к рекомбинации и редукции.

4. В интерфазе между двумя  делениями мейоза удвоения хромосом  не происходит, поскольку они  и так двойные.  Второе деление мейоза ничем не отличается от митоза. Как и в митозе, в анафазе II мейоза к полюсам клетки расходятся одинарные сестринские хромосомы (бывшие хроматиды).

22 специализированные струтктуры клетки

Микроворсинками называют пальцевидные выросты плазматической мембраны некоторых животных клеток. Иногда микроворсинки увеличивают площадь поверхности клетки в 25 раз, поэтому они особенно многочисленны на поверхности клеток всасывающего типа, а именно в эпителии тонкого кишечника и извитых канальцев нефронов. Это увеличение площади всасывающей поверхности способствует и лучшему перевариванию пищи в кишечнике, потому что некоторые пищеварительные ферменты находятся на поверхности клеток и связаны с ней. Бахрома микроворсинок на эпителиальных клетках хорошо видна в световом микроскопе; это так называемая щеточная каемка эпителия. В каждой микроворсинке содержатся пучки актиновых и миозиновых нитей. Актин и миозин — это белки мышц, участвующие в мышечном сокращении. В основании микроворсинок актиновые и миозиновые нити, связываясь с нитями соседних микроворсинок, образуют сложную сеть. Вся эта система в целом поддерживает микроворсинки в расправленном состоянии и позволяет им сохранять свою форму, обеспечивая в то же время и скольжение актиновых нитей вдоль миозиновых (наподобие того, как это происходит при мышечном сокращении).

Реснички (цилии) — органеллы, представляющие собой тонкие (диаметром 0,1—0,6 мкм) волосковидные структуры на поверхностиэукариотических клеток. Длина их может составлять от 3—15 мкм до 2 мм (реснички гребных пластинок гребневиков). Могут быть подвижны или нет: неподвижные реснички играют роль рецепторов. Характерны для инфузорий. У многих беспозвоночных животных ими покрыта вся поверхность тела (ресничные черви, личинки кишечнополостных и губок) или отдельные его участки (например, жабры у полихет идвустворчатых моллюсков, подошва ноги у брюхоногих моллюсков^{[источник не указан 1072 дня]}). У коловраток из специализированных ресничек состоит коловращательный аппарат. У многих беспозвоночных (кишечнополостные, гребневики, турбеллярии и др.) реснички также имеются на клетках кишечного эпителия. У позвоночных (в том числе человека) клетки с подвижными ресничками также есть во многих органах. У человека ресничным эпителием выстланы дыхательные пути, евстахиевы трубы, семявыносящие канальцы, желудочки мозга и спинномозговой (центральный) канал^{[источник не указан 1072 дня]}. Видоизмененные реснички служат световоспринимающим аппаратомфоторецепторов сетчатки глаза и воспринимающим запахи аппаратом хеморецепторов обонятельного эпителия.

Снаружи покрыты мембраной, являющейся продолжением плазмолеммы — цитоплазматической мембраны. В центре проходит две полные (состоящие из 13 протофиламентов) микротрубочки, на периферии — девять пар микротрубочек, из которых в каждой паре одна полная, а вторая неполная (состоит из 11 протофиламентов). У основания находится базальное тело (кинетосома), имеющее в поперечном разрезе ту же структуру, что и половинка центриоли, то есть состоящее из девяти троек микротрубочек.

Жгутики эукариотических клеток имеют толщину до 200 нм и длину до 100 мкм и больше. Более короткие (обычно 10-20 мкм) жгутики, которых бывает много на одной клетке, называются ресничками. По всей длине жгутика или реснички проходят 20 микротрубочек: 9 периферических дублетов и 2 центральные одиночные. Дублет состоит из 23 протофиламентов - по 10 на каждую микротрубочку и 3 общих в области их соприкосновения. Дублеты имеют парные отростки (разделенные по длине трубочки расстояниями около 17 нм) из удлиненных молекул белка динеина. Эти отростки (толщиной 2-5 нм и длиной до 10-40 нм), подходят к соседним дублетам.

Динеин, подобно миозину, обладает АТФазной активностью. Освобождаемая энергия используется для активного скольжения отростков из динеина вдоль соседних дублетов из тубулина (аналогичного скольжению миозиновых нитей по актиновым в мышцах). Это приводит к изгибанию жгутиков, так как микротрубочки прочно закреплены у основания.

Тонофибриллы (от греч. tо́nos — натяжение и новолат. fibrilla — волоконце, ниточка )нитчатые образования в эпителиальных клетках животных. Ранее полагали, что Т. протягиваются из одной клетки в другую. Однако электронномикроскопические исследования опровергли представления о непрерывности Т. Показано, что Т. сходятся в области десмосом (См. Десмосомы), где они загибаются и возвращаются в глубь клетки. Диаметр Т. обычно около 60 Å. Вероятно, Т. обеспечивают механическую прочность клеток.

Миофибри́ллы — органеллы клеток поперечнополосатых мышц, обеспечивающие их сокращение. Служат для сокращениймышечных волокон. Миофибрилла — нитевидная структура, состоящая из саркомеров. Каждый саркомер имеет длину около 2 мкм и содержит два типа белковых филаментов: тонкие миофиламенты из актина и толстые филаменты из миозина. Границы между филаментами (Z-диски) состоят из особых белков, к которым крепятся ±концы актиновых филаментов. Миозиновые филаменты также крепятся к границам саркомера с помощью нитей из белка титина (тайтина). С актиновыми филаментами связаны вспомогательные белки — небулин и белки тропонин-тропомиозинового комплекса.

У человека толщина миофибрилл составляет 1-2 мкм, а их длина может достигать  длины всей клетки (до нескольких сантиметров). Одна клетка содержит обычно несколько  десятков миофибрилл, на их долю приходится до 2/3 сухой массы мышечных клеток.  

Нейрофибриллы многочисленных нитей (нейрофибрилл)- и скоплений вещества Ниссля, богатого РНК, которое представляет собой группы параллельных цистерн зернистой цитоплазматической сети и полирибосомы, располагающиеся по всей цитоплазме клетки и в дендритах (отсутствуют в аксоне). Нейрофибриллы формируют в клетке густую трехмерную сеть, они пронизывают и отростки.Внутриклеточные включения, обычно выявляющиеся в нейронах с помощью специального окрашивания и состоящие из скрученных или прямых нитевидных структур ( нейрофиламентов ). Различные по структуре и химическому составу нейрофибриллярные включения (клубочки) встречаются при таких дегенеративных процессах, как болезнь Альцгеймера , прогресирующий надъядерный паралич , кортикобазальная дегенерация , постэнцефалитический паркинсонизм и др. Нейрофибриллярные включения впервые были обнаружены Альцгеймером. Они видны при серебрении, а при электронной микроскопии имеют вид парных спирально скрученных нейрофиламентов в цитоплазме. Эти нейрофиламенты образованы избыточно фосфорилированным тау-белком . В норме этот белок, вероятно, скрепляет и стабилизирует микротрубочки, обеспечивающие перенос через цитоплазму нейронов клеточных органелл, гликопротеидов и других образований. Способность тау-белка скреплять микротрубочки отчасти объясняется наличием у него нескольких фосфатных групп. Чрезмерное фосфорилирование тау-белка нарушает его функцию.