Деление клеток. Митоз. Мейоз

Строение, типы и формы хромосом

Строение, типы и формы хромосом. Понятие о кариотипе

Хромосомы эукариот представляют собой линейную молекулу ДНК. Эукариотическая ДНК обматывает белковые частицы – гистоны, располагающиеся вдоль ДНК через определённые интервалы, образуя хроматин – волокна, из которых состоят хромосомы. Комплексы участков ДНК и гистонов называются нуклеосомами. Нуклеосомы упорядочены в пространстве, за счёт чего достигается плотная упаковка ДНК в хромосоме.

Размеры ДНК зависят от типа организма. Физическая длина ДНК вирусов составляет десятки микрометров, бактерий – миллиметры, а человека – 2 метра. Общая длина всех ДНК человека составляет 2∙10¹⁰ км.

Бактериальная хромосома содержит гораздо большую по размерам молекулу ДНК, также свёрнутую в кольцо. Эти кольца сверхспирализированы: двойная спираль, прежде чем её концы были соединены, была частично раскручена. Такой эффект позволяет молекуле разместиться более компактно.

Все клетки появляются путём деления родительских клеток. Большинству клеток свойственен клеточный цикл, состоящий из двух основных стадий: интерфазы и митоза.

Интерфаза состоит из трех этапов. В течение 4–8 часов после рождения клетка увеличивает свою массу. Некоторые клетки (например, нервные клетки мозга) навсегда остаются в этой стадии, у других же в течение 6–9 часов удваивается хромосомная ДНК. Когда масса клетки увеличивается в два раза, начинается митоз.

В типичной животной клетке митоз происходит следующим образом. В профазу центриоли удваиваются, две образовавшиеся центриоли начинают расходиться к разным полюсам клетки. Ядерная мембрана разрушается. Специальные микротрубочки выстраиваются от одной центриоли к другой, образуя веретено деления. Хромосомы разъединяются, но всё ещё остаются попарно сцепленными.Следующая после профазы стадия называется метафазой. Хромосомы, влекомые нитями веретена, выстраиваются в экваториальной плоскости клетки. Центромеры, скреплявшие хромосомы, делятся, после чего дочерние хромосомы полностью разъединяются.

В стадии анафазы хромосомы перемещаются к полюсам клетки. Когда хромосомы достигают полюсов, начинается телофаза. Клетка делится надвое в экваториальной плоскости, нити веретена разрушаются, вокруг хромосом формируются ядерные мембраны. Каждая дочерняя клетка получает собственный набор хромосом и возвращается в стадию интерфазы. Весь процесс занимает около часа.

Процесс митоза может варьировать в зависимости от типа клетки. В растительной клетке отсутствуют центриоли, хотя веретено деления образуется. В грибных клетках митоз происходит внутри ядра, ядерная мембрана не распадается.

Наличие хромосом не является необходимым условием деления клетки. С другой стороны, один или несколько митозов могут останавливаться на стадии телофазы, в результате чего возникают многоядерные клетки (например, у некоторых водорослей).

Размножение при помощи митоза называют бесполым или вегетативным, а также клонированием. При митозе генетический материал родительских и дочерних клеток идентичен.

Мейоз, в отличие от митоза, является важным элементом полового размножения. При мейозе образуются клетки, содержащие лишь один набор хромосом, что делает возможным последующее слияние половых клеток (гамет) двух родителей. По сути, мейоз является разновидностью митоза. Он включает два последовательных деления клетки, однако хромосомы удваиваются только в первом из этих делений. Биологическая сущность мейоза заключается в уменьшении числа хромосом в два раза и образовании гаплоидных гамет (то есть гамет, имеющих по одному набору хромосом).

В результате мейотического деления у животных образуются четыре гаметы. Если мужские половые клетки имеют примерно одинаковые размеры, то при образовании яйцеклеток распределение цитоплазмы происходит очень неравномерно: одна клетка остаётся крупной, а три остальных настолько малы, что их почти целиком занимает ядро. Эти мелкие клетки служат лишь для размещения избыточного генетического материала.

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. Случайное расхождение хромосом и обмен генетическим материалом между гомологичными хромосомами приводят к возникновению новых комбинаций генов, повышая генетическое разнообразие. Образовавшаяся зигота развивается в самостоятельный организм.

8.Классификация, строение, функции тканей животных организмов. Структурные ткани

Клетки многоклеточных организмов образуют ткани – системы сходных по строению и функциям клеток и связанных с ними межклеточных веществ. Ткани интегрируются в более крупные функциональные единицы, называемые органами. Внутренние органы характерны для животных; здесь они входят в состав систем органов (дыхательной, нервной и пр.). Подобная специализация, с одной стороны, улучшает работу организма в целом, а с другой требует повышения степени координации и интеграции различных тканей и органов.

Наука, изучающая ткани, называется гистологией. Обычно она оперирует с тонкими срезами тканей, иногда окрашенных, изучая их при помощи светового микроскопа.

Растительные ткани можно условно разделить на структурные ткани, состоящие из клеток одного вида, и проводящие ткани, состоящие из клеток разных видов. К первым относятся паренхима, колленхима и склеренхима, ко вторым – ксилема и флоэма.

Клетки паренхимы заполняют пространство между более специализированными тканями. Они составляют основную массу стеблей и корней. Осмотическое давление дает возможность паренхиме служить опорой тем органам, в которых она находится; в засушливые периоды эти клетки теряют воду, и растение увядает. По стенкам клеток паренхимы перемещаются вода и соли; в некоторых органах эти клетки запасают питательные вещества.

В некоторых частях растения паренхима видоизменяется, становясь более специализированной. Так, эпидерма – это тонкая покровная ткань, состоящая из одного слоя клеток, покрывающая целиком всё первичное тело растения. Её основная функция – защита растения от высыхания и проникновения микроорганизмов; этому помогает кутикула – плёнка из воскообразного вещества кутина, покрывающая внешнюю поверхность эпидермы.

Как правило, эпидерму составляют уплощённые тонкие клетки, плотно прилегающие друг к другу, но среди них на определённом расстоянии друг от друга встречаются особые – замыкающие – клетки. Они всегда располагаются парами, и между ними имеется небольшое отверстие, называемое устьицем, которое играет важную роль в газообмене. Иногда клетки эпидермы образуют волоски и жгутики, которые создают дополнительную поверхность для всасывания питательных веществ, служат опорой, отпугивают животных (например, у крапивы) или наоборот при помощи специальных клейких веществ ловят насекомых. Мезофилл – ещё один тип паренхиматозной ткани, располагающийся между двумя слоями эпидермиса листа и осуществляющий фотосинтез. Эндодерма окружает проводящую ткань растений. Её можно рассматривать как самый внутренний слой коры. Наконец, клетки перицикла, находящиеся между эндодермой и проводящей тканью, участвуют в процессе роста растений.

Колленхиму составляют вытянутые в направлении длинной оси органа клетки, в которых содержится большое количество целлюлозы. Эта ткань играет важную роль, обеспечивая органам дополнительную опору; при этом клетки колленхимы, оставаясь живыми, способны растягиваться, не мешая расти другим клеткам.

Склеренхима находится, в основном, в коре, сердцевине и плодах. Её мёртвые клетки окружены лигнином – веществом с повышенной прочностью на растяжение и изгиб. Переплетающиеся волокна, которые образует склеренхима, ещё более усиливают опору. Склеренхима – важная опорная ткань деревьев и кустарников; она образуется уже после того, как заканчивается вытягивание живых клеток, которые она окружает.

Дата добавления: 2015-04-23