Транспорт речовин через мембрани 1 страница

Різновид транспорту	Механізм	Що транспортується
Дифузія	Самостійне переміщення речовин через мембрану в напрямку меншої їх концентрації, яке не потребує витрат енергії	Кисень, вуглекислий газ
Полегшена дифузія	Переміщення речовин через мембрану в напрямку меншої їх концентрації, яке здійснюється білками-переносниками	Малі органічні молекули (глюкоза, деякі амінокислоти тощо)
Активний транспорт	Переміщення речовин через мембрану, яке здійснюється з допомогою спеціальних білкових комплексів і з витратами енергії. Частіше за все відбувається в напрямку більшої концентрації	Йони та великі молекули, для яких мембрана є непроникною
Цитоз	Переміщення через мембрану об’єктів у мембранній упаковці. Мембранний транспорт у клітину називається ендоцитозом. Мембранний транспорт із клітини — екзоцитозом. Транспорт твердих часток — фагоцитоз, транспорт рідких речовин і крапель — піноцитоз	Великі молекули або їх комплекси (у тому числі віруси й бактерії)

5. Поверхневий апарат клітини, його функції та особливості будови в організмів різних царств живої природи

Поверхневий апарат прокаріотів

Плазмалема є єдиною мембраною прокаріотичних клітин. Для захисту клітини ззовні від плазмалеми в більшості випадків розташована клітинна стінка. Також, досить часто, ззовні клітина захищається ще й слизовою капсулою. Клітинна стінка прокаріотів утворює складні сполуки амінокислот і моносахаридів — пептидоглікани. Підмембранного комплексу в клітинах прокаріотів не було виявлено. На поверхні бактеріальних клітин часто трапляються бактеріальні джгутики й пілі (шипики, ворсинки, вирости). Джгутики забезпечують рух бактерій, а пілі допомагають клітинам прикріплюватися до інших клітин або яких-небудь об’єктів. Один із типів пілі забезпечує обмін генетичним матеріалом між різними клітинами.

Загальні особливості поверхневого апарата еукаріотів

Поверхневий апарат еукаріотів є більш складним і має більші розміри. Це пов’язано з більшим розміром еукаріотичних клітин, яким для здійснення ефективного обміну речовин із навколишнім середовищем потрібна більша поверхня. Збільшення поверхні клітини часто досягається завдяки утворенню на ній різноманітних виростів. Джгутики й війки еукаріотів відрізняються від прокаріотичних і мають більш складну будову. Взаємодія поверхневого апарата з цитоплазмою клітини відбувається з допомогою підмембранного комплексу. Підмембранний комплекс є похідним цитоскелета і представлений системою мікрониток і мікротрубочок, які взаємодіють із білками плазмалеми і впливають на їхнє розташування і функціонування.

Поверхневий апарат клітин рослин і грибів

Характерною особливістю поверхневого апарата цих груп еукаріотичних організмів є наявність жорсткої клітинної стінки. Розвитку цієї структури сприяє нерухомий або малорухомий спосіб життя грибів і рослин. Основою клітинної стінки більшості грибів є хітин. Проте, цілий ряд грибів (наприклад, звичайні дріжджі) має клітинну стінку, утворену переважно іншими полісахаридами (глюканами й маннанами). Клітинна стінка рослин побудована переважно з целюлози. До її складу також входять більш складні полісахариди — пектини. Для надання клітинній оболонці більшої міцності деревні рослини насичують шари целюлози оболонок своїх клітин особливою речовиною — лігніном. Це дозволяє їм утворювати в умовах суходолу високі й міцні стовбури, здатні витримувати великі навантаження. Саме здерев’янілі клітинні стінки, просочені лігніном, обумовлюють господарські властивості дерев, які широко використовуються в будівельних роботах і під час виготовлення дерев’яних побутових предметів. Клітинна стінка ізолює клітини організму одна від одної. Тому для здійснення обміну речовин між ними утворюються плазмодесми — спеціальні тяжі цитоплазми, які з’єднують сусідні клітини. У тому випадку, коли відбувається значне здерев’яніння клітин у певній тканині рослини, клітинні стінки стають товщими. При цьому плазмодесми зникають, а клітини гинуть унаслідок припинення обміну речовин.

Поверхневий апарат клітин тварин

Більшість тварин — рухливі організми, тому їх тканини мають бути пружними. Через це клітинна стінка в них відсутня. Але у найпростіших поверхневий апарат може утворювати жорстку опорну структуру (скелет, пелікулу) для забезпечення руху клітини. Тварини мають складну організацію, й ефективна взаємодія окремих клітин для них є життєво необхідною. Тому надмембранний комплекс у клітин тварин розвинутий дуже сильно. Вуглеводи, які входять до складу глюкопротеїдів і гліколіпідів, утворюють глікокалікс, який має вигляд волокнисто-слизової маси. До складу глікокаліксу можуть входити компоненти міжклітинної речовини або частини глікокаліксу сусідніх клітин. Крім безпосередньої взаємодії для обміну інформацією між клітинами тварин часто використовуються сигнальні молекули. Класичним прикладом таких молекул є гормони, які виробляються залозами внутрішньої секреції і транспортуються з допомогою крові. Після досягнення клітини-мішені молекула гормону взаємодіє з рецептором плазмалеми. Це викликає ланцюжок реакцій, з допомогою якого ініціюється певна реакція клітини. Важливу роль поверхневі структури клітин тварин відіграють і в роботі імунної системи. Клітини імунної системи розпізнають чужі клітини саме за особливостями їх поверхневого апарата. Постраждалі клітини власного організму також набувають нехарактерних рис у будові поверхневих структур і також знищуються імунною системою.

Складники цитоплазми: цитозоль, цитоскелет, мембранні і немембранні органели,включення. Будова і функції цитоскелету, роль його складників у просторовій організації клітини, в організації рухів у клітині та руху клітин. Будова клітинного центру, його роль в організації цитоскелету

1. Складники цитоплазми: цитозоль, мембранні і немембранні органели,включення

Цитоплазма клітин складається з цитозолю, цитоскелета, органел і включень.

У клітинах прокаріотів цитоскелет і органели відсутні.

Цитозоль забезпечує взаємозв’язок усіх компонентів клітини. Крім того, у ньому відбуваються важливі біохімічні реакції. Для успішного виконання цих функцій цитозоль має специфічну будову. Для того щоб органели клітини були розташовані в певних її місцях, цитозоль має бути досить щільним. Але для того щоб органели можна було переміщати залежно від потреб клітини, він же має бути достатньо рідким. Тому цитозоль є напіврідкою субстанцією, щільність якої може змінюватися в досить широких межах.

Зміна щільності цитозолю відбувається завдяки його переходам у стани гель-золь. У стані гелю окремі білкові компоненти цитозолю полімеризуються, утворюючи пружну сітку з високою в’язкістю. У стані золю великі молекули білків у складі цитозолю розщеплюються на малі фрагменти, знову утворюючи рідке середовище з досить низькою в’язкістю.

Стан гелю є дуже зручним для підтримання форми клітини й фіксації окремих її компонентів у певному положенні. Стан золю дозволяє переміщати окремі органели і включення всередині клітини. Крім того, у такому стані легко відбуваються важливі біохімічні реакції. Хімічний склад цитозолю досить різноманітний і може коливатися в широких межах. Це пов’язано з тим, що він є зв’язуючою структурою для інших компонентів клітини й місцем проведення біохімічних реакцій, унаслідок яких постійно зникають одні речовини й синтезуються інші.

У цитозолі відбувається синтез і розщеплення глюкози, жирних кислот, нуклеотидів, амінокислот. Одним з найважливіших процесів, які відбуваються в цитозолі, є синтез білка на рибосомах. Включеннями у складі цитоплазми частіше за все є продукти життєдіяльності клітини. Дуже часто у вигляді включень клітини запасають поживні речовини. У вигляді включень можуть накопичуватися глікоген, крохмаль, білки, жири та інші сполуки. Рух цитоплазми в клітині пов’язаний із переходами цитозолю між станами золь-гель. Він відбувається з витратами енергії та може змінювати свою інтенсивність залежно від впливу різних факторів. Наприклад, підвищення температури може прискорити перебіг біохімічних реакцій у цитозолі та, відповідно, вплинути на рух цитоплазми. Зміна освітлення рослинних клітин також може впливати на рух цитоплазми. Це пов’язано з необхідністю правильного розміщення хлоропластів у клітині для найбільш ефективного фотосинтезу.

Органели поділяються на:

- немембранні: центріолі; цилій (війки)/флагелла (джгутики); рибосоми;

- мембранні (обмежені мембраною): ядро; мітохондрії; вакуолі; пероксисома; апарат Ґольджі; ендоплазматичний ретикулум; лізосоми; хлоропласти.

2. Будова і функції цитоскелету, роль його складників у просторовій організації клітини, в організації рухів у клітині та руху клітин.

Цитоскелет виконує в еукаріотичних клітинах функції, аналогічні функціям опорно-рухової системи багатоклітинних організмів. Він складається з мікрониток і мікротрубочок, які відрізняються за діаметром. Між собою мікронитки й мікротрубочки зв’язуються з допомогою спеціальних білків. Ці структури здійснюють переміщення клітини, окремих органел і макромолекул. Цитоскелет також утворює підмембранний комплекс. Важливою особливістю мікротрубочок і мікрониток є їхня здатність легко збиратися і розбиратися.

Залежно від потреби клітини в опорі й русі в цитоскелеті відбуваються відповідні зміни, які й забезпечує процес збирання-розбирання елементів цитоскелета. Зазвичай розташування мікрониток у клітині зумовлено розподілом механічних напружень. Проте в деяких клітинах мікронитки утворюють сталі скорочувальні системи. Прикладом таких клітин є м’язові. Мікронитки в них розташовані паралельно й можуть ковзати вздовж сусідніх ниток, спричиняючи скорочення м’яза. Цей процес відбувається з витратою енергії АТФ.

Мікротрубочки виконують рухові функції іншим чином. Уздовж мікротрубочки рухаються спеціальні білки-мотори, які тягнуть за собою органели або макромолекули. Білок-мотор має дві ділянки. Одна з них складається з двох голівок, які містять фермент, що розщеплює АТФ. Унаслідок цього розщеплення голівки здатні «крокувати» мікротрубочкою, по черзі приєднуючись до неї і пересуваючись далі. Друга ділянка білка-мотора прикріплюється до макромолекули або іншої структури, яку треба транспортувати.

Рух окремих еукаріотичних клітин може бути амебоїдним або відбуватися з допомогою джгутиків чи війок. Амебоїдний рух властивий не лише амебам. Таким чином рухаються, наприклад, і лейкоцити крові. Відбувається він за рахунок утворення псевдоніжок. Головну роль у цьому процесі відіграє цитоскелет. Рух з допомогою війок і джгутиків також забезпечує цитоскелет. І війки, і джгутики рухаються за рахунок ковзання одна відносно одної мікротрубочок, що входять до їхнього складу. Відрізняються вони між собою характером руху. Джгутики роблять колові рухи, нагадуючи маленький гвинт, а війки роблять гребні рухи й за принципом роботи більше схожі на весла.

Головним організатором роботи цитоскелета в більшості еукаріотичних клітин є клітинний центр. Клітинний центр складається з двох гранул — центріолей і мікротрубочок, що відходять від нього. З допомогою електронного мікроскопа вдалося встановити, що центріолі являють собою циліндри з мікротрубочок.

3. Будова клітинного центру, його роль в організації цитоскелету.

Клітинний центр розташований у навколоядерній зоні в геометричному центрі клітини. Він пов’язаний з комплексом Гольджи та ядром. У разі зміни форми клітини клітинний центр переміщується до її нового геометричного центру, і разом з ним переміщуються ядро й комплекс Гольджи. Перед поділом клітини центріолі клітинного центру подвоюються. У процесі поділу по дві центріолі розходяться до полюсів клітини і з допомогою мікротрубочок утворюють веретено поділу. Це веретено відповідає за розходження хромосом до полюсів клітини.

Будова і функції одномембранних органел: ендоплазматична сітка, апарат Гольджі, лізосоми, вакуолі.

Будова і функції двомембранних органел: мітохондрії. Клітинне дихання.

Будова і функції двомембранних органел: пластиди. Фотосинтез. Значення фотосинтезу

1. Будова і функції одномембранних органел: ендоплазматична сітка, апарат Гольджі, лізосоми, вакуолі

До одномембранних органел клітини відносять: гранулярну і гладеньку ендоплазматичні сітки, апарат Гольджи, лізосоми, вакуолі тощо.

Структурною одиницею гранулярної ендоплазматичної сітки (ЕПС) є цистерна — сплощений мішечок, пов’язаний із зовнішньою мембраною ядра або розташований у цитозолі поблизу ядра. До її поверхні прикріплюються рибосоми, які здійснюють синтез білків і мають вигляд гранул. Синтезовані білки або вбудовуються в мембрану ЕПС або надходять у її порожнину. Після закінчення синтезу відбувається дозрівання білків. При цьому до них можуть приєднуватися різні компоненти, наприклад вуглеводи, або від них можуть відрізатися певні ділянки. Після дозрівання білки оточуються мембраною, у результаті чого утворюються мікропухирці, які з допомогою мікротрубочок і білків-моторів цитоскелета транспортуються до апарата Гольджи. Гранулярна ЕПС синтезує не лише білки. На її зовнішній поверхні синтезуються фосфоліпіди, які вбудовуються в мембрану.

Гладенька ендоплазматична сітка утворюється із гранулярної внаслідок утрати нею здатності приєднувати рибосоми. Перетворитися знову на гранулярну ЕПС гладенька ЕПС не може. Вона складається з невеликих порожнин неправильної форми, які розташовані поряд із гранулярною ЕПС. Основна функція гладенької ЕПС — синтез вуглеводів і ліпідів. Крім того, цистерни гладенької ЕПС накопичують йони Кальцію, які регулюють роботу цитоскелета.

Апарат Гольджи складається зі стопок сплощених цистерн, розташованих біля ядра. В одній стопці може бути від трьох до п’ятдесяти цистерн. Біля кожної цистерни може знаходитися багато мікропухирців. Апарат Гольджи забезпечує дозрівання, розподіл і транспорт синтезованих клітиною речовин. Після того як мікропухирець доставить синтезовану в ЕПС речовину до апарата Гольджи, до неї прикріплюється спеціальна «мітка», яка вказує куди цю речовину слід транспортувати. Мічена речовина переходить до наступної цистерни апарата Гольджи, де модифікується потрібним чином. В останній цистерні відбувається накопичення і пакування готових речовин у мікропухирці для подальшого транспортування до місця призначення.

Лізосоми є невеликими округлими тільцями, в яких накопичені ферменти, здатні розщеплювати білки, полісахариди й нуклеїнові кислоти до їх мономерів. Отримані мономери можуть використовуватися клітиною в її біохімічних реакціях. У першу чергу лізосоми руйнують речовини, які надходять у клітину із зовнішнього середовища. Наприклад, травні вакуолі одноклітинних якраз і утворюються з лізосом, коли ті зливаються з поглинутими частками їжі. Але клітина використовує ці органели і для руйнування власних структур, які вже не потрібні або не здатні виконувати свої функції. Так, у разі голодування саме лізосоми розщеплюють запасні речовини для отримання енергії.

Вакуолі мають вигляд досить великих порожнин, заповнених рідиною. Найбільш відомі вакуолі рослин, які заповнені клітинним соком. До складу цього соку входять мінеральні солі, органічні кислоти, цукри, амінокислоти, білки, пігменти тощо. Рослини використовують вакуолі як місце накопичення продуктів обміну та запасних поживних речовин. Крім того, вони беруть активну участь в осмотичних процесах і забезпечують тургор тканин.

2. Будова і функції двомембранних органел: мітохондрії.

Клітинне дихання

Мітохондрії — це двомембранні органели, які можуть мати форму гранул, паличок або ниток. Мембрани мітохондрій - зовнішня і внутрішня. За своїм складом зовнішня мембрана нагадує мембрани ендоплазматичної сітки, а внутрішня мембрана відрізняється високою своєрідністю і специфічним складом білків. Внутрішня мембрана утворює вирости — кристи. Внутрішнє середовище мітохондрій називається матриксом. У мітохондріях є дві порожнини. Перша з них — це міжмембранний простір, розташований між зовнішньою і внутрішньою мембранами. Друга — внутрішня камера, яка оточена внутрішньою мембраною і заповнена матриксом.

У клітині може бути від кількох штук до кількох тисяч мітохондрій. Головне завдання мітохондрій — забезпечення клітин енергією. Нові мітохондрії в клітині утворюються шляхом поділу старих. Для забезпечення діяльності мітохондрій вони мають власну ДНК у формі кільцевих молекул і рибосоми прокаріотичного типу. Енергія в мітохондрії виробляється в результаті процесу біологічного окиснення. У мітохондріях рослин окиснюються органічні речовини, синтезовані самою рослиною. Мітохондрії тварин і грибів окиснюють органічні речовини, які організм отримує в результаті живлення, хоча і власні білки цих груп організмів також можуть розщеплюватися в мітохондріях.

У результаті гліколізу (це перший етап вивільнення енергії з глюкози), який відбувається в цитозолі, утворюються трикарбонові сполуки. Ці сполуки транспортуються з цитозолю в матрикс мітохондрії, де й відбувається їхнє окиснення до вуглекислого газу й води з допомогою ферментів. Окиснення відбувається ступінчасто, і на кожному його етапі виділяється енергія у вигляді електронів і протонів. Протони захоплюються молекулами-переносниками й накопичуються в міжмембранному просторі, а електрони залишаються на внутрішній стороні мембрани. Накопичені по різні боки мембрани частки з різними зарядами використовуються клітиною для синтезу АТФ з АДФ і фосфатної кислоти.

Загальна формула процесу окиснення трикарбонових сполук і фосфорилювання АДФ виглядає так: 2C₃H₆O+36O₂+36АДФ+36Н₃РО₄=36АТФ+6СО₂+42Н₂О

3. Будова і функції двомембранних органел: пластиди. Фотосинтез. Значення фотосинтезу

Пластиди, як і мітохондрії, є двомембранними органелами. Їх форма може бути дуже різноманітною.

Виділяють три основні типи пластид — хлоропласти (зелені), хромопласти (червоні, оранжеві або жовті) і лейкопласти (безбарвні).

Мембрани пластид бувають зовнішньою і внутрішньою. Внутрішня мембрана хлоропластів утворює вирости — ламели. Ламели можуть утворювати окремі замкнені мішечки — тилакоїди. Тилакоїди можуть об’єднуватися у групи — грани, які з’єднуються між собою з допомогою ламел. Внутрішнє середовище пластид називається стромою. Як і мітохондрії, пластиди мають власну ДНК у формі кільцевих молекул і рибосоми прокаріотичного типу. Розмножуються вони шляхом поділу.

У деяких випадках пластиди одного типу можуть перетворюватися на інший. Наприклад, у разі пожовтіння листя восени хлоропласти перетворюються на хромопласти. Ці органели виконують різні функції. У них можуть накопичуватися запасні поживні речовини. З допомогою різних пластид рослини забезпечують забарвлення окремих своїх частин у різний колір.

Але найголовнішою функцією є здійснення фотосинтезу. Цю функцію виконують хлоропласти. У результаті фотосинтезу з вуглекислого газу й води з допомогою сонячної енергії утворюються вуглеводи. Цей процес складається з двох основних фаз — світлової і темнової. У ході світлової фази спочатку кванти світла вловлюються пігментом хлорофілом, який розташований на мембранах тилакоїдів. Енергія квантів переходить до електронів, які захоплюються молекулами-переносниками. Енергія цих електронів використовується в тилакоїдах для синтезу АТФ. Втрачені електрони заміняються електронами з атомів Гідрогену молекул води, які під дією світла, у результаті фотолізу, розпадаються на Гідроген і Оксиген. Звільнені атоми Оксигену взаємодіють між собою й утворюють молекули кисню, що виділяється як побічний продукт реакції. Утворені в результаті відриву електрона від атомів Гідрогену протони підхоплюються іншими молекулами-переносниками. Це молекули динуклеотиди, скорочена назва яких НАДФ. Приєднуючи до себе протони, вони стають акумуляторами хімічної енергії. У темновій фазі фотосинтезу за рахунок енергії НАДФH₂ і АТФ, які утворилися під час світлової фази з вуглекислого газу, утворюються молекули глюкози. Сукупність реакцій, які задіяні в цьому процесі, називається циклом Кальвіна.

У більшості рослин світлова й темнова фази фотосинтезу відбуваються в хлоропласті одночасно, а для фіксації вуглекислого газу використовуються трикарбонові сполуки. Такий тип цього процесу називають C₃-фотосинтезом. Проте, ряд рослин, особливо ті, які живуть у жаркому кліматі в умовах дефіциту вологи, використовують інші варіанти фотосинтезу. Вони розподіляють світлову й темнову фази або в просторі, або в часі. Це дозволяє суттєво економити воду й дає ще деякі переваги. Фотосинтез за типом товстолистих (така назва дана тому, що цей варіант широко використовують саме рослини родини Товстолисті — каланхое, бріофілюм, очіпок тощо) розводить світлову й темнову фази фотосинтезу в часі. Рослини, які його використовують, інтенсивно поглинають вуглекислий газ через свої продихи вночі. Удень, для економії вологи, продихи закриваються, а зв’язаний уночі запас СО₂ використовується у циклі Кальвіна. Так звані С₄-рослини (наприклад, кукурудза) використовують просторове розведення реакцій світлової та темнової фаз фотосинтезу. Фіксація СО₂ з використанням чотирикарбонових сполук і синтез глюкози відбувається в них у різних клітинах. Такий тип фотосинтезу в умовах жаркого клімату є більш ефективним, ніж звичайний його варіант.

Функціонування клітини прокаріотів як цілісної системи. Поділ клітин прокаріотів.

Клітинний цикл еукаріотів. Механізми відтворення і загибелі клітин

1. Функціонування клітини прокаріотів як цілісної системи.

Поділ клітин прокаріотів

Характерною ознакою, за якою клітини живих організмів можна розділити на два основні типи, є наявність у клітині ядра. Саме тому живі організми поділяють на еукаріотичні (ядерні) та прокаріотичні (доядерні). Цю ознаку добре видно з допомогою світлового мікроскопа. Тому подібний поділ виник досить давно.

Прокаріотичні клітини складаються з поверхневого апарата й цитоплазми. До складу поверхневого апарата зазвичай входять плазматична мембрана і клітинна стінка, але в деяких прокаріотичних організмів клітинна стінка може бути відсутньою. Як додаткові елементи до поверхневого апарата у прокаріотів можуть входити бактеріальні джгутики, слизові капсули й різноманітні вирости плазматичної мембрани. Клітинна стінка прокаріотів забезпечує їх цілісність і вберігає від розриву під дією внутрішнього осмотичного тиску. Цитоплазма прокаріотів представлена напіврідким цитозолем, у якому розташовані поодинокі рибосоми, та нуклеоїдом (кільцевою молекулою ДНК). Мембранні органели в цитоплазмі відсутні, але плазматична мембрана клітини може утворювати впинання, які виконують різноманітні функції. Середній розмір клітин прокаріотів — від 0,1 до 10 мкм.

Роботу прокаріотичної клітини як єдиної системи забезпечує нуклеоїд. Його ДНК виконує функцію керівного центру клітини. Усі біохімічні процеси відбуваються в цитозолі. У прокаріотичної клітини відсутня така структура, як цитоскелет. Тому обмін речовинами між різними частинами клітини відбувається переважно за рахунок дифузії. Це призводить до виникнення обмежень у розмірі клітин прокаріотів.

Особливістю поділу прокаріотичних клітин є те, що він є простішим і відбувається набагато швидше, ніж поділ еукаріотичних клітин. Під час цього процесу не відбувається ущільнення хромосом. Кільцева молекула ДНК нуклеоїда перед поділом подвоюється. Потім обидві молекули ДНК прикріплюються до протилежних сторін клітинної мембрани. Далі відбувається процес цитокінезу (поділу цитоплазми) шляхом формування нової мембрани і клітинної стінки.

2. Клітинний цикл еукаріотів.

Механізми відтворення і загибелі клітин

Хромосоми є носіями спадкової інформації. Але більшу частину свого існування вони знаходяться в неконденсованому стані й мають вигляд тонких ниток, які дуже важко вивчати. Ці нитки конденсуються й утворюють чітко окреслені хромосоми лише під час клітинного поділу. Найбільш зручним етапом для дослідження хромосом є метафаза мітозу. Для того щоб затримати клітини на цій стадії, дослідники хромосом додають до культури клітин колхіцин — речовину, яка руйнує мікротрубочки веретена поділу й зупиняє поділ саме на стадії метафазної пластинки.

На стадії метафази майже всі хромосоми мають Х-подібну форму. Це пов’язано з тим, що в цей момент кожна з хромосом складається із двох хроматид, з’єднаних у місці первинної перетяжки. У хромосомі можна виділити плечі. Ці плечі можуть бути приблизно однаковими або мати різну довжину. У такому випадку виділяють довге й коротке плече хромосоми. У місці з’єднання двох хроматид на хромосомі розташована первинна перетяжка. У деяких хромосом на плечах можна знайти і вторинні перетяжки. Кожна з хромосом метафазної пластинки має парну їй гомологічну хромосому. Гомологічні хромосоми дублюють одна одну. У кожній із хромосом такої пари знаходяться ділянки, які кодують однакові гени. Але в різних гомологічних хромосомах можуть знаходитися різні варіанти (алелі) одного гена.

Для кожного з видів еукаріотичних організмів є характерним певний набір хромосом, який можна побачити на метафазних пластинках клітин представників цього виду. Цей набір хромосом називається каріотипом, і він є важливою систематичною ознакою.

Важливими характеристиками каріотипу є число, розмір і форма хромосом, які його складають. Слід відмітити, що кількість хромосом у певних тканинах і органах однієї особини може відрізнятися від характерної для певного виду. Наприклад, у більшості клітин організму хребетних тварин або квіткових рослин усі хромосоми представлені у вигляді гомологічних пар. А от у статевих клітинах цих організмів усі хромосоми представлені лише в одному екземплярі без своєї гомологічної пари. Такий набір хромосом називається гаплоїдним, а хромосомний набір звичайних клітин — диплоїдним. Це пов’язано з особливостями статевого розмноження. У ході цього процесу новий організм утворюється в результаті злиття двох статевих клітин своїх батьків. Якби в статевих клітинах не відбувалося зменшення числа хромосом, то кожне наступне покоління мало б удвічі більше хромосом, ніж їхні батьки.

У природі трапляються випадки, коли кількість хромосом у деяких окремих клітин або цілих організмів змінюється у кратну кількість разів. Це явище називається поліплоїдією. Ученим досить часто траплялися триплоїдні, тетраплоїдні, гексаплоїдні організми. Відмічалися й організми з іще більшою плоїдністю. Інколи зміна плоїдності торкалася не всіх хромосом, а лише окремих пар. Наприклад, додавалася або зникала лише одна хромосома. Це явище називається анеуплоїдією. Відсутність у каріотипі однієї з гомологічних хромосом називають моносомією, а двох — нулісомією. Наявність зайвої хромосоми дістала назву трисомії. Зміна числа хромосом частіше за все призводить до негативних наслідків. Наприклад, поява зайвої хромосоми у 21-й парі хромосом людини призводить до розвитку важкого спадкового захворювання — синдрому Дауна, втрата однієї зі статевих Х-хромосом — до розвитку синдрому Шерешевського — Тернера. А триплоїдні квіткові рослини не можуть утворювати насіння. Проте в деяких випадках поліплоїдізація може приносити й користь. Так, з використанням гібридизації поліплоїдних особин було отримано цілий ряд видів культурних рослин, наприклад сливу, тверду і м’яку пшениці.

Мітоз. Мейоз

1. Ядро. Будова ядра. Функції ядра.

Нуклеоїд прокаріотичних клітин

Нуклеоїд прокаріотичних клітин розташований усередині клітини й містить кільцеву молекулу ДНК. Він не відокремлений мембраною від умісту клітини, а ДНК нуклеоїда утворює комплекс із позитивно зарядженими молекулами та йонами. Разом ДНК і приєднані до неї молекули утворюють так звану «прокаріотичну хромосому», яка суттєво відрізняється від хромосом ядер еукаріотів. Бактеріальна хромосома завжди зв’язана із зовнішньою мембраною. Головна функція нуклеоїда — відтворення ДНК під час розмноження клітини й забезпечення процесів транскрипції в ході синтезу білка.

Ядра еукаріотичних клітин виконують фактично ті самі функції, що й нуклеоїд. Але робота їх набагато складніша, і її ефективність забезпечується особливостями будови ядер.

Частіше за все в клітинах еукаріотів розташоване одне ядро, проте трапляються і двоядерні (наприклад, у багатьох грибів та інфузорій) і багатоядерні (у ряду грибів і деяких найпростіших) клітини. Форма ядра частіше за все сферична або еліпсоподібна, але трапляються і ядра неправильної форми. Ядерна оболонка складається з двох мембран. У багатьох місцях вона пронизана порами, на краях яких внутрішня мембрана переходить у зовнішню. Залежно від функціонального стану клітини кількість пор на поверхні ядра може змінюватися. Кожна пора закрита спеціальною структурою — поросомою, яка регулює обмін речовин між ядром і цитоплазмою. До внутрішньої мембрани ядра прикріплена білкова ядерна пластинка, яка забезпечує форму ядра і є місцем прикріплення хромосом. Важливою функцією оболонки є недопущення до ДНК всередині ядра речовин, які можуть її пошкодити. До того ж, у ядрі існує система репарації, яка дозволяє за вцілілим ланцюгом ДНК відтворювати пошкоджений ланцюг. Під час поділу клітини її оболонка розбирається на окремі молекули і знову збирається після завершення поділу.

Дата добавления: 2015-05-24