Lektsiya10.doc
Număr de ore: 2
Ciclul de viață al celulelor
Mitoza. mitoza etapă, durata și caracteristicile lor
Amitosis. Endoreproduktsiya
1. Ciclul de viață al celulelor
Celulele organismelor multicelulare sunt extrem de diverse în funcțiile pe care le îndeplinesc. În conformitate cu specializarea celulelor au durate de viață diferite. Deoarece celulele nervoase după embriogeneza încetare completă a diviza și funcția pe toată durata de viață a organismului. Celulele ca și alte țesuturi (măduvă osoasă, epidermă, epiteliului intestinal) în exercitarea funcțiilor sale și rapid înlocuită cu o nouă matriță, ca rezultat al diviziunii celulare. Diviziunea celulară este baza dezvoltării, creșterii și reproducerii organismelor. Diviziunea celulară oferă, de asemenea țesuturi de auto-reînnoire pe toată durata de viață a organismului și recuperarea integrității lor după un prejudiciu. Există două modalități de divizare de celule somatice: amitosis si mitoza. In mod avantajos extins diviziunea celulară indirectă (mitoza). Raspandire prin mitoză este numit asexuata, reproducerea vegetativă sau clonare.
^ Ciclului celular de viață (ciclul celular) - este existența diviziunii celulare la următoarea scindării sau deces. Durata ciclului celular în celule proliferante este 10-50 h, în funcție de tipul de celulă, vârsta, echilibrul hormonal al organismului, temperatura și alți factori. Detalii ale ciclului celular variază între diferite organisme. În ciclul de viață organisme unicelulare coincide cu o viață specială. In celulele tesutului continuu proliferante ale ciclului celular coincide cu ciclul mitotic.
^ Ciclu mitotică - un set de procese secvențiale și interconectate în timpul pregătirii celulei pentru diviziunea și perioada de divizare (Figura 1). În conformitate cu definiția dată mai sus, ciclul mitotic este împărțit în interfază și mitoză (greacă „Methos.“ - strand).
Interphase - între două diviziuni de celule - este împărțit în faza G1. S și G2 (de mai jos conține durata tipică a celulelor de plante și animale.). Pentru durata interfază de cea mai mare parte a ciclului celular mitotic. Cea mai variabilă în G1 și G2-perioade de timp.
G1 (de la angl.grow- cresc, creștere). Durata fazei de 4-8 ore. Această etapă începe imediat după formarea de celule. In aceasta faza celula sintetizată puternic ARN și proteine, activitatea enzimelor implicate în sinteza ADN-ului a crescut. În cazul în care celula nu este împărțită în continuare, deplasări în G0 fază - perioadă de repaus. Având în vedere perioada de repaus ciclului celular poate dura săptămâni sau chiar luni (celule hepatice).
S (de sinteză angl.synthesis-). Durata fazei este de 6-9 ore. Masa celulelor continuă să crească, și există o dublare a ADN-ului cromozomal. Două molecule de ADN vechi spirală sunt diferite, iar fiecare devine un șablon pentru sinteza de noi catene de ADN. Ca urmare, fiecare dintre cele două molecule fiice trebuie să includă una veche și una nouă spirală. Cu toate acestea, cromozomi singur rămân în structura, deși dublă în greutate, deoarece cele două copii ale fiecărui cromozom (cromatidelor) sunt încă conectate între ele pe întreaga lungime. După terminarea fazei S a ciclului celular mitotic nu este imediat începe să se împartă.
G2. In aceasta faza celula este finalizat procesul de pregătire pentru mitoză: acumulat ATP sintetizat proteine achromatin fuse, centrioles dublat. Celulele de greutate continuă să crească atâta timp cât nu depășește aproximativ dublul inițial și apoi vine mitoza.
^ Fig. Mitotică Ciclul: M - mitoză, P - profazei, Mt - metafaza, A - anafază, telofazei T, G1- perioada presynthetic, S - perioada sintetică, postsynthetic G2-
^ 2. mitozei. Mitoza, durata și caracteristicile lor. Mitoză este împărțită convențional în patru faze, profaza, metafaza, anafaza si telofaza.
Profaza. Două centrioles încep să se abată de la polii opuși ai miezului. Membrana nucleara descompune; în timp ce proteine speciale se combină pentru a forma microtubuli sub formă de fire. Centrioles sunt acum situate la poli opuși ai celulei, au un efect de organizare asupra microtubuli, care urmează să se alinieze radial, formând o structură asemănătoare în floare aspectul Aster ( „stea“). Alte filamente se extind de la microtubule centrioles unul la altul, formând un ax diviziune. In acest moment cromozomi spiralizuyutsya și, în consecință îngroșa. Ele sunt clar vizibile în lumina microscopului, mai ales după colorare. Citirea informației genetice de la moleculele de ADN devine imposibilă: sinteza ARN încetează nucleol dispare. In cromozomi profazei divizat, dar cromatidele sunt încă legați în perechi în regiunea centromer. Centromerilor au, de asemenea, un efect de organizare pe firul a axului, care este acum se extind de la centrioles la centromere, și de acolo la alte centrioles.
Metafază. In cromozomi metafază Helix atinge un maxim, iar graba cromozom scurtat la ecuator celulei, situată la distanță egală de poli. ecuatorial Formată sau metafaza, placa. În acest stadiu al mitozei structurii cromozomilor în mod clar vizibile, acestea sunt ușor de conta și pentru a studia caracteristicile individuale ale acestora. Fiecare cromozom are o zonă primară constricție - centromere, la care sunt atașate în timpul mitozei filetului tijei și umerilor. În etapa metafază cromozom este format din două cromatide interconectate numai la regiunea centromer.
^ Fig. 1. mitoza celulei de plantă. A - interfază;
B, C, D, D- prophase; E, F-metafază; 3, și - anafaza; K, L, M-telofază
La anafazice scade citoplasmei de viscozitate, centromeres sunt separate, și din acel cromatidelor de moment devin cromozomi independenți. Fir ax atașat la centromeres, trage cromozomi la polii celulei, și umerii de cromozomi în timp ce urmați pasiv centromere. Astfel, cromatidelor în anafază dublat, chiar și în cromozomi interfazice dispersa exact la poli ai celulei. În acest moment, în celula sunt două seturi de cromozomi diploide (4n4s).
Tabelul 1. Ciclul mitotic și mitoza
Atunci când canelura este formată cytokinesis
în diferite țesuturi ale corpului
Deci, dintr-o singură celulă a format două filiale, în care informația genetică este cu acuratețe copii informațiile conținute în celula mama. De la prima diviziune mitotică a unui ovul fertilizat (zigotul), toate celulele fiice sunt formate prin mitoză, cromozomi conțin același set și aceleași gene. În consecință, mitozei - proces diviziunii celulare, care cuprinde distribuția exactă a materialului genetic intre celulele fiice. Ca rezultat al celulelor mitozei ambele fiice sunt diploide set de cromozomi.
Întregul proces de mitozei ia în cele mai multe cazuri, de la 1 la 2 ore. Frecvența mitozei în țesuturi diferite și în diferite specii variază. De exemplu, în măduva osoasă umană roșie, în cazul în care fiecare secundă generat 10 milioane de eritrocite în fiecare secundă ar trebui să fie de 10 Mill. Mitozei. Iar în mitozei țesutul nervos sunt rare: in sistemul nervos central, celulele încetează să împartă mai ales în primele luni după naștere; și în măduva osoasă roșie în mucoasa epitelială a tractului digestiv și în epiteliul tubilor renali au în comun până la sfârșitul vieții.
Regulamentul mitozei, problema mecanismului de declanșare al mitozei.
Factorii care încurajează celulele să mitozei nu este cunoscută cu exactitate. Dar se crede că factorul joacă un raport de important volum rolul de nucleu și citoplasmă (raportul nuclear-plasmă). Potrivit unor rapoarte, celulele moarte produc o substanță capabilă să stimuleze diviziunea celulară. Factorii de proteine responsabile pentru trecerea la faza M, identificată inițial pe baza experimentelor pe fuziunea celulelor. Celulele localizate în orice stadiu al ciclului celular Fuzionarea, cu o celulă în faza M, aceasta duce la apariția primelor nucleii celulelor în faza M. Aceasta înseamnă că există un factor citoplasmatic capabil să activeze faza M a celulei situată în faza M. Mai târziu, acest factor a fost detectat din nou în experimentele privind transportul între citoplasmă ovocitelor broasca in diferite stadii de dezvoltare, și a fost numit (factor de promovare a maturării) „factor de maturare“ MFP. Studiu in continuare MFP a aratat ca acest complex de proteine determină toate evenimentele de fază M. Figura arată că dezintegrarea membranei nucleare, condensarea cromozomului, asamblarea ax, cytokinesis este reglementată MFP.
Mitoză inhibat la temperaturi ridicate, doze mari de radiatii, actiunea otrăvuri vegetale ionizante. Una dintre aceste otrăvuri numit colchicină. Acesta poate fi folosit pentru a opri mitozei la stadiul de metafază, care permite pentru a contoriza numărul de cromozomi și pentru a da fiecare caracteristică individuală, adică. E. Hold karyotyping.
^ Amitosis. Endoreproduktsiya
Amitosis (din greacă și -. Particulă Otrits și mitozei.) - Direct divizare interfază nucleu prin constricția fara cromozomi de conversie. Atunci când nu există nici o uniformă cromatidelor amitosis de divergență la poli. Și această divizare nu oferă educație genetic, celule și nuclee echivalente. Comparativ cu mitoza amitosis mai pe termen scurt și procesul rentabil. Diviziunea Amitotic poate fi implementată în mai multe moduri. Cel mai comun tip amitosis - o gâtuire a nucleului în două părți. Acest proces începe cu separarea nucleol. Padding se adâncește, iar miezul este împărțit în două. După aceea, diviziunea citoplasmei începe, dar aceasta nu se întâmplă întotdeauna. Dacă amitosis limitată doar prin divizarea nucleului, aceasta conduce la formarea celulelor di- și polinucleari. Când amitosis se poate produce, de asemenea, înmugurirea și fragmentare nucleară.
O celulă a fost supus amitosis, ulterior, să nu poată să înceapă un ciclu normal de mitotic.
Amitosis găsite în celulele diferitelor țesuturi de plante și animale. Plantele divizia amitotic este destul de comună în endosperm, specializat în celule rădăcină și celulele țesuturilor de stocare. Amitosis, de asemenea, observată în celulele de viabilitate extrem de atenuat sau degenerate, în diverse procese patologice, cum ar fi creșterea malignă, inflamația și m. P.
Procesul principal în pregătirea pentru mitoza celulară este rap-replicare a ADN-ului și dublarea cromozomilor. Dar sinteza ADN și mitoza Nepos-escavator nu sunt legate, deoarece sinteza finală a ADN-ului nu este o cauză directă a intrării celulei în mitoză. Prin urmare, în unele cazuri, celulele după dublarea cromozomilor nu diviza, kernel-ul și toate celulele crește în volum, devenind poliploide. Acest fenomen - reduplicarea de cromozomi fără diviziune, să se dezvolte în evoluția pro-cesiuni ca o modalitate de a asigura creșterea organelor fără Uwe-este numărul de celule cu caracter personal. Toate cazurile în care există o dublare a cromozomilor sau replicarea ADN-ului, dar nu vine mitoza, numit endoreproduktsiyami. Celulele devin poliploide. Ca un endoreproduktsiya proces continuu observată în celulele Pec, nu, tract urinar epiteliului mamifer. În cazul endomitosis replicarea cromozomului după ce a devenit vizibil, dar nu membrana nucleara descompune.
În cazul în care divizarea celulelor de ceva timp să se răcească sau să le la locul de muncă orice substanțe care diminuează microtubuli (de exemplu, colchicină), diviziunea celulară încetează-Hsia. În acest caz, axul dispare, iar cromozomii nu sunt diferente la poli vor continua să ciclu transformările lor: ei incep sa se umfle, a pus pe plic nucleare. Deci provin din unirea tuturor seturilor de cromozomi nerazoshedshihsya nucleu nou majore. Acestea sunt, desigur, va conține numărul de cromatidelor 4n primul și 4c, respectiv, cantitatea de ADN. Prin definiție, acest lucru nu este celula diploid și tetraploid. Aceste celule poliploide poate trece de la Gi perioadă S-în trepte și dacă îndepărtat colchicina, din nou diviza prin mitoză, dare are urmași cu 4 n numărul de cromozomi. Rezultatul este un linii de celule poliploide de diferite ploidie dimensiune. Această tehnică este utilizată frecvent pentru a obține plante poliploide.
Când blocada mitoză naturale la început, la G2 tranziție - profaza, celulele încep ciclul de replicare la alta, ceea ce va conduce la o creștere progresivă a lichestva ADN în nucleu. Ea nu pare a fi orice caracteristici morfo logică a acestor miezuri, în plus față de dimensiunea lor mare. Prin creșterea miezurile în ele nu sunt detectate de tip cromozom mitotic. Adesea, acest tip de endoreproduktsii fără condensare cromozomului mitotic are loc in nevertebrate obna, acesta prezintă, de asemenea, un animale vertebrate și plante. În nevertebratele care rezultă bloc mitoza grad poliploidie poate ajunge la valori enorme. Astfel, neuronii din gigant scoicii Triton, care ating dimensiunea nucleului la 1 mm (!) Conține mai mult de 5 2-10 seturi haploide de ADN. Un alt exemplu de celule poliploide gigant, imagine-vavsheysya rezultată replicarea ADN-ului, fără a se alătura adeziv curent în mitoză, celula poate servi glanda shelkootdelitelnoy de viermi de matase. Nucleul său este o formă bizară de ramificare și poate conține cantități mari de ADN. roundworm gigant celulele cancer esofagian poate contine pana 100000s ADN-ului.
Diferite cromozomi politeni și structura lor: ele sunt structural eterogene în lungime, este format dintr-un disc, mezhdis-postglaciare zone și poufs. Discurile Figura de localizare strict caracteristice pentru fiecare cromozom și este diferită chiar și în specii strâns înrudite. Discurile sunt topite porțiuni chro-Matin. Discurile pot varia în grosime. Numărul total de cromozomi din chironomid politen ajunge la 1.5-2,500. In Drosophila, există aproximativ 5 mii. Discuri. Discurile sunt împărțite spațiu interdisk format, precum și discuri de fibrile cromatină, doar mai vag ambalate. Pe cromozomi politeni Dipterae sunt adesea vizibile umflaturi, Tabureți. Sa dovedit că bufe au loc în locații pe unele discuri datorită decondensation și desfacerea lor. In pufah identificat ARN etsya care este acolo și sintetizat. Figura Locul de amplasare și striping disc pe cromozomii politeni este constantă și nu depinde nici de corpul sau vârsta animalului. Aceasta este o bună ilustrare de aceeași calitate a informațiilor genetice în fiecare celulă a corpului. Taticii sunt formațiuni temporare pe chro-MOS, și în dezvoltarea corpului este definit în valoare de secvență în apariția și dispariția lor pe site-urile de gene-diferite din punct de vedere al cromozomului. Această secvență este diferită pentru diferite țesuturi. Este dovedit acum că formarea de pufuri pe cromozomi politeni - - expresia activității genei: în pufah sintetizat ARN necesar pentru sinteza proteinelor în diferite stadii de dezvoltare a insectelor. în special în Diptera sunt activi in vivo împotriva sintezei ARN două mari pouf, așa-numitul inel-mye Balbiani, care le-a descris acum 100 de ani.
În alte cazuri endoreproduktsii celule poliploide OMS Nick, ca urmare a încălcării unității diviziune - ax: aceasta este însoțită de condensarea cromozomului mitotic. Acest fenomen se numește endomitosis deoarece condensarea chro-MOS și apar schimbări în interiorul nucleului, fără dispariția învelișului nuclear. Primul Endomitosis fenomen a fost bine studiat în celulele: o varietate de bug apă țesături - - Herr. cromozomi timpurii-ENDOM Toza condenseze, devenind astfel ho Rosho distins în interiorul nucleului, apoi cromatidele segrega, sunt trase. Aceste etape sunt ca cromozomi se pot actualiza, respectiv, profaza și metafaza mitozei obișnuite. Apoi cromozom în aceste nuclee dispar, iar miezul ia forma unor nuclee inter-faze convenționale, dar crește dimensiunea maximă în conformitate cu ploidia lichenie-Uwe. După un alt astfel de ciclu de replicare ADN endomitosis se repetă. Acest lucru poate duce la nuclee poliploide (32 n) și chiar gigant. Un tip similar de endomitosis a descris dezvoltarea makronukleu-bufnițe, unele ciliate, au un număr de plante.
* Endoreproduktsii rezultate: poliploidie și o creștere a dimensiunii celulei.
Înțeles endoreproduktsii nu a întrerupt activitatea celulară. De exemplu, cazul nervoase celule ar conduce la o oprire temporară a funcțiilor lor; endoreproduktsiya permite funcționeze fără creșterea masei celulare întrerupere-TION și de a crește, prin urmare, activitatea Ob-em efectuat de o singură celulă.
o creștere a eficienței celulelor.