Все о клетке
растительной клетке) или путём образования борозды деления (в животной
клетке). Механизм цитотомии связывают либо с сокращением
желатинизированного кольца цитоплазмы, опоясывающего экватор (гипотеза
"сократимого кольца"), либо с расширением поверхности клетки вследствие
распрямления петлеобразных белковых цепей (гипотеза "расширения мембран").
Продолжительность митоза зависит от размеров клеток, их плоидности,
числа ядер, а также от условий окружающей среды, в частности от
температуры. В животных клетках М. длится 30-60 мин, в растительных - 2-3
часа. Более длительны стадии М., связанные с процессами синтеза
(препрофаза, профаза, телофаза); самодвижение хромосом (метакинез, анафаза)
осуществляется быстро.
Мейоз.
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
делении даёт начало 4 гаплоидным (содержащим по одному набору хромосом).
Восстановление диплоидного числа хромосом происходит в результате
оплодотворения. М. - обязательное звено полового процесса и условие
формирования половых клеток (гамет). Биологическое значение М. заключается
в поддержании постоянства кариотипа в ряду поколений организмов данного
вида и обеспечении возможности рекомбинации хромосом и генов при половом
процессе. М. - один из ключевых механизмов наследственности и
наследственной изменчивости. Поведение хромосом при М. обеспечивает
выполнение основных законов наследственности.
Первая фаза М. - профаза I, наиболее сложная и длительная (у человека
22,5, у лилии 8-10 суток), подразделяется на 5 стадий. Лептотена - стадия
тонких нитей, когда хромосомы слабо спирализованы и наиболее длинны, видны
утолщения - хромомеры. Зиготена - стадия начала попарного, бок о бок
соединения (синапсиса, конъюгации) гомологичных хромосом; при этом
гомологичные хромомеры взаимно притягиваются и выстраиваются строго друг
против друга. Пахитена - стадия толстых нитей; гомологичные хромосомы
стабильно соединены в пары - биваленты, число которых равно гаплоидному
числу хромосом; под электронным микроскопом видна сложная ультраструктура в
месте контакта двух гомологичных хромосом внутри бивалента: т. н.
синаптонемальный комплекс, который начинает формироваться ещё в зиготене; в
каждой хромосоме бивалента обнаруживаются 2 хроматиды; т. о., бивалент
(тетрада, по старой терминологии) состоит из 4 гомологичных хроматид; на
этой стадии происходит кроссинговер, осуществляющийся на молекулярном
уровне; цитологические последствия его обнаруживаются на следующей стадии.
Диплотена - стадия раздвоившихся нитей; гомологичные хромосомы начинают
отталкиваться друг от друга, но оказываются связанными, обычно в 2-3 точках
на бивалент, где видны хиазмы (перекресты хроматид) - цитологическое
проявление кроссинговера. Диакинез - стадия отталкивания гомологичных
хромосом, которые по-прежнему соединены в биваленты хиазмами,
перемещающимися на концы хромосом (терминализация); хромосомы максимально
коротки и толсты (за счёт спирализации) и образуют характерные фигуры:
кресты, кольца и др. Следующая фаза М. - метафаза I, во время которой
хиазмы ещё сохраняются; биваленты выстраиваются в средней части веретена
деления клетки, ориентируясь центромерами гомологичных хромосом к
противоположным полюсам веретена. В анафазе I гомологичные хромосомы с
помощью нитей веретена расходятся к полюсам; при этом каждая хромосома пары
может отойти к любому из двух полюсов, независимо от расхождения хромосом
др. пар. Поэтому число возможных сочетаний при расхождении хромосом равно
2n, где n - число пар хромосом. В отличие от анафазы митоза, центромеры
хромосом не расщепляются и продолжают скреплять 2 хроматиды в хромосоме,
отходящей к полюсу. В телофазе I у каждого полюса начинается деспирализация
хромосом и формирование дочерних ядер и клеток. Далее следует короткая
интерфаза без редупликации ДНК - интеркинез, и начинается второе деление М.
Профаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза II проходят быстро; при этом
в конце метафазы II расщепляются центромеры, и в анафазе II расходятся к
полюсам хроматиды каждой хромосомы. Эта классическая схема М. имеет
исключения. Например, у растений рода ожика (Luzula) и насекомых семейства
кокцид (Coccidae) в первом делении М. расходятся хроматиды, а во втором -
гомологичные хромосомы, однако и в этих случаях в результате М. 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 М., хотя размеры и судьбы сестринских клеток
оказываются разными.
Известны аномалии М. 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 М. в
жизненном цикле каждого организма, а также молекулярные механизмы
конъюгации гомологичных хромосом и кроссинговера исследуются.
Животная и растительная клетки. Сравнение.
Перед тем как начать сравнение надо еще раз упомянуть (хотя об этом
уже не раз говорилось), что и растительные и животные клетки объединяются
(вместе с грибами) в надцарство эукариот, а для клеток данного надцарства
типично наличие мембранной оболочки, морфологически обособленного ядра и
цитоплазмы (матрикс) содержащей различные органоиды и включения.
Итак, сравнение животной и растительной клеток:
Общие признаки:
1. Единство структурных систем — цитоплазмы и ядра.
2. Сходство процессов обмена веществ и энергии.
3. Единство принципа наследственного кода.
4. Универсальное мембранное строение.
5. Единство химического состава.
6. Сходство процесса деления клеток.
| |Растительная клетка |Животная клетка |
|Размер (ширина) |10 – 100 мкм |10 – 30 мкм |
|Форма |Однообразная – |Форма разнообразная |
| |кубическая или | |
| |плазматическая. | |
|Клеточная стенка |Характерно наличие |Имеют, как правило тонкую |
| |толстой целлюлозной |клеточную стенку, |
| |клеточной стенки, |углеводный компонент |
| |углеводный компонент |относительно тонок (толщина|
| |клеточной оболочки |10 – 20 нм), представлен |
| |сильно выражен и |олигосахаридными группами |
| |представлен целлюлозной |гликопротеинов и |
| |клеточной оболочной. |гликолипидов и называется |
| | |гликокаликсом. |
|Клеточный центр |У низших растений. |Во всех клетках |
|Центриоли |нет |есть |
|Положение ядра |Ядра у |У животных клеток они чаще |
| |высокодифференцированных|всего занимают центральное |
| |растительных клеток, как|положение. |
| |правило, оттеснены | |
| |клеточным соком к | |
| |периферии и лежат | |
| |пристеночно. | |
|Пластиды |Характерны для клеток |нет |
| |фотосинтезирующих | |
| |организмов (растения | |
| |фотосинтезирующие – | |
| |организмы). В | |
| |зависимости от окраски | |
| |различают три основных | |
| |типа: хлоропласты, | |
| |хромопласты и | |
| |лейкопласты. | |
|Вакуоли |Крупные полости, |Сократительные, |
| |заполненные клеточным |пищеварительные, |
| |соком — водным раствором|выделительные вакуоли. |
| | |Обычно мелкие |
| |различных веществ, | |
| |являющихся запасными | |
| |или конечными | |
| |продуктами. Осмотические| |
| |резервуары клетки | |
|Включения |Запасные питательные |Запасные питательные |
| |вещества в виде зерен |вещества в виде зерен и |
| |крахмала, белка, капель |капель (белки, жиры, |
| |масла; вакуоли с |углевод гликоген); конечные|
| |клеточным соком; |продукты обмена, кристаллы |
| |кристаллы солей |солей; пигменты |
|Способ деления |Цитокинез путем |Деление путем образования |
| |образования посередине |перетяжки. |
| |клетки фрагмопласта. | |
|Главный резервный |Крахмал |Гликоген |
|питательный углевод| | |
|Способ питания |Автотрофный |Гетеротрофный |
| |(фототрофный, | |
| |хемотрофный) | |
|Способность к |есть |нет |
|фотосинтезу | | |
|Синтез АТФ |В хлоропластах, |В митохондриях |
| |митохондриях | |
Рис.1
Эукариотическая клетка
[pic]
Рис. 1. Схема строения эукариотической клетки:
1 — ядро;
2 — ядрышко;
3 — поры ядерной оболочки;
4 — митохондрия;
5 — эндоцитозное впячивание;
6 — лизосома;
7 — агранулярный эндоплазматический ретикулум;
8 — гранулярный эндоплазматический ретикулум с полисомами;
9 — рибосомы;
10 — комплекс Гольджи;
11 — плазматическая мембрана.
Стрелки указывают направление потоков при эндо- и экзоцитозе.
Рис. 2
Схема строения плазматической мембраны:
[pic]
Рис. 2. Схема строения плазматической мембраны:
1 — фосфолипиды;
2 — холестерин;
3 — интегральный белок;
4 — олигосахаридная боковая цепь.
Рис.3
Электронограмма клеточного центра (две центриоли в конце G1-периода
клеточного цикла):
[pic]
Рис. 5. Электронограмма клеточного центра (две центриоли в конце G1-периода
клеточного цикла):
1 — центриоли в поперечном сечении;
2 — центриоли в продольном сечении.
Рис. 4
Комплекс Гольджи:
[pic]
Рис. 3. Комплекс Гольджи:
1 - цистерны;
2 - везикулы (пузырьки);
3 - крупная вакуоль.
Растительная и животная клетки.
(см. рис. 1 для более подробного ознакомления со структурой эукариотической
клетки)
Рис. 5 Растительная клетка
[pic]
Рис. 6 Животная клетка
[pic]
Список источников информации:
1. Биология для поступающих в ВУЗы. Москва «Высшая школа» 1998 год.
2. Большая Советская Энциклопедия (Электронный вариант).
3. Малая Медицинская Энциклопедия (Электронный вариант).
4. Биология «Человек» 9 класс, Москва, «Дрофа», 2001 год.
-----------------------
Хлоропласт
ЯДРО
АППАРАТ ГОЛЬЖИ
ЦЕНТРИОЛЬ
РИБОСОМЫ
МИТОХОНДРИИ
