Войти
Закрыть

Мітотичний поділ

10 Клас

Мітотичний поділ — це спосіб непрямого поділу еукаріотичних клітин, за якого генетичний матеріал рівномірно розподіляється між дочірніми клітинами. У результаті мітотичного поділу утворюються дві дочірні клітини, які є точною генетичною копією материнської клітини (мал. 81.1). Отже, завданням мітотичного поділу є точне копіювання генетичної інформації і відтворення численних копій (клонів) вихідних клітин. Основними біологічними процесами, які реалізуються за рахунок мітотичного поділу, є ріст організмів, регенерація органів і тканин, а також нестатеве розмноження. На стадії S інтерфази відбувається реплікація ДНК. У результаті загальна кількість генетичного матеріалу в клітині подвоюється. Копії молекул ДНК, що утворилися під час реплікації, не відокремлюються одна від одної, а залишаються з’єднаними в ділянці центромери — так майбутні хромосоми набувають Х-подібної форми. Ці копії називають сестринськими хроматидами, вони є абсолютно ідентичними. До кінця інтерфази клітина має подвоєну ДНК, збільшений об’єм цитоплазми, збільшене число мембран та інших органел, а також запас АТФ для забезпечення всіх процесів енергією. Стадії мітозу Мітотичний поділ складається з двох стадій — поділу клітинного ядра (мітоз, або каріокінез) і розподілу цитоплазми (цитокінез). Мітоз складається із чотирьох стадій — профази, метафази, анафази і телофази....

Структурна організація хроматину

10 Клас

Молекули ДНК в інтерфазному ядрі під світловим мікроскопом виглядають як безструктурне переплетіння ниток, що називають хроматином. Хроматин являє собою комплекс ДНК і білків. Білки хроматину виконують структурну й регуляторну функції. Структурні білки підтримують тривимірну структуру молекули ДНК, стабілізують її та захищають від пошкоджень. Регуляторні білки регулюють активність генів. Нитки ДНК у хроматині певним чином упаковані. Розрізняють більш щільні (гетерохроматин) і менш щільні (еухроматин) ділянки хроматину, що мають різну функціональну активність (мал. 80.1). За допомогою FISH-технології, що дозволяє фарбувати кожну хромосому в окремий колір, учені дізналися, що в інтерфазному ядрі хромосоми розташовані не хаотично, а займають певне місце і мають конкретне оточення. Порушення цього порядку спостерігається в разі хромосомних патологій. Структурні зміни хроматину в клітинному циклі Перед поділом клітини хроматин конденсується — ДНК скручується і за участю спеціальних білків спаковується в компактні структури — хромосоми. Щільна упаковка ДНК у хромосомах перешкоджає розривам ниток ДНК у процесі поділу клітини. Існує декілька рівнів конденсації хроматину (мал. 80.3). Білки хроматину поділяються на основні й кислі. Основні білки представлені гістонами, які забезпечують просторове укладання ДНК. Кислі білки хроматину переважно є регуляторними білками або ферментами, що беруть участь у метаболізмі нуклеїнових кислот....

Життєвий цикл клітин. Інтерфаза

10 Клас

Тривалість інтерфази і клітинного циклу варіює залежно від видової належності, типу клітин і відрізняється навіть у різних клітинах однієї і тієї ж тканини. У більшості клітин, що активно діляться, тривалість інтерфази становить близько 10—24 годин. У клітинах, що повільно діляться, цей період може становити декілька місяців. Майже всі відмінності в частоті поділу клітин зумовлені різницею в довжині пресинтетичного періоду G1. У середньому в більшості клітин він триває 3—8 годин, а в клітин, що повільно діляться,— тижні й навіть роки (клітини печінки). Деякі клітини існують у такому стані все своє життя, не переходячи в наступну фазу і не приступаючи до поділу. До таких клітин належать спеціалізовані клітини багатоклітинних організмів, наприклад еритроцити, нервові та м’язові клітини. Кажуть, що такі клітини переходять у фазу спокою G0. Час, за який клітина проходить періоди S, G2 і мітоз, відносно сталий — у ссавців він варіює від 10 до 25 годин. Сам процес поділу набагато коротший, ніж етап підготовки до нього: мітоз становить близько 1/10 частини клітинного циклу. Регуляція інтерфази Існують складні механізми контролю клітинного циклу. Тривалість періоду G1 значною мірою визначається зовнішніми умовами і сигналами від інших клітин. Тривалість періоду G2 регулюється розміром клітини. У клітинному циклі існують так звані контрольні точки. Це ключові етапи, на яких контролюється правильність процесів, що відбуваються, а також збереження генетичного матеріалу. Важлива контрольна точка є на початку фази G1 Якщо умови сприятливі та клітина отримує від сусідніх клітин сигнали зростання й поділу, то вона починає підготовку до реплікації ДНК. У фазі G2 є контрольна точка, яка затримує клітини у цій фазі G2, якщо після реплікації виявилося пошкодження ДНК....

Репродукція еукаріотичних клітин

10 Клас

Клітини еукаріотів відрізняються від клітин прокаріотів більш складною будовою, насамперед наявністю таких клітинних структур, як ядро, розвинена мережа внутрішньоклітинних мембран, мітохондрії та пластиди. Еукаріотичне ядро містить велику кількість генетичного матеріалу, що представлений, як правило, кількома десятками молекул ДНК. Комплекси цих молекул ДНК з білками називають хромосомами. Набір хромосом у ядрі клітини, що характеризується їх числом, розміром і формою, називають каріотипом. Каріотип є видоспецифічною характеристикою, тобто різні біологічні види мають різні каріотипи (мал. 78.1). Соматичні й статеві клітини Багатоклітинні еукаріотичні організми мають різні типи клітин, які спеціалізуються на виконанні різних функцій. Усі клітини поділяють на соматичні та статеві. Статевими клітинами (гаметами) називають клітини, спеціалізовані на функції статевого розмноження. Вони містять половинний набір генетичного матеріалу і під час злиття одна з одною утворюють першу клітину нового організму. Соматичними клітинами називають усі інші типи клітин, з яких будується тіло організму. Число хромосом у соматичних клітинах особини або виду називають диплоїдним (подвійним) і позначають 2n. Так, у людини 2n = 46....

Репродукція прокаріотичних клітин

10 Клас

Прокаріотичні клітини розмножуються нестатевим шляхом. Розмноженню передує подвоєння кільцевої молекули ДНК, яка в прокаріотичній клітині існує у вигляді компактної структури — нуклеоїду, що прикріплений до мезосоми (впинання цитоплазматичної мембрани всередину клітини). Реплікація кільцевої молекули ДНК бактерій починається з точки ініціації реплікації. Вона відбувається одночасно в протилежних напрямках. Через певний час після реплікації ДНК і розходження дочірніх хромосом клітина починає ділитися. У більшості випадків прокаріотичні клітини діляться навпіл з утворенням двох однакових за розміром дочірніх клітин, тому цей процес називають бінарним поділом (мал. 77.1). В одних видів бактерій бінарний поділ відбувається шляхом формування перегородки, що зростає від периферії до центра (мал. 77.2, а). В інших видів бактерій бінарний поділ відбувається шляхом утворення перетяжки: клітина поступово стоншується посередині, поки не розірветься на дві самостійні клітини (мал. 77.2, б). Іноді дочірні клітини бактерій після поділу не розходяться і залишаються пов’язаними між собою. Це спричинює утворення клітинних скупчень різної форми. Наприклад, сферичні бактерії можуть утворювати пари (диплококи), ланцюжки (стрептококи) або грони (стафілококи) клітин....

Пріони й віроїди

10 Клас

У певному сенсі, пріони подібні до вірусів, оскільки здатні збільшувати свою чисельність, тільки використовуючи ресурси клітини. Разом з тим для їх розмноження не потрібні ДНК або РНК. Пріонні білки тварин і людини утворюються з нормальних клітинних білків, які відповідають за оболонки нервових волокон. Просторова структура білків може аномально змінюватися. Як правило, під час переходу білка з нормального стану в пріонний його а-спіралі перетворюються на p-структури (мал. 76.1). Унаслідок цього білок набуває каталітичної активності й каталізує перетворення дедалі більшої кількості нових нормальних білків на пріонні. Таким чином, запускається ланцюгова реакція й утворюється безліч неправильно згорнутих білків. У клітині накопичуються їх відкладення — амілоїди. Уражені амілоїдами тканини втрачають нормальну структуру й відмирають. У ссавців пріонні захворювання уражають нервову тканину, переважно головний мозок (мал. 76.2). Вони спричиняють невиліковні стани — губчасті енцефалопатії (коров’ячий сказ у великої рогатої худоби, скрейпі в овець), що призводять до смерті. У людини відомі такі пріонні захворювання, як хвороба Крейтцфельдта — Якоба і куру. За даними сучасних досліджень, основний шлях поширення пріонних захворювань — заражена їжа. Наприклад, уживання м’яса корів, уражених губчастим енцефалітом, призводить до розвитку хвороби Крейтцфельдта — Якоба в людини. Також у сім’ях з певними мутаціями гена PrP мають місце спадкові пріонні захворювання....

Віруси й еволюція

10 Клас

1. Гіпотеза регресивної еволюції. Віруси є нащадками стародавніх одноклітинних організмів, будова яких спростилася через паразитичний спосіб життя. Гіпотеза ґрунтується на існуванні складних, великих ДНК-вірусів, геноми яких мають сотні генів (наприклад, вірус віспи, мал. 75.2). Вони могли бути внутрішньоклітинними паразитами і зазнати регресивної (дегенеративної) еволюції. 2. Гіпотеза виникнення з доклітинних форм життя. Віруси є нащадками стародавніх доклітинних форм життя, які перейшли до паразитичного способу існування. Гіпотеза ґрунтується на величезній різноманітності генетичного матеріалу вірусів: у якості нуклеїнових кислот вони мають як ДНК, так і РНК, що можуть бути одно- й дволанцюговими. Вважається, що до виникнення перших клітин як носії спадкової інформації використовувалися різні форми нуклеїнових кислот. 3. Гіпотеза «оскаженілих генів». Віруси — видозмінений генетичний матеріал, що «втік» із клітини. Гіпотеза ґрунтується на схожості вірусів з мобільними генетичними елементами — плазмідами, транспозонами, віроїдами, F-факторами бактерій. Віруси- «втікачі» стали відносно автономними, але певну залежність від клітин зберегли. Певна річ, кожна з гіпотез має аргументи «за» і «проти». Найімовірніше, що віруси виникали різними шляхами і на різних етапах еволюції, а в подальшому еволюціонували спільно зі своїми клітинами-хазяями....

Вірусні інфекції

10 Клас

Кожний вірус має певну специфічну вибірковість хазяїв, що визначається типами клітин, які він може інфікувати. У вірусних інфекцій є інкубаційний період, протягом якого симптоми захворювання відсутні. Зазвичай інкубаційний період триває від декількох днів до декількох тижнів, але в деяких вірусів може тривати місяці або навіть роки (ВІЛ). Після інкубаційного періоду або одночасно з ним настає період поширення інфекції, під час якого заражений організм є джерелом вірусних частинок. Далі настає власне період захворювання. Віруси спричиняють загибель заражених клітин, від чого страждає весь організм. Вірусні інфекції можуть бути гострими (грип, віспа, сказ, лихоманка Ебола) і хронічними (гепатити B і C). Іноді віруси перебувають в організмі в стані спокою (віруси герпесу, оперізуючого лишаю). Час від часу відбуваються спалахи інфекційних захворювань (зокрема вірусних), під час яких фіксується незвично велика кількість хворих. Якщо спалах відбувається в окремому регіоні, його називають епідемією, якщо захворювання поширюється по всій земній кулі, то його називають пандемією. Антивірусний імунітет Організми мають вроджений імунітет проти вірусів, сформований у процесі еволюції. В усіх видів, у тому числі архей, на клітинному рівні існують спеціальні ферментні системи, які руйнують одно- й дволанцюгові вірусні РНК. Окрім того, у хребетних після контакту з вірусом організм виробляє білок інтерферон, який пригнічує утворення нових вірусів, знищуючи уражені та сусідні клітини. Ще одним видом антивірусного захисту є специфічні антитіла (гуморальний імунітет) — імуноглобуліни, які приєднуються до вірусу і нейтралізують його....

Життєдіяльність вірусів

10 Клас

Як ви вже знаєте, віруси є внутрішньоклітинними паразитами, оскільки вони не здатні розмножуватися поза клітиною. Віруси використовують ресурси клітини-хазяїна для утворення своїх численних копій. У вірусів розрізняють дві життєві форми: позаклітинну (віріон), що не виявляє ознак життєдіяльності, і внутрішньоклітинну, в стані якої вірус активно розмножується. Поза організмом-хазяїном вірусні частинки деякий час не втрачають здатності до зараження. Наприклад, вірус поліомієліту зберігає інфекційну активність протягом кількох діб, вірус віспи — декількох місяців. Віріони взагалі мають високу життєздатність, вони можуть навіть переносити високі дози радіації та високий тиск. Проте вони гинуть в ультрафіолетовому опроміненні, за умов високої температури, під впливом дезінфікуючих речовин. Але вірус гепатиту В зберігає здатність до зараження навіть після короткочасного кип’ятіння. Життєвий цикл вірусу складається з чотирьох етапів. 1. Прикріплення до клітини. Білки вірусного капсиду зв’язуються з рецепторами на поверхні клітини-хазяїна. Специфіка зв’язування визначає коло хазяїв вірусу. Наприклад, ВІЛ уражає тільки Т-лімфоцити людини, оскільки один із глікопротеїнів оболонки вірусу специфічно зв’язується з рецептором на поверхні Т-лімфоцита (мал. 73.1). Інші віруси, наприклад вірус тютюнової мозаїки, мають широкий спектр хазяїв....

Будова вірусів

10 Клас

Віруси є внутрішньоклітинними паразитами — вони розмножуються тільки в живих клітинах, використовуючи їхній ферментативний апарат. У таксономії живої природи вірусів виділяють в окремий таксон неклітинних форм життя Vira. Основною відмінністю вірусів від клітин є відсутність обміну речовин і нездатність до самостійного розмноження. Поза клітиною віруси не виявляють ознак живого і поводяться як агрегати біомолекул. Позаклітинна форма вірусу називається віріон. Утім віруси використовують цілком успішний спосіб відтворення. Подібно до всіх живих організмів, вони мають генетичний матеріал, який передають своїм численним копіям. Віруси можуть видозмінюватися й еволюціонувати. Крім того, вони активно впливають на еволюцію живих організмів. Існування вірусів було відкрито 1892 року видатним ученим Д. Й. Івановським під час вивчення мозаїчної хвороби тютюну. Будова вірусів Розміри вірусів варіюють від 20—30 (вірус некрозу тютюну) до 300—400 нм. Головними компонентами вірусу є молекула нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК) і захисна оболонка — капсид (мал. 72.1). Нуклеїнова кислота вірусу може бути представлена молекулою ДНК або РНК, яка може бути одноланцюговою або дволанцюговою, кільцевою або лінійною. За типом нуклеїнової кислоти віруси класифікують на ДНК-вмісні і РНК-вмісні. Тому за кількістю варіантів організації геному віруси набагато різноманітніші, ніж бактерії й еукаріоти....

Навігація