Клетка как открытая система. Организация потоков вещества, энергии и информации.

Клетка – открытая система, поскольку ее существование возможно только в условиях постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Жизнедеятельность клетки обеспечивается процессами, образующими три потока: информации, энергии веществ.
Благодаря наличию потока информации клетка приобретает структуру, отвечающую критериям живого, поддерживает ее во времени, передает в ряду поколений. В этом потоке участвуют ядро, макро молекулы, переносящие информацию в цитоплазму (мРНК), цитоплазматический аппарат транскрипции (рибосомы и полисомы, тРНК, ферменты активации аминокислот).
Поток энергии обеспечивается механизмами энергообеспечения – брожением, фото – или хемосинтезом, дыханием. Дыхательный обменвключает реакции расщепления низкокалорийного органического «топлива» в виде глюкозы, жирных кислот, аминокислот, использование выделяемой энергии для образования высококалорийного клеточного «топлива» в виде АТФ. Анаэробный гликолиз– процесс бескилородного расщепления глюкозы. Фотосинтез – механизм преобразования энергии солнечного света в энергию химических связей органических веществ.
Дыхательный обмен одновременно составляет ведущее звено потока веществ,объединяющего метаболические пути расщепления и образования углеводов, белков, жиров, нуклеиновых кислот.

Виды деления клеток: митоз, амитоз, эндомитоз, политения.

Митоз — непрямое деление клетки, наиболее распространенный способ репродукции эукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.

Основные стадии митоза

1.Редупликация (самоудвоение) генетической информации материнской клетки и равномерное распределение ее между дочерними клетками. Это сопровождается изменениями структуры и морфологии хромосом, в которых сосредоточено более 90% информации эукариотической клетки.

2.Митотический цикл состоит из четырех последовательных периодов: пресинтетического (или постмитотического) G1, синтетического S, постсинтетического (или премитотического) G2 и собственно митоза. Они составляют автокаталитическую интерфазу (подготовительный период).

Амитоз или прямое деление клетки— деление клеток простым разделением ядра надвое.

При амитозе морфологически сохраняется интерфазное состояние ядра, хорошо видны ядрышко и ядерная оболочка. Репликация ДНК отсутствует. Спирализация хроматина не происходит, хромосомы не выявляются. Клетка сохраняет свойственную ей функциональную активность, которая почти полностью исчезает при митозе. При амитозе делится только ядро, причем без образования веретена деления, поэтому наследственный материал распределяется случайным образом. Отсутствие цитокинеза приводит к образованию двуядерных клеток, которые в дальнейшем не способны вступать в нормальный митотический цикл.

Эндомитоз — процесс удвоения числа хромосом в ядрах клеток, за которым не следует деления ядра и самой клетки. В процессе эндомитоза не происходит разрушения ядерной оболочки и ядрышка, не происходит образование веретена деления и не реорганизуется цитоплазма, но при этом хромосомы проходят циклы спирализации и деспирализации.

Политения-наличие в ядре некоторых соматических клеток гигантских многонитчатых (политенных) хромосом, превышающих в сотни раз обычные. Политенные хромосомы обнаруживаются в клетках личинок ряда двукрылых (хирономус, дрозофила), у простейших и в некоторых клетках растений.

Клеточный цикл, его периодизация. Митотический цикл, основные фазы и периоды. Биологическое значение митоза.

Клеточный цикл — это период существо­вания клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Клеточный цикл составляют два периода:

1) период клеточного роста , называемый " интерфаза ", и

2) период клеточного деления или фаза М. В свою очередь, в каждом периоде выделяют несколько фаз

Обычно интерфаза занимает не меньше 90% времени всего клеточного цикла . В интерфазе выделяют фазу G₁, фазу S и фазу G₂.

Фазы

1) пресинтетическая (G1). Идет сразу после деления клетки. Синтеза ДНК еще не происходит. Клетка активно растет в размерах, запасает вещества, необходимые для деления: белки (гистоны, структурные белки, ферменты), РНК, молекулы АТФ.

2) синтетическая (S). Происходит удвоение генетического материала путем репликации ДНК. Количество наследственного материала удваивается. Кроме этого, продолжается синтез РНК и белков.

3) постсинтетическая (G2). ДНК уже не синтезируется, но происходит исправление недочетов, допущенных при синтезе ее в S период. Также накапливаются энергия и питательные вещества, продолжается синтез РНК и белков.

Стадии митоза

Процесс митоза принято подразделять на четыре основные фазы: профазу,метафазу, анафазу и телофазу

В профазе увеличивается объем ядра, и вследствие спирализации хроматина формируются хромосомы. К концу профазы видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Постепенно растворяются ядрышки и ядерная оболочка, и хромосомы оказываются беспорядочно расположенными в цитоплазме клетки. Центриоли расходятся к полюсам клетки. Формируется веретено деления, часть нитей которого идет от полюса к полюсу, а часть — прикрепляется к центромерам хромосом

В метафазе хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно на экваторе клетки.

В анафазе каждая хромосома «расщепляется» на две хроматиды, которые с этого момента называются дочерними хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, сокращаются и тянут хроматиды к противоположным полюсам клетки. Содержание генетического материала в клетке у каждого полюса представлено диплоидным набором хромосом, но каждая хромосома содержит одну хроматиду.

В телофазе расположившиеся у полюсов хромосомы деспирализуются и становятся плохо видимыми. Вокруг хромосом у каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах образуются ядрышки. Разрушается веретено деления. Одновременно идет деление цитоплазмы. Дочерние клетки имеют диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной хроматиды.

Биологическое значение митоза заключается в строго равномерном распределении хромосом между ядрами двух дочер­них клеток. Это значит, что митоз обеспечивает точную передачу наследственной информации каждому из дочерних ядер.

Хромосомы содержат генетическую информацию, закодированную в ДНК, и поэтому регулярный, упорядоченный митотический процесс обеспечивает также полную передачу всей информации каждому из дочерних ядер; в результате каждая клетка обладает всей генетической информацией, необходимой для развития всех признаков организма.

10. Хромосомы – структурный компонент ядра. Строение, состав, функции. Строение хроматина. Понятиео кариотипе.

Хромосома представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сетринских хроматид, которые удерживаются центромерой в области первичной перетяжки. Центромера делит хромосомы на две части, называемые плечами.

В зависимости от расположения центромеры различают три типа строения хромосом:

-акроцентрические хромосомы, у которых центромера находится практически на конце, и второе плечо настолько мало, что его может быть не видно на цитологических препаратах;

-субметацентрические хромосомы с плечами неравной длины;

-метацентрические хромосомы, у которых центромера расположена посередине или почти посередине

Состав. Хромосомы представляют собой нуклеопротеидные образования, состоящие из ДНК и белка. Комплекс белков, связанных с ДНК, образует хроматин. Кроме того, в хромосомах присутствует некоторое количество РНК, образующейся при транскрипции, и ионы Са+ и Mg+.

Функция хромосом заключается:

- В хранении наследственной информации. Хромосомы являются носителями генетической информации.

- В передаче наследственной информации. Наследственная информация передается путем репликации молекулы ДНК.

- В реализации наследственной информации. Благодаря воспроизводству того или иного типа и-РНК и соответственно того или иного типа белка осуществляется контроль над всеми процессами жизнедеятельности клетки и всего организма.

Кариотип — совокупность признаков (число, размеры, форма и т.д.) полного набора хромосом, присущий клеткам данного биологического вида (видовой кариотип), данного организма (индивидуальный кариотип) или линии (клона) клеток.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: