Будова ядра.

Ядро є неодмінною частиною будь-якої еукаріотичної клітини. У більшості клітин є тільки одне ядро, але є клітини, що мають кілька або багато ядер (посмуговані м'язові во­локна, інфузорії, форамініфери, деякі водорості та гриби тощо). В таких клітинах ядра можуть бути двох ти­пів: генеративні,що забезпечують зберігання та передачу спад­кової інформації, та вегетативні,які регулюють синтез білків.

Кож­ному типові клітин властиве постійне співвідношення між об'ємами ядра та цитоплазми - ядерно-цитоплазматичне співвідношен­ня, тобто ядро певного розміру може забезпечувати спадковою інформацією відповідний об'єм цитоплазми, завдяки чому здійсню­ється біосинтез білків.

Ядра бувають різні за формою. Найчастіше ядро має кулясту або еліпсоподібну форму, рідше - неправильну.

Розміри ядра можуть варіювати у значних межах: від 1 мкм (деякі найпростіші) до 1 мм (яйцеклітини деяких риб і земноводних).

Ядро складається з поверхневого апарату та ядерного матриксу.

Поверхневий апа­рат ядра складається з двох мембран - зовнішньої та внутрішньої. Між цими мембранами є простір (щілина) від 20 до 60 нм, але в певних місцях зовнішня ядерна мембрана з'єднуєть­ся з внутрішньою навколо отворів - ядерних пор.

Внутрішнє середовище ядра - ядерний матрикс- складається з ядерного соку (каріоплазми), ядерець, ниток хроматину.

Каріоплазма- внутрішній вміст ядра, в який занурені ядерця, хроматин і різноманітні гранули. За будовою та властивостями каріоплазма нагадує цитоплазму. В ній є білкові фібрили завтовшки 2-3 нм, які формують внутрішній ске­лет ядра.

Ядерця - це щільні кулясті струк­тури, які складаються з рибонуклеопротеїдних фібрил (комплексів РНК з білками), внутрішньоядерцевого хроматину та гранул - попередників субодиниць рибосом. Їхня кількість може бути різною - від одного до багатьох.

Хроматин– ниткоподібні структури ядра, утворені з білків та нуклеїнових кислот. Під час поділу клітини з хроматину формуються хромосоми.

Хромосоми - ядерні органели, в яких розміщені гени, що стають помітними у вигляді щільних структур лише під час клітинного поділу. Основу хромосоми складає дволанцюгова молекула ДНК, яка зв'язана з ядерними білками й утворює нуклеопротеїди. Крім того, до складу хромосом входять РНК і ферменти, потрібні для їхнього подвоєння або синтезу іРНК.

Молекули ДНК у хромосомах розташовані певним чином. Ядерні білки утворюють частинки - нуклеосоми, які ніби нанизані на нит­ку ДНК. Вісім-десять нуклеосом сполучаються в глобули, між якими містяться відрізки молекули ДНК.

Кожна хромосома складається з двох поздовжніх частин - хроматид. Обидві хроматиди сполучаються між собою в зоні первинної перетяжки, яка поділяє хромо­сому на ділянки - плечі. Якщо перетяжка розташована посередині, і плечі мають однакові або майже однакові розміри, то хромосоми називають рівноплечовими, якщо ж розміри плечей істотно відмінні - нерівноплечовими. У ділянці первинної перетяжки розміщена центромера - пластинчастий утвір у вигляді диска. До неї приєд­нуються нитки веретена поділу. Деякі хромосоми мають ще й вто­ринні перетяжки (зони ядерцевого організатора), де знахо­дяться гени, що відповідають за утворення ядерець.

2. Поняття про каріотип.

Каріотип- це пев­ний набір хромосом, який характеризується кількістю, розмірами та формою хромосом.

Стабільність каріотипу забезпечує існування виду. Якщо внаслідок мутацій каріотип організму змінюється, то такі мутантні форми вже не здатні схрещуватись із особинами з нормальним ка­ріотипом.

Число хромосом у різних видів може значно варіювати (хро­мосомний набір дрозофіли - 8 хромосом, радіолярій - до 1600).

Хромосомний набір ядра буває гаплоїдним, диплоїдним або поліплоїдним.

У гаплоїдному наборі (умовно позначається 1n, або просто n) всі хромосоми відрізняються між собою. В диплоїдному на­борі (2n) кожна хромосома має собі пару, подібну за розмірами та формою. Хромосоми, що належать до однієї пари, називають гомо­логічними, а до різних — негомологічними. Виняток становлять лише статеві хромосоми, які можуть відрізнятися за будовою у різних статей. Тому їх називають гетерохромосомами, на відміну від нестатевих - аутосом. Якщо число гомологічних хро­мосом перевищує два, то такий хромосомний набір називають поліплоїдним (триплоїдним - Зn, тетраплоїдним - 4n тощо).

3. Функції ядра.

Функції ядра: 1) ядро зберігає спадкову інформацію і пере­дає її дочірнім клітинам під час поділу;

2) в ядрі внаслі­док мутацій може змінюватися спадкова інформація, що зумовлює спадкову мінливість;

3) в ядрах на молекулах ДНК синтезуються мо­лекули іРНК, які переносять інформацію про структуру білків із ядра до місць їхнього синтезу, формуються рибосоми, які потім беруть участь у біосинтезі білків, тобто завдяки реалізації спадкової інформації, закодо­ваної у вигляді послідовності нуклеотидів молекули ДНК, ядро регулює біохімічні, фізіологічні та морфологічні процеси в клітині.

Тема 2. Клітина як цілісна система. Тканини

Тема: Клітинний цикл еукаріотичних клітин. Мітоз

1. Поняття про клітинний цикл.

Одним з положень клітинної теорії є те, що клітини не виникають наново, а розмножуються поді­лом. Унаслідок поділу еукаріотичної клітини можуть утворюватись дві дочірні, які мають однаковий з материнською клітиною набір хромосом. Перед поділом клітина повинна подвоїти свою масу, всі внутрішньоклітинні компоненти. Усі ці процеси відбуваються під час клітинного циклу.

Клітинний цикл - це час існування клітини від моменту її виникнення внаслідок поділу до її власного поділу або смерті.

Тривалість клітинного циклу у різних організмів неодна­кова: у бактерій за оптимальних умов вона становить 20-30 хвилин, у клітин еукаріот — 10-80 годин і більше (наприклад, інфузорія-туфелька може ділитися кожні 10-20 годин, амеба-протей - 25-35 годин).

Клітинний цикл складається з 4-х періодів:

1) Пресинтетичний або постмітотичний (G₁) - проміжок часу між закінченням попереднього поділу клітини і синтетичним періодом. Характеризується ростом клітини і підготовкою до синтезу ДНК. Досягнення клітиною певних розмірів стає поштовхом для її на­ступного поділу.

2) Синтетичний (S)– період, під час якого відбува­ється подвоєння хроматид, яке спряжене з подвоєнням ядерної ДНК.

3) Постсинтетичний або передмітотичний (G₂) - проміжок часу між синтетичним періодом та наступним поділом клітини, під час якого інтенсивно акумулюється енергія, необхідна для забезпечення на­ступного поділу клітини.

4) Мітотичний (M) – період поділу клітини.

Перші три періоди називають інтерфазою. Інтерфаза (від лат. інтер - між та грец. фазіс - поява) - період між поділами клітини або від поділу клітини до її загибелі. Тривалість інтерфази, як правило, становить до 90 % часу всього клітинного циклу.

В інтерфазі відбуваються процеси росту, подвоєння молекул ДНК, синтезу білків та інших органічних сполук, розмноження мітохондрій і пластид, розростання ендоплазматичної сітки тощо. У цей час інтенсивно акумулюється енергія, необхідна для забезпечення на­ступного поділу клітини.

2. Основні способи поділу клітин.

Основні способи поділу клітин:

1) Амітоз(прямий поділ);

2) Мітоз(непрямий поділ);

3) Мейоз (редукціонний поділ).

Амітоз - поділ, за якого ядра перешнурову­ються так, що хромосоми випадково розподіляються між дочірніми ядрами. Амітотичним шляхом розмножуються, наприклад, ядра посмугованих м'язових воло­кон, а також клітини з обмеженим терміном функціонування (клітини плаценти) тощо.

3. Мітоз.

Мітозє основним способом поділу еукаріотичних клітин, який супроводжується спіралізацією хромосом та утворенням особ­ливого апарату, який забезпечує рівномірний розподіл спадкового матеріалу материнської клітини між двома дочірніми. Мітоз складається з чотирьох послідовних фаз: профази, метафази, анафази та телофази й триває від кіль­кох хвилин до двох-трьох годин.

Завдання. Прочитайте текст підручника та заповніть таблицю:

Фази мітозу

Фази мітозу

Мітоз складається з чотирьох послідовних фаз: профази, метафази, анафази та телофази.

Профаза починається з ущільнення хроматину, в результаті чого під світловим мікроскопом можна побачити форму хромосом та полі­чити їхню кількість. При цьому хроматиди вкорочуються та потов­щуються (спіралізуються), стає помітною первинна перетяжка, де розташована центромера - ділянка, до якої прикріплюються нит­ки веретена поділу. В профазі ядерця поступово зменшуються в роз­мірах і зникають. Ядерна оболонка розпадається на фрагменти, і хромосоми опиняються в цитоплазмі.

У цей самий час починається утворення веретена поділу. Так, у тваринних клітинах центріолі, що були розташовані в ділянці клітинного центру, прямують до полюсів клітини і між ними почи­нають виникати нитки веретена поділу. В клітинах вищих рослин веретено поділу утворюється без участі центріолей. Нитки приєднуються до центромер, і хромосоми починають рухатись до централь­ної частини клітини.

Під час наступної фази мітозу - метафази - завершується про­цес спіралізації хромосом і формування веретена поділу. Хромосо­ми «вишикуються» в центральній частині клітини в одній площині (екваторіальній пластинці) таким чином, що їхні центромери розміщуються на рівних відстанях від полюсів клітини. Наприкінці метафази хроматиди відокремлюються одна від одної.

Анафаза- найкоротша фаза мітозу. В цей час відбуваються по­діл центромер і розходження хроматид, кожна з яких відповідає по­ловині профазної хромосоми, до різних полюсів клітини.

Телофазатриває з моменту припинення руху хромосом до утво­рення двох дочірніх клітин. На її початку відбувається деспіралізація хромосом, навколо кожного з двох скупчень хроматид утво­рюється ядерна оболонка, з'являються ядерця і дочірні ядра набу­вають вигляду інтерфазних. Протягом телофази, починаючи від полюсів клітини і до екваторіальної пластинки, поступово руйну­ється веретено поділу.

Наприкінці телофази ділиться цитоплазма материнської клітини й утворюються дочірні. Цей процес відрізняється в клітинах рослин і тварин. У цитоплазмі рослинних клітин між дочірніми ядрами утво­рюються клітинні стінки, у формуванні яких бере участь комплекс Гольджі. У тваринних клітинах плазматична мембрана вп'ячується всередину клітини, утворюючи перетяжку, що ділить її навпіл.

4. Біологічне значення мітозу.

Мітотичний поділ забезпечує точ­ну передачу спадкової інформації протягом послідовних клітинних циклів. Кожна з дочірніх клітин одержує по одній хроматиді від кож­ної материнської хромосоми, тобто зберігається стала кількість хро­мосом в усіх дочірніх клітинах.

Тема:Мейоз