САМОСТОЯТЕЛЬНО!! Органеллы специального назначения

Помимо структур цитоплазмы, которые можно четко отнести к органеллам или включениям, в ней постоянно имеется огромное количество разнообразных транспортных пузырьков, обеспечивающих перенос веществ между различными компонентами клетки.

Гиалоплазма. Это истинный раствор биополимеров, заполняющий клетку, в котором во взвешенном состоянии (как в суспензии) находятся органеллы и включения, а также ядро клетки.

Ядро является обязательной, важнейшей частью клетки, содержащей её генетический аппарат Оно выполняет следующие функции: 1) хранение, реализацию генетической информации;; 3) воспроизведение и передача генетической информации дочерним клеткам (при делении). Обычно в клетке имеется только одно ядро, но встречаются и многоядерные клетки (образуются вследствие митоза, не сопровождающегося цитотомией). Форма ядра зависит от формы клетки. Так, клетки круглой и кубической формы обычно имеют круглое ядро, клетки плоские – уплощённое, клетки призматической формы – овальное ядро, клетки веретеновидной формы – палочковидное ядро. Встречаются и сегментированные ядра (в лейкоцитах).

Основные компоненты ядра: ядерная оболочка, хромосомы (хроматин), ядрышко, кариоплазма, кариоскелет.

Ядерная оболочка отделяет ядро от цитоплазмы, отграничивает его содержимое и обеспечивает обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Ядерная оболочка состоит из двух биологических мембран, между которыми расположено перинуклеарное пространство шириной 15-40 нм. Наружная мембрана ядра покрыта рибосомами и переходит в мембраны гранулярной эндоплазматической сети. К внутренней мембране прилежит слой белковых филаментов (ламина) кариоскелета, через который к ядерной оболочке прикрепляются хромосомы.

В ядерной оболочке имеются отверстия – ядерные поры диаметром 90 нм. Они содержат комплекс пор, которые состоят из 1 центральной и 8 периферических белковых глобул, связанных между собой белковыми нитями, образующими диафрагму толщиной 5 нм. Эти комплексы пор обладают избирательной проницаемостью: через них не могут пройти мелкие ионы, но переносятся длинные нити информационной РНК и субъединицы рибосом.

Хромосомы – комплексы ДНК с белком. В период митоза хромосомы конденсированы и хорошо видны в клетке под обычным световым микроскопом в виде интенсивно окрашенных палочковидных телец. В них очень плотно упакованы длинные нити ДНK с белком.

Подсчитано, что в каждой хромосоме (3-5 мкм длины) упакована нить ДНК длиной несколько сантиметров, а общая длина нитей ДНК в. одной клетке человека более 170 см. Эта плотность упаковки сравнима с укладкой нити длиной 20 км в клубок размером в теннисный мячик.

Ядрышки – плотные, интенсивно окрашенные округлые образования в ядре размером 1-2 мкм. Их может быть несколько. Ядрышки образуются в ядре в области ядрышковых организаторов некоторых хромосом. Там находятся гены, кодирующие рибосомную РНК. Ядрышки состоят из гранулярного, фибриллярного компонентов. Нити ядрышек представляют собой молекулы образовавшейся рибосомной РНК, а гранулы – субъединицы рибосом, которые образуются при связывании нитей РНК с белками, поступающими из цитоплазмы.

Кариоплазма(ядерный сок) - жидкий компонент ядра, истинный раствор биополимеров, в котором во взвешенном состоянии расположены хромосомы и ядрышко. По своим физико-химическим свойствам кариоплазма близка к гиалоплазме.

Жизненный (клеточный) цикл – это весь период существования клетки (от деления до смерти или следующего деления). Клеточный цикл состоит из митотического периода (М) и интерфазы (межмитотического периода). Интерфаза в свою очередь состоит из пресинтетического (G₁), синтетического (S) и постсинтетического (G₂) периодов. В пресинтетическом (постмитотическом, G₁) периоде дочерняя клетка достигает размеров и структуры материнской, для чего в ней происходит биосинтез РНК и белков цитоплазмы и ядра. Кроме того, в ней синтезируются РНК и белки, необходимые для синтеза ДНК в следующем периоде. В Синтетическом (S) периоде происходит удвоение (редупликация) ДНК и, соответственно, удваивается число хромосом (их количество становится тетраплоидным, 4n). В постсинтетическом (премитотическом, G₂) периоде клетка готовится к митозу, в ней происходит синтез РНК и белков (тубулинов) веретена деления, накопление энергии, необходимой для митоза.

Деление клеток

Митоз, кариокинез или непрямое деление– универсальный способ деления любых животных клеток. При этом удвоившиеся и конденсированные хромосомы переходят в компактную форму митотических хромосом. Затем образуется веретено деления, которое, обеспечивает разделение и расхождение хромосом к противоположным полюсам клетки. Митоз заканчивается делением тела клетки (цитотомия). Биологическая сущность митоза, заключается в равномерном распределении генетического материала между дочерними клетками. Процесс митоза подразделяется на несколько основных фаз – профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Профаза. ДНК в результате суперспирализации начинает выявляться под микроскопом в ядре клетки в виде палочковидных телец – хромосом. Процессы транскрипции в них прекращаются. Затем происходит исчезновение (дезинтеграция) ядрышек и ядерной оболочки. Центриоли расходятся к полюсам клетки, образуется митотическое веретено (веретено деления).

Метафаза. В этот период заканчивается образование веретена деления, а хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, образуя метафазную пластинку хромосом (вид сбоку) или материнскую звезду (вид с полюсов клетки). К концу метафазы завершается процесс разделения сестринских хроматид, и они остаются связанными между собой только в области центромера. Метафаза по продолжительности занимает 30% времени всего митоза.

Анафаза. Хромосомы растягиваются к полюсам клетки с помощью микротрубочек веретена деления со скоростью 0,2-0,5 мкм/мин, что связано с деполимеризацией и укорочением микротрубочек и работой белков-транслокаторов. Это самая короткая фаза митоза, занимающая по продолжительности лишь 5-10% от всего времени митоза

Телофаза. Начинается с остановки разошедшихся к полюсам хромосом (ранняя телофаза) и заканчивается созданием новых интерфазных ядер и разделением материнской клетки на две дочерние в результате цитотомии (поздняя телофаза). При этом хромосомы деконденсируются, образуются ядерные оболочки и формируются новые ядрышки.

Плоидность– число наборов хромосом в клетке, обозначаемое буквой n. В половых клетках набор хромосом гаплоидный (1n и 1с), а в соматических клетках набор хромосом обычно диплоидный (2n и 2с). Среди соматических клеток встречаются и полиплоидные, в которых набор хромосом больше: тетраплоидный (4n) и даже октаплоидиый (8n)