Биология клетки. Какие виды лизосом в эукариотической клетке существуют и их функциональное значение
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
Охарактеризовать митохондрии как генетически автономные системы. Митохондрия (1-5 мкм) – двумембранный органоид, выполняющий функцию внутриклеточной энергетической станции. Это округлые образования, ограниченные двумя мембранами – наруж¬ной и внутренней. Наружная мембрана гладкая, она регулирует как пос¬тупление веществ в митохондрию, так и выведение их. Внутренняя мембрана образует складки – кристы, обращённые внутрь митохондрии. Внутри митохондрии находится так называемый матрикс, содержащий различные ферменты, ионы Са2+ и Мg2+, а также ДНК, т-РНК, и-РНК и рибосомы (причём ДНК и рибосомы у митохондрий похожи на таковые бактерий). Благодаря наличию собственной ДНК (1 молекула кольцевой формы), митохондрии могут размножаться не¬зависимо от деления клетки. Происходит это путём перешнуровки исходной митохонд¬рии. Предварительно у них удваивается количество ДНК. Благодаря содержанию т-РНК, и-РНК и рибосом, митохондрии они могут синтезировать собственный белок. Кроме того, митохондрии играют определённую роль в передаче признаков по наследству (цитоплазматическая наследственность). На кристах митохондрии происходят окислительно-восстановительные процессы, сопровождающиеся выделени¬ем энергии. Она используется на образование фосфатных связей в АТФ. Накопление АТФ делает митохондрии своеобразными аккумуляторами энергии клетки, которая расходуется на процессы жизнедеятельности клетки по мере надобности. Из-за интенсивной работы митохондрии имеют малую продолжительность жизни, например митохондрии клеток печени живут всего 10 дней.
Организменный, органный. Тканевый,клеточный,субклеточный,макромалекулярный.
уникальные гены, 75% ДНК имеют от 1 до 10 копий. Кодируют все белки организма (структурные и регуляторные), кроме белков гистонов. Для уникальных генов характерно экзонно-интронное строение: кодирующий участок - экзон чередуется с не кодирующим участком - интроном.
многократно-повторяющиеся последовательности нуклеотидов, они составляют 15% ДНК. Эти последовательности содержат до сотни нуклеотидов и повторяются в геноме десятки тысяч, сотни тысяч и до миллиона раз (105-106 копий). Предполагаемая роль многократно повторяющихся последовательностей: а) узнавание гомологичных участков хромосом во время кроссинговера, б) разделение структурных и регуляторных генов в кодирующих участках ДНК, в) регуляция функции генов.
В процессе эволюции количество ДНК у эукариот возросло в 1000 раз, а количество генов увеличилось в 50 – 100 раз. Это говорит о том, что не вся ДНК в эукариотической клетке несет смысловую нагрузку, т.е. имеет место явление избыточности ДНК. В эукариотической клетке 99% ДНК избыточна, и только 1% несет смысловую нагрузку
Клеточный центр – не мембранный органоид, в котором из белка тубулина образуются микротрубочки. Клеточный центр состоит из двух центриолей, расположенных перпендикулярно друг к другу. Каждая центриоль – это цистерна, состоящая из 9 строенных микротрубочек. Микротрубочки соединены между собой системой связок, а снаружи одеты белковым чехлом. Перед делением клетки центриоли удваивают¬ся. Во время митоза центриоли определяют местоположения полюсов веретена деления. Причём положение центриолей в делящейся клетке определяет центры новых клеток. Здесь будет располагаться ядро, т.к. клеточный центр всегда располагается вблизи ядра.
Среди многочислен¬ных моделей мембран, наиболее универсальной оказалась так называемая "жидкостно-мозаичная" модель. Согласно ей основой мембраны является жид¬костный билипидный слой, образованный строго ориенти¬рованными фосфолипидными молекулами. Двойной слой фосфолипидных молекул обращен друг к другу гидрофобными участками, а внешняя и внутренняя поверхности билипидного слоя об¬разованы гидрофильными участками молекул. Белки, входя¬щие в мембрану, не составляют сплошного слоя на внутрен¬ней и внешней поверхности билипидного слоя; они расположены мозаично и обладают способностью к перемещению в билипидном слое.
Размножение. Митоз. Мейоз.
Все клетки имеют определенный жизненный цикл, это период с момента появления клетки из материнской, до собственного деления или гибели. Митотический цикл – это совокупность процессов, которые происходят в клетке при подготовке к делению и в процессе самого деления.
Интерфаза состоит из 3х периодов. • период G1 – постмитотический период или пресинтетический. Он занимает 30 – 40% времени интерфазы. • период S – синтетический период. Он занимает 30% времени интерфазы. • период G2 – постсинтетический или премитотический и составляет 20 – 30% времени интерфазы. Период G1 (2n2c 2n4c) в клетке синтезируются все виды РНК, белки, достраиваются необходимые органоиды, т.е. клетка увеличивается в объеме. Также накапливаются предшественники нуклеотидов, из которых будет синтезироваться ДНК. В этот период выделяют особый момент, который называется точкой рестрикции. Пройдя точку рестрикции, клетка обязательно пойдет по пути деления. Предполагают, что в этот момент в клетке накапливается особый пусковой (тригерный) белок который запускает удвоение центриолей, затем удвоение ДНК, и деление клетки. В конце G1 периода начинается удвоение центриолей клеточного центра. Период G2 (2n4c) продолжается синтез всех видов РНК, белков, АТФ, накапливается белок тубулин, заканчивается удвоения центриолей клеточного центра.
ДНК полимераза синтезирует новые цепи ДНК. 2 цепи ДНК антипаралельны, а фермент ДНК полимераза всегда двигается только в направлении 5'→3'. Одна новая цепь синтезируется быстрее и называется лидирующей или ведущей. Другая новая цепь ДНК синтезируется в виде отдельных фрагментов и называется отстающей. Затем эти фрагменты (фрагменты Оказаки) сшиваются ферментом лигазой. В результате репликации из одной молекулы ДНК образуются 2 молекулы, в каждой молекуле одна цепь старая, другая – новая. Поэтому способ называется полуконсервативным. В синтетический период происходит также синтез белков гистонов. В результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид
В репликации участвует много ферментов: геликаза, ДНК полимераза, лигазы. Геликаза разрывает водородные связи между 2мя цепями ДНК в определенных участках. Такие участки называются репликационные вилки или репликоны (в каждой хромосоме может быть до 100 репликонов). ДНК полимераза синтезирует новые цепи ДНК. 2 цепи ДНК антипаралельны, а фермент ДНК полимераза всегда двигается только в направлении 5'→3'. Одна новая цепь синтезируется быстрее и называется лидирующей или ведущей. Другая новая цепь ДНК синтезируется в виде отдельных фрагментов и называется отстающей. Затем эти фрагменты (фрагменты Оказаки) сшиваются ферментом лигазой.
В результате репликации из одной молекулы ДНК образуются 2 молекулы, в каждой молекуле одна цепь старая, другая – новая. Поэтому способ называется полуконсервативным. В синтетический период происходит также синтез белков гистонов. В результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. 67 вопрос Профаза (2n4c). Клетка округляется, увеличивается вязкость цитоплазмы, центриоли расходятся к разным полюсам клетки, образуется веретено деления, основу его составляют микротрубочки, состоящие из белка тубулина. Нити веретена деления (микротрубочки) которые идут от 1одного полюса клетки к другому полюсу называются непрерывными. Начинается спирализация хромосом, разрушаются и исчезают ядрышки.
Прометафаза (2n4c). Разрушается ядерная оболочка и содержимое ядра перемешивается с цитоплазмой. В области центромеры с обеих сторон формируются особые структуры – кинетохоры, это слоистые структуры, состоящие из белков. От кинетохоров отходят кинетохорные или прерывистые нити веретена деления. Кинетохорные нити скользят вдоль непрерывных нитей веретена деления, что вызывает движение хромосом. Хромосомы движутся к центру клетки, к экватору клетки, продолжается спирализация хромосом.
Метафаза (2n4c). Хромосомы максимально спирализованы и располагаются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку. Каждая хромосома состоит из 2х сестринских хроматид соединенных центромерой.
Анафаза (2n4c → 4n4c). Начинается с момента разделения центромер, сестринские хроматиды или дочерние хромосомы расходятся к разным полюсам клетки. Для движения хромосом необходимы нити веретена деления и энергия АТФ.
Телофаза (4n4c → 2n2c + 2n2c). Происходит деспирализация хромосом, они раскручиваются, образуются ядрышки, ядерная оболочка и, происходит деление цитоплазмы (цитокинез). Из одной материнской клетки образуются 2 дочерние клетки
В многоклеточном организме деление клеток или пролиферация строго регулируется. Выделяют 4 уровня регуляции пролиферации. • Внутриклеточный уровень. В клетке есть вещества регулирующие пролиферацию: ионы Са2+, циклические нуклеотиды ц АМФ, ц ГМФ. • Внутритканевой уровень. На этом уровне важную роль играют кейлоны – это пептиды, они подавляют деление клеток. Противоположным действием обладают антикейлоны. • Межтканевой уровень. Важную роль играют факторы лимфоцитов – лимфокины. Есть активаторы и ингибиторы. • Организменный уровень. Важную роль играют гормоны, а также нейромедиаторы, нейросекреты и белки сыворотки (плазмы) крови.
Эндомитоз – удвоение ДНК клетки сопровождающееся кратным увеличением количества хромосом (4n4c). Механизм эндомитоза: в интерфазу происходит репликацией ДНК, а цитоплазма не делится. Политения заключается в кратном увеличении содержания ДНК в хромосомах при сохранении их диплоидного количества (2n4c). Эндомитоз и политения приводят к образованию полиплоидных клеток, отличающихся кратным увеличением объема наследственного материала. Для млекопитающих полиплоидизация в норме не характерна (кроме клеток печени).
Все яйцеклетки имеют плазматическую мембрану. Яйцеклетки многих животных кроме плазматической мембраны имеют дополнительные защитные оболочки. Первичная оболочка, или желточная. Она образуется в результате жизнедеятельности самой яйцеклетки. У млекопитающих её называют блестящей оболочкой или зона пеллюцида. Zona pellucida Вторичная оболочка (хорион у млекопитающих) образуется в результате жизнедеятельности фолликулярных клеток, которые окружают яйцеклетку в яичнике. Третичная оболочка образуется при прохождении яйцеклетка по яйцеводу. В яйцеклетке птиц это белковая оболочка, подскорлуповая, и скорлуповая оболочки.
В зависимости от количества и распределения желтка по цитоплазме выделяют следующие типы яйцеклетки. 1. Изолецитальные – желтка мало и он равномерно распределен по цитоплазма. Ядро в них располагается ближе к центру (черви, моллюски, ланцетник, млекопитающие). 2. Телолецитальные – желтка много и он находится на вегетативном (растущем) полюсе клетки, а ядро будет на противоположном анимальном полюсе (рыбы, амфибии, птицы) а) умеренно телолецитальные яйцеклетки содержат среднее количество желтка (осетровые рыбы, земноводные). б) резко телолецитальные яйцеклетки содержат очень много желтка, занимающего почти весь объем клетки (некоторых рыбы, пресмыкающиеся, птицы, яйцекладущие млекопитающие).
Сперматозоид человека (50мкм), состоит из головки, шейки, средней части и хвостика. Головка содержит ядро с ДНК, передняя часть головки содержит акросому – структуру, выделяющую ферменты для растворения оболочки яйцеклетки. Это видоизменённый комплекс Гольджи, содержащий лизосому. В шейке содержатся две центриоли: одна участвует в об¬разовании веретена деления, а другая – оси хвоста. Средняя часть содержит митохондрии, обеспечивающие сперматозоид энергией во время движения. Хвостик – органоид движения. |