Ядро, деление клетки. Ядро и деление клетки
 Скачать 114 Kb.
|
|
ЯДРО И ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ Встречающиеся безъядерные структуры (эритроциты, тромбоциты, роговые чешуйки) являются результатом специфической дифференцировки ядерных форм клеток В организме имеются также структуры, содержащие десятки и сотни ядер. К ним относятся симпласты и синцитии. Симпласты образуются в результате слияния клеток и представляют собой многоядерные протоплазматические тяжи. Синцитий формируется в результате неполного деления клеток и представляет собой соклетие, группу клеток, объединённых цитоплазматическими мостиками. Ядро имеет различную форму, чаще – округлую, реже – палочковидную или неправильную. Следует отметить, что форма ядра стремится к повторению формы клетки и отвечает функциональному назначению. Так, например, у гладких миоцитов, имеющих веретеновидную форму, ядро палочковидное. Лимфоциты крови имеют круглую форму и ядра у них обычно круглые. Функции ядра: - хранение и передача наследственной информации дочерним клеткам - регуляция синтеза белка Хранение генетической информации обеспечивается тем, что в ДНК хромосом имеются репарационные ферменты, которые восстанавливают хромосомы ядра после их повреждения. Передача наследственной информации происходит при равномерном распределении идентичных копий ДНК между дочерними клетками при делении материнской. Синтез белка регулируются благодаря тому, что на поверхности ДНК хромосом транскрибируются все виды РНК: информационные, рибосомные и транстпортные, которые участвуют в синтезе белка на поверхности гранулярной ЭПС. Структурные образования ядра наиболее выражены в определённый период жизни клетки – в интерфазе. Структурные элементы интерфазного ядра: хроматин ядрышко кариолемма кариоплазма ХРОМАТИН - это элемент ядра, который хорошо воспринимает красители (хромос), откуда и произошло его название. В состав хроматина входят нити – элементарные фибриллы, толщиной 20-25 нм, расположенные в ядре рыхло или компактно. На этом основано деление хроматина на 2 вида: 1) эухроматин – рыхлый (деконденсированный), слабо окрашивается основными красителями. 2) гетерохроматин – компактный (конденсированный), хорошо окрашивается основными красителями. Эухроматин называется активным, гетерохроматин – неактивным. Активность эухроматина объясняется тем, что фибриллы ДНК при этом деспирализованы, т.е. гены, на поверхности которых происходит транскрипция РНК, открыты. Благодаря этому создаются условия для транскрипции РНК. В том случае, если ДНК хромосомы не деспирализована, то гены здесь закрыты, что затрудняет транскрипцию РНК с их поверхности. Следовательно, снижается синтез белка. Вот почему гетерохроматин неактивен. Соотношение эу- и гетерохроматина в ядре является показателем активности синтетических процессов в клетке. Хроматин изменяет своё физическое состояние в зависимости от функциональной активности клетки. В период деления наблюдается конденсация хроматина и превращение его в хромосомы. Следовательно, хроматин и хромосомы – это различные физические состояния одного и того же вещества. Химический состав хроматина: ДНК - 40% Белки – 60% РНК – 1% Ядерные белки представлены двумя формами: - основные (гистоновые) белки (80-85%) - кислые (негистоновые) белки (15-20%). Негистоновые белки формируют белковую сеть в кариоплазме (ядерный матрикс), обеспечивая внутренний порядок расположения хроматина. Гистоновые белки образуют блоки, каждый из которых состоит из 8 молекул. Эти блоки называются нуклеосомами. На нуклеосомы навёртывается фибрилла ДНК. Функции гистоновых белков: - особая укладка ДНК хромосом - регуляция синтеза белка. ЯДРЫШКО - сферическая структура в ядре интерфазных клеток. Функции: - синтез рибосомальной РНК - образование субъединиц рибосом. Количество ядрышек варьирует от 1 до 3. Формируются ядрышки на поверхности ядрышковых организаторов хромосом. Если ядрышковые организаторы сконцентрированы в одном месте, то в ядре будет только одно ядрышко, а если в нескольких местах - несколько ядрышек. Ядрышки состоят из 2 компонентов: фибриллярного, расположенного в центре гранулярного, локализованного на поверхности. Фибриллярный компонент – это фибриллы РНК, транскрибированные с поверхности ядрышковых организаторов. Гранулярный компонент – это субъединицы рибосом. Ядрышки могут исчезать в норме и при патологии. В норме ядрышки исчезают в период деления клеток, при патологии – в случае воздействия на клетку токсических веществ. Перед исчезновением ядрышки расчленяются, внутренняя фибриллярная часть обособляется от гранулярной. Сначала исчезает гранулярный компонент, затем – фибриллярный. КАРИОЛЕММА - ядерная оболочка, отделяет содержимое ядра от цитоплазмы и в то же время обеспечивает регулируемый обмен веществ между цитоплазмой и ядром. Кариолемма состоит из двух мембран: наружной и внутренней, разделённых перинуклеарным пространством. Наружная мембрана покрыта рибосомами и тесно связана с ЭПС. Внутренняя мембрана связана с хроматином и фибриллярным ядерным компонентом. В кариолемме имеются поры, просвет которых закрыт особой структурой – комплексом поры. Комплекс поры состоит из фибриллярного и гранулярного компонентов. Гранулярный компонент представлен белковыми гранулами, расположенными по периферии поры в три ряда. От каждой гранулы отходят фибриллы (фибриллярный компонент) и соединяются в центральной грануле. Белки являются рецепторами, реагирующими на сигналы ядерного импорта (своего рода входной билет в ядро). Комплекс поры обеспечивает избирательную проницаемость кариолеммы. Размеры пор стабильны для данного типа клеток, но количество пор может варьировать в зависимости от функционального состояния клетки. КАРИОПЛАЗМА - ядерный сок. Обеспечивает обмен веществ в ядре и связь ядра с цитоплазмой. Состоит из воды, белков, белковых комплексов, амк, нуклеотидов и сахаров. Имеет тонкозернистую структуру. Белки кариоплазмы представлены негистоновыми белками, в основном являются ферментами. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТОК Клеточный или жизненный цикл – это время существования клетки от деления до следующего деления или от деления до естественной гибели клеток. Для разных типов клеток жизненный цикл различен. В организме человека различают: 1 тип – часто делящиеся клетки (эпителий кишечника, базальные клетки эпидермиса) 2 тип – редко делящиеся клетки (клетки печени, стволовые клетки ККМ) Неделящиеся клетки (нервные клетки, меланоциты). Жизненный цикл у часто делящихся клеток подразделяется на два основных периода: митоз или период деления интерфаза – промежуток жизни клетки между двумя делениями. Прежде чем приступить к характеристике каждого периода клеточного цикла, необходимо рассмотреть способы размножения клеток СПОСОБЫ РЕПРОДУКЦИИ КЛЕТОК: Митоз – кариокинез – непрямое деление с равномерным распределением генетической информации, характерно для соматических клеток. Митоз включат 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Профаза: - спирализация хроматина, образование хромосом - исчезновение ядрышка - распад кариолеммы - редупликация центриолей, расхождение их к полюсам - формирование микротрубочек веретена деления - редукция зернистой ЭПС Метафаза: - образование метафазой пластинки или материнской звезды - обособление сестринских хроматид друг от друга Анафаза: - полное обособление хроматид и образование 2 –х диплоидных наборов хромосом - расхождение хромосомных наборов к полюсам Телофаза: - деконденсация хромосом - формирование ядерной оболочки - цитотомия - появление ядрышек в дочерних клетках Биологическое значение митоза: за счёт деления происходит рост организма, физиологическая и репаративная регенерация клеток, тканей и органов. За телофазой митоза следует интерфаза, которая включает три периода: G1, S, G2. G1 – пресинтетический период – характеризуется: - усиленным формированием синтетического аппарата клетки (увеличение рибосом, синтез РНК) - усиление синтеза белков, необходимых для роста - подготовка к синтетическому периоду – синтез ферментов, необходимых для редупликации ДНК. S – синтетический период – происходит удвоение ДНК G2 – постсинтетический период – характеризуется усиленным синтезом информационной РНК, белков-тубулинов, необходимых для формирования веретена деления в митозе. Описанные закономерности клеточного цикла характерны, прежде всего, для часто делящихся клеток. Жизненный цикл часто делящихся клеток выглядит следующим образом: М - G1 - S - G2 – М. Для редко делящихся клеток характерен выход из клеточного цикла. Этот период обозначается буквой G0 и наступает вслед за митозом. Клетка подвергается начальной дифференцировке и специализируется для выполнения определённой функции. В этом периоде клетка может функционировать в течение нескольких лет, не вступая в S период. Жизненный цикл редко делящихся клеток выглядит следующим образом: митоз G1 – период G0 – период S – период G2 – период Большинство клеток нервной ткани по выходе из митоза ещё в эмбриональном периоде, в дальнейшем не делятся. Клетка растёт, затем длительно функционирует, стареет и погибает. Однако в течение жизненного цикла такие клетки постоянно регенерируют по внутриклеточному типу – происходит обновление структурных компонентов цитоплазмы. Жизненный цикл неделящихся клеток выглядит следующим образом: митоз рост длительное функционирование старение смерть Кроме рассмотренного способа размножения клеток - митоза - различают ещё: Мейоз – редукционное деление, в дочерних клетках оказывается половинный (гаплоидный) набор хромосом, характерно для половых клеток. Амитоз – прямое деление без равномерного распределения генетической информации. Сначала появляется перетяжка ядра, которая делит его на неравные части, затем перетяжкой делится цитоплазма. Амитоз характерен для стареющих и патологически изменённых клеток. Эндорепродукция (полиплоидия) – процесс увеличения количества хромосом в ядре клетки. В процессе полиплоидии задействованы 2 механизма: - блокирование одной из фаз митоза - нарушение цитотомии во время телофазы При эндорепродукции увеличения числа клеток не происходит, но увеличивается количество ДНК, число органелл, а, следовательно, увеличивается функциональная способность полиплоидной клетки. Способностью к эндорепродукции обладают не все клетки. Наиболее характерна эндорепродукция для клеток печени, а также для гландулоцитов слюнных желез, поджелудочной железы. Резко выраженная полиплоидия присуща мегакариоцитам ККМ. Реакция клеток на внешние воздействия: При воздействии неблагоприятных внешних физических, химических и биологических факторов на клетку в ней возникают структурные и функциональные нарушения. В зависимости от интенсивности, продолжительности и характера воздействия такая клетка может либо адаптироваться к новым условиям и возвратиться в исходное состояние, либо погибнуть. Поэтому изменения клеточных структур делятся на : адаптивные (приспособительные) дизадаптивные (необратимые). Изменения отмечаются как в строении ядра, так и в цитоплазме. Со стороны ядра: Адаптивные: набухание ядра и сдвиг его на периферию расширение перинуклеарного пространства образование складок кариолеммы Дизадаптивные: пикноз – сморщивание ядра кариорексис – распад ядра на фрагменты кариолизис- растворение ядра Со стороны цитоплазмы: Адаптивные: уплотнение и набухание митохондрий дегрануляция зернистой ЭПС расширение цистерн и распад КГ на вакуоли набухание лизосом и активация их гидролаз увеличение числа аутофагосом Дизадаптивные: 1.Аутолиз |