6. Клетка. Строение и функции клеток животных

Клеточная теория:

1. Клетка – элементарная живая система, способная к самообновлению, саморегуляции и самовоспроизведению – лежит в основе строения и развития всех живых организмов.

2. Клетки всех живых организмов построены по единому принципу, сходны по химическому составу и характеру химических реакций, основным проявлениям жизнедеятельности.

3. Размножение клеток происходит путем их деления.

4. Клетки многоклеточных организмов специализируются по функциям и образуют ткани.

Наружный слой поверхности клеток животных (гликокаликс), в отличие от клеточных стенок растений, очень тонкий, эластичный. Он состоит из различных полисахаридов и белков. Гликокаликс осуществляет непосредственную связь клетки с внешней средой, со всеми окружающими ее веществами. Образование гликокаликса, как и образование клеточной стенки растений, происходит благодаря жизнедеятельности самой клетки.

В эукариотических клетках функции распределены между ядром и различными органеллами. Клеточное ядро и митохондрии четко ограничены от остальной цитоплазмы оболочкой из двух мембран. В ядре находится генетический материал клетки (ДНК и связанные с ней вещества). Митохондрии служат для выработки энергии путем расщепления углеводов, жиров, белков и других органических соединений.

Мембранные системы цитоплазмы клеток эукариот – эндоплазматическая сеть и комплекс Гольджи участвуют в синтезе и упаковке макромолекул, необходимых для осуществления жизнедеятельности клетки.

Питание клетки происходит с помощью лизосом. Внутри лизосом находятся ферменты, расщепляющие белки, жиры и углеводы. Сливаясь с частицами пищи, лизосомы образуют пищеварительные вакуоли.

Клеточный центр, состоящий из двух центриолей, играет важную роль при делении клетки – с помощью центриолей образуется веретено деления. Рибосомы служат для синтеза белка.

В клетках животных нет имеющихся у растений, протистов, грибов клеточной стенки, центральной вакуоли, пластидов. Резервным углеводом в клетках животных является гликоген.

Одной из основных особенностей эукаритических клеток является изобилие и сложность строения внутренних мембран. Некоторые химические реакции протекают на самих мембранах. На мембранах располагаются рецепторные участки для распознания внешних стимулов (гормонов и др.), поступающих из окружающей среды или из других частей самого организма. Плазматическая мембрана, окружающая каждую клетку, обеспечивает сохранение существенных различий между клеточным содержимым и окружающей средой.

7. Деление клетки. Мейоз

Мейоз – особый тип деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое и переход клеток из диплоидного состояния (2n) в гаплоидное. В результате редукции хромосомного набора в каждую гаплоидную спору и гамету попадает по одной хромосоме из каждой пары. В ходе дальнейшего оплодотворения (слияние гамет) организм нового поколения получит опять диплоидный набор хромосом, таким образом, кариотип сохраняется постоянным.

Перед началом мейоза каждая хромосома реплицируется (удваивается). Для того, чтобы образовались ядра гамет, содержащие одинаковый (гаплоидный) набор хромосом, необходимы два ядерные деления. Эти деления так и называются: первое деление мейоза и второе деление мейоза.

Первое мейотическое (редукционное) деление приводит к образованию из диплоидных клеток гаплоидных. Оно начинается с профазы, в которой осуществляется упаковка наследственного материала (спирализация хромосом). Одновременно происходит сближение гомологичных (парных) хромосом своими одинаковыми участками – конъюгация (в митозе нет). В результате конъяюгации образуются хромосомные пары – биваленты. Бивалент состоит из 4 нитей, так как каждая хромосома перед меозом удвоилась. После конъюгации некоторое время продолжается спирализация, хроматиды (нити) гомологичных хромосом переплетаются. Потом гомологичные хромосомы несколько отходят одна от другой. В местах переплетения хроматид возникают разрывы, из-за этого хромосомы обмениваются соответствующими участками. Этот процесс называется кроссинговером. Потом хромосомы с измененным содержанием генов расходятся.

В метафазе первого деления (метафазе I) завершается формирование веретена деления. Биваленты устанавливаются в плоскости экватора веретена деления. В анафазе I гомологические хромосомы разделяются и расходятся к полюсам клетки. К каждому полюсу отходит гаплоидный набор хромосом. В телофазе у полюсов собирается гаплоидный набор хромосом. Восстанавливаются ядерные оболочки – материнская клетка разделилась на две дочерние. Таким образом, образование бивалентов при конъюгации гомологичных хромосом создает условие для последующей редукции числа хромосом. Формирование гаплоидного набора в гаметах обеспечивается расхождением в анафазе I не хроматид, как в митозе, а гомологичных хромосом, которые ранее были объединены в биваленты.

Второе деление (митоз мейоза) отличается от митоза только тем, что клетки, вступающие в него, несут гаплоидный набор хромосом. В анафазе II происходит разделение хромосом и их хроматиды становятся самостоятельной хромосомой. В результате второго деления из двух гаплоидных клеток образовалось четыре клетки с гаплоидным набором.

Благодаря мейозу поддерживается определенное и постоянное число хромосом во всех поколениях каждого вида растений, животных, протист и грибов. Мейоз также обеспечивает черзвычайное разнообразие генетического состава гамет как в результате кроссинговера, так и в результате различного сочетания отцовских и материнских хромосом при их расхождении в анафазе I. Это обеспечивает появление разнообразного и разнокачественного потомства при половом размножении организма.