Биология Справочники / Напольская К.Р. Биология
..pdf
100
3. Ферменты способны разрушать лактозу, в том числе и ту, которая находит ся в комплексе лактоза-репрессор. Когда все молекулы лактозы будут разруше ны, репрессор станет активным, свяжется с оператором. Синтез новых РНК пре кратится. Так как РНК имеет ограниченный срок жизни, то достаточно быстро
старые РНК будут разрушены, и синтез ферментов прекратится.
Пример. Бактерии необходим для жизни триптофан. Если триптофан есть в среде, то бактерия его самостоятельно не синтезирует, а берет из среды. А если триптофана в среде нет или недостаточно, то бактерия начинает синтезировать ферменты, которые синтезируют триптофан.
Что происходит?
1. Репрессору для активации необходим триптофан. Если триптофана нет, то репрессор не может связаться с опероном. РНК-полимераза синтезирует иРНК. Идет синтез ферментов, отвечающих за синтез триптофана. Триптофан синтези
руется в клетке
!2; ' .. %
= 3 + . #
' $
2. При поступлении триптофана в клетку бактерии он связывается репрессо ром. Репрессор становится активным, связывается с оператором. Синтез иРНК прекращается.
62; '. . $ "%0
' $# # 3.$# $ . '
' $"(
% 2 0-" "!
Линейная ДНК эукариот сопряжена с гистоновыми белками. ДНК может быть упакована (спирализована) в разной степени. Когда клетка не делится (в интерфазе), ДНК деспирализована и представлена хроматином, т. к. активно идет транскрипция всех видов РНК с матрицы ДНК.
В начале деления клетки происходит спирализация хроматина, при этом формируются короткие и плотные структуры — хромосомы.
-" " !#
Кариотип — полный набор хромосом, характерный для вида,
его качественная и количественная характеристика.
Например, кариотип человека — 46 хромосом, мушки дрозофилы — 8,
шимпанзе — 48.
Диплоидный (двойной) 2n набор хромосом характеризуется
наличием парных (гомологичных)
хромосом
Гомологичные хромосомы
пара хромосом с одинаковым набо
ром генов и похожей морфологией.
Гаплоидный (одинарный) n набор хромосом. Парные хромосо
мы отсутствуют, гомологичных хро
мосом в клетке нет |
/ + % B$ |
102
Хромосомы бываютоднохроматидны , они состоят из одной моле
кулы ДНК или из одной хроматиды;
двухроматидны , они состоят из двух одинаковых |
|
молекул ДНК или из двух сестринских хроматид, соеди |
|
ненных между собой центромерой. Центромера — это |
|
участок двух сестринских хроматид, контролирующих |
|
движение хромосом во время деления клетки. К этой ча |
|
сти хромосом прикрепляются нити веретена деления |
|
Набор хромосом принято обозначать буквой n. |
|
Диплоидный — 2n, гаплоидный — n. |
+', |
Количество молекул ДНК принято обозначать бук |
, |
вой с. Если хромосомы однохроматидные, то n = c
(каждая хромосома состоит из одной молекулы ДНК), если хромосомы двухро матидные, то n = 2c (в каждой хромосоме по 2 молекулы ДНК).
После митоза в диплоидной клетке хромосомы однохроматидные — 2n2c. После репликации (удвоения) ДНК каждая хромосома состоит из 2 молекул ДНК (двух сестринских хроматид) — 2n4c.
0) !#&
Клеточный цикл — период существования клетки от момента ее образова ния из материнской клетки до собственного деления (включая это деление) или
гибели. Клеточный цикл состоит из интерфазы и деления клетки.
Интерфаза
Это период клеточного цикла между двумя последовательными делениями.
Это период, когда клетка растет, выполняет свою функцию.
Во время интерфазы в клетке присутствует ядро.
Состоит из G1 (пресинтетический), S (синтетический), G2 (постсинте тический) периодов. G0, или период покоя, характерен для высокоспециали
)
0 " #1{q2
" #3 1t2
0
" #1{p2
1 2
/
2n2c
pypz1"2 
pymz1 2
2n4c
pymz 1#2 pypz 1 * # " #2
) # ; " 1
= .$#1 , = . % %2..
= + % 0 4* , '* ', "$, , , . $$ ' '$% / #
0 %$# . '!;9
+ "
103
" $#
зированных клеток. В таких клетках не происходит репликации; как правило, они утрачивают способность к делению.
$#%#
Прохождение клетками определенных этапов клеточного цикла регулирует ся целым рядом механизмов.
На протекание цикла влияют следующие факторы.
2 |
2 |
+ # '*# $" $,
6 "$ 1 $.$ %2 "$,
% A $> 5 .'" ' ' "%
& '" , * " "$#
Нарушение механизмов регуляции клеточного цикла может приводить к неконтролируемому размножению клеток, что является причиной образова ния опухолей. Раковые клетки невосприимчивы к обычным сигналам, конт ролирующим клеточный цикл.
104
В клеточном цикле есть контрольные точки. Если клетка проходит контроль ную точку, то клеточный цикл продолжается, а если какие-то причины мешают пройти контрольную точку, то клеточный цикл останавливается до устранения препятствий.
Контрольные точки
В конце G1-периода происходит проверка ДНК на наличие повреждений перед вступлением в S-период. При непрохождении этой точки, как правило, за пускается процесс устранения повреждений — репарация ДНК.
В конце S-периода проверяется полнота репликации ДНК.
В G2-периоде ДНК снова проверяется на наличие повреждений и завер шенность репликации
В ходе митоза осуществляется контроль прикрепления ко всем хромосо
мам нитей веретена деления.
Апоптоз — это естественно запрограммированная и целенаправленная при
чина смерти клетки Некроз — это «преждевременная» гибель клетки, вызванная внешними фак
торами
Апоптоз запускается физиологическими факторами, а некроз — нефизио логическими, например, механическим повреждением, длительным отсутстви
ем кислорода и др.
Апоптоз — это генетически запрограммированный процесс. Клетка содер жит специальные «гены смерти», которые рано или поздно активируются
Апоптоз — активный процесс (требует затраты АТФ), а некроз — пассив ный процесс.
При апоптозе клетка сморщивается и распадается на фрагменты, окружен ные плазматической мембраной («апоптозные тельца»), их поглощают соседние клетки или фагоциты. При некрозе клеточная мембрана разрушается, содержи мое клетки выливается в межклеточную жидкость, это приводит к развитию вос паления (покраснение, опухоль, жар, боль), повреждаются соседние клетки.
Примеры апоптоза:
исчезновение хвоста у головастика;
исчезновение перепонок между пальцами у плода человека;
самоуничтожение лимфоцитов, реагирующих на белки организма (во вре мя эмбрионального развития);
самоуничтожение клеток, содержащих мутации или чужеродный белок (например, вирусный).
Митоз — универсальный способ деления эукариотических клеток, при кото ром из материнской клетки получаются 2 дочерние, генетически идентичные материнской.
Митозом могу делиться клетки с различными наборами хромосом — гапло идные (n), диплоидные (2n), триплоидные (3n), клетки с любыми геномными мутациями (2n + 1, 2n – 1) и т. д.
Митоз разделяют на кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление цито плазмы).
105
Кариокинез состоит из четырех последовательных фаз: профаза, метафаза,
анафаза, телофаза.
Запомнить последовательность фаз митотического деления клетки по может фраза «ПРОфессор МЕТнул АНАнас в ТЕЛефон» или слово «ПриМАТ».
* ' |
|
)# ; |
" 1 |
||
|
|
|
2n4c
0 + 1t3 $2(' .
, $
', $
1 ',, , 2."
,
2n4c
B $* "
' )
4n4c
+', $ ,$p , $ , $.5 '* '
" pypz., # . '"
4n4c
1} 2 ,
= #" $4 %
' " '#
0 #
,
B $ $
5 '
1 2
#
= ,
# %
, $
4
$, .,
106
* ' |
|
|
) # ; |
|
"1 |
||||
|
|
|||
|
|
|||
2n2c
, $,$" .
* #, $# ,$#
?41 2%
"
1 $2%
+
,
&
# " %
='4
Как уже говорилось ранее, в митоз могут вступать клетки с любым набо ом хромосом.
1, :@2
107
9! "
Открытый митоз происходит с распадом ядерной оболочки.
Полузакрытый митоз происходит с распадом оболочки только на полю
сах веретена деления.
Закрытый митоз происходит внутри ядра без разрушения ядерной обо
лочки Симметричный митоз. Цитоплазма распределятся равномерно, получа
ются две одинаковые клетки
Асимметричный митоз. Клетки получаются генетически идентичные, од нако цитоплазма распределяется неравномерно
Амитоз. Происходит редко. Ядро в интерфазном состоянии (деспирализи рованная ДНК, ядерная оболочка) делится перетяжкой, равномерного распреде ления наследственной информации не происходит. Амитоз распространен у про стейших, низших грибов и человека, например, хрящевой ткани и роговицы глаза. Амитозом делятся раковые клетки. Клетка, претерпевшая амитоз, не мо жет вернуться к нормальному клеточному циклу с митозом
Биологическое значение митоза
Образуются генетически одинаковые дочерние клетки с тем же набором хромосом, что был у материнской клетки.
Сохраняется преемственность в ряду клеточных поколений.
Митоз — основа роста, развития и регенерации.
Митоз — основа бесполого размножения организмов.
Нарушение правильного протекания митоза может приводить к неравно мерному распределению генетического материала между дочерними клетками, возникновению полиплоидных или двуядерных клеток и т. д
#
Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной ди плоидной материнской клетки образуется четыре гаплоидные дочерние
клетки
Подготовка клетки к мейозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, на капливается АТФ, синтезируются белки веретена деления.
Мейоз включает два следующих друг за другом деления.
Мейоз I приводит к уменьшению хромосомного набора и называется редук ционным.
Через короткий промежуток времени начинается второе деление мейоза. В это время не происходит удвоения ДНК. Делятся две гаплоидные клетки, кото рые образовались в результате первого деления.
108 |
|
|
|
/ |
) # ; |
||
|
|||
|
|
||
* ' |
"1 |
||
|
|||
|
|
||
|
|
||
|
|
2n4c
0 +1t3$2 ( ' . ,$',$ 1 ', , , 2. ",
2n4c
6 $4(*. " ' )
2n4c
6 $. " $
, $ , -
$
% / *
>ypz. #
'
2n4c
1}2 ,%
= #"
$4
) > * " $, , . %
>'" "$, ,
0
#
,
6 $ $5'
#
=
%
@"$
,$ '
" # $ ,
109
/
* '
n2c
@ " $,
$ 4 ($ .
4 ' 1' (4 ,p 2
) # ;"1
? 41 2
"
1 $2%
+
,
& #"
='4
Мейоз II (сходен с митозом)
* '
/
n2c
0 # '.% , $#' (4
. $ ' +,
n2c
B $4(* .
"')
) # ;"1
1} 2
,
= #
" $4
0 #
,
B $
$ 5 '