Профаза I мейоза. Формула 2n 4c

КАФЕДРА КЛІНІЧНОЇ ІМУНОЛОГІЇ, ГЕНЕТИКИ

ТА МЕДИЧНОЇ БІОЛОГІЇ

М Е Т О Д И Ч Н А Р О З Р О Б К А Л Е К Ц І Ї

ДЛЯ СТУДЕНТІВ І КУРСУ ФАРМАЦЕВТИЧНОГО ФАКУЛЬТЕТУ

НА 2015/2016 НАВЧАЛЬНИЙ РІК

Т Е М А Л Е К Ц І Ї:

«Размножение на клеточном уровне жизненный цикл и деление клетки. Митоз. Амитоз. Мейоз.»

Текст лекції обговорено та перезатверджено

на методичному засіданні кафедри

від “31” серпня 2015 р. Протокол за № 1.

Завідувач кафедри, З. д. н. т. України,

Лауреат Державної премії України,

д.мед.н., професор

______________________ БАЖОРА Ю. І.

ОДЕСА – 2015

Содержание лекции :

• Клеточный цикл

• Способы деления клетки

• Нарушения митоза и мейоза

• Факторы роста

• Жизнь клетки вне организма

• Организация клетки во времени

• Клонирование клеток

В организме человека из одной зиготы в результате митотических циклов образуется 2^{47 =} 10¹⁴ клеток.В организме 200 разных клеток.

Классификация клеток по способности к делению:

• Недифференцированные стволовые клетки (постоянно делятся, унипотентны)

• Мультипотентные, плюрипотентные стволовые клетки

• Дифференцированные клетки: а) (длительное время могут не делиться, Дифференцированные клетки б) (теряют способность к делению и переходят к фазе терминальной дифференцировки), в) Долгоживущие дифференцированные терминальные клетки (функционируют всю жизнь)

• Клетки базального слоя эпителия кожи, клетки эпителия кишечника, клетки семенных канальцев

• Стволовые клетки красного костного мозга образуют клетки крови. Эмбриональные стволовые клетки

• Гепатоциты, клетки селезенки. Лимфоциты

• Эритроциты, гранулярные клетки кожи, клетки хрусталика глаза

• Жировые клетки, кардиомиоциты, фоторецепторы (палочки, колбочки), клетки скелетной мускулатуры

Организация жизни клетки

Клеточный ,или жизненный цикл – период от момента образования клетки до ее гибели или до конца следующего деления (рост, дифференцировка, выполнение функций, периоды покоя, подготовка к делению, деление.

Митотический (пролиферативный) цикл – период подготовки клетки к делению (интерфаза) и само деление (митоз). В эмбриональный период МЦ продолжается 6 часов, у взрослого человека – несколько суток.

Митотический цикл.
Митоз – способ деления соматических клеток

интерфаза

• Пресинтетический период- G₁.

• Формула - 2n 2c, хромосомы однохроматидные.

• Рост клетки, выполнение функций, синтез РНК, белков, нуклеотидов ДНК, увеличивается количество рибосом,из цитоплазмы в ядро поступает до 90% белков.

• Часть клеток из этой фазы переходит в фазу G₀, функционирует и погибает без деления,

• Составляет 30 – 40% клеточного цикла, длится 10 – 12 часов.

• Синтетический период-S.

• Формула - 2n 4c, хромосомы двухроматидные.

• Репликация молекул ДНК,

• Удваивается количество гистонов,

• составляет до 50%, длится 8 – 10 часов.

• Постсинтетический период - G₂ составляет 10 – 20%, длится 3 – 4 часа,

• формула - 2n 4c, хромосомы двухроматидные,

• клетка готовится к митотическому делению, накапливается энергия,

• синтезируется РНК, ядерные белки, белки ахроматинового веретена деления (тубулины). Меняется вязкость цитоплазмы, изменяется ядерно- цитоплазматическое соотношение от 1/6 до 1/89.

• Клетка начинает делиться.

Фазы митоза

• Профаза: спирализация хромосом, растворение ядрышек и ядерной оболочки, увеличение объема ядра, расхождение центросом к полюсам клетки, формирование нитей веретена деления и их прикрепление к центромерам хромосом. Хромосомы устремляются к экватору клетки. 2п 2хр 4с.

• Метафаза: спирализация хромосом достигает максимума, они располагаются в одной экваториальной плоскости (метафазная пластинка). 2п 2хр 4с.

• Анафаза: быстрая репликация центромерных участков ДНК, деление хромосом на две хроматиды, сокращение нитей веретена деления, расхождение хроматид (дочерних хромосом) к полюсам. 2n lxp 2c.

• Телофаза: формирование оболочек ядер будущих дочерних клеток, деспирализация хромосом, появление ядрышек, исчезновение митотического аппарата. Митоз заканчивается цитокинезом. Образуется 2 клетки, в которых набор генетического материала 2n lxp 2c.

Причины наступления митоза:

1) Изменение ЯЦС.

2) “Митогенетические лучи”, действие раневых гормонов.

Митотический индекс (МИ) – показатель митотической активности ткани, характеризует удельное значение фракции клеток, находящихся в митозе, на 1000 изученных на цитологическом препарате.

Категории клеточных комплексов (по митотической активности)

• Стабильные (низкая митотическая активность) — митозы не обнаруживаются (нейроны, кардиомиоциты), клетки сохраняются всю жизнь.

• Растущие (средняя митотическая активность) — в стадии митоза отдельные клетки. Из таких клеточных комплексов состоят почки, некоторые железы, мышцы.

• Обновляющиеся (высокая митотическая активность) — группы однородных клеток с большим числом митозов. Число образующихся клеток восполняет число погибающих — ежедневно гибнет 7х10¹⁰ клеток кишечного эпителия с продолжительностью жизни 2 дня, 2х10⁹ эритроцитов (живут 125 дн.). Клетки кожного эпидермиса, ткань семенников и кроветворных органов.

Регуляция митоза:

• Внутриклеточные факторы регуляции митоза: стимулирующие – циклинзависимые киназы и факторы роста ( образуются в эмбриональный период, пример cdk – протоонкогены; MRF – «фактор созревания» регулирует все события митоза);

• останавливающиемитоз – супрессоры опухолевого роста, например,P-53 «страж генома человека» принимает участие в остановке митоза и запуске процессов апоптоза.

Нарушения митоза – соматические мутации, по наследству не передаются, являются причиной соматических заболеваний (болезни клеточного цикла).

Морфофизиологическая классификация выделяет 3 типа патологических митозов:

• повреждения веретена деления митотического аппарата (геномные мутации),

• повреждения хромосом (хромосомные мутации),

• нарушения цитокинеза.

Биологическое значение митотического цикла:

ОБЕСПЕЧИВАЕТ:

• Преемственность хромосом в ряду клеточных делений.

• Поддержание постоянства числа хромосом.

• Равномерное распределение хромосом и генетической информации между дочерними клетками.

Эндомитоз

• ЭНДОМИТОЗ -умножение числа хромосом в ядрах растений и животных без деления ядра.

• Эндомитоз— процесс, при котором клетка проходит S-период клеточного цикла с последующим разделением ядра, но без разделения цитоплазмы (G1 — S — G2 — G1; М-фаза отсутствует).

• Результатом эндомитоза является образование полиплоидных клеток с кратным увеличением хромосомного набора ( 4с, 8с, 16с) без разборки ядерной оболочки (отличие с амитозом).

• Эндомитоз найден в клетках регенерирующей печени, трофобласта и плаценты, мегакариоцитах костного мозга.

С генетической точки зрения, эндомитоз – геномная соматическая мутация.

Политения

• Политения – явление кратного увеличения содержания ДНК в хромосомах при сохранении их диплоидного количества.

• Политения (от поли... и лат. taenia — повязка, лента) приводит к значительному увеличению плоидности ядер (до 32768 n у хирономуса), впервые описана французским цитологом Э. Бальбиани в 1881г.

• Политения— результат многократных репликаций хромосом без последующего деления.

• Для гигантских хромосом характерна специфичность расположения дисков, что позволяет составлять цитологические карты хромосом и изучать функциональную активность их отдельных участков.

• Политенные хромосомы изучены у классического объекта генетики – Dr. melanogaster.

Амитоз

• Амитоз - прямое деление ядра, впервые был описан немецким биологом Р. Ремаком (1841); термин предложен гистологом В. Флеммингом (1882).

• В отличие от митоза ядерная оболочка и ядрышки не разрушаются, веретено деления в ядре не образуется.

• Хромосомы остаются в рабочем (деспирализованном) состоянии.

• Ядро перешнуровывается.

• Деления тела клетки — цитотомии, как правило, не происходит. Обычно амитоз не обеспечивает равномерного деления ядра и отдельных его компонентов.

• Обычно амитоз следует за эндомитозом.

• . Во время амитоза клетка сохраняет свойственную ей функциональную активность.

• Во многих случаях амитоз и двуядерность сопутствуют компенсаторным процессам, протекающим в тканях (например, при функциональных перегрузках, голодании, после отравления или денервации).

• Обычно амитоз наблюдается в тканях со сниженной митотической активностью.

• В большинстве случаев при амитозе возникает двуядерная клетка, при повторных амитозах могут образовываться многоядерные клетки ( клетки печени, поджелудочной и слюнных желёз, нервной системы, эпителия мочевого пузыря, эпидермиса)

• Существует представление об амитозе как способе нормализации ядерно-плазменных отношений в полиплоидных клетках путём увеличения отношения поверхности ядра к его объёму.

• Представления об амитозе как форме дегенерации клеток не подкрепляются современными исследованиями.

• Несостоятелен и взгляд на амитоз как на форму деления клеток; имеются лишь единичные наблюдения амитотического деления тела клетки, а не только её ядра.

• Правильнее рассматривать амитоз как внутриклеточную регулятивную реакцию.

Мейоз

• Мейоз (от греч. meiosis — уменьшение) - способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в два раза.

• Одна диплоидная клетка (содержащая два набора хромосом) после двух быстро следующих друг за другом делений даёт начало 4 гаплоидным (содержащим по одному набору хромосом).

• Перед мейозом происходит удвоение количества ДНК в клетке (интерфаза). В ходе двух делений мейоза ДНК делится поровну между 4 клетками.

• В результате первого (редукционного) деления мейоза пары гомологичных хромосом разъединяются и расходятся в 2 клетки (редукция числа хромосом). Каждая хромосома сохраняет две продольные половины — хроматиды.

• В результате второго (эквационного) деления хроматиды расходятся в разные клетки и каждая из 4 сестринских клеток получает по одной хроматиде.

• Первое деление мейоза принципиально отличается от митоза, а второе — это митоз в клетках с гаплоидным числом хромосом.

• Во время мейоза, перед редукцией числа хромосом, происходит обмен участками гомологичных хромосом — кроссинговер.

• Мейоз — условие формирования половых клеток (гамет).

• Биологическое значение мейоза заключается в поддержании постоянства кариотипа в ряду поколений организмов данного вида и обеспечении возможности рекомбинации хромосом и генов при половом процессе

• Мейоз длится много дольше митоза. У человека во время овогенеза мейоз (стадия диктиотены) останавливается на срок до нескольких лет.

Профаза I мейоза. Формула 2n 4c

• Лептотена

• Профаза I начинается со стадии лептотены:

• Конденсация хромосом,

• Сестринские хроматиды тесно сближены и каждая хромосома кажется одиночной (отдельные хроматиды не различимы вплоть до поздней профазы ).

• Зиготена

• Стадия спаривания хромосом. Коньюгация гомологичных хромосом.

• Каждую пару хромосом, образовавшуюся в I профазе мейоза , называют бивалентом, каждая гомологичная хромосома бивалента состоит из двух хроматид (тетрада).

• Пахитена

• обмениваются участками хроматиды из двух спаренных хромосом (кроссинговер). В пахитене перекресты еще не видны, но позднее все они проявляются в виде хиазм . X- и Y- хромосомы конъюгируют не полностью.

• Диплотена

• гомологичные хромосомы начинают отталкиваться и остаются связанными только в местах хиазм

• Диакинез- заканчивается спирализация хромосом, видно, что каждый бивалент содержит четыре отдельные хроматиды , причем каждая пара сестринских хроматид соединена центромерой , тогда как несестринские хроматиды, претерпевшие кроссинговер , связаны хиазмами .