Складовий апарат клітини : Ядро.Будова та функції.Типи поділу ядра:мітоз,мейоз,амітоз.Клітинний цикл

Ядро - обов'язкова складова будь-якої еукаріотичної клітини. Деякі типи клітин еукаріотів позбавлені ядра. Прикладом можуть бути тромбо­цити та еритроцити більшості ссавців, ситоподібні трубки вищих рослин. У таких клітинах ядро формується на початкових етапах розвитку, а потім руйнується. Втрата ядра супроводжується нездатністю клітини до розмноження (поділу).
У багатьох клітин є лише одне ядро, але є клітини, які містять декіль­ка або багато ядер (інфузорії, форамініфери, деякі водорості, гриби, посмуговані м'язові волоконця тощо). Форма ядра достатньо різноманітна. Найчастіше воно кулясте або еліпсоподібне, рідше – неправильної форми (нприклад, у деяких типів лейкоцитів ядра мають відростки). Розміри ядер варіюють від 1 мкм (деякі
одноклітинні тварини, водорості) до 1 мм (яйцеклітини деяких риб і земноводних).
Ядро складається з поверхневого апарату і внутрішнього середовища (матриксу). Поверхневий апарат ядра утворений двома мембранами – зовнішньою та внутрішньою, між якими є заповнений рідиною щілиноподібний простір від 20 до 60 нм завширшки. Але в деяких місцях зовнішня мембрана сполучена з внутрішньою навколо мікроскопічних отворів – ядерних пор діаметром близько 100 нм.
Отвір пори заповнений особливими глобулярними (кулястими) чи фібрилярними (нитчастими) білковими структурами. Зокрема, до складу цього комплексу входить білок pецептор, здатний реагувати на речовини, які проходять через пору. Сукупність пор та цих білків називають комплексом ядерної пори.
Поверхневий апарат ядра забезпечує регуляцію транспорту речовин, які проходять через нього. Із цитоплазми всередину ядра надходять синтезовані в ній білки. Натомість з ядра до цитоплазми транспортуються різні типи молекул РНК. Комплекс ядерної пори забезпечує транспорт цих сполук, здійснює їхнє впізнавання та сортування.
Ядерний матрикс– внутрішнє середовище ядра – складається з ядерного соку, ядерець і ниток хроматину. Хроматин (від грец. хрома тос – фарба) – ниткоподібні структури ядра, утворені здебільшого з білків та нуклеїнових кислот.
Ядерний сік (каріоплазма, або нуклеоплазма) за будовою та властивостями нагадує цитоплазму. У каріоплазмі є білкові фібрили (нитки) завтовшки 2–3 нм. Вони утворюють особливий внутрішній скелет ядра, що сполучає різні структури: ядерця, нитки хроматину, ядерні пори тощо. Білки матриксу забезпечують просторове розташування хромосом, а також впливають на їхню активність.
Ядерця – щільні структури, які складаються з комплексів РНК з білками, хроматину і гранул, які слугують попередниками складових рибосом.
У ядрі може бути від одного до багатьох ядерець (наприклад, у яйцеклітинах риб), які формуються на особливих ділянках хромосом.

Функції ядра:

-регулює і контролює усі обмінні процеси, що протікають в клітині;

-містить хромосоми, є хранителем генетичної інформації;

- бере участь в реалізації генетичної інформації (тобто в синтезі білків), саме в ядрі проходить транскрипція - перший етап синтезу поліпептиду;

- його ділення лежить в основі ділення клітин.

Фази мітозу	Процеси, що відбуваються в ядрі клітині
Профаза	На початку фази або іноді до її початку у клітинах тварин центріольподіляється на дві, які розходяться до полюсів ядра. Одночасно хромосоми спаралізуються, вкорочуються і потовщуються. Хроматиди трохи відходять одна від одної, залишаючись зв’язаними тільки центромірами. У кінці профази у тваринних клітинах навкруги центріолей утворюються променеві фігури – зірки. У більшості рослинних клітин центріолі відсутні. У кінці профази ядерця зникають, ядерна мембрана під впливом лізосомних ферментів розчиняється, хромосоми занурені у цитоплазму. Одночасно з’являється ахроматинова фігура з ниток, що тягнуться від полюсів клітини (якщо є центріолі, то від них). Ахроматинові нитки прикріплюються до центромір хромосом. Утворюється характерна фігура, що нагадує веретено. Нитки веретена – це трубочки і канальні ЕПС.
Про метафаза	У центрі клітини – цитоплазма з незначною в’язкістю. Занурені у неї хромосоми спрямовуються до екватору клітини.
Метафаза	Усі хромосоми знаходяться на екваторі клітини, добре помітні, завдяки чому вивчення каріотипів (підрахунок кількості, вивчення форми хромосом) проводиться саме на цій стадії. Кожна хромосома складається з двох хроматид, кінці яких розійшлися. Тому на метафазних пластинках та каріограмах метафазних хромосом хромосоми мають X – подібну форму.
Анафаза	Кожна хромосома поздовжньо розщеплюється по всій її довжині, в тому числі і в області центроміри. Хроматиди, що стають самостійними хромосомами, розходяться до полюсів і мають паличкоподібну форму, вигнуту в області первинної перетинки. Нитки веретена скорочуються, спрямовуються до полюсів, а за ними починають розходитися дочірні хромосоми.
Телофаза	Дочірні хромосоми досягають полюсів, деспіралізуються, втрачають ясні обриси, навкруги них формуються ядерні мембрани. Ядро набуває будови, подібної до інтерфазної будови материнської клітини. Відновлюється ядерце.

Мейоз (від грец. mеіоsіs — зменшення) — спосіб поділу еукаріотичних клітин, унаслідок якого хромосомний набір зменшується вдвічі й утворюються гамети (статеві клітини). Процес мейозу складається з двох послідовних клітинних поділів — мейозу І та мейозу II. Подвоєння ДНК відбувається тільки в інтерфазі перед мейозом І.

Мейоз І складається з профази І, метафази І, анафази І та телофази І. У профазі І відбуваються спіралізація хромосом, кросинговер гомологічних хромосом, під час якого ці хромосоми тісно з’єднуються одна з іншою у поздовжньому напрямку й скручуються, відбувається обмін ділянками, тобто спадковою інформацією. Після кон’югації гомологічні хромосоми відокремлюються одна від одної. Зникають оболонка ядра, ядерце, починає утворюватись веретено поділу.

Метафаза І починається, коли утворилося веретено поділу. Характерною ознакою метафази І є наявність в екваторіальній площині клітини гомологічних хромосом, які лежать парами. До хромосом прикріплюються нитки веретена поділу.

Під час анафази І гомологічні хромосоми, кожна з яких складається з двох хроматид, від’єднуються одна від одної, відходять до протилежних полюсів клітини. Гомологічні хромосоми кожної пари випадково перерозподіляються між майбутніми клітинами. У кожного полюса клітини виявляється вдвічі менше хромосом, ніж було в клітині на початку поділу.

У телофазі І утворюються дві дочірні клітини з гаплоїдним (одинарним) набором хромосом.

Інтерфаза між двома поділами мейозу коротка, оскільки синтезу ДНК не відбувається. Другий поділ мейозу відбувається подібно до мітозу і складається з профази II, метафази II, анафази II та телофази II. Відмінність від мітозу полягає в тому, що в профазі II кількість хромосом у клітині вдвічі менша, ніж у профазі мітозу. Таким чином, у телофазі II утворюються чотири клітини з гаплоїдним набором хромосом (гамети). Лише після другого поділу мейозу настає справжня інтерфаза.

Амітоз — поділ соматичних клітин, який відбувається без спіралізації хромосом і без утворення веретена поділу (відрізняється від мітозу, де відбувається прямий поділ інтерфазного ядра клітини, а згодом і цитоплазми). При аміто́зі ядро клітини без попередніх структурних змін ділиться на дві або більше частин. При цьому, на відміну від непрямого поділу клітини — каріокінезу, або мітозу, хромосоми з ядерної речовини не утворюються. Після поділу ядра звичайно ділиться і цитоплазма. В результаті амітозу дочірні клітини отримають приблизно однакову кількість материнської ДНК

Клітинний цикл — це проміжок часу від моменту виникнення ядерної клітини до її загибелі або до наступного поділу, тобто серія подій між одним поділом клітини і наступним. Клітинний цикл складається з чотирьох фаз: фази G1, S-фази, G2-фази (ці три фази також відомі під назвою інтерфаза) і М-фази. М-фаза сама по собі складається з двох тісно пов'язанах процесів: мітозу, коли хромосоми клітинирозподіляються між двома дочірніми клітинами, і цитокінезу, коли цитоплазма клітини фізично розділяється. Клітини, що тимчасово припинили ділитися, входять у фазу спокою, так звану G0 фазу. 44.Опорно-рухова система клітини: склад,функції органел.Особливості будови джгутика прокаріот та еукаріот.Механізм руху джгутиків.

Клітинні органели - диференційовані ділянки цитоплазми, що мають специфічний молекулярний склад. Це складні, високовпорядковані біологічні системи макромолекул, що утворюють певну просторову структуру, здатні до виконання спеціальних клітинних функцій.

Класифікація органел. Клітинні органели умовно поділяють на мембранні, що оточенітиповою біомембраною, і немембранні, що не мають такої оболонки.

Мембранні: 1) ендоплазматична сітка: а) зерниста; б) гладенька; 2) комплекс Гольджі; 3) лізосоми; 4) пероксисоми; 5) вакуолі; 6) мітохондрії; 7) пластиди (тільки в рослинних клітинах).

Немембранні: 1) рибосоми; 2) центріолі; 3) мікротрубочки; 4) мікрофіламенти.

Відповідно до виконуваних функцій розрізняють органели загального і спеціального призначення.

Спеціальні органели характерні тільки для певного виду клітин, що виконують специфічну функцію. Наприклад, у деяких найпростіших - це джгутики, скоротлива вакуоля, ундулююча мембрана. У м'язових клітинах - скоротливе волокно; нейрони мають довгі відростки, сперматозоїд - акросому тощо.

· Ендоплазматична сітка (ЕПС). ЕПС виявлена у всіх еукаріотичних клітинах, відсутня тільки в прокаріотів, у сперматозоїдах і зрілих еритроцитах. ЕПС утворена сіткою мембранних трубочок, цистерн і овальних везикул. ЕПС структурно зв'язана з оболонкою ядра (рис. 1.29). Розрізняють два типи ЕПС: гладеньку і зернисту, хоча вони структурно пов'язані між собою. Зерниста ЕПС на своїй поверхні містить рибосоми, котрих немає на поверхні гладенької ЕПС. ЕПС утворює сітку мембранних каналів, що пронизують цитоплазму.

· Функції комплексу Гольджі: 1) нагромадження і модифікація синтезованих макромолекул; 2) утворення складних секретів і секреторних везикул; 3) синтез і модифікація вуглеводів, утворення глікопротеїдів; 4) КГ відіграє важливу роль у відновленні цитоплазматичної мембрани шляхом утворення мембранних везикул і наступного злиття з клітинною оболонкою; 5) утворення лізосом; 6) утворення пероксисом.

· Функції лізосом: 1) перетравлення речовин, що надходять до клітини з навколишнього простору (фагоцитоз), зокрема, таким способом організм бореться з мікробами і вірусами; 2) перетравлення внутрішньоклітинних макромолекул, що виконали свою функцію, і органел (аутофагоцитоз); 3) перетравлення загиблих клітин, або тих, що виконали свою функцію;

· Пероксисоми беруть участь у процесі Р-окиснення жирних кислот. До 50 % жирних кислот руйнуються в пероксисомах.

· Функції вакуоль різноманітні: вони підтримують тургорний тиск, зберігають поживні речовини і накопичують продукти обміну. Скоротливі вакуолі одноклітинних тварин регулюють осмотичний тиск у клітині, беруть участь у виведенні продуктів обміну, а також сприяють надходженню в клітину води.

· Мітохондрії - органели розміром з бактерію, що використовують енергію окиснення для утворення АТФ…

Джгутик (лат. flagellum) — поверхнева та позаклітинна структура, присутня у багатьох прокаріотів і еукаріотів, що служить для пересування в рідкому середовищі або поверхнею вологих твердих середовищ. Джгутики прокаріотів і еукаріотів різко відрізняються за своєю будовою, наприклад, бактерільний джгутик має товщину 10-20 нм і довжину 3-15 μм, він пасивно обертається розташованим в мембрані мотором;

Джгутики бактерій складаються з трьох субструктур:

· Філамент (фібрила, пропелер) — порожнисте білкове волокно товщиною 10-20 нм і довжиною 3-15 μм, що складається з білків FlaA (флажелін) та FlaB, субодиниці FlaA укладені по спіралі. Порожнина усередині використовується при синтезі джгутика — він відбувається в напрямі від цитоплазматичної мембрани. Порожниною до ділянки, що збирається на даний момент, переносяться субодиниці флажеліну.

· Гачок — утворення, товстіше, ніж філамент (20-45 нм), складене з білка FlgE (можливо, також інших білків).

· Джгутиковий мотор (базальне тіло).

Механізм роботи джгутикового мотора дуже сильно нагадує механізм роботи трансмембранної частини АТФ-синтази або F₁F₀, комплексу, що синтезує АТФ та присутній у всіх живих клітинах. Існує теорія, що еволюційно джгутиковий мотор походить саме від АТФ-синтази, що скомбінувалася у процесі еволюції з системою секреції білків 3 типу. Особливістю цього мотора є можливість (у більшості видів) роботи у будь-якому напрямку та швидке перемикання між напрямками роботи.