Мейоз, морфофункциональная характеристика.

Редукционное деление клетки, другими словами – мейоз – это вид деления ядра, при котором число хромосом уменьшается в два раза.

После процесса оплодотворения число хромосом в клетке увеличивается в 2 раза. А благодаря мейозу, наоборот, их количество уменьшается, и половые клетки содержат, как правило, только один набор хромосом. Таким образом, набор хромосом у организмов одного вида из поколения в поколение сохраняется неизменным.

Мейоз происходит в два этапа:

● Редукционный; На этом этапе в процессе мейоза число хромосом в клетке уменьшается вдвое и из диплоидной клетки образуется две гаплоидные клетки.

● Эквационный; В ходе второго деления гаплоидность клеток сохраняется, так как происходят процессы такие как в митозе и число хромосом в дочерних клетках не изменяется.

Особенностью данного процесса является то, что протекает он только лишь в диплоидных, а также в чётных полиплоидных клетках (имеющих 4, 6, 8 и т.д наборов хромосом).

Фазы мейоза Деление на первом и втором этапе мейоза происходит на протяжении четырёх фаз: профазы, метафазы, анафазы и телофазы. Первому делению предшествует интерфаза, в ходе которой происходит важный процесс самоудвоения молекул ДНК. Перед вторым делением мейоза интерфаза очень короткая, так как редупликация ДНК не осуществляется. интерфаза.

Первое редукционное деление: Профаза 1

Стадия	Признак
Лептотена	Хромосомы укорачиваются, конденсируется ДНК и образуются тонкие нити.
Зиготена	Гомологичные хромосомы соединяются в пары (биваленты). Данный процесс называется конъюгация.
Пахитена	По длительности самая длинная фаза, в ходе которой гомологичные хромосомы плотно присоединяются друг к другу в отдельных местах. В результате чего может происходить обмен некоторыми участками. Данный процесс называется кроссинговер.
Диплотена	Хромосомы частично деспирализуются, при этом хромосомы ещё соединены между собой.
Диакинез	Снова происходит спирализация хромосом, ядерная оболочка исчезает, центриоли перемещаются к полюсам клетки, начинает образовываться веретено деления.

Метафаза первого деления знаменательна тем, что пары гомологичных хромосом (биваленты) выстраиваются в экваториальной плоскости клетки.

Во время анафазы 1 сокращаются микротрубочки веретена деления, биваленты разделяются и гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам.

В отличие от митоза, на этапе анафазы к полюсам перемещаются целые двухроматидные хромосомы, а не отдельные хроматиды.

На этапе телофазы 1 хромосомы деспирализуются и на полюсах образуются ядра.

Второе эквационное деление включает в себя процессы тождественные митозу:

● Для профазы 2 характерна спирализация хромосом. Ядерная оболочка разрушается, на полюсах клетки образуется новое веретено деления, которое располагается перпендикулярно по отношению к первому веретену.

● В ходе метафазы 2 хромосомы вновь располагаются в плоскости экватора, но по одной, а не парами как в метафазе 2.

● Во время анафазы 2 центромеры хромосом делятся и хроматиды (сестринские хромосомы) перемещаются к разным полюсам клетки.

● Телофаза 2 характеризуется деспирализацией хромосом и появлением новой ядерной оболочки.

В результате из одной диплоидной клетки путём мейоза образуется четыре гаплоидных клетки. Исходя из этого, делаем выводы, что мейоз – это форма деления клетки, в результате которого в дочерних клетках уменьшается вдвое число хромосом, при этом дочерние клетки генетически разные, так как разделили между собой наследственный материал материнской клетки.

Значение мейоза В ходе мейоза на этапе профазы 1 может происходить процесс кроссинговера – перекомбинации генетического материала. Помимо этого во время анафазы первого деления гомологичные хромосомы каждой пары расходятся к разным полюсам в случайном порядке, независимо от других пар хромосом. Это объясняет комбинативную изменчивость дочерних клеток.

В природе мейоз имеет огромное значение, а именно:

● Это один из основных этапов гаметогенеза у животных;

● Получаемые дочерние клетки (гаметы) генетически разные, что приводит к комбинативной изменчивости среди потомков при половом размножении

Мейоз очень важен для поддержания постоянства числа хромосом у потомков при размножении. Если бы в половых клетках благодаря мейозу не уменьшалось количество хромосом вдвое, то после слияния таких клеток в процессе оплодотворения набор хромосом у организмов из поколения в поколение увеличивалось бы каждый раз вдвое.

12. Плазмолемма, её химический состав, ультраструктура, функции, транспорт веществ.

 

Плазмолемма (внешняя клеточная мембрана, цитолемма, плазматическая мембрана) занимает в клетке пограничное положение и играет роль полупроницаемого селективного барьера, который, с одной стороны, отделяет цитоплазму от ок-ружающей клетку среды, а с другой обеспечивает ее связь с этой средой.

Функции плазмолеммы определяются ее положением и включают:

1. Распознавание данной клеткой других клеток и прикрепление к ним;

2. Распознавание клеткой межклеточного вещества и прикрепление к его элементам (волокнам, базальной мембра-не);

3. Транспорт веществ и частиц в цитоплазму и из нее (посредством ряда механизмов);

4. Взаимодействие с сигнальными молекулами (гормонами, медиаторами, цитокинами и др.) благодаря наличию на ее поверхности специфических рецепторов к ним;

5. Движение клетки (образование псевдо-, фило- и ламеллоподий) — благодаря связи плазмолеммы с сократимыми элементами цитоскелета.

Структура плазмолеммы. Плазмолемма — самая толстая из клеточных мембран (7.5-11 нм); под электронным микроскопом она, как и другие клеточные мембраны, имеет вид трехслойной структуры, представленной двумя электронно-плотными слоями, которые разделены светлым слоем. Ее молекулярное строение описывается жидкостно-мозаичной моделью, согласно которой она состоит из липидного (фосфолипидного) бислоя, в который погружены и с которым связаны моле-кулы белков.

Липидный бислой представлен преимущественно молекулами фосфатидилхолина (лецитина) и фосфатидилэтаноламина (цефалина), состоящими из гидрофильной (полярной) головки и гидрофобного (неполярного) хвоста. В состав большинства мембран входит также холестерин (холестерол). В мембране гидрофобные цепи обращены внутрь бислоя, а гидрофильные головки — кнаружи (рис.3-2). Состав липидов каждой из половин бислоя неидентичен. Липиды обеспечивают основные физико-химические свойства мембран, в частности, их текучесть при температуре тела. Некоторые липиды (гликолипиды) связаны с олигосахаридными цепями, которые выступают за пределы наружной поверхности плазмолеммы, придавая ей асимметричность.

Мембранные белки составляют более 50% массы мембраны и удерживаются в липидном бислое за счет гидрофобных взаимодействий с молекулами липидов. Они обеспечивают специфические свойства мембраны и играют различную биологическую роль (переносчиков, ферментов, рецепторов и структурных молекул). По своему расположению относительно липидного бислоя мембранные белки разделяются на две основные группы — интегральные и периферические.

Периферические белки непрочно связаны с поверхностью мембраны и обычно находятся вне липидного бислоя.

Интегральные белки либо полностью (собственно интегральные белки), либо частично (полуинтегральные белки) погружены в липидный бислой; часть белков целиком пронизывает всю мембрану (трансмембранные белки)

Молекулы олигосахаридов связаны также с липидами с составе гликолипидов. Углеводные участки гликолипидов и гликопротеинов придают поверхности клетки отрицательный заряд и образуют основу так называемого гликокаликса, покрывающего наружную поверхность плазмолеммы. Эти углеводные участки играют роль рецепторов, обеспечивающих распознавание клеткой соседних клеток и межклеточного вещества, а также адгезивные взаимодействия с ними.

Белковые молекулы мозаично распределены в липидном бислое, однако они не жестко фиксированы в нем, а напротив, могут перемещаться в его плоскости.

Мембранный транспорт веществ может включать однонаправленный перенос молекулы какого-то вещества или совместный транспорт двух различных молекул в одном или противоположных направлениях.

Пассивный транспорт включает простую и облегченную диффузию — процессы, которые не требуют затраты энергии.

Механизмом простой диффузии осуществляется перенос мелких молекул (например, О₂, Н₂О, СО₂); этот процесс малоспецифичен и протекает со скоростью, пропорциональной градиенту концентрации транспортируемых молекул по обеим сторонам мембраны.

Облегченная диффузия осуществляется через каналы и (или) белки—переносчики, которые обладают специфичностью в отношении транспортируемых молекул. В качестве ионных каналов выступают трансмембранные белки, образующие мелкие водные поры, через которые по электрохимическому градиенту транспортируются мелкие водорастворимые молекулы и ионы. Белки-переносчики также являются трансмембранными белками, которые претерпевают обратимые изменения конформации, обеспечивающие транспорт специфических молекул через плазмолемму. Они функционируют в механизмах как пассивного, так и активного транспорта.

Активный транспорт является энергоемким процессом, благодаря которому перенос молекул осуществляется с помощью белков—переносчиков против электрохимического градиента. Примером механизма, обеспечивающего противоположно направленный активный транспорт ионов, служит натриево-калиевый насос (представленный белком-переносчиком Nа⁺-К⁺-АТФазой), благодаря которому ионы Na⁺ выводятся из цитоплазмы, а ионы К⁺ одновременно переносятся в нее. Этот механизм обеспечивает поддержание постоянства объема клетки (путем регуляции осмотического давления), а также мембранного потенциала. Активный транспорт глюкозы в клетку осуществляется белком—переносчиком и сочетается с однонаправленным переносом иона Na⁺.

Облегченный транспорт ионов опосредуется особыми трансмембранными белками — ионными каналами, обеспечи-вающими избирательный перенос определенных ионов. Эти каналы состоят из собственно транспортной системы и воротного механизма, который открывает канал на некоторое время в ответ на (а) изменение мембранного потенциала, (б) механическое воздействие (например, в волосковых клетках внутреннего уха), (в) связывание лиганда (сигнальной молекулы или иона).

Эндоцитоз. Транспорт макромолекул в клетку осуществляется с помощью механизма эндоцитоза. Материал, находящийся во внеклеточном пространстве, захватывается в области впячивания (инвагинации) плазмолеммы, края которого смыкаются с формированием эндоцитозного пузырька или эндосомы — мелкого сферического образования, герметически окруженного мембраной. Далее содержимое эндосомы подвергается внутриклеточной переработке (процессингу). В частности, в эндосоме в условиях закисления среды происходит отделение лиганда от рецептора (последний в дальнейшем используется повторно) — см. ниже. Разновидностями эндоцитоза служат пиноцитоз и фагоцитоз.

Пиноцитоз — захват и поглощение клеткой жидкости и (или) растворимых веществ; подразделяется на макропиноцитоз и микропиноцитоз.

Фагоцитоз — захват и поглощение клеткой плотных, обычно крупных частиц; обычно сопровождается образованием выпячиваний цитоплазмы — псевдоподий, охваты-

Экзоцитоз — процесс, обратный эндоцитозу, при котором мембранные экзоцитозные пузырьки приближаются к плазмолемме и сливаются с ней своей мембраной, которая встраивается в плазмолемму. При этом содержимое пузырьков (продукты собственного синтеза клетки или транспортируемые ею молекулы, непереваренные и вредные вещества и др.) выделяется во внеклеточное пространство