Цитологічні основи спадковості. Мітоз

План:
Ядро, його структура і роль
Будова, типи і властивості метафазних хромосом
Клітинний цикл та його періоди
Мітоз, біологічна роль

Актуальність теми:
Із розмноженням клітин, або проліферацією, пов’язані ріст і розвиток багатоклітинного організму, процеси регенерації.
Порушення мітозу лежать в основі виникнення соматичних мутацій.

Еукаріотична клітина має три основні частини: 1) ядро; 2) цитоплазму; 3) оболонку

Ядро (лат. nucleus, грец. karion) забезпечує процеси біосинтезу й передачі спадкової інформації та складається із:
ядерної оболонки;
ядерця;
каріоплазми;
хроматину

Ядерна оболонка (каріолема)
має дві мембрани (зовнішню та внутрішню), які розділені перинуклеарним простором
містить отвори (ядерні пори)
зовнішня мембрана переходить у канали ендоплазматичної сітки, містить рибосоми
відокремлює ядро від цитоплазми, дає змогу здійснюватися обміну між ядром і цитоплазмою

Ядерна оболонка (каріолема)
структура ядерної оболонки залежить від фази клітинного циклу
на початку профази ядерна оболонка розчиняється
в кінці телофази ядерна оболонка відновлюється

Каріоплазма, або ядерний сік
рідка частина ядра
середовище в якому перебувають ядерця та хромосоми

Ядерця
щільні, сильно забарвлені гранулярні утворення, які не мають мембрани
відбувається синтез рибосомальної РНК
утворення субодиниць рибосом
синтез ядерних білків (гістонів)

Хроматин
інтерфазна форма існування хромосом
хромосоми видно лише під час поділу клітини
це комплекс ДНК і білків – дезоксирибо-нуклеопротеїн
складається з хромосомних фібрил (ниток) товщиною 20-25 нм
основу структурної організації фібрил складають нуклеосоми

Рівні спіралізації хромосом
ДНК
Нуклеосома
Хроматинова фібрила
Хроматида
Конденсована хромосома

Структурна організація
метафазних хромосом
Кожна хромосома складається з двох хроматид – конденсованих подвійних ланцюгів ДНК
Сестринські хроматиди сполучаються між собою в ділянці центромери

Структурна організація
метафазних хромосом
1 - довге плече;
2 - коротке плече;
3 - центромера;
4- вторинна перетяжка;
5 - супутник;
6 - хроматиди

Типи метафазних хромосом людини
1 – метацентрична;
2 – субметацентрична;
3 – акроцентрична з супутником;
4 – акроцентрична;
а – первинна перетяжка (центромера)
б – вторинна перетяжка

Каріотип – диплоїдний набір хромосом клітини, який характеризується: кількістю хромосом, певними
розмірами, формою, будовою
Диплоїдний набір хромосом (2n) – повний набір хромосом, міститься у соматичних клітинах
Гаплоїдний набір хромосом (n) – половинний набір хромосом, міститься у статевих клітинах

Ідіограма – розташування пар хромосом у порядку зменшення їх розмірів
Гомологічні хромосоми – хромосоми однієї пари, які однакові за розмірами, формою
Хромосомні набори чоловіка та жінки відрізняються між собою за статевими хромосомами (2)
Автосоми (44) – хромосоми, які однакові в обох статей
2n=44a+XX (каріотип жінки)
2n=44a+XY (каріотип чоловіка)

Клітинний цикл – період існування клітини від поділу до поділу або від поділу до смерті
Основні стадії:
Мітоз (10%)
Інтерфаза (90%)
Інтерфаза
Мітоз

Інтерфаза (лат. іnter між) – проміжок між двома мітозами
Інтерфаза – стадія активного метаболізму
Три періоди:
G1 (пресинтетичний)
S (синтетичний)
G2 (постсинтетичний)

Мітоз (каріокінез)
непрямий поділ еукаріотичних клітин,
у результаті якого
з однієї диплоїдної
материнської клітини утворюються дві генетично ідентичні
дочірні клітини
Стадії мітозу:
1. Профаза
2. Метафаза
3. Анафаза
4. Телофаза
mitosis

1. Профаза
Спіралізація хромосом
Розчинення ядерної оболонки та ядерець
Розходження центріолей до полюсів клітини
Утворення веретена поділу з мікротрубочок

Профаза

2. Метафаза
Хромосоми знаходяться на екваторі клітини, утворюючи метафазну пластинку
Максимальна конденсація хромосом
Метафазну пластинку використовують для вивчення каріотипу

3. Анафаза
Центромери одночасно розділяються
Хроматиди (дочірні хромосоми) відходять до протилежних полюсів
Хромосоми однохроматидні

4. Телофаза
Зникають нитки веретина поділу
Відновлюється ядерна оболонка (2)
Хромосоми деспіралізуються
З’являються ядерця
Дочірні ядра (2) диплоїдні

метафаза
Метафазна пластинка
Веретено поділу
Дочірні хромосоми
Формування ядерної оболонки
анафаза
Метафаза, анафаза, телофаза

Цитокінез
поділ цитоплазми між двома дочірними клітинами
починається в кінці анафази і закінчується в телофазі

Мітоз в рослинних клітинах

Мітоз в тваринних клітинах

Значення мітозу
Забезпечує точний і рівномірний розподіл хромосом між двома клітинами
Формує сталу кількість хромосом в кожного виду
Людина = 46
Соняшник = 4
Папороть = 1250
Дочірні клітини є диплоїдні
Відбувається ріст, регенерація, безстатеве розмноження організмів

Молекулярні основи карциногенезу
Гени контролюють клітинний поділ за допомогою цитокінів.
Є чотири класи регуляторних генів:
Промотори – прото-онкогени
Інгібітори – канцер-супресорні-гени – p53
Гени-регулятори апоптозу.
Гени репарації ДНК.

Порушення мітозу
Пошкодження хромосом (фрагментація, склеювання, втрати ділянок)
Нерозходження хромосом та їх втрата в каріотипі
Утворення дво-, багатоядерних клітин при порушенні цитокінезу
Щоденно виникає біля 6000 клітинних мутацій, але репаративні процеси запобігають їх прояву

Джерела інформації
Клінічна генетика. Т.В. Соркман, В.П. Пішак, І.С. Ластівка, О.П. Волосовець. – Чернівці: Медуніверситет, 2006. – 449с.
Медична генетика. Н.А. Кулікова, Л.Є. Ковальчук. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2004. – 188с.
Медична біологія / За ред. В.П. Пішака, Ю.І. Мажори – Вінниця: Нова книга, 2004. – 656с.
Слюсарєв А.О., Жукова С. В. Біологія: Підручник. – К.: Вища школа, 1992.
5. Биология / Под ред. В.Н.Ярыгина. – М.: Медицина, 1984.

“Праця – це одне з найбільших благ, які є в цьому світі, і тому ми завжди повинні залишати якусь частину нашої роботи на завтра”
(Невідомий автор)