Что такое митоз? Биологическое значение процесса

2) Постоянные препараты

Для
изучения растительных объектов с помощью
светового микроскопа необходимо
приготовить микропрепарат. Микропрепараты,
не предназначенные для длительного
хранения, называются временными.
Изучаемый объект помещают на предметное
стекло в каплю воды, глицерина, раствора,
реактива или красителя и накрывают
покровным стеклом. Такие препараты
можно хранить в течение нескольких
дней, поместив во влажную атмосферу.

Постоянные
препараты готовятся по специальным
методикам, обеспечивающих их хранение
в течение десятков лет. К постоянным
препаратам относятся мазки, тотальные
препараты и срезы. Мазки используются
при изучении клеток крови, культур
микроорганизмов, изолированных тканевых
клеток. Тотальные препараты представляют
собой отдельные прозрачные и тонкие
объекты

Учебные
срезы можно сделать вручную, с помощью
бритвы. Однако качественные срезы с
заданной толщиной 10…22 микрометра обычно
изготавливают с помощью специальных
приборов – микротомов. Такие срезы
часто называют микротомными препаратами.
Для получения более тонких срезов
(0,01…0,05 мкм, или 10…50 нанометров) используют
ультрамикротомы.

Кратко
рассмотрим основные этапы приготовления
постоянных препаратов.

1.
Фиксация материала. Сразу после окончания
фиксации производится промывка материала
или водой (после водных фиксаторов), или
80%-ным спиртом (после спиртовых фиксаторов).
Количество смен промывных жидкостей –
не менее 3. Время – до 24 часов.

2.
Обезвоживание в спиртах возрастающей
концентрации. Параллельно происходит
уплотнение материала. Последовательное
перемещение материала через ряд растворов
называется проводка. После водных
фиксаторов используется 8 смен спирта:
20%, 40%, 80%, две смены по 96%, две смены по
100%. После спиртовых фиксаторов – 4 смены
спирта : две смены по 96% и две смены по
100%. В каждой смене материал выдерживается
по 1 часу.

3.
Просветление. Это пропитывание материала
растворителем парафина – ксилолом
(бензолом, хлороформом). Образец помещается
на 1 час последовательно в каждый из
последующих растворов: 3 части спирта
1 часть ксилола, затем 2 части спирта
2 части ксилола, затем 1 часть спирта 3
части ксилола, затем две смены ксилола.

4.
Заливка в парафин. Это замещение ксилола
парафином. Образец помещают в смесь
ксилола и парафина при температуре
55…57 градусов и оставляют в термостате
при этой температуре до полного испарения
ксилола (от нескольких часов до нескольких
суток). Затем при температуре 55…57
градусов производится проводка через
парафин I (6…

12 часов), парафин II (6…12
часов) и заливка в парафин III. Парафины
I, II, III отличаются только чистотой:
парафин III – это окончательная среда,
которая должна обладать наибольшей
чистотой. В итоге получаются парафиновые
блоки, в которых заключены образцы
материала. Эти блоки можно резать в
любом направлении.

5.
Окрашивание срезов. Парафиновые срезы
наклеивают на чистое предметное стекло.
В качестве клея можно использовать
смесь белка куриного яйца с глицерином
(в соотношении 1 : 2) с добавлением
антисептика (тимола или фенола). Обычно
производят депарафинирование срезов.
Для этого стекла с наклеенными срезами
проводят через ксилол, спирты убывающей
концентрации (100%, 96%, 80%, 70%) и дистиллированную
воду. Время нахождения в каждой среде
– 2…3 минуты. Далее окрашивают согласно
методикам.

6.
Обезвоживание и просветление окрашенных
срезов. Выполняется путем проводки
через спирты возрастающей концентрации,
а затем через ксилол.

7.
Заключение в среды (заливка). Для
длительного хранения препаратов их
необходимо заключить в среду, предохраняющую
препарат от окисления воздухом и от
поражения грибками. Для заливки
используются специальные смолы (канадский
бальзам, пихтовый бальзам), которые
растворяют в ксилоле до консистенции
жидкого меда. Каплю такого раствора
наносят на срез и покрывают покровным
стеклом.

Виды репродукции клеток

Размножение – неотъемлемая часть всего живого на нашей планете. Эта особенность присуща всем живым организмам и клеткам как наименьшей структурной единице организма. Выделяют следующие виды деления клеток:

  • Митоз – неполовое деление клетки, или деление напополам.
  • Мейоз – деление, при котором происходит редукция количества хромосом. Так образуются половые клетки – гаметы с половинным набором хромосом.
  • Эндомитоз – в данном случае редупликация (удвоение) хромосом происходит в ядре, клетка не делится, а увеличивается в размере. Один из способов полиплоидии – многократного увеличения диплоидного набора хромосом
  • Политения – клеточного деления не происходит, увеличивается количество хромонем в хромосомах. Это также приводит к полиплоидии и увеличению ядра и цитоплазмы.

Вопрос 10. Клеточная теория. Методы изучения клеток

Задание № 1

Тема 14. Половое размножение.

Вопросы самоконтроля

Биологическое значение митоза.

ТЕЛОФАЗА

АНАФАЗА

МЕТАФАЗА.

Хромосомы приобретают упорядоченное расположение, передвигаясь к экватору. Достигнув экватора, хромосомы располагаются в одной плоскости, и в этот момент к центромерам каждой хромосомы прикрепляется одна из нитей веретена.

В метафазе отчетливо видно, что хромосомы состоят из двух хроматид, соединенных только в области центромеры.

Хроматиды каждой хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки: к одному полюсу отходит одна хроматида, к противоположному другая. Движение хромосом осуществляется за счет нитей веретена, которые сокращаются и растягивают дочерние хромосомы от экватора к противоположным полюсам клетки. При движении используется энергия АТФ.

В этот момент в клетке находится два диплоидных набора хромосом.

Приблизившиеся к полюсам клетки хромосомы начинают раскручиваться и снова приобретают форму длинных нитей, переплетающихся друг с другом, что характерно для неделящегося ядра. В дочерних ядрах вновь образуется ядерная оболочка, формируется ядрышко и полностью восстанавливается характерное для интерфазы строение ядра.

В результате митоза каждая дочерняя клетка получает точно такие же хромосомы, какие имела материнская клетка. Число хромосом в обоих дочерних клетках равно числу хромосом материнской клетки.

Следовательно, биологическое значение митоза заключается в строго равномерном распределении хромосом между ядрами двух дочерних клеток. Это значит, что митоз обеспечивает тонкую передачу всей наследственной информации каждому из дочерних ядер.

Если произойдет нарушение нормального хода митоза и в дочерней клетке хромосом окажется меньше или больше, чем в материнской, то это приведет либо к гибели, либо к существенным изменениям в жизнедеятельности клетки — к возникновению мутаций.

1.Какие формы размножения характерны для живых организмов?

2.Какое размножение называют бесполым?

4.Какие формы бесполого размножения характерны для организмов?

5.Какая из форм бесполого размножения является наиболее молодой?

6.Что такое митоз?

7.Какие клетки делятся путем митоза?

8.Какой набор хромосом содержат клетки в конце интерфазы?

9.В какую из фаз митоза хромосомы располагаются в плоскости экватора?

10.В какую фазу митоза к полюсам клетки расходятся хроматиды?

11.На каком этапе клетки формируется веретено деления?

12.Каково биологическое значение митоза?

1.Прочитайте ниже изложенный учебный материал.

2.Проанализируйте таблицы из приложения

3.Ответьте на вопросы самоконтроля.

Половое размножение- смена поколений и развитие организмов на основе специализированных половых клеток.

Однако у беспозвоночных животных нередко сперматозоиды и яйцеклетки формируются в теле одного организма. Такое явление – обоеполость – называется гермафродитизмом.

Известны случаи, когда новый организм не обязательно появляется в результате слияния половых клеток. У некоторых видов животных и растений наблюдается развитие из неоплодотворенной яйцеклетки (пчелы, осы, тли, некоторые ракообразные (дафнии)). Такое размножение называется девственным или партеногенетическим.

Половое размножение. Новый организм образуется в результате слияния половых клеток-гамет (n). Образуется зигота (2n) с уникальным набором хромосом. Половое размножение характерно для большинства живых организмов. Преимущества: каждая особь обладает уникальным генотипом, что позволяет в результате естественного отбора приспособиться к различным условиям среды.

Характерны следующие особенности: в размножении обычно принимают участие две особи – мужская и женская; чаще осуществляется с помощью специализированных клеток – гамет; редукция количества хромосом и перекомбинация генетического материала в гаметах происходит в результате мейоза; потомки (за исключением однояйцевых близнецов) генетически отличны друг от друга и от родительских особей.

Предлагаем ознакомиться:  Как перетягивать диван

Сперматогенез, овогенез (оогенез).

Гаметогенез – это процесс развития половых клеток – гамет. Предшественники гамет (гаметоциты) диплоидны. Процесс образования сперматозоидов называется сперматогенезом, а образование яйцеклеток – оогенезом (овогенезом). В половых железах различают три разных участка, или зоны: зона размножения, зона роста, зона созревания.

Фаза размножения: диплоидные клетки многократно делятся митозом. Количество клеток в гонадах растет, их называют оогонии и сперматогонии. Набор хромосом 2n.

В фазе роста происходит их рост, образовавшиеся клетки называются ооциты 1-го порядка и сперматоциты 1-го порядка.

В фазе созревания происходит мейоз, в результате первого мейотического деления образуются гаметоциты 2-го порядка (набор хромосом n2c), которые вступают во второе мейотическое деление, и образуются клетки с гаплоидным набором хромосом (nс). Оогенез на этом этапе практически заканчивается, а сперматогенез включает еще фазу формирования, во время которой формируются сперматозоиды.

В отличие от образования сперматозоидов, которое происходит только после достижения половой зрелости (в частности, у позвоночных животных), процесс образования яйцеклеток начинается еще у зародыша. Период размножения полностью осуществляется на зародышевой стадии развития и заканчивается к моменту рождения (у млекопитающих и человека).

В период роста ооциты увеличиваются в размерах за счет накопления питательных веществ (белков, жиров, углеводов) и пигментов – образуется желток. Затем ооциты 1-го порядка вступают в период созревания. В результате первого мейотического деления возникают две дочерние клетки. Одна из них, относительно мелкая, называемая первым полярным тельцем, не является функциональной, а другая, более крупная (ооцит 2-го порядка), подвергается дальнейшим преобразованиям.

Второе деление мейоза осуществляется до стадии метафазы II и продолжится только после того, как ооцит 2-го порядка вступит во взаимодействие со сперматозоидом и произойдет оплодотворение. Таким образом, из яичника выходит, строго говоря, не яйцеклетка, а ооцит 2-го порядка. После оплодотворения он делится, в результате чего возникают яйцеклетка (или яйцо) и второе полярное тельце.

Гаметы. Это половые клетки, при слиянии которых образуется зигота, дающая начало новому организму. Они представляют собой высокоспециализированные клетки, участвующие в осуществлении процессов, связанных с половым размножением. Гаметы имеют ряд особенностей, отличающих их от соматических клеток: хромосомный набор соматических клеток – диплоидный (2n2с), а гамет – гаплоидный (nс);

гаметы не делятся; гаметы, особенно яйцеклетки, более крупные, чем соматические клетки; яйцеклетка содержит много питательных веществ, сперматозоид – мало (практически отсутствуют); гаметы имеют измененное ядерно-цитоплазматическое соотношение по сравнению с соматическими клетками (в яйцеклетке ядро занимает значительно больший объем, чем цитоплазма, в сперматозоиде – наоборот, причем ядро имеет такие же размеры, что и в яйцеклетке).

Активная роль в оплодотворении принадлежит сперматозоиду. Поэтому он имеет малые размеры и подвижен (у животных). Яйцеклетка не только приносит в зиготу свой набор хромосом, но и обеспечивает развитие зародыша на ранних стадиях. Поэтому она имеет крупные размеры и, как правило, содержит большой запас питательных веществ.

Организация яйцеклеток животных. Размер яйцеклеток колеблется в широких пределах – от нескольких десятков микрометров до нескольких сантиметров (яйцеклетка человека – около 100 мкм, яйцо страуса, имеющее длину со скорлупой порядка 155 мм, – тоже яйцеклетка). Яйцеклетка имеет ряд оболочек, располагающихся поверх плазматической мембраны, и запасные питательные вещества. У млекопитающих яйцеклетки имеют блестящую оболочку, поверх которой располагается лучистый венец – слой фолликулярных клеток.

Количество питательных веществ, накапливаемых в яйцеклетке, зависит от условий, в которых происходит развитие зародыша. Так, если развитие яйцеклетки происходит вне организма матери и приводит к формированию крупных животных, то желток может составлять более 95% объема яйцеклетки. Яйцеклетка млекопитающих содержит менее 5% желтка.

В связи с накоплением питательных веществ у яйцеклеток появляется полярность. Противоположные полюсы называются вегетативным и анимальным. Поляризация проявляется в том, что происходит изменение местоположения ядра в клетке (оно смещается в сторону анимального полюса), а также в особенностях распределения цитоплазматических включений (во многих яйцах количество желтка возрастает от анимального к вегетативному полюсу).

Организация сперматозоидов. Длина сперматозоида человека – 50–60 мкм. Функции сперматозоида определяют и его строение. Головка – самая крупная часть сперматозоида, образованная ядром, которое окружено тонким слоем цитоплазмы. На переднем конце головки расположена акросома – часть цитоплазмы с видоизмененным аппаратом Гольджи.

Она вырабатывает фермент, который способствует растворению оболочек яйцеклетки. В месте перехода головки в среднюю часть образуется перехват – шейка сперматозоида, в которой расположены две центриоли. За шейкой располагается средняя часть сперматозоида, содержащая митохондрии, и хвост, который имеет типичное для всех жгутиков эукариот строение и является органоидом движения сперматозоида. Энергию для движения поставляет гидролиз АТФ, происходящий в митохондриях средней части сперматозоида.

Оплодотворение. Совокупность процессов, приводящих к слиянию мужских и женских гамет, объединению их ядер и образованию зиготы, которая дает начало новому организму, называется оплодотворением.

1. Макроэлементы

Они
составляют основную массу вещества
клетки. На их долю приходится около 99%
массы всей клетки. Особенно высока
концентрация четырех элементов: кислорода
(65-75%), углерода (15-18%), азота (1.5-3%) и водорода
(8-10%). К макроэлементам относят также
элементы, содержание которых в клетке
исчисляется десятыми и сотыми долями
процента. Это, например, калий, магний,
фосфор, сера, железо, хлор, натрий.

2.
Микроэлементы

К
ним относятся преимущественно атомы
металлов, входящие в состав ферментов,
гормонов и других жизненно важных
веществ. В организме эти элементы
содержатся в очень небольших количествах:
от 0,001 до 0,000001%; в числе таких элементов
бор, кобальт, медь, молибден, цинк, йод,
бром и др.

Цитология процесса

Образование двух идентичных материнской клеток – вот что такое митоз. Такой тип деления свойственен всем соматическим клеткам многоклеточного организма и стал одним из способов неполового размножения одноклеточных. Процесс митоза разделен на четыре фазы, которые следуют одна за другой. Фазы разделяются в соответствии с физико-химическим состоянием цитоплазмы и местом нахождения и внешним видом хромосом.

Продолжительность такого деления различна у разного типа клеток. В животных клетках он длится 30-60 минут, в растительных – 2-3 часа. Длительность стадий митоза также различна и зависит от множества факторов (размер клетки, плоидность, условия внешней среды). Однако более длительны фазы деления, связанные с синтезом веществ – про- и телофаза.

Например, в клетках млекопитающих профаза митоза длится 25-30 минут, метафаза и анафаза – около 15 минут каждая, а телофаза может продлиться до 40 минут. В организме многоклеточных митотическая активность клеток контролируется нейрогуморально. В ней принимают участие нервная система и гормоны органов внутренней секреции (например, гормоны надпочечников, гипофиза, щитовидки и половые гормоны). При нарушении нейрогуморальной регуляции происходит изменение митотической активности, что мы наблюдаем в клетках различных опухолей.

Предлагаем ознакомиться:  Что такое наименование организации Как назвать фирму

Метафаза и анафаза – следующие стадии митоза

На этой стадии происходит спирализация хромосом (конденсация и уплотнение), которые были удвоены в интерфазе. Именно на этой стадии хромосомы становятся видны в световой микроскоп. Цитоплазма клетки становится вязкой, разрушаются оболочки ядра, а центриоли формируют веретено деления – это система из микротрубочек из белка тубулина, тянущаяся от полюсов клетки к ее экватору. Именно веретено деления будет отвечать за четкое расхождение хромосом.

Что такое происходит дальше? Именно эти две фазы считают самыми главными при делении клеток. В метафазе хромосомы выстраиваются по экватору клетки и образуют экваториальную пластинку, которую называют материнской звездой. Каждая хромосома прикрепляется к микротрубочкам веретена деления своими центромерами.

Строение эукариотической клетки.

Эукариотические
клетки в среднем намного крупнее
прокариотических, разница в объёме
достигает тысяч раз. Клетки эукариот
включают около десятка видов различных
структур, известных как органоиды (или
органеллы, что, правда, несколько искажает
первоначальное значение этого термина),
из которых многие отделены от цитоплазмы
одной или несколькими мембранами (в
прокариотических клетках внутренние
органоиды, окруженные мембраной,
встречаются редко)

Эндоплазматическая
сеть — это
разветвлённая сеть каналов и полостей
в цитоплазме клетки, образованная
мембранами. На мембранах каналов
находятся многочисленные ферменты,
обеспечивающие жизнедеятельность
клетки. Различают 2 вида мембран ЭДС —
гладкие и шероховатые. На мембранах
гладкой эндоплазматической сети
находятся ферментные системы, участвующие
в жировом и углеводном обмене.

Рибосомы
осуществляют функцию синтеза белков.
Рибосомы представляют собой сферические
частицы диаметром 15-35нм, состоящие из
2 субъединиц неравных размеров и
содержащие примерно равное количество
белков и РНК. Рибосомы в цитоплазме
располагаются или прикрепляются к
наружной поверхности мембран
эндоплазматической сети. В зависимости
от типа синтезируемого белка рибосомы
могут объединяться в комплексы —
полирибосомы. Рибосомы присутствуют
во всех типах клеток.

Комплекс
Гольджи.
Основным структурным элементом комплекса
Гольджи является гладкая мембрана,
которая образует пакеты уплощенных
цистерн, или крупные вакуоли, или мелкие
пузырьки. Цистерны комплекса Гольджи
соединены с каналами эндоплазматической
сети. Синтезированные на мембранах
эндоплазматической сети белки,
полисахариды, жиры транспортируются к
комплексу, конденсируются внутри его
структур и «упаковываются» в виде
секрета, готового к выделению, либо
используются в самой клетке в процессе
её жизнедеятельности.

Митохондрии.
Всеобщее распространение митохондрий
в животном и растительном мире указывают
на важную роль, которую митохондрии
играют в клетке. Митохондрии имеют форму
сферических, овальных и цилиндрических
телец, могут быть нитевидной формы.
Размеры митохондрий 0,2-1мкм в диаметре,
до 5-7 мкм в длину.

Длина нитевидных форм
достигает 15-20мкм. Количество митохондрий
в клетках различных тканей неодинаково,
их больше там, где интенсивны синтетические
процессы (печень) или велики затраты
энергии. Стенка митохондрий состоит из
2-х мембран — наружной и внутренней.
Наружная мембрана гладкая, а от внутренней
внутрь органоида отходят перегородки
— гребни, или кристы. На мембранах крист
находятся многочисленные ферменты,
участвующие в энергетическом обмене.
Основная функция митохондрий — синтез
АТФ.

Лизосомы
— небольшие овальные тельца диаметром
около 0,4мкм, окруженные одной трехслойной
мембраной. В лизосомах находится около
30 ферментов, способных расщеплять белки,
нуклеиновые кислоты, полисахариды,
липиды и др. вещества. Расщепление
веществ с помощью ферментов называется
лизисом, поэтому и органоид назван
лизосомой.

Полагают, что лизосомы
образуются из структур комплекса Гольджи
либо непосредственно из эндоплазматической
сети. Функции лизосом: внутриклеточное
переваривание пищевых веществ, разрушение
структуры самой клетки при её отмирании
в ходе эмбрионального развития, когда
происходит замена зародышевых тканей
на постоянные, и в ряде других случаев.

Центриоли.
Клеточный центр состоит из 2-х очень
маленьких телец цилиндрической формы,
расположенных под прямым углом друг к
другу. Эти тельца называются центриолями.
Стенка центриоли состоит из 9-ти пар
микротрубочек. Центриоли способны к
самосборке и относятся к самовоспроизводящимся
органоидам цитоплазмы. Центриоли играют
важную роль в клеточном делении: от них
начинается рост микротрубочек, образующих
веретено деления.

Ядро.
Ядро — важнейшая составная часть клетки.
Оно содержит молекулы ДНК и поэтому
выполняет две главные функции: 1) хранение
и воспроизведение генетической
информации, 2) регуляция процессов обмена
веществ, протекающих в клетке. Клетка
утратившая ядро, не может существовать.
Ядро также неспособно к самостоятельному
существованию.

Большинство клеток имеет
одно ядро, но можно наблюдать 2-3ядра в
одной клетке, например в клетках печени.
Известны многоядерные клетки с числом
ядер в несколько десятков. Формы ядер
зависят от формы клетки. Ядра бывают
шаровидные, многолопастные. Ядро окружено
оболочкой, состоящей из двух мембран,
имеющих обычное трёхслойное строение.

Наружная ядерная мембрана покрыта
рибосомами, внутренняя мембрана гладкая.
Главную роль в жизнедеятельности ядра
играет обмен веществ между ядром и
цитоплазмой. Содержимое ядра включает
ядерный сок, или кариоплазму, хроматин
и ядрышко. В состав ядерного сока входят
различные белки, в том числе большинство
ферментов ядра, свободные нуклеотиды,
аминокислоты, продукты деятельности
ядрышка и хроматина, перемещающиеся из
ядра в цитоплазму.

Хроматин содержит
ДНК, белки и представляет собой
спирализованные и уплотненные участки
хромосом. Ядрышко представляет собой
плотное округлое тельце, располагающееся
в ядерном соке. Число ядрышек колеблется
от 1 до 5-7 и более. Ядрышки есть только в
неделящихся ядрах, во время митоза они
исчезают, а после завершения деление
образуются вновь.

Ядрышко не является
самостоятельным органоидом клетки, оно
лишено мембраны и образуется вокруг
участка хромосомы, в котором закодирована
структура рРНК. В ядрышке формируются
рибосомы, которые затем перемещаются
в цитоплазму. Хроматином называют
глыбки, гранулы и сетевидные структуры
ядра, интенсивно окрашивающиеся
некоторыми красителями и отличные по
форме от ядрышка.

Вопросы самоконтроля. Биологическое значение митоза

Белки
— высокомолекулярные органические
вещества, состоящие из альфа-аминокислот,
соединённых в цепочку пептидной связью

Выделяют
4 уровня структурной организации белков:
первичную, вторичную, третичную и
четвертичную структуры.

ПЕРВИЧНАЯ
структура белка. В состав простых белков
входят только аминокислоты. Различные
свойства и функции белковых молекул
определяются последовательностью
соединения аминокислот, которая
закодирована в ДНК. Первичная структура
белковой молекулы обусловлена пептидными
связями

ВТОРИЧНАЯ
структура белков. Достигается ее
спирализацией благодаря соединению
водородными связями. Они слабее
ковалентных, но многократно повторенные.
Функционирование в виде закрученной
спирали характерно для белков (Коллаген,
фибриноген, миозин, актин) .

ТРЕТИЧНАЯ
структура (глобулярная) — она формируется
путем многократного сворачивания
спирали в трехмерное образование –
глобулу. Это структура сшивается
дисульфидными связями (-S-S-). Имеет
большинство белков (Альбумины, глобулины)
.

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ
структура — Для выполнения некоторых
функций требуется участие белков с
более высоким уровнем организации, при
котором возникают объединение нескольких
глобулярных белковых молекул в единую
систему. Химические связи могут быть
разные. Например, молекула гемоглобина
состоит из четырех различных глобул и
геминовой группы, содержащей ион железа

Так
же как и другие биологические макромолекулы
(полисахариды, липиды и нуклеиновые
кислоты), белки являются необходимыми
компонентами всех живых организмов и
играют важную роль в жизнедеятельности
клетки. Белки осуществляют процессы
обмена веществ. Они входят в состав
внутриклеточных структур — органелл
и цитоскелета, секретируются во
внеклеточное пространство, где могут
выступать в качестве сигнала, передаваемого
между клетками, участвовать в гидролизе
пищи и образовании межклеточного
вещества.

Предлагаем ознакомиться:  Что такое консольные команды Команды консоли с описанием

Каталитическая
функция

Наиболее
хорошо известная функция белков в
организме — катализ различных химических
реакций. Ферменты — это белки, обладающие
специфическими каталитическими
свойствами, то есть каждый фермент
катализирует одну или несколько сходных
реакций. Ферменты катализируют реакции
расщепления сложных молекул (катаболизм)
и их синтеза (анаболизм), в том числе
репликацию и репарацию ДНК и матричный
синтез РНК.

К 2013 году было описано более
5000 тысяч ферментов[61][62]. Ускорение
реакции в результате ферментативного
катализа может быть огромным: например,
реакция, катализируемая ферментом
оротидин-5′-фосфатдекарбоксилазой,
протекает в 1017 раз быстрее некатализируемой
(период полуреакции декарбоксилирования
оротовой кислоты составляет 78 миллионов
лет без фермента и 18 миллисекунд с
участием фермента)[63]. Молекулы, которые
присоединяются к ферменту и изменяются
в результате реакции, называются
субстратами.

Структурная
функция

Структурные
белки цитоскелета, как своего рода
арматура, придают форму клеткам и многим
органоидам и участвуют в изменении
формы клеток. Большинство структурных
белков являются филаментозными: например,
мономеры актина и тубулина — это
глобулярные, растворимые белки, но после
полимеризации они формируют длинные
нити, из которых состоит цитоскелет,
позволяющий клетке поддерживать форму.

Защитная
функция

Физическая
защита. Физическую защиту организма
обеспечивают коллаген — белок, образующий
основу межклеточного вещества
соединительных тканей (в том числе
костей, хряща, сухожилий и глубоких
слоёв кожи (дермы)); кератин, составляющий
основу роговых щитков, волос, перьев,
рогов и др. производных эпидермиса.

Химическая
защита. Связывание токсинов белковыми
молекулами может обеспечивать их
детоксикацию. Особенно важную роль в
детоксикации у человека играют ферменты
печени, расщепляющие яды или переводящие
их в растворимую форму, что способствует
их быстрому выведению из организма[68].

Иммунная
защита. Белки, входящие в состав кров и
других биологических жидкостей, участвуют
в защитном ответе организма как на
повреждение, так и на атаку патогенов.
Белки системы комплемента и антитела
(иммуноглобулины) относятся к белкам
второй группы; они нейтрализуют бактерии,
вирусы или чужеродные белки.

Антитела,
входящие в состав адаптативной иммунной
системы, присоединяются к чужеродным
для данного организма веществам,
антигенам, и тем самым нейтрализуют их,
направляя к местам уничтожения. Антитела
могут секретироваться в межклеточное
пространство или закрепляться в мембранах
специализированных В-лимфоцитов, которые
называются плазмоцитами[69].

Регуляторная
функция

Многие
процессы внутри клеток регулируются
белковыми молекулами, которые не служат
ни источником энергии, ни строительным
материалом для клетки. Эти белки
регулируют продвижение клетки по
клеточному циклу, транскрипцию,
трансляцию, сплайсинг, активность других
белков и многие другие процессы.

Сигнальная
функция

Сигнальная
функция белков — способность белков
служить сигнальными веществами, передавая
сигналы между клетками, тканями, органами
и организмами. Часто сигнальную функцию
объединяют с регуляторной, так как
многие внутриклеточные регуляторные
белки тоже осуществляют передачу
сигналов.

Гормоны
переносятся кровью. Большинство гормонов
животных — это белки или пептиды.
Связывание гормона с его рецептором
является сигналом, запускающим ответную
реакцию клетки. Гормоны регулируют
концентрации веществ в крови и клетках,
рост, размножение и другие процессы.
Примером таких белков служит инсулин,
который регулирует концентрацию глюкозы
в крови.

Транспортная
функция

Растворимые
белки, участвующие в транспорте малых
молекул, должны иметь высокое сродство
(аффинность) к субстрату, когда он
присутствует в высокой концентрации,
и легко его высвобождать в местах низкой
концентрации субстрата. Примером
транспортных белков можно назвать
гемоглобин, который переносит кислород
из лёгких к остальным тканям и углекислый
газ от тканей к лёгким, а также гомологичные
ему белки, найденные во всех царствах
живых организмов.

Запасная
функция

К
таким белкам относятся так называемые
резервные белки, которые запасаются в
качестве источника энергии и вещества
в семенах растений (например, глобулины
7S и 11S) и яйцеклетках животных[75]. Ряд
других белков используется в организме
в качестве источника аминокислот,
которые в свою очередь являются
предшественниками биологически активных
веществ, регулирующих процессы
метаболизма.

Рецепторная
функция

Белковые
рецепторы могут находиться как в
цитоплазме, так и встраиваться в клеточную
мембрану. Одна часть молекулы рецептора
воспринимает сигнал, которым чаще всего
служит химическое вещество, а в некоторых
случаях — свет, механическое воздействие
(например, растяжение) и другие стимулы.
При воздействии сигнала на определённый
участок молекулы — белок-рецептор —
происходят её конформационные изменения.

В результате меняется конформация
другой части молекулы, осуществляющей
передачу сигнала на другие клеточные
компоненты. Существует несколько
механизмов передачи сигнала. Некоторые
рецепторы катализируют определённую
химическую реакцию; другие служат
ионными каналами, которые при действии
сигнала открываются или закрываются;

Моторная
(двигательная) функция

Целый
класс моторных белков обеспечивает
движения организма, например, сокращение
мышц, в том числе локомоцию (миозин),
перемещение клеток внутри, движение
ресничек и жгутиков, а также активный
и направленный внутриклеточный транспорт.

Белки
в обмене веществ

Большинство
микроорганизмов и растений могут
синтезировать 20 стандартных аминокислот,
а также дополнительные (нестандартные)
аминокислоты, например, цитруллин. Но
если аминокислоты есть в окружающей
среде, даже микроорганизмы сохраняют
энергию путём транспорта аминокислот
внутрь клеток и выключения их
биосинтетических путей.

Аминокислоты,
которые не могут быть синтезированы
животными, называются незаменимыми.
Основные ферменты в биосинтетических
путях, например, аспартаткиназа, которая
катализирует первый этап в образовании
лизина, метионина и треонина из аспартата,
отсутствуют у животных.

Животные,
в основном, получают аминокислоты из
белков, содержащихся в пище. Белки
разрушаются в процессе пищеварения,
который обычно начинается с денатурации
белка путём помещения его в кислотную
среду и гидролиза с помощью ферментов,
называемых протеазами. Некоторые
аминокислоты, полученные в результате
пищеварения, используются для синтеза
белков организма, а остальные превращаются
в глюкозу в процессе глюконеогенеза
или используются в цикле Кребса.

Задание № 1

ТЕЛОФАЗА

АНАФАЗА

МЕТАФАЗА.

6.Что такое митоз?

моноспермию – оплодотворение, при котором в яйцо проникает только один сперматозоид (наиболее обычное оплодотворение), и полиспермию – оплодотворение, при котором в яйцеклетку проникает несколько сперматозоидов. Но даже в этом случае с ядром яйцеклетки сливается ядро только одного из сперматозоидов, а остальные ядра разрушаются.

Критические точки

Клеточный цикл – это сложный процесс, который требует строгого контроля со стороны клетки. Стадии должны проходить строго одна за другой, при этом важно полное завершение предыдущей. Контрольные точки – это точки, которые гарантируют переход к последующим фазам и обеспечивают точность передачи информации. Выделяют три такие точки в клеточном цикле.

Первая – начало процесса репликации ДНК и подготовка к делению. Если произойдут нарушения в этой точке, это приведет к разрывам ДНК и нарушению целостности хромосом.

Вторая – проверка качества и полноты репликации наследственного материала. В случае нарушений в этой точке происходит нарушение кариотипа клеток.

Третья – это начало анафазы митоза, когда должно произойти расхождение хромосом к полюсам.

Изучение процессов, происходящих в этих точках, поможет усовершенствовать методы регенерации тканей и органов, найти пути предотвращения нарушений клеточного цикла и предотвратить неконтролируемое деление клеток. Нарушения клеточного цикла и патологический митоз может быть вызван также воздействием ядов или токсинов, экстремальными факторами (перегрев, кислородное голодание, ионизирующее излучение). К патологическому митозу могут приводить и вирусные инфекции.

Загрузка ...
Adblock detector