Цитологические основы наследственности кратко и понятно

Цитологические основы наследственности (стр. 1 из 2)

Цитологические основы наследственности кратко и понятно

Реферат на тему:

«Цитологические основы наследственности»

Оглавление

1.Предмет и проблематика медицинской генетики

2.Клетка – основная единица биологической активности

3.Строение хромосом

4.Жизненный цикл клетки. Митоз, его значение. Патология митоза

5. Строение и размножение половых клеток. Гаметогенез. Мейоз. Патология мейоза

1. Предмет и проблематика медицинской генетики

Медицинская генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости под углом зрения патологии (болезни), а именно – причины возникновения наследственных болезней, характер их наследования в семьях, распространение в популяциях людей, специфические процессы на клеточном и молекулярном уровнях.

Генетические факторы влияют на причину многих не наследственных в обычном смысле слова болезней, накладывая отпечаток на возможность возникновения, течение и исход болезни. Здесь стоит вопрос о наследственной предрасположенности к болезням.

К кругу задач медицинской генетики ОТl1Осится изучение наследственной изменчивости – геномных, хромосомных и генных мутаций. Генетика выясняет условия их возникновения.

При действии на формирующиеся половые клетки здоровых людей химических соединений и физических факторов возникает изменение генетических механизмов – мутации, которые выявляются не у лиц, подвергшихся воздействию, а у их потомства и выражаются в виде наследственных болезней и пор оков развития.

К задачам медицинской генетики относится разработка методов лечения наследственных болезней, методов ранней диагностики (распознавания) наследственных болезней и методов их превентивного (предупредительного) дородового лечения.

Чтобы понять основы наследственности и изменчивости человека, необходимо знать строение и функции клетки.

2. Клетка – основная единица биологической активности

В природе существуют многоклеточные, одноклеточные и неклеточные организмы.

У многоклеточных организмов клетки имеют оформленное ядро и цитоплазму с органоидами. Такие клетки называются эукариотами. у эукариот ДНК может спирализоваться и упаковываться белкамигистонами, а при делении клеток образуются хромосомы.

У одноклеточных организмов (бактерий и сине-зеленых водорослей) ядерное вещество не покрыто ядерной оболочкой; одна молекула ДНК замкнута в кольцо; нет белков-гистонов, которые упаковывают ДИК; дик деспирализована (раскручена); отсутствуют мембранные органоиды, нет клеточного центра. Такие клетки называются прокариотами.

Неклеточные формы живой природы – вирусы. Вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки. Они самостоятельно жить не могут и являются облигатными (обязательными) паразитами человека, животных и растений.

Строение эукариотической клетки

Эукариотическая клетка состоит из оболочки, цитоплазмы и ядра. Оболочка или мембрана покрывает клетку снаружи, отделяя ее

содержимое от окружающей среды. Мембраной покрыты: большинство органоидов клетки. Мембрана состоит из 2-х слоев липидов, между которыми расположен слой белка. На мембранах происходят многочисленные биохимические процессы.

Цитоплазма – полужидкая слизистая бесцветная масса сложного строения. В цитоплазме расположены: 1) ядро; 2) органоиды; 3) включения.

1) Ядро состоит из: а) хроматина; б) ядрышка; в) ядерного сока; г) ядерной оболочки.

а). Хроматин – интенсивно окрашенные глыбки, гранулы и сетевидные структуры ядра. Они состоят из деспирализованной ДНК и белка.

Во время деления клетки ДНК уплотняется и упаковывается с помощью белков-гистонов (структурные белки), превращаясь в хромосомы. Спирализованные участки ДНК не активны – на них не происходит синтез иРНК.

Передача генетической информации осуществляется деспирализованными участками ДНК. Когда ядро находится в интерфазе (между делениями).

Различают хроматин 2-х видов: эухроматин и гетерохроматин.

Эухроматин слабо окрашен, активен, на нем происходит транскрипция иРНК. Гетерохроматин хорошо окрашивается красителями, сильно спирализован, не активен.

Перед делением нити хроматина превращаются в хромосомы и теперь гетерохроматин контролирует степень конденсации (уплотнении) и спирализации хромосом, делая нити ДНК во время деления клетки недоступными для транскрипции и-РНК.

В хромосомах участки эухроматина и гетерохроматина чередуются в виде светлых и темных полос.

Гетерохроматин появляется в интерфазном ядре женских клеток. В женском организме имеется две: половых Х-хромосомы, одна из которых сильно спирализована и плотно упакована уже на ранних этапах эмбрионального развития и видна в виде глыбки хроматина, прикрепленного к 15 оболочке ядра.

В мужском организме одна половая Х-хромосома, а вторая половая У-хромосома. Благодаря сильной спирализации одной хромосомы у женщин организмы мужчин и женщин уравновешиваются по количеству функционирующих генов.

Глыбки хроматина, прикрепленные к оболочке ядра в женских клетках, называются половым хроматином или тельцем Барра.

Половой хроматин имеет диагностическое значение. Отсутствие его в ядрах клеток у женщин и присутствие у мужчин свидетельствует о наследственном заболевании. Определяют половой хроматин путем анализа эпителиальных клеток в соскобе слизистой оболочки щеки или в клетках крови- лейкоцитах.

б) Ядрышко формируется на определенных хромосомах с генами, кодирующими синтез и-РНК; в нем образуются субчастицы рибосом. Ядрышко обнаруживается только в неделящихся клетках.

в). Ядерный сок – кариоплазма – это бесструктурная масса, состоящая из белков, различных РНК Свободных нуклеотидов, аминокислот, продуктов обмена.

г). Ядерная оболочка – состоит из 2-х мембран, пронизанных порами, через которые вещества проникают из цитоплазмы в ядро и выводятся из ядра в цитоплазму.

2) Органоиды. К ним относятся: эндоплазматическая сеть, рибосомы, аппарат Гольджи, лизосомы, митохондрии, клеточный центр.

а) Митохондрии – это энергетические станции клетки. Они образуют и накапливают энергию в виде АТФ. Митохондрии имеют 2 мембраны: наружную гладкую и внутреннюю, образующую складки (кристы), что увеличивает внутреннюю поверхности, митохондрий. На внутренней мембране синтезируется АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).

б) Рибосомы – состоят из 2-х субчастиц: большой и малой, состоящих из белка и рибосомальной рнк. Между большой и малой частями находится Функциональная зона, в которой проходит и-РНК, в большой субъединице образуются полипептидные связи между аминокислотами в процессе синтеза белка.

в) клеточный центр – состоит из 2-х центриолей, расположенных под прямым углом друг к другу. Каждая центриоль-цилдиндр, состоящий из 2 триплетов микротрубочек. Клеточный центр растягивает хроматиды (хромосомы) во время деления клетки, обеспечивая равноценное распределение генетического материала между дочерними клетками.

3) Включения- непостоянные компоненты клетки. Их можно разделить на несколько групп: 1) трофические (питательные): жиры, углеводы; 2) секреторные (нужные организму): гормоны, ферменты; 3) экскреторные (ненужные и подлежащие выделению из организма): мочевая, кислота и др.; 4) пигментные:: меланин (коричневый пигмент).

3. Строение хромосом

Хромосомы- это интенсивно окрашенное тельце, состоящее из молекулы ДНК, связанной с белками-гистонами. Хромосомы формируются из хроматина в начале деления клеток (В профазе митоза), но лучше их изучать в метафазе митоза. Когда хромосомы располагаются в плоскости экватора и хорошо видны в световой микроскоп, Т.К.В это время ДНК достигает максимальной спирализации.

Хромосомы состоят из 2 сестринских хроматид (удвоенных молекул ДНК), соединенных друг с другом в области первичной перетяжки- центромеры. Центромера делит хромосому на 2 плеча.

В зависимости от расположения центромеры хромосомы бывают; 1) метацентрические центромера расположена в середине хромосомы и плечи ее равны; 2)субметацентрические центромера смещена от середины хромосом и одно плече короче другого; 3) акроцентрические – центромера расположена близко к концу хромосомы. И одно плечо значительно короче другого.

В некоторых хромосомах есть вторичные перетяжки, отделяющие от плеча хромосомы участок, называемый спутником, из которого в интерфазном ядре образуется ядрышко,

Правила хромосом

1.Постоянство числа хромосом.

Соматические клетки организма каждого вида имеют строго определенное число хромосом (у человека -46, у кошки- 38, У мушки дрозофилы – 8, у собаки -78. у курицы -78).

2.Парность хромосом.

Каждая. хромосома в соматических клетках с диплоидным набором имеет такую же гомологичную (одинаковую) хромосому, идентичную по размерам, форме, но неодинаковую по происхождению: одну-от отца, другую – от матери.

3. Правило индивидуальности хромосом.

Каждая пара хромосом отличается от другой пары размерами, формой, чередованием светлых и темных полос.

4. Правило непрерывности.

Перед делением клетки ДНК удваивается и в результате получается 2 сестринские хроматиды. После деления в дочерние клетки попадает по одной хроматиде, таким о6разом, хромосомы непепрывны: от хромосомы образуется хромосома.

Все хромосомы подразделяются на аутосомы и половые хромосомы. Половые – это 23 пара хромосом, определяющая формирование мужского 11 женского организма.

Аутосомы – все хромосомы в клетках, за исключением половых хромосом, их 22 пары.

В соматических клетках присутствует.двойной – диплоидный набор хромосом, в половых-, гаплоидный (одинарный).

Определенный набор хромосом клетки, характеризующийся постоянством их числа, размером и формой, называется кариотипом •.

Для того, чтобы разобраться в сложном наборе хромосом, их располагают попарно по мере убывания их величины, с учетом! положения центромеры и наличия вторичных перетяжек. Такой систематизированный кариотип называется идиограммой.

Источник: //mirznanii.com/a/152717/tsitologicheskie-osnovy-nasledstvennosti

Тема 2. Цитологические основы наследственности – Электронные пособия для студентов-ветеринаров

Цитологические основы наследственности кратко и понятно

Ядро клетки находится в покое (интерфаза) или в делении (митоз, мейоз). Интерфазное ядро содержит глыбки белкового вещества – хрома­тина. Хроматин состоит из тонких нитей – хромосом. Хромосома содержит ДНК и белки (гистоны, протамины). Хромосома ПЕРЕД ДЕЛЕНИЕМ состоит из двух хроматид, соединенных в одной точке (центромере).

Хроматида содержит одну двуспиральную молекулу ДНК, которая особым сложным образом накручена на белки.  

Различают генетически активный хроматин – эухроматин и неактивный, более плотно упакованный, гетерохроматин. Плотность упаковки зависит от  наматывания ДНК на гистоны и контролируется эпигенетическими механизмами.

 Механизмами подавления экспрессии генов (т.е. перевода генов в неактивное состояние) являются метилирование ДНК и деацетилирование гистонов. Эпигенетические механизмы не затрагивают последовательность генов, но влияют на их доступность. Во всех клетках организма набор генов одинаковый, но информация с этого набора генов считывается по-разному.

Условно говоря, в клетках печени с ДНК считывается информация, необходимая для клеток печени, а в клетках мозга с такой же ДНК считывается только информация, нужная клеткам мозга. Огромная часть ДНК вообще молчит всю жизнь. Это не значит, что молчащая ДНК не нужна.

Например,  теломеры – это гетерохроматиновые участки на концах хромосом, которые стабилизируют хромосомы. С каждым делением клеток теломеры становятся все короче и короче, их исчезновение ведет к повреждению хромосом и гибели клеток.

 Теломеры – своеобразные счетчики и ограничители количества клеточных делений и продолжительности жизни клеток. Фермент теломераза, удлиняющий теломеры, заблокирован в большинстве клеток, но активен в половых, стволовых и раковых клетках.

Количество хромосом в клетках разных тканей одного вида одинако­во, форма и размеры тоже постоянны. Число хромосом (2n) у круп­ного рогатого скота – 60, домашней свиньи – 38, кошки – 36, со­баки – 78 (у человека – 46). В соматических клетках (т.е. клетках тела) хромосомы парные, набор хромосом диплоидный (2n), пары одинаковых по величине и форме хромосом – гомологичные.

Парность возникает при слиянии половых клеток, содержащих гаплоидный (n) набор. Самцы и самки отличаются только половыми хромосомами (1 пара XX или XY) – гоносомами (ос­тальные хромосомы – аутосомы). Диплоидный набор – кариотип (фор­мула вида). 

Cуществует особый тип передачи наследуемых признаков – не через ядро, а через цитоплазму клетки.

Наиболее важные случаи цитоплазматической наследственности – это наследование пластид и митохондрий.Пластиды содержатся в растительных клетках и обеспечивают, в частности, наследование пестролистности. Митохондрии – органеллы всех эукариот, в том числе животных клеток. Они имеют собственную ДНК.

Митохондрии сперматозоида при оплодотворении не проникают внутрь клетки или разрушаются в ней. Все митохондрии организм получает от матери.

Те признаки митохондрий, которые закодированы в хромосомах ядра клетки (до 90%), наследуются по законам Менделя, а те признаки, которые закодированы в ДНК самих митохондрий, наследуются (вместе с самими митохондриями) с цитоплазмой яйцеклетки, т.е. по материнской линии.У бактерий тоже есть генетический материал (плазмиды), который не связан с их единственной хромосомой.

Размножение соматических клеток происходит с помощью митоза. Клеточный (митотический) цикл эукариот состоит из двух периодов – интерфазы и митоза :

  1. Интерфаза (период клеточного роста, синтеза ДНК и белков, подготовки к делению клетки), состоит фазы G1 (перерыв 1), фазы S (синтез ДНК), фазы G2 (перерыв 2).
  2. Митоз состоит из профазы, метафазы, анафазы и телофазы, завершающихся цитокинезом (делением клетки)

Если длительность митотического цикла составляет, например, сутки, то непосредственно деление занимает около 2 часов. Основную часть жизни клетка находится в интерфазе. В интерфазу хромосомы деспирализованы (раскручены). Только на деспирализованных хромосомах происходит процесс транскрипции и они способны удваиваться. В период интерфазы происходит удвоение молекул ДНК. Каждая хромосома становится двухроматидной, а число хромосом не меняется (2n). Во время митоза хромосомы скручиваются и утолщаются, то есть спирализируются, что облегчает их распределение между дочерними клетками.

Итак, митоз –  деление соматических клеток, в результате которого сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение наследственного материала между дочерними клетками.

 В итоге хромосомы точно распределяются между двумя дочерними клетками – набор в них такой же, как у исходной; каждая клетка генетически полноценна.

Патологии митоза могут воз­никнуть на разных стадиях под действием радиации, химических ве­ществ, вирусов (вплоть до разрыва хромосом). 

Гаметогенез и мейоз

Продукция половых клеток (гамет) называется спермиогенезом у самцов, овогенезом у самок. Исходная клетка имеет диплоидный набор хромосом, которые затем удваиваются.

Но, если при митозе в каждой хромосоме хроматиды просто расходятся, то при мейозе хромосома (состоящая из двух хроматид) тесно переплетается своими частями с другой, гомологичной ей хромосомой (также состоящей из двух хроматид), и происходит кроссинговер – обмен гомологичными участками хромосом.

Затем уже новые хромосомы с перемешанными «материнскими» и «отцовскими» генами расходятся и образуются клетки с диплоидным набором хромосом, но состав этих хромосом уже отличается от исходного, в них произошла рекомбинация .

Завершается первое деление мейоза, и второе деление мейоза происходит без синтеза ДНК, поэтому при этом делении количество ДНК уменьшается вдвое. В результате двух мейотических делений из одной клетки с диплоидным набором хромосом образуется 4 клетки с гаплоидным набором.

Огромное число новых сочетаний наследствен­ной информации наблюдается из-за рекомбинации хромосом при кроссинговере и вероятностном распределении их по клеткам. Мейоз, оплодотворение и митоз обеспечивают поддержание числа хромосом. Патология мейоза – варианты нерасхождения хромосом.

Особенность мейоза у самок – образование в мейотических делениях полярных телец (т.е. мужских гамет образуется 4, а яйцеклетка – 1, но богатая цитоплазмой и питательными веществами. Спер­миогенез идет и до, и после рождения, а овогенез – только до рождения, созревают и дают потомство немногие из яйцеклеток.

 Слияние сперматозоида и яйцеклетки приводит к образованию дип­лоидной клетки – зиготы, дающей начало эмбриону. 

Скрещивание разных видов приводит к эмбриональной смертности или бесплодию из-за различий в строении и числе хромосом. Эмбриональная смертность наступает при скрещивания козы (2n=60) и овцы (54).

Скрещи­вание зайца и кролика – развития оплодотворенной яйцеклетки не происходит. Мужские гибриды осла (62) и лошади (64) не дают потомства (мулы). То же наблюдается при скрещивании европейского КРС с бизоном, зубром, яком (хотя у них и 60) – только в послед­нее время удалось получить плодовитых гибридов. Но дикий ка­бан (36) и домашняя свинья (38) дают плодовитое потомство. Гибриды часто обладают ценными качествами, высокой жизнеспо­собностью.Дополнительный материал о гибридах //www.bionet.nsc.ru/vogis/pict_pdf/2010/14-4/7.pdf (свиньи)//panov-ethology.ru/publications/mule.pdf (мул)

Источник: //www.sites.google.com/site/nevidimova/genetika/citologiceskie-osnovy-nasledstvennosti

Цитологические основы наследственности

Цитологические основы наследственности кратко и понятно

Наука,изучающая явления наследственности иизменчивости с использованиемгенетических и цитологических методов,называется цитогенетикой.

Объектом цитогенетических исследованийявляется клетка и в особенностихромосомы, их морфология и химическийсостав.

Изучение материальных основнаследственности мы начнем с митоза имейоза, сложных делений клетки, в процессекоторых можно изучить строение иповедение хромосом.

ДЕЛЕНИЕКЛЕТОК

Митоз

Митозэто непрямое деление соматическихклеток, состоящее из деления ядра(кариокенез) и деления цитоплазмы(цитокенез). В результате митоза из однойматеринской клетки образуются дведочерние клетки, получающие одинаковоечисло хромосом. Следовательно,наследственный материал между дочернимиклетками распределяется поровну.

Цельзанятия.Ознакомиться с делением клетки, изучитьи зарисовать фазы митоза и процессы,происходящие в них.

Материали оборудование. Таблицаи слайды, иллюстрирующие фазы и стадиимитоза. Готовые препараты со срезамикорешков лука и микроскопы.

Методикаприготовления препарата. Дляизучения митоза несложно приготовитьпрепарат из корешка лука. Для этогокорешок лука помещают в тигелек скрасителем (ацетоорсеин или кармин) инагревают. После окрашивания корешкипереносят на предметное стекло в каплю45% уксусной кислоты и, накрыв покровнымстеклом, раздавливают. Далее препаратрассматривают под микроскопом приувеличении 7х40 (рис.1.).

Рис.1 Митоз в клетках корешка лука

Фазымитоза в клетках корешка лука. А-интерфаза,Б-Д – профаза, Е-Ж – метафаза, З-И –анафаза, К-М –телофаза.

Несмотряна то, что митотическое делениепредставляет непрерывный процесс, гдекаждая стадия незаметно переходит вдругую, для удобства изучения можновыделить 4 фазы ( профазу, метафазу,анафазу и телофазу).

Междудвумя клеточными делениями – в интерфазе,которая по продолжительности намного длиннее митоза происходят сложные процессы, обеспечивающие жизнедеятельностьклетки. В предсинтетической стадии –G1накапливаются нуклеотиды, аминокислоты,ферменты и др.

вещества, в синтетическойфазе – S происходит синтез ДНК и удвоениехромосом, в постсинтетической фазе -G2 затормаживаютсяпроцессы, обеспечивающие жизнедеятельностьклетки и она готовится к делению. Таким образом ,в интерфазе каждая хромосома синтезирует и формирует свою точнуюкопию из материала клеточного ядра.

Интерфазные хромосомы в конце периода G2состоят из отдельных нитей, каждая изкоторых подвергается спирализациисамостоятельно. Они лежат так близко,что кажутся единой структурой.

Профаза- первая фаза митоза. Ядро увеличиваетсяв размерах, появляются тонкие нити хромосом, которые постепенно укорачиваются и утолщаются. Хроматидыостаются соединенные вместе при помощицентромер. Центриоли делятся и отходятк полюсам клетки. Ядерная оболочканачинает разрушаться и к концу профазыисчезает.

Метафаза.Хромосомы располагаются в плоскостиэкватора, образуя метафазную пластинку.Нити веретена связывают центромерыхромосом с полюсами клетки. Стадияметафазы наиболее удобное время длянаблюдения за хромосомами.

Анафаза.Центромеры скрепляющие две хроматиды,делятся, хроматиды разъединиются, нитиверетена деления сокращаются и подтягивают хромосомы к полюсам клетки. Хроматидыс этого момента называют дочернимихромосомами.

Телофаза.Хромосомы достигают полюсов здесь онидеспирализуются и утрачивают видимуюиндивидуальность. Вокруг отошедших кполюсам хромосом формируется ядернаяоболочка. Телофаза завершается делениемцитоплазмы – цитокенезом.

Mейоз

Мейоз- сложное деление, которое происходиттолько у высших организмов, размножающихсяполовым путем, и связано с процессомразвития и образования половых клеток.

Мейозсостоит из двух последовательных деленийядра: первое деление – редукционное,в результате которого число хромосомуменьшается в два раза и второе -эквационноесохраняющее число хромосом без изменения.Первое деление мейоза – редукционное,начинается с профазы1,состоящей из пяти стадий: лептонемы,зигонемы, пахинемы, диплонемы и диакенеза.Схема мейоза показана на рис. 2.

2n=6

n=3

Рис.2. Схема мейоза

Настадии лептонемы(тонких нитей) хромосомы имеют вид тонкиходнородных нитей. При большом увеличенииможно видеть, что в этой стадии хромосомысостоят из двух хромотид, соединенныхцентромерой.

Настадии зигонемы(парных нитей) гомологичные хромосомыначинают соединяться по всей длине(коньюгировать).

Настадии пахинемы(толстых нитей) происходит спирализацияхромосом, в результате чего они утолщаютсяи укорачиваются. Соединенные в парыхромосомы называются бивалентами. Онисостоят их четырех хроматид.

Настадии диплонемы(двойных нитей) обнаруживается произошедшийранее обмен участками между гомологичнымихроматидами в виде перекрещиваниягомологичных хроматид. Такие перекрещиванияназываются хиазмами.Обмен гомологичных хромосом участкаминазывают кроссинговером.В результате кроссинговера происходитрекомбинация генов. В диплонемехромосомы начинают отталкиваться другот друга.

Настадии диакенезахромосомы еще больше укорачиваются и утолщаются. При переходе от стадиипрофазы к метафазе наблюдается разрушениеоболочки ядра, исчезновение ядрышек иформирование ахроматинового веретена.

В метафазе1биваленты расположены в плоскости экватора, причем их вдвое меньшедиплоидного числа хромосом. В отличиеот митоза центромеры хромосом не делятся.

В анафазе1редукционного деления к противоположнымполюсам расходятся не хромотиды, ацелые хромосомы, что приводит к уменьшениюих числа в дочерних клетках в два раза.Хромосомы дочерних ядер состоят изкачественно различных хроматид, которыеобразовались в результате кроссинговера.

Телофаза1.Хромосомы концентрируются на полюсахи деспирали-зируются. Происходитформирование ядер, нити веретенаисчезают. Далее происходит цитокенези в итоге формируются две клетки сгаплоидным набором хромосом.

Послеочень короткой интерфазы в которой непроисходит удвоения хромосом сразуначинается эквационноеделение, которое проходит по типу митоза.

Профаза2характеризуется исчезновением ядрышек,ядерной оболочки и образованием веретенаделения.

Вовремя метафазы2гаплоидные хромосомы, состоящие из двуххроматид, выстраиваются центромерамив плоскости экватора.

В анафазе2происходит продольное деление центромер.К противо-положным полюсам клеткирасходятся качественно различныехромосомы.

В телофазе2образуются ядра, содержащие гаплоидныйнабор хромосом.

Впроцессе мейоза происходит три важныхявления отличающих мейоз от митоза:

-уменьшение числа хромосом вдвое (вместо диплоидного набора – гаплоидный).В процессе оплодотворения в зиготевосстанавливается диплоидный наборхромосом, характерный для соматическихклеток.

-образование клеток с различнымикомбинациями отцовских и материнскиххромосом.

-возникновение новых типов хромосом,сочетающих гены родителей в новыхкомбинациях в результате кроссинговера.

Источник: //studfile.net/preview/2901283/page:22/

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: //helpiks.org/9-20272.html

Хроматиновая нить обычно образует спираль диаметром около 25 мкм. По способности окрашиваться ядерными красителями хроматиновые нити подразделяют на две группы: эухроматин и гетерохроматин. Последний окрашивается более интенсивно

Перед началом клеточного деления большая часть хроматина уплотняется, образуя хромосомы. Число хромосом в клеточных ядрах всех особей какого-либо вида постоянно и представляет собой один из его признаков.

Зигота содержит диплоидный набор хромосом. Одинарный набор хромосом называют геномом. Набор хромосом, свойственный тому или иному виду животных называют кариотипом.

Различают пары аутосом и последнюю пару половых хромосом.

Митоз

Митоз – это непрямое деление соматических клеток, при котором каждая из двух дочерних клеток получает такое же количество и те же типы хромосом, какие имела материнская клетка. Промежуток времени между окончанием одного клеточного деления и окончанием последующего называют митотическим циклом, который подразделяется на митоз и интерфазу. Интерфаза включает тир периода.

В первом периоде интерфазы, идущим вслед за прошедшим митозом и обозначаемой G1 (пресинтетическая фаза), осуществляется синтез белков иРНК. Затем следует период синтеза ДНК (фаза S – синтетическая), в течение которого количество ДНК в ядре клетки удваивается.

В постсинтетический период (фаза G2) происходит синтез РНК и белков (в особенности ядерных) и накапливается энергия для следующего митоза.

Митоз делится на четыре стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. В первой стадии митоза – профазе – происходит формирование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, спирально закрученных друг относительно друга. Хроматиды утолщаются и укорачиваются в результате процесса внутренней спирализации.

Начинает выявляться слабо окрашенная и менее конденсированная область хромосомы – центромера. Во время профазы ядрышки постепенно уменьшаются в размерах, пока в конце концов их материал не диспергируется. Ядерная оболочка также распадается, и хромосомы оказываются в цитоплазме.

В это время центриоль делится и дочерние центриоли расходятся в противоположные концы клетки. От каждой центриоли отходят тонкие нити в виде лучей; между центриолями формируются нити веретена деления.

После разрушения ядерной оболочки каждая хромосома прикрепляется к нитям веретена при помощи своей центромеры.

Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, образуя метафазную пластинку, и начинается следующий период митоза – метафаза. Центромера делится , и хроматиды превращаются в две совершенно обособленные дочерние хромосомы. Деление центромер происходит одновременно во всех хромосомах.

Центромеры расщепляются и это уже начало анафазы. Выстроившись вдоль экватора хромосомы (сестринские хроматиды) тот час же начинают расходиться к разным полюсам клетки.

Телофаза начинается с момента достижения хромосомами полюсов. Хромосомы возвращаются в состояние, при котором видны лишь хроматиновые нити или гранулы; вокруг каждого дочернего ядра образуется ядерная оболочка. На этом завершается деление ядра, называемое кариокинезом, за которым следует деление тела клетки, или цитокинез.

У большинства типов клеток весь процесс митоза занимает один-два часа. Регулярный и упорядоченный митотический процесс обеспечивает передачу генетической информации каждому из дочерних ядер; в результате каждая клетка содержит генетическую информацию обо всех признаках организма.

Мейоз

Мейоз (от греч. уменьшение) был открыт В.Флеммингом у животных в 1882 году. Мейоз – это уменьшительное деление половых клеток (яйцеклеток и сперматозоидов). Мейоз состоит из двух клеточных делений, при которых число хромосом уменьшается вдвое, так что гаметы получают вдвое меньше хромосом, чем другие клетки тела.

Отличительной особенностью первого деления мейоза является сложная и сильно растянутая по времени профаза I, в которой выделяют пять стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез.

Лептотена (стадия тонких нитей) – начало конденсации хромосом, в целом напоминает раннюю профазу митоза, отличаясь более тонкими хромосомами и крупными ядрами.

Зиготена (стадия сливающихся нитей) – сближение и начало коньюгации (попарного временного сближения гомологичных хромосом, при котором возможен обмен их гомологичными участками – кроссинговер) гомологичных (сходных) хромосом; к концу ее все гомологи объединяются в биваленты (двойни гомологичных хромосом).

В пахитене (стадия толстых нитей) происходит кроссинговер.

Диплотена (стадия двойных нитей, или стадия четырех хроматид) начинается взаимным отталкиванием гомологов и появлением хиазм (места соединения хроматид разных хромосом); у подавляющего большинства организмов в диплотене происходит дальнейшая спирализация хромосом и редукция числа ядрышек. Завершается обмен гомологичными участками хроматид. Для диакинеза (стадия обособления двойных нитей) характерны уменьшение числа хиазм и значительная компактность бивалентов. Биваленты гомологичных хромосом отходят к периферии ядра, так, что их легко подсчитать. На этом завершается профаза I.

Метафаза I начинается с момента исчезновения ядерной оболочки. Биваленты располагаются в экваториальной плоскости клетки. Формируется веретено деления.

В анафазе I начинается движение гомологичных хромосом к полюсам клетки. То есть именно в анафазе происходит редукция – сокращение числа хромосом.

Телофаза I характеризуется обособлением двух дочерних ядер. Ее нередко рассматривают как состояние покоя между двумя делениями мейоза интеркинез.

Второе деление мейоза происходит в обоих дочерних ядрах так же, как и в митозе. Моновалентные хромосомы (каждая из которых состоит из двух хроматид) сокращаются (профаза II) и ориентируются по экватору (метафаза II). Возникает веретено деления из ахроматиновых нитей.

В стадии анафазы II хроматиды отделяются друг от друга и быстро расходятся к разным полюсам. В телофазе II происходят образование ядер, деспирализация хромосом.

В результате двух последовательных делений мейоза из одной исходной диплоидной клетки образуются 4 гаплоидные генетически разнородные клетки.

Гаметогенез

Гаметогенез – это развитие половых клеток (гамет). Сперматогенез – развитие мужских гамет (спермиев). Оогенез – развитие женских гамет (яйцеклеток). Диплоидные клетки, из которых развиваются гаметы, называют оогониями и сперматогониями. Их быстрая пролиферация (разрастание) путем митоза приводит к образованию огромного количества клеток (ооцитов и сперматоцитов).

В сперматогенезе различают четыре периода: размножения, роста, созревания и формирования. В первом периоде диплоидные клетки – сперматогонии несколько раз делятся путем митоза и в последней интерфазе (премейотической) в них происходит репликация ДНК.

Во втором периоде они растут и называются сперматоцитами 1-го порядка; ядро их проходит длинную профазу мейоза, во время которой совершается коньюгация гомологичных хромосом, кроссинговер и образуются биваленты. В третьем периоде происходят два последовательных деления созревания, или мейотических деления.

В результате первого деления из каждого сперматоцита 1-го порядка образуются два сперматоцита 2-го порядка, а после второго деления – четыре одинаковые по размерам сперматиды; при этих делениях происходит уменьшение (редукция) числа хромосом вдвое. Сперматиды вступают в четвертый период формирования и превращаются в спермии.

В результате сперматогенеза из одной диплоидной сперматогонии образуется четыре гаплоидных спермия. Сперматогенез совершается у большинства видов животных в семенных канальцах семенника.

Оогенез состоит из трех периодов: размножения, роста и созревания.

В период размножения путем митозов увеличивается число диплоидных половых клеток оогоний; после прекращения митозов и репликации ДНК в премейотической интерфазе они вступают в профазу мейоза, совпадающую с периодом роста клеток, называемых ооцитами 1-го порядка.

В начале периода роста (фаза медленного роста, или превителлогенез) ооцит 1-го порядка увеличивается незначительно, в его ядре происходят коньюгация гомологичных хромосом и кроссинговер. Эта фаза у ряда животных может длиться годами.

В фазе быстрого роста (вителлогенеза) увеличивается объем ооцитов 1-го порядка за счет накопления рибосом и желтка. В период созревания происходят два деления мейоза; в результате первого деления образуется небольшое полярное тельце и крупный ооцит 2-го порядка.

К концу периода созревания, ооциты преобретают способность оплодотворяться, а дальнейшее деление их ядер блокируется. Мейоз завершается выделением второго полярного тельца и образованием гаплоидной яйцеклетки из ооцита 2-го порядка. Полярные тельца впоследствии дегенерируются. В результате оогенеза из одной диплоидной оогонии образуются 3 направительные тельца и одна яйцеклетка с гаплоидным набором хромосом.

Оплодотворение – это слияние мужской половой клетки с женской с образованием зиготы. Самое главное в процессе оплодотворения – это слияние мужского и женского пронуклеусов. Оплодотворение – процесс видоспецифичный, то есть спермии одного вида организмов, как правило, не оплодотворяют яйца другого вида. В яйцеклетку из спермия проникает только ядро и одна из центриолей.

Спермий стимулирует яйцо к развитию; вносит гаплоидный набор хромосом в качестве отцовского генетического вклада во вновь формирующуюся зиготу; вносит в яйцо центриоль, участвующую в механизме клеточного деления (образование веретена деления).

Источник: //studizba.com/lectures/56-veterinariya/844-veterinarnaya-genetika/15731-citologicheskie-osnovy-nasledstvennosti.html

WikiMedicOnline.Ru
Добавить комментарий