Вторинний овоцит у фолікулі

У житті клітини розрізняють життєвий цикл і клітинний цикл.

Життєвий цикл значно довший - це період від утворення клітини внаслідок поділу материнської клітини і до наступного поділу або до загибелі кліти­ни. Впродовж життя клітини ростуть, диференцію­ються, виконують специфічні функції.

Клітинний цикл значно коротший. Це власне про­цес підготовки до поділу (інтерфаза) і сам поділ (мітоз). Тому цей цикл називають ще мітотичним.

Така періодизація (на життєвий і мітотичний цикл) досить умовна, оскільки життя клітини - безперерв­ний, неподільний процес. Так, в ембріональний пері­од, коли клітини швидко діляться, життєвий цикл співпадає з клітинним (мітотичним). Після диференці­ювання клітин, коли кожна з них виконує специфічну функцію, життєвий цикл триваліший від мітотичного.

 

Клітинний цикл складається з інтерфази, мітозу і цитокінезу. Тривалість клітинного цик­лу в різних організмів різна.

Інтерфаза - це підготовка клітини до поділу, на її частку припадає 90 % всього клітинного циклу. На цій стадії відбуваються найбільш активні мета­болічні процеси. Ядро має гомогенний вигляд — воно заповнено тонкою сіткою, яка складається з пере­плетених між собою досить довгих і тонких ниток -хромонем. Ядро відповідної форми, оточене двоша­ровою ядерною мембраною з порами діаметром близько 40 мкм. В інтерфазномуядрі проходить підготовка до поділу. Інтерфазу поділяють на певні періоди: G, - період, який передує реплікації ДНК; S - період реплікації ДНК; G₂ - період з моменту закінчення реплікації до початку мітозу. Тривалість кожного періоду можна визначити, скориставшись методом радіоавтографії.

Пресинтетичний період (G₁ - від. англ. gap - інтер­вал) настає зразу за поділом. Тут відбуваються такі біохімічні процеси: синтез макромолекулярних спо­лук, необхідних для побудови хромосом і ахрома-тинового апарату (ДНК, РНК, гістонів та інших білків), зростає кількість рибосом і мітохондрій, відбувається накопичення енергетичного матеріа­лу для здійснення структурних перебудов і склад­них рухів під час поділу. Клітина інтенсивно росте і може виконувати свою функцію. Набір генетично­го матеріалу буде 2п2с.

У синтетичному періоді (S) подвоюється ДНК, кожна хромосома внаслідок реплікації створює собі подібну структуру. Проходить синтез РНК і білків, мітотичного апарату і точне подвоєння центріоль. Вони розходяться в різні боки, утворюючи два по­люси. Набір генетичного матеріалу складає 2п4с.

Далі настає післясинтетичний період (G₂) - клітина запасається енергією. Синтезуються білки ахроматинового веретена, йде підготовка до міто­зу. Генетичний матеріал складає 2n4с.

Після досягнення клітиною певного стану: нако­пичення білків, подвоєння кількості ДНК та ін. вона готова до поділу - мітозу. Існує два основних способи поділу соматичних клітин: мітоз і амітоз.

Мітоз - непрямий, або мітотичний поділ є переважаючим типом поділу еука-ріотичних соматичних клітин і притаманний всім ба­гатоклітинним організмам. При цьому відбувається точний рівномірний розподіл спадкового матеріалу. Внаслідок мітозу кожна дочірня клітина отримує пов­ний набір хромосом із строгою кількістю ДНК і за їх складом ідентична материнській клітині.

Амітоз переважає у деяких одноклітинних організмів. Це також спосіб поділу соматичних клітин, але на відміну від мітозу, прямий поділінтерфазного ядра клітини відбувається шляхом перетяжки простою перетинкою. При амітозі розподіл спадкового ма­теріалу між дочірніми клітинами може бути рівномірним або нерівномірним. Внаслідок цього утво­рюються або однакові, або неоднакові за розміром клітини. Тому такі клітини спадково неповноцінні.

 

Клітинний цикл.

Мітоз. Мітоз настає після інтерфази і умовно поділяється на такі фази: 1) профаза, 2) метафаза, 3) анафаза, 4) телофаза. Наведена загальна схема різних фаз мітозу.

Профаза (від. грец. тіра - до, і грец. срсшк; -поява) - початкова фаза мітозу. Характеризується тим, що ядро збільшується в розмірах, і з хромати-нової сітки, в результаті спіралізації і вкорочення, хромосоми з довгих, тонких, невидимих ниток на­прикінці профази стають короткими, товстими і роз­міщуються у вигляді видимого клубка. Хромосоми скорочуються, стовщуються і складаються з двох половинок — хроматид.Хроматиди обвиваються одна навколо одної, утримуються попарно за допо­могою центромери. Профаза завершується зникнен­ням ядерця,центріолі розходяться до полюсів з ут­воренням фігури веретена. З білка тубуліну форму­ються мікротрубочки - нитки веретена. Внаслідокрозчинення ядерної мембрани хромосоми розміщу­ються в цитоплазмі. До центромер прикріплюють­ся нитки веретена з обох полюсів.

Метафаза розпо­чинається рухом хромосом у напрямку до екватора. Поступово хромосоми (кожна складається з двох хроматид) розміщуються у площині екватора, ут­ворюють так звану метафазну пластинку. У тва­ринних клітинах на полюсах навколо центріоль помітнізірчастоподібні фігури. У цій фазі можна підрахувати число хромосом у клітині. Набір гене­тичного матеріалу становить 2n4с.

Метафазну пластинку використовують у цито-генетичних дослідженнях для визначення числа і форми хромосом.

В анафазі сестринські хроматиди відходять одна від одної, розділяється з'єднуюча їх центромерна ділянка. Всі центромери діляться одночасно. Кожна хроматида з окремою центромерою стає дочірньою хромосомою і по нит­ках веретена починає рухатися до одного з полюсів.Набір генетичного матеріалу складає 2n2с.

Телофаза - заключна стадія мітозу. Зворотна відносно профази. Хромо­соми, які досягли полюсів, складаються з однієї нит­ки, стають тонкими, довгими і невидимими у світло­вий мікроскоп. Вони зазнають деспіралізації, утво­рюють сітку інтерфазного ядра. Формується ядер­на оболонка, з'являється ядерце. У цей час зникає мітотичний апарат і відбувається цитокінез - роз­ділення цитоплазми з утворенням двох дочірніхклітин. Набір генетичного матеріалу складає 2n2с.

Біологічне значення мітозу. Мітоз – найбільш поширений спосіб репродукції клітин тварин, рослин, найпростіших. Це основа росту і вегетативного роз­множення всіх еукаріотів - організмів, які мають ядро. Основна його роль полягає у точному відтво­ренні клітин, забезпеченні рівномірного розподілу хромосом материнської клітини між виникаючими з неї двома дочірніми клітинами і підтриманні ста­лості числа і форми хромосом у всіх клітинах рос­лин і тварин.

Амітоз. Амітоз відбувається шляхом поділу ядра, а згодом і цитоплазми. Під час амітозу ядер­це видовжується, перешнуровується, а потім витя­гується і ядро. У деяких випадках в ядрі виникає перегородка, що ділить його на дві частини. Поділ ядра іноді супроводжується поділом цитоплазми.

Розрізняють кілька форм амітозу: рівномірний, коли утворюється два рівних ядра; нерівномірний, коли утворюються нерівні ядра; фрагментація, коли ядро розпадається на багато дрібних ядер однако­вої або різної величини.

.Амітоз - це своєрідний тип поділу, що іноді спо­стерігається при нормальній життєдіяльності кліти­ни, а здебільшого при порушеннях функції, часто під впливом опромінення чи дії інших шкідливих чин­ників. Він властивий високодиференційованим кліти­нам.

Для оцінки швидкості оновлення клітинної популяції та визначення частки клітин, які вступають у мітоз, ви­користовують алкалоїд колхіцин (виділенний з цибулин Colchicum autumnale), він призупиняє процес мітозу. Після ін'єкції колхіцину в різні терміни забирають кусочки тка­нини і підраховують число фігур мітозу на зрізах.

Клітини з аномальним числом хромосом пере­важають у людей літнього і старечого віку. Мутації в організмі людини можуть відбуватися під впливом факторів зовнішнього середовища, зок­рема внаслідок опромінення радіацією чи дії дея­ких хімічних речовин. Мутації, які відбуваються всоматичних клітинах, називаються соматичними. Для них є характерним те, що вони обмежені окре­мим організмом. Чим раніше в житті людини відбу­лася соматична мутація, тим у більшій кількості со­матичних клітин вона проявиться.

Досліджуючи властивості нормальних та пухлин­них клітин, вчені використовують метод клонування.

Декілька десятиліть тому було встановлено, що соматичні клітини еукаріотів можна розмножувати in vitro, тобто підтримувати у вигляді так званих клітинних культур. Розподіл хромосом при розмноженні клітин культури відбувається мітотичним шляхом. Клітинна лінія утворюється з однієї клітини (і, таким чином, є клоном). У лабораторних умовах рослинні та тваринні клітини частіше за все проходять лише об­межену кількість поділів, а потім гинуть. Виняток ста­новлять ракові клітини. Для клітин прокаріотів харак­терна гаплоїдність, а для еукаріотів - диплощіність. Це обмежує можливості генетичного аналізу, оскільки рецесивні алелі не виявляються у гетерозиготи.

Клоном називають групу генетично ідентичних індивідуумів, отриманих шляхом безстатевого роз­множення або один від одного, або від деякого за­гального предка. Найпростішим прикладом такого клону може бути популяція бактерій, всі клітини якої утворилися внаслідок повторних поділів з однієї батьківської клітини. Всі бактерії у такому клоні ус­падковують гени цієї батьківської клітини.

У зв'язку з експериментами по пересадженню клітинних ядер відкрилася можливість для клону­вання тварин чи людини.

Розмноження - притаманна всім живим істо­там властивість відтворення собі подібних — нове покоління особин того ж виду, - завдяки чому за­безпечуються неперервність і спадковість життя. Це одна з основних властивостей живих організмів.

Мейоз – процес поділу ядра клітини з утво­ренням чотирьох дочірніх ядер, кожне з яких містить вдвічі менше хромосом, ніж вихідне ядро. Цей поділ має також назву редукційного: число хромосом у клітині зменшується з дип-лоїдного (2n) до гаплоїдного (n).

Значення мейозу полягає в тому, що він забез­печує збереження в ряду поколінь постійне число хромосом у видів з статевим розмноженням.

Мейоз відбувається тільки при утворенні гамет у рослин та тварин, а також спор у рос­лин, яким притаманне чергування поколінь. У результаті мейозу утворюються гаплоїдні ядра, при злитті яких під час запліднення віднов­люється диплоїдне число хромосом.

Нестатеве розмноження. Багато видів рослин і тварин (віруси, бактерії, водорості, гриби, най­простіші, губки, кишковопорожнинні та ін.) можуть розмножуватися за допомогою однієї (моноцитоген-не) або групи (поліцитогенне) нестатевих клітин. Форми моноцитогенногорозмноження: 1) поділ клітини надвоє; 2) множинний поділ (шизогонія); 3) спороутворення; 4) брунькування. Форми поліци-тогенногорозмноження: 1) впорядкований поділ; 2) невпорядкований поділ (фрагментація); 3) полі­ембріонія; 4) брунькування; 5) утворення бруньок,кореневих бульб, цибулин (у рослин) тощо.

 

У разі поділу клітини надвоє утворюються дві дочірні клітини, але вдвічі менші за материнську. Вони живляться, ростуть і починають розмножува­тися, коли досягають розмірів материнської. Мате­ринська клітина може ділитися у будь-якій площині (наприклад, в амеби-протея) або лише в певній (в евглени зеленої або інфузорії-туфельки). При цьому органели більш-менш рівномірно розподіляються між дочірніми клітинами. Якщо ж певна органела присутня в материнській клітині в однині, то вонапотрапляє до однієї з дочірніх особин, а в іншої фор­мується заново (наприклад, довгий джгутик у евг­лени зеленої). Якщо клітина ділиться на велику і ма­леньку дочірні, то такий поділ називається брунь­куванням (наприклад, дріжджі).

При множинному поділі спочатку зазнає ба­гаторазового поділу ядро материнської клітини, яка стає багатоядерною, а вже потім ділиться цито­плазма й утворюється багато одноядерних дочірніх клітин. Така форма нестатевого розмноження влас­тива, наприклад, паразитові крові людини - маля­рійному плазмодію.

Спороутворення відомо в багатьох еукаріотів (гриби, водорості, мохи, папороті, плау­ни, хвощі). У рослин і грибів спори утворюютьсявсередині спеціалізованих органів - спорангіїв. Спо­ри рослин і грибів, на відміну від спор бактерій, слу­гують не тільки для переживання несприятливого періоду та розповсюдження, але й для розмножен­ня. Спороутворенню у грибів і рослин часто пере­дує статевий процес: із заплідненої яйцеклітини (зи­готи), яка ділиться шляхом мейозу, утворюється спорангій.

Поліцитогенне - це розмноження відокремле­ними від материнського організму багатоклітинни­ми частинамиабо вегетативними орга­нами.

У багатоклітинних водоростей, грибів і лишай­ників поліцитогенне розмноження може відбуватись у вигляді фрагментації - за допомогою відок­ремлення певних ділянок тіла

У разі невпорядкованого поділу кількість і роз­міри частин, на які розпадається організм, не­постійні. Цей тип поділу поширений серед безхре­бетних тварин (губки, кишковопорожнинні, плоскі та кільчасті черви, голкошкірі).

За впорядкованого поділу його площина, кіль­кість і розміри фрагментів (нових організмів) більш-менш сталі (морські зірки, деякі медузи, поліпи киш­ковопорожнинних тощо). Іншим поширеним способом поліцитогенного розмноження тварин є брунькування. Внаслідок цього процесу від материнського організму відок­ремлюються одна чи кілька багатоклітинних "бру­ньок", з яких згодом розвиваються дочірні особини (поліпи кишковопорожнинних, деякі кільчасті чер­ви). Якщо "бруньки" залишаються зв'язаними з материнським організмом упродовж життя, вини­кає колонія (наприклад, коралові поліпи).

Поліембріонія - це процес розвитку кількох за­родків із однієї заплідненої яйцеклітини. Вона досить поширена серед різних груп тварин (увійчастих та кільчастих червів, інколи - у членис­тоногих, риб, птахів, ссавців

Статеве розмноження. Статеве розмножен­ня властиве як одноклітинним, так і багатоклітин­ним рослинам і тваринам. Статевий процес - це по­єднання в одній клітині генетичного матеріалу двох різних особин. Він здійснюється у формах кон'югації або копуляції.

Кон'югація - це загальна назва кількох форм статевого процесу, відомих у бактерій, водоростей, грибів, деяких найпростіших (інфузорій). Під час кон'югації бактерій за умови тимчасового контак­ту клітини обмінюються фрагментами своїх моле­кул ДНК через цитоплазматичний місток.

У інфузорій кон'югація - це статевий процес, під час якого відбувається обмін генетичним матеріа­лом: одне з гаплоїдних ядер кожної клітини (мігрую­че, або чоловіче) по цитоплазматичному містку пе­реходить в іншу клітину і там зливається з іншим гаплоїдним ядром (стаціонарним, або жіночим). Після цього в результаті і ількох поділів кожної з цих клітин нормальний ядерк ий набір відновлюється (ве­гетативне та генеративн з ядра). Біологічне значен­ня кон'югації полягає в обміні спадковим матеріа­лом між особинами, що сприяє комбінативній мінливості (спадкова мінливість підвищується за­вдяки утворенню нових комбінацій хромосом).

Копуляція - це злиття двох статевих клітин (га­мет). Коли зливаються дві однакові за будовою ста­теві клітини, цей процес називається ізогамією (деякі водорості, найпростіші тощо). Частіше трап­ляється злиття чоловічої та жіночої гамет, які відрізняються за формою, розмірами та особливос­тями будови (анізогамія). Якщо жіноча статева клітина (яйцеклітина) велика, нерухома, а чоловіча (сперматозоїд, спермій) значно дрібніша, то така форма анізогамії має назву оогамії ( багатоклітинні тварини, вищі рослини, деякі гриби).Це статеві клітини: яйцеклітини (жіночігамети) і сперматозоїди (чоловічі гаме­ти), які забезпечують передачу спадко­вої інформації від батьків до нащадків.

Гамети являють собою високодиференційовані клітини. У процесі еволюції вони набули властивості виконання специфічних функцій. Ядра як чоловічих, так і жіночих гамет містять однакову спадкову інформацію, яка необхідна для розвитку організму. Проте інші функції яйцеклітини і сперматозоїда різні, тому за будовою вони дуже різняться.

Яйцеклітини

Яйцеклітини нерухомі, кулястої або дещо ви­довженої форми. Вони містять всі типові клітинні органели, але за будовою відрізняються від інших клітин, оскільки пристосовані для реалізації розвит­ку цілого організму. Яйцеклітини значно більші, ніж соматичні клітини.Внутрішньоклітинна структура цитоплазми специфічна для кожного виду тварин, чим забезпечуються видові (а часто й індивідуальні) особливості розвитку. В яйцеклітинах містяться речовини, які необхідні для розвитку зародка. До них належить поживний матеріал (жовток). У де­яких видів тварин нагромаджується в яйцеклітинах стільки жовтка, що їх можна побачити неозброєним оком (ікринки риб і земноводних, яйця плазунів іптахів). Із сучасних тварин найбільші яйцеклітини в оселедцевої акули (29 см у діаметрі). У птахів яйцем вважається те, що у побуті називається "жовтком"; діаметр яйця страуса 10,5 см, курки - близько 3,5 см. У тварин, зародок яких живиться за рахунок мате­ринського організму, яйцеклітини невеликих розмірів. Наприклад, діаметр яйцеклітини миші - 60 мкм, ко­рови - 100 мкм. Яйцеклітина людини має у попе­речнику 130-200 мкм.

Яйцеклітини вкриті оболонками, які виконують захисну функцію, забезпечують необхідний тип об­міну речовин, у плацентарних ссавців служать для сполучення зародка зі стінкою матки, а також вико­нують інші функції.

 

Вторинний овоцит у фолікулі

Сперматозоони (сперматозоїди) мають здатність рухатися, що певною мірою забезпечує можливість зустрічі гамет. За зовнішньою морфо­логією і малою кількістю цитоплазми сперматозоо­ни дуже різняться від інших клітин, але всі основні органели в них присутні.

Типовий сперматозоон має голівку, шийку і хвіст. На передньому кінці голівки розташована акросо-ма, яка складається з видозміненого комплексу Гольджі. Основну масу голівки займає ядро. У шийці знаходиться центріоля й утворена мітохондріями спіральна нитка.