Все новые клетки образуются путем деления уже существующих. У одноклеточных организмов деление клеток является и способом их размножения. Многоклеточный организм начинается тоже с одной клетки, в результате ее деления.
Клетки, в зависимости от выполняемой функции, имеют различную продолжительность жизни и количество делений. Например, нервные клетки после образования больше не делятся, а всю жизнь выполняют свои функции. Клетки костного мозга, эпителия в процессе жизнедеятельности быстро разрушаются и поэтому постоянно делятся.
Молодые клетки, образовавшиеся после деления, не могут немедленно приступить к новому делению, они должны увеличить свой объем, восстановить структурные компоненты ядра и цитоплазмы.
Подготовка клеток к делению.
Совокупность процессов, происходящих между образованием клетки и ее делением называют клеточным или митотическим циклом.
В митотическом цикле различают периоды: интерфаза и митоз.
Интерфаза – это период между двумя делениями клетки и включает три периода:
G 1 – постмитотический или пресинтетический, следует сразу после деления – длится от 10 часов до нескольких суток.
Характеристика этого периода:
1. в ядре с ДНК в результате транскрипции синтезируются все виды РНК.
2. в ядрышке синтезируются р-РНК и вместе с белками собираются субъединицы рибосом.
3. в цитоплазме синтезируются ядерные и цитоплазматические белки.
4. строятся и удваивается количество органелл.
5. осуществляется рост клеток.
6. клетки дифференцируются и специализируются.
Набор хромосом в этот период составляет - 2п2с
S – синтетический период, длится от 6 до 12 часов.
Характеристика этого периода:
1. основной процесс этого периода – репликация ДНК, которая осуществляется под действием фермента ДНК-полимераза, на каждой из цепей из свободных нуклеотидов достраивается комплементарная цепь, т.е. строится вторая хроматида (по принципу комплементарности и полуконсервативности).
2. синтезируются белки – гистоны, необходимые для построения хроматид и они поступают через ядерные поры в ядро.
Набор хромосом в этот период составляет - 2п4с
G 2 – постсинтетический или премитотический, длится от 3 до 6 часов.
Характеристика этого периода:
1. продолжается синтез всех видов белков (ядерных и цитоплазматических).
2. накапливается большое количество АТФ.
3. восстанавливается исходный объем клетки.
4. возрастает объем ядра.
Набор хромосом в этот период составляет - 2п4с
Разные клетки имеют различную продолжительность клеточного цикла, например:
Лейкоциты от 3 до 5 суток;
Эпителий кожи 20-25 суток;
Клетки костного мозга 8-12 часов.
Специализированные или дифференцированные клетки (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы, нервные, мышечные) после образования (митоза) вступают в G1 период, в их цитоплазме синтезируются вещества, которые тормозят способность клеток реплицировать ДНК, т.е. утрачивается способность перейти в S период и они весь жизненный цикл находятся в этом периоде.
В растущих тканях животных и растений есть клетки, которые не проходят регулярно интерфазу и митоз, а находятся в периоде покоя, т.е. в G0 периоде, они перестают размножаться. В некоторых тканях клетки могут длительное время, находится G0 – фазе, не изменяя своих морфологических свойств, т.е. они сохраняют способность к делению, это чаще всего дифференцированные клетки. Так, например, большинство клеток печени находятся в G0 – периоде, они не участвуют в синтезе ДНК и не делятся. Однако, если произвести удаление части печени, то многие клетки начинают подготовку к митозу (G1 – период), переходят к синтезу ДНК и смогут митотически делиться.
Кроме митотического цикла различают еще жизненный цикл клеток, он включает весь период существования клетки и таким образом включает митотический цикл, дифференцировку, выполнение ею определенных функций, старение и смерть клетки.
Стволовые или камбиальные клетки (эпителиальные, клетки кроветворных органов), дают начало всем другим клеткам, т.е. они постоянно делятся, поэтому у них митотический цикл равен жизненному.
В жизненном цикле различают 2 вида гибели клеток: некроз и апоптоз.
Некроз (греч. necros - мертвый)– это смерть клетки в результате тяжелых повреждений. Это могут быть: травмы, радиация, действие токсическеских веществ, гипоксия, нарушение обмена веществ, старение клеток. Под действием этих факторов разрушение клеток идет хаотично, продукты распада оказывают раздражающие действие на окружающие ткани, т.е. идет патологический процесс.
Апоптоз (от греч. Apoptosis - опадение) – это генетически запрограммированная гибель клетки, вызванная внутренними или внешними причинами. В различных типах клеток такая запрограммированная гибель клеток специфична. На стадиях эмбрионального развития при формировании частей органов, тканей (т.е. при формообразовании) идет запрограммированная гибель клеток. В иммунной системе, например интерлейкины индуцируют или ингибируют апоптоз иммуноцитов. Клетки опухолей имеют пониженную способность запускать механизм апоптоза. Некоторые вирусы (герпеса, гриппа, аденовирусы) наоборот, индуцируют апоптоз и направляют гибель клеток хозяина. Материал погибших клеток перерабатывается макрофагами и может быть использован другими клетками. Воспалительных процессов вокруг клеток, подвергшихся апоптозу, не возникает и жизнедеятельность ткани не нарушается.
Митоз и его фазы.
Митоз ( кариокинез ) – это непрямое деление клетки, в котором выделяют фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.
1. Профаза характеризуется:
1) хромонемы спирализуются, утолщаются и укорачиваются.
2) ядрышки исчезают, т.е. хромонема ядрышка упаковывается к хромосомам, имеющим вторичную перетяжку, которую называют ядрышковый организатор.
3) в цитоплазме образуется два клеточных центра (центриолей) и формируются нити веретена деления.
4) в конце профазы, распадается ядерная оболочка и хромосомы оказываются в цитоплазме.
Набор хромосом профазы составляет - 2п4с
2. Метафаза характеризуется:
1) к центромерам хромосом прикрепляются нити веретена деления и хромосомы начинают двигаться и выстраиваются на экваторе клетки.
2) метафазу называют «паспортом клетки», т.к. хорошо видно, что хромосома состоит из двух хроматид. Хромосомы максимально спирализованы, хроматиды начинают отталкиваться друг от друга, но еще соединены в области центромера. На этой стадии изучают кариотип клеток, т.к. четко видно число и форма хромосом. Фаза очень короткая.
Набор хромосом метафазы составляет - 2п4с
3. Анафаза характеризуется:
1) центромеры хромосом делятся и сестринские хроматиды расходятся к полюсам клетки и становятся самостоятельными хроматидами, которые называют дочерними хромосомами. На каждом полюсе в клетке находится по диплоидному набору хромосом.
Набор хромосом анафазы составляет - 4п4с
4. Телофаза характеризуется:
Однохроматидные хромосомы деспирализуются у полюсов клетки, образуются ядрышки, восстанавливается ядерная оболочка.
Набор хромосом телофазы составляет - 2п2с
Телофаза заканчивается цитокинезом. Цитокинез – процесс разделения цитоплазмы между двумя дочерними клетками. Цитокинез происходит по разному у растений и животных.
В животной клетке. На экваторе клетки появляется кольцевидная перетяжка, которая углубляется и полностью перешнуровывает тело клетки. В результате образуется две новые клетки вдвое меньше материнской клетки. В области перетяжки много актина, т.е. в движении играют роль микрофиламенты.
Цитокинез идет путем перетяжки.
В растительной клетке. На экваторе, в центре клетки в результате скопления пузырьков диктиосом комплекса Гольджи, образуется клеточная пластинка, которая разрастается от центра к периферии и приводит к разделению материнской клетки на две клетки. В дальнейшем перегородка утолщается, за счет отложения целлюлозы, образуя клеточную стенку.
Цитокинез идет путем перегородки.
Биологический смысл митоза.
В результате митоза образуется две дочерние клетки с таким же набором хромосом, как и материнская клетка.
Схема митоза.
Значение митоза:
1. Генетическая стабильность, т.к. хроматиды образуются в результате репликации, т.е. наследственная информация их идентична материнской.
2. Рост организмов, т.к. в результате митоза число клеток увеличивается.
3. Бесполое размножение – многие виды растений и животных размножаются в результате митотического деления.
4. Регенерация и замещение клеток идет за счет митозов.
Нарушение митоза.
Под действием внешних факторов, таких как все виды ионизирующих лучей, химических веществ, некоторых ядов правильное течение митоза может быть нарушено:
1. Хромосома может смещается к одному полюсу клетки, т.е. одна дочерняя клетка получит лишнюю хроматиду, а в другой - не будет этой хроматиды.
2. Если хромосома без центромерного района окажется вблизи центральной части клетки, то вероятно, что она не переместится ни к одному полюсу, т.е. может быть потерянной.
3. Есть химические вещества, которые предшествуют образованию нитей веретена деления, но не влияют на способность хромосом к разделению центромерных районов и переходу в интерфазное состояние. Эти вещества называют цитостатики, т.е. останавливают клеточное деление. Например, такие цитостатики как колхицин и винбластин. Без веретена деления хромосомы не могут разойтись к полюсам, поэтому образуется одно ядро с удвоенным набором хромосом т.е. полиплоидные. Такой метод получения полиплоидных клеток используется в селекции растений. Такие растения более крупные и у них высокая продуктивность.
Амитоз или прямое деление.
Это деление интерфазного ядра путем перетяжки, без образования веретена деления, и без спирализации хромосом.
Первоначально, путем простой перешнуровки делится ядрышко, затем перешнуровывается ядро, если за делением ядра не идет деление цитоплазмы, то образуется клетка с двумя или множеством ядер.
Если за делением ядра идет деление цитоплазмы, образуются несколько клеток, но разделение ДНК и всех компонентов идет произвольно. Следовательно виды амитоза могут быть: 1. равноядерный
2. неравноядерный
3. множественный или многоядерный.
Амитоз является самым экономичным способом деления клеток, т.к. затраты энергии при этом весьма незначительны.
После амитоза клетка не может делиться митозом.
Амитоз встречается у одноклеточных организмов, а также у специализированных клетках с низкой физиологической активностью, например, в ткани растущего клубня картофеля, эндосперме, стенках завязи пестика и паренхиме черешков листьев.
У человека амитозом делятся клетки печени, хрящевые клетки, клетки роговицы глаза, скелетная мускулатура, соединительная ткань, либо клетки заканчивающие свое развитие: отмирающие клетки эпителия, фолликулярные клетки яичников.
Встречается амитоз при патологических процессах: воспалении, злокачественном росте.
Эндомитоз и политения.
Эндомитоз (греч. еndоn – внутри ) - это когда после репликации хромосом деления цитоплазмы не происходит и это приводит к увеличению числа хромосом, иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором хромосом, т.е. возникают полиплоидные клетки. Эндомитоз встречается в интенсивно функционирующих клеток различных тканей, например, в клетках печени или костного мозга.
Политения (греч. poly - много) – в результате многократной репликации ДНК в хромосоме увеличивается количество хромонем (достигая 1000 и более), но при этом увеличения числа хромосом не происходит. Увеличивается количество ДНК. Хромосомы приобретают гигантские размеры. Политения наблюдается в некоторых специализированных клетках, например, в слюнных железах двукрылых. Политения приводит к образованию политенных хромосом. При окрашивании таких хромосом в световой микроскоп можно увидеть диски – сильного окрашивания – гетерохроматин, т.е. спирализованные участки политенных хромосом, это как правило, не активные участки. Междисковое пространство – это деспирализованные участки хромонем, т.е. активные, с этих участков может идти списывание информации. Пуфы хромосом – это вздутия, которые могут возникать в результате деспирализации участка хромосом, в этом месте идет активный синтез и-РНК. В эмбриональный период дрозофилы пуфы образуются в различных участках. Это позволяет понять, как при одном и том же наборе хромосом на разных стадиях онтогенеза меняется активность различных генов, что направляет процесс клеточной и тканевой дифференцировки.
Мейоз и его фазы.
Мейоз(греч. meiosis – уменьшение, убывание) или редукционное деление.
В результате мейоза происходит уменьшение числа хромосом, т.е. из диплоидного набора хромосом (2п) образуется гаплоидный (п).
Мейоз состоит из 2-х последовательных делений:
I деление называется редукционное или уменьшительное.
II деление называется эквационное или уравнительное, т.е. идет по типу митоза (значит число хромосом в материнской и дочерних клетках остается прежним).
Биологический смысл мейоза заключается в том, что из одной материнской клетки с диплоидным набором хромосом образуется четыре гаплоидные клетки, таким образом количество хромосом уменьшается в два раза, а количество ДНК в четыре раза. В результате такого деления образуются половые клетки (гаметы) у животных и споры у растений.
Фазы называются также как и в митозе, а перед началом мейоза клетка также проходит интерфазу.
Профаза I – самая продолжительная фаза и ее условно делят на 5 стадий:
1) Лептонема (лептотена)– или стадия тонких нитей. Идет спирализация хромосом, хромосома состоит из 2-х хроматид, на еще тонких нитях хроматид видны утолщения или сгустки хроматина, которые называются – хромомерами.
2) Зигонема (зиготена, греч. сливающиеся нити) - стадия парных нитей. На этой стадии попарно сближаются гомологичные хромосомы (одинаковые по форме величине), они притягиваются и прикладываются друг к другу по всей длине, т.е. коньюгируют в области хромомеров. Это похоже на замок «молния». Пару гомологичных хромосом называют биваленты. Число бивалентов равно гаплоидному набору хромосом.
3) Пахинема (пахитена, греч. толстая) – стадия толстых нитей. Идет дальнейшая спирализация хромосом. Затем каждая гомологичная хромосома расщепляется в продольном направлении и становится хорошо видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид такие структуры называют тетрадами, т.е. 4 хроматиды. В это время идет кроссинговер, т.е. обмен гомологичными участками хроматид.
4) Диплонема (диплотена)– стадия двойных нитей. Гомологичные хромосомы начинают отталкиваться, отходят друг от друга, но сохраняют взаимосвязь при помощи мостиков – хиазм, это места где произойдет кроссинговер. В каждом соединении хроматид (т.е. хиазме), осуществляется обмен участками хроматид. Хромосомы спирализуются и укорачиваются.
5) Диакинез – стадия обособленных двойных нитей. На этой стадии хромосомы полностью уплотнены и интенсивно окрашиваются. Ядерная оболочка и ядрышки разрушаются. Центриоли перемещаются к полюсам клетки и образуют нити веретена деления.
Хромосомный набор профазы I составляет - 2п4с
Таким образом, в профазу I происходит:
1. конъюгация гомологичных хромосом;
2. образование бивалентов или тетрад;
3. кроссинговер.
В зависимости от конъюгирования хроматид могут быть различные виды кроссинговера: 1 – правильный или неправильный; 2 – равный или неравный; 3 – цитологический или эффективный; 4 – единичный или множественный.
Метафаза I – спирализация хромосом достигает максимума. Биваленты выстраиваются вдоль экватора клетки, образуя метафазную пластинку. К центромерам гомологичных хромосом крепятся нити веретена деления. Биваленты оказываются соединенными с разными полюсами клетки.
Хромосомный набор метафазы I составляет - 2п4с
Анафаза I – центромеры хромосом не делятся, фаза начинается с деления хиазм. К полюсам клетки расходятся целые хромосомы, а не хроматиды. В дочерние клетки попадает только по одной из пары гомологичных хромосом, т.е. идет их случайное перераспределение. На каждом полюсе, оказывается, по набору хромосом - 1п2с, а в целом хромосомный набор анафазы I составляет - 2п4с
Телофаза I – по полюсам клетки находится целые хромосомы, состоящие из 2-х хроматид, но количество их стало в 2 раза меньше.
У животных и некоторых растений хроматиды деспирализуются. Вокруг них на каждом полюсе формируется ядерная мембрана.
Затем идет цитокинез.
Хромосомный набор образовавшихся после первого деления клеток составляет - п2с
Между I и II делениями нет S-периода и не идет репликация ДНК, т.к. хромосомы уже удвоены и состоят из сестринских хроматид, поэтому интерфазу II называют интеркинезом – т.е. происходит перемещение между двумя делениями.
Профаза II – очень короткая и идет без особых изменений, если в телофазу I не образуется ядерная оболочка, то сразу образуются нити веретена деления.
Метафаза II – хромосомы выстраиваются вдоль экватора. Нити веретена деления крепятся к центромерам хромосом.
Хромосомный набор метафазы II составляет - п2с.
Анафаза II – центромеры делятся и нити веретена деления разводят хроматиды к разным полюсам. Сестринские хроматиды называются дочерними хромосомами(или материнские хроматиды это и будут дочерние хромосомы).
Хромосомный набор анафазы II составляет - 2п2с.
Телофаза II – хромосомы деспирализуются, растягиваются и после этого плохо различимы. Образуются ядерные оболочки, ядрышки. Телофаза II завершается цитокинезом.
Хромосомный набор после телофазы II составляет – пс.
Значение мейоза.
1. Поддерживается постоянное число хромосом у видов, размножающихся половым способом, т.к. при слиянии гаплоидных клеток восстанавливается диплоидный набор хромосом.
2. Образуется большое количество различных комбинаций отцовских и материнских хромосом, за счет независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазу I. Число комбинаций пар хромосом определяется как 2n, где n – гаплоидный набор хромосом. У человека число комбинаций равно 223 = 8388608.
3. Происходит перекомбинация генетического материала, за счет кроссинговера, который идет в профазу I, на стадии пахинемы.
Схема мейотического деления
Схемы гаметогенеза.
 |
|
|
Образование половых клеток.
Процесс формирования половых клеток (гамет) называется гаметогенез. Образование женских половых клеток называется - овогенез, а мужских – сперматогенез.
Овогенез.
В своем образовании клетки проходят периоды:
I период- Размножения: На стадии эмбрионального развития из первичной диплоидной половой клетки в результате митоза образуются овогонии – это мелкие клетки с крупным ядром и небольшим количеством цитоплазмы (у человека количество овогоний равно 30000.)
II период- Роста: у млекопитающих и человека овогонии вступают в интерфазу и профазу I мейотического деления. В этот период идет репликация ДНК, упаковка хромосом, происходят все особенности профазы I деления ( на ст. пахинемы - кроссинговер). Клетки этого периода называются овоциты I порядка.В этот период можно выделить особую стадию – диктиотены, которая проходит между диплотеной и диакинезом. На этой стадии все сформировавшиеся овоциты I порядка заканчивают свой малый рост (как правило, у человека это между 3- им и 8-ым месяцами эмбрионального развития, а к моменту рождения и до 5 лет идет их полное формирование) и сохраняются без изменений долгие годы, например, у женщин этот период начинается с 12-13 лет и до 50-ти лет. С наступлением половой зрелости, один овоцит I порядка продолжает рост, т.е. объем клетки увеличивается, в ней накапливаются питательные вещества в виде: желточных и белковых гранул, жира и пигмента, а также, идут сложные морфологические и биохимические преобразования. Каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, которые обеспечивают его питание. Периоды размножения и роста идут в фолликулах. Зрелый фолликул заполнен жидкостью, внутри него формируется овоцит. Во время овуляции стенка фолликула лопается, и овоцит попадает в брюшную полость, а затем в маточные трубы, где идет следующий период - созревания.
III период- Созревания. В этот период идет два последовательных деления мейозом. В результате первого деления образуется овоцит II порядка и одно направительное или редукционное тельце. Овоцит II порядка – это крупная клетка, а редукционное тельце- это мелкая клетка, состоящая преимущественно из ядра и минимального количества цитоплазмы. Это происходит за счет особенностей цитокинеза, т.е. неравномерного разделения цитоплазмы. После второго мейотического деления цитоплазма снова распределяется не равномерно и образуется крупная овотида и направительное тельце. Первое направительное тельце также делится. В конце этого периода образуется овотида и 3-и направительные тельца. Период созревания протекает в маточных трубах и здесь же идет оплодотворение.
Биологический смысл образования направительных теле:
1. происходит равномерное распределение хромосомного набора по четырем клеткам.
2. весь объем цитоплазмы, т.е. питательные вещества перемещаются в яйцеклетку, для осуществления питания зародыша на первых этапах развития.
Таким образом, из одной клетки - овогонии образуется одна овотида и три направительных тельца, которые впоследствии разрушаются. Если оплодотворение не произошло, то овоцит II порядка погибнет и будет выведен из организма.
Строение женской половой клетки.
Женские половые клетки неподвижные, шарообразной формы и покрытые оболочками. Яйцеклетки готовы к оплодотворению непосредственно после завершения мейоза.
Яйцеклетки значительно крупнее соматических клеток, т.к. содержат питательные вещества. У некоторых видов животных накапливается столько желтка, что яйцеклетки становятся видимыми невооруженным глазом (Например: икринки рыб и земноводных, яйца рептилий и птиц).
Из современных животных наиболее крупные яйца у сельдевой акулы (диаметром 29 см), у страуса (диаметром 10,5 см), у курицы – диаметр 3,5 см. Яйцеклетки могут иметь дополнительные оболочки: белковые, кожистые, известковые. Оболочки выполняют функции защиты от внешних неблагоприятных факторов. Оболочки проницаемы для воздуха, но вирусы и бактерии не проходят, в особенностях через оболочки яиц птиц. У плацентарных млекопитающих оболочки яйцеклетки служат для внедрения зародыша в стенку матки и формирования плаценты.
Яйцеклетки по количеству желтка могут быть: Алецитальные - практически не имеющие желтка.
Олиголецитальные - малое количество желтка.
Мезолецитальные - среднее количество желтка
Полилецитальные - большое количество желтка.
По распределению желтка различают яйцеклетки:
Изолецитальные - равномерное распределение желтка по клетке, такие яйцеклетки по количеству желтка чаще олиго- или алецитальные (например, яйца иглокожих, двустворчатых, низших хордовых, млекопитающих.)
Центролецитальные - желток сосредоточен вокруг ядра в центре клетки, а цитоплазма по периферии.(например: яйца членистоногих). По количеству желтка это олиго- или мезолецитальные яйцеклетки.
Телолецитальные – желток сосредоточен на вегетативном полюсе. По содержанию желтка –это поли- или мезолецитальные яйцеклетки (например, яйца моллюсков, рыб, земноводных, пресмыкающихся и птиц.).
Анимальный – это полюс не содержащий желтка, на нем находится ядро и цитоплазма.
Сперматогенез.
Мужские половые клетки образуются в семенниках.
Семенник млекопитающих представляет собой многочисленные канальца, состоящие из нескольких слоев клеток.
Наружный слой клеток – это зона Размножения. Округлые диплоидные клетки с большим ядром и значительным количеством цитоплазмы называются - сперматогонии, которые образуются путем митоза в период эмбрионального развития, а также после рождения до полового созревания, за счет митозов увеличивается количество клеток и растет сам семенник. После полового созревания часть спермагониев перемещается в зону роста.
Зона Роста - клетки проходят интерфазу и профазу I. Величина клеток увеличивается незначительно, клетки называются - сперматоциты I порядка.
Зона или период Созревания – в этот период идет два последовательных деления мейозом, образуется вначале два сперматоцита II порядка, а затем четыре сперматиды, имеющие овальную форму и значительно меньшие размеры.
Период Формирования - продолжается несколько суток (у человека четыре недели.) В этот период происходят следующие процессы:
1)ядро уменьшается в размерах за счет плотной упаковки хромосом.
2)сокращается объем цитоплазмы и она приобретает жидкостно-кристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоидов к неблагоприятным условиям окружающей среды. Например, зрелые сперматозоиды в меньшей степени повреждаются ионизирующими лучами, чем незрелые половые клетки.
3) комплекс Гольджи перемещается к одному полюсу клетки и преобразуется в акросому - пузырек, содержащий ферменты, способные растворить оболочку яйцеклетки.
4) к противоположному полюсу от комплекса Гольджи перемещаются митохондрии, которые спирально укладываются, формируя шейку сперматозоида (это энергетический комплекс).
5) на этом же полюсе из центриолей формируется жгутик или хвостик, придающий подвижность клетки.
Образование сперматозоидов у человека идет 70 дней. Все сперматозоиды имеют отрицательный заряд, это не позволяет им склеиваться.
Отличия сперматогенеза от овогенеза:
1.Стадия размножения. Деление первичных половых клеток при сперматогенезе идет более интенсивно и продолжительно. Активное деление наступает при половой зрелости. Часть сперматогоний начинает смещаться к просвету семенного канальца (у человека) и проходит стадию роста, а часть клеток остается в периферической части канальца и делится митозом. Это происходит потому что смена стадий сперматогенеза идет непрерывно в течении всей жизни.
Количество овогоний на ст. размножения закладывается из первичных половых клеток на этапе эмбрионального развития и количество их не увеличивается (это примерно 2 млн.клеток)
2.Стадия роста. В сперматогенезе эта стадия выражена не очень ярко. При овогенезе ст. роста более продолжительная и образовавшиеся овоциты I порядка накапливают питательные вещества и могут появляться хромосомы типа «ламповых щеток». На ст. роста клетки проходят интерфазу и профазу I деления. В овогенезе в профазу I между ст. диплонемой и диакинезом есть ст. диктиотены, когда останавливаются мейотические преобразования на несколько лет.
3.В результате сперматогенеза – образуется четыре равноценные клетки, но отличающиеся по наследственной информации, а в результате овогенеза образуется - одна овотида (будущая яйцеклетка) и три направительных или редукционных тельца.
4.В сперматогенезе есть стадия формирования, когда из неподвижных сперматид образуются подвижные сперматозоиды.
5.Все стадии сперматогенеза проходят в семенниках. При образовании женских половых клеток: ст. размножения и роста – в яичниках, а ст. созревания – в маточных трубах.
Патология клетки.
Под воздействием различных: физических, химических или биологических повреждающих факторов могут возникать изменения в строении молекул (например, ДНК, РНК, белка), структуре органелл (митохондрий, ЭПС и др.), метаболизме клетки, либо нарушения ее деления.
Первыми подвергаются изменению внутренние структуры клетки, а только потом ядро.
В 1858г. Р. Вирхов указывал, что: «всякое болезненное изменение связано с каким-то патологическим процессом в клетках, составляющих организм». Патологические процессы организма начинаются изменениями в клетках. В настоящее время эти процессы изучаются и клетка рассматривается в едином комплексе, где отдельные функции взаимосвязаны и сбалансированы друг с другом. Поэтому нарушение и выпадение отдельных этапов клеточного метаболизма должно приводить к активации запасных, обходных путей или к развертыванию событий уже патологических. Например. Сахарный диабет характеризуется гипергликемией – повышенным содержанием сахара в крови, что сопровождается рядом патологических изменений клеток печени, почек, клеток сосудистой системы. Первичным же является недостаточная функция β-клеток в островках Лангерганса поджелудочной железы, которые вырабатывают гормон – инсулин. В таких клетках наблюдается резкое падение числа секреторных β-гранул, содержащих этот гормон полипептидной природы. Следовательно, весь ход событий при этом заболевании начинается с нарушения синтеза и выведения специального клеточного белка (причины этого могут быть различны).
При наследственных формах миопатий в мышечных клетках, митохондрии превращаются в вакуоли, появляется большое количество лизосом, постепенно исчезают миофиламенты (сократительные элементы мышц), т.е. размер мышечных волокон уменьшается, идет атрофия.
Митохондрии могут служить индикатором повреждения клеток.
При ряде заболеваний митохондрии изменяют форму, размер, плотность матрикса, количество крист, могут набухать и превращаться в вакуоли, при этом идет не только нарушение энергообразования, но и повышенное высвобождения АТФ в цитоплазму. Например, в регенерирующих, опухолевых клетках – митохондрий меньше, либо они имеют вид пузырьков, соответственно ослаблен окислительный процесс.
Эндоплазматическая сеть способна образовывать вакуоли различной формы и размеров, следовательно, в клетке прекращаются процессы синтеза веществ, значит сложных органических веществ в клетке не будет. В мышечных клетках не будет накапливаться Са++ для сокращений. Постепенно и пластинчатый комплекс перестает выполнять свои функции, т.к. эти органеллы функционально связаны, т.е. произойдет редукция его компонентов. С нарушением функции комплекса Гольджи не будут образовываться лизосомы, соответственно не произойдет расщепления отработанных структур или веществ, проникших в клетку.
Наоборот, при нарушении целостности мембраны лизосом гидролитические ферменты попадут в цитоплазму и приведут к аутолизису (греч. auto– сам, lisis - растворение) клетки. Утрата лизосомами какой-либо из ферментативных систем приводит к тяжелым заболеваниям – болезням накопления веществ. Эти болезни могут проявлятся в недостаточности развития скелета, ряда внутренних органов, центральной нервной системы и т.д. С дефицитом лизосомных ферментов связывают развитие атеросклероза, ожирения и других нарушений.
Плазмалемма может отреагировать увеличением или сглаживанием поверхности, т.е. исчезновении микроворсинок, нарушением контактов клеток, разрывом плазмалеммы.
В ядро может проникнуть вода, что приводит к отеку, либо наоборот, может наступить сжатие ядра с конденсацией хромосом по краям, в его складчатости. Изменится диаметр ядерных пор. Оно начинает подвергаться фрагментации и растворению.
Другой уровень клеточной патологии – изменение регуляторных процессов. Это могут быть нарушения регуляции обменных процессов, приводящие к отложению различных веществ. Нарушения обменных процессов могут приводить к накоплению продуктов обмена. Такие нарушения чаще всего связаны с недостаточностью выработки ферментов, необходимых для обменных процессов. Например, при наследственном заболевании – подагре, нарушается обмен нуклеотидов, образуется избыток мочевой кислоты, соли которой (ураты) выпадают в тканях (хрящах, суставах), вызывая некроз и из-за избытка лейкоцитов в этих очагах возникает воспаление.
Такие наследственные заболевания, как гликогенозы, связаны с нарушением обмена гликогена. Гликоген откладывается в печени, почках, сердце, скелетных мышцах и это приводит к нарушению нормального углеводного обмена.
Эти постепенные и не одновременные процессы в различных органоидах клетки приводят к необратимым нарушениям жизнедеятельности клеток, затем к их гибели.
Нерегулируемое деление клеток лежит в основе образования опухолей. Меланоциты – это клетки заполненные пигментом меланином. На губительное действие ультрафиолета первыми отвечают меланоциты родимых пятен. Безостановочно делясь, они дают начало росту злокачественной опухоли – меланоме. К несчастью, меланома быстро прогрессирует и, как правило, рано дает метастазы, поражая кожу, глаза, органы пищеварения.
Дата: 2018-12-21, просмотров: 1288.
