Размножение клеток растений и животных

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

Размножение или пролиферация (от лат. proles — потомство, ferre — нести) клеток — это процесс, который приводит к росту и обновлению клеток. Данный процесс характерен как для одноклеточных, так и многоклеточных организмов.

Клетки-организмы (одноклеточные организмы) размножаются простым делением надвое (бактерии, саркодовые), множественным делением (споровики и др.) или другим путем. Поэтому у бактерий и одноклеточных животных удвоение клеток представляет собой размножение их как самостоятельных организмов, поскольку из исходной формы (организма) образуется две новые клетки, каждая из которых является организмом. Каждая дочерняя клетка (организм) получает полную генетическую информацию, несомую исходной клеткой-организмом.

Соматические клетки многоклеточных организмов размножаются путем сложного деления, которое получило название митоти-ческого деления и которое в общем виде представляет собой механизм, посредством которого одиночные клетки репродуцируют себя. Образовавшиеся в результате деления дочерние клетки подобны исходной (материнской) клетке, отличаясь от последней лишь меньшими размерами. Однако вслед за делением дочерние клетки мгновенно начинают расти и быстро достигают размеров материнской клетки.

Биологический смысл митотического деления состоит в том, что оно является ключевым событием в точной репликации всех хромосом еще до того, как произойдет деление ядра и клетки. В результате митоза дочерние клетки после деления получают хромосомы в точно таком же количестве, какое имела их родительская (материнская) клетка. Следовательно, митотическое деление есть особый способ упорядоченного деления клеток, при котором каждая из двух дочерних клеток получает хромосомы в точно таком же количестве и точно такого же строения, что и хромосомы, которые имела материнская клетка. При каждом митозе образуется копия каждой хромосомы и действует точный механизм их распределения между дочерними клетками.

В митотическом делении клетки различают две стороны — разделение исходного ядра на два дочерних ядра (равное деление хромосом), называемое кариокинезом (от греч. caryon — ядро, kinesis — движение) и представляющее собой, по существу, хромосомный цикл, и следующее затем разделение цитоплазмы с образованием двух дочерних клеток, называемое цитокинезом (от греч. cytos — клетка, kinesis — движение) и представляющее собой цитоплазматический цикл. Каждая из дочерних клеток содержит одно дочернее ядро.

Кариокинез и цитокинез протекают синхронно, причем в кариоки-незе имеет место чередование синтеза ДНК с митозом, тогда как цитокинез чередуется с ростом клеток (удвоением в числе клеточных компонентов).

Существенной особенностью митотического деления является то, что оно в значительной мере сходно у всех организмов. Совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до другого, получило название митотического цикла.

Интерфаза предшествует митозу, и функциональное содержание ее заключается в том, что в ней происходит синтез ДНК (рис. 58), причем ее длительность составляет не менее 90% в течение всего клеточного цикла. Различают три последовательных периода интерфазы, а именно: пресинтетический, синтетический и постсинтетический.

Пресинтетический период (G₁), который часто называют еще первым интервалом (от англ. gap — интервал), является начальным периодом интерфазы. В этот период ДНК еще не синтезируется, однако происходит накопление РНК и белков, в том числе и белков, необходимых для синтеза ДНК. Увеличивается количество митохондрий. Обычно этот период длится 12-24 часа.

Синтетический период (S) следует за G₁-периодом и характеризуется тем, что в этот период в клетке происходит синтез (репликация) ДНК, в результате чего количество ее удваивается. В этот период продолжается также синтез РНК и белков. Очень важно, что к концу этого периода каждая из хромосом удваивается и состоит уже из двух сестринских хроматид, удерживаемых центромерои. Можно сказать, что наиболее фундаментальной особенностью S-периода является репликация генов и удвоение набора генов каждой дуплицированной хромосомы. Длительность S-периода обычно составляет около 5 часов.

Постсинтетический период (G₂) характеризуется остановкой синтеза ДНК и накоплением энергии. Однако продолжается синтез РНК и белков, формирующий нити веретена деления. Длительность G₂-периода составляет 3—6 часов.

Митоз совершается на протяжении четырех последовательных фаз, а именно: профазы, метафазы, анафазы и телофазы (рис. 59.).

В профазе в начале происходит конденсация и спирализация (скручивание) хромосом, в результате чего они становятся видимыми при микроскопии окрашенных препаратов. Увеличивается диаметр каждого завитка. Ядерная мембрана растворяется под действием ферментов, ядрышко исчезает. Центросома делится на две центриоли, после чего последние расходятся к полюсам клетки. Отмечается также фосфорилирование отдельных клеточных белков. Затем между полюсами начинает формироваться ахромати-новая фигура, похожая на веретено. Оно состоит из белка и РНК. К концу этой фазы ахроматиновая фигура вытягивается вдоль клетки, становясь веретеном. Структурно веретено представляет собой двухполюсную структуру, построенную из микротрубочек и различных белков. Хроматиды (сестринские хроматиды) удерживаются вместе центромерои. Длительность профазы составляет примерно 30-60 минут.

В метафазе хромосомы располагаются на экваторе веретена. Они имеют вид толстых образований, плотно свернутых спиралью, что облегчает подсчет и изучение их структуры с помощью микроскопа. Будучи прикрепленными к нитям веретена центромерои, к которой прикрепляются особые белковые комплексы (кине-тофоры), связанные с отдельными микротрубочками хроматиды, пока удерживаются вместе, но плечи их уже разъединены. Длительность метафазы составляет 2—10 минут.

В анафазе наступает разделение кинетохоров, а затем и продольное разделение хромосом, в результате чего каждая сестринская хро-матида имеет собственную центромеру и становится дочерней хромосомой. Хромосомы удлиняются и двигаются к соответствующим полюсам веретена. Анафаза длится 2-3 минуты. Репликация хромосомных концов (теломер), длина которых составляет 2—20 кб., требует теломеразы.

В телофазе (от греч. telos — конец) дочерние хромосомы достигают полюсов, вытягиваются и деспирализуются. Кинетохорные трубочки исчезают. Образуется ядерная оболочка, вновь появляется ядрышко. Длительность составляет 20-30 минут.

На заключительном этапе клеточного деления происходит ци-токинез, который начинается еще в анафазе. Этот процесс заканчивается образованием в экваториальной зоне клетки перетяжки, которая разделяет делящуюся клетку на две дочерние клетки. Перетяжка обеспечивается сокращением кольца, сформированного филаментами актиновой природы.

В отличие от соматических клеток животных в клетках растений из-за ригидности их стенок вместо образования сократительного кольца формируется пластинка между будущими дочерними клетками. На каждой из сторон этой пластинки откладывается целлюлоза, после чего она становится клеточной стенкой.

Каждое клеточное деление является непрерывным процессом, поскольку ядерные и цитоплазматические фазы, вопреки различиям в содержании и по значению, координированы во времени.

Продолжительность митотических циклов разных клеток различна и составляет от нескольких часов до нескольких дней. Однако она зависит от типа тканей, физиологического состояния, внешних факторов (температура, свет).

Клеточный цикл эукариотических клеток регулируется последовательной активацией циклинзависимых киназ (СДК) путем взаимодействия их с белками-циклинами. Комплекс циклин-СДК оказывается полностью активированным фосфорилированием треонинового остатка в Т-петле СДК, осуществляемым специфической СДК-активирующей киназой (САК). При этом комплекс циклин-СДК вовлекается в инициацию как митоза, так и репликации ДНК. Регуляция митоза зависит от регуляции СДК.

Существуют и другие регуляторы клеточного цикла. В частности известны регуляторы, ингибирующие СДК. Такими ингибиторами являются белки р21, р16 и р27. Они ингибируют функции киназ также путем связывания с ними.

Хромосомная ДНК в клетках организмов-эукариотов реплици-руется лишь один раз в клеточном цикле. Поэтому давно возник вопрос о механизме, ограничивающем лишь один раунд репликации ДНК в клеточном цикле. Предполагают существование так называемого лицензирующего фактора репликации (licensing factor), который позволяет репликацию. В подтверждение этого взгляда установлены лицензирующие белки MSM, которые обычно связаны с хромосомами, но с началом S-фазы освобождаются от этой связи, позволяя репликацию ДНК, а после того, как синтез ДНК завершается, вновь связывается с хромосомами.

Разные ткани характеризуются разной митотической активностью. Поэтому в зависимости от митотической активности различают стабильные, растущие и обновляющиеся ткани. Стабильные ткани — это ткани, в которых клетки не делятся, а количество клеточной ДНК постоянно. Например, клетки центральной и периферической нервной системы не делятся. В этих клетках происходят лишь возрастные изменения. Растущие ткани — это ткани, в которых клетки живут всю жизнь, но среди последних имеются такие, которые делятся посредством митоза. В результате этого наступает увеличение размеров органов. Примером растущих тканей являются ткани почек, желез внутренней секреции, скелетная и сердечная мускулатуры. Обновляющиеся ткани — это ткани, в которых многие клетки подвержены митозам, в результате чего погибающие клетки компенсируются вновь образующимися. Примерами обновляющихся тканей являются клетки желудочно-ки-шечного, дыхательного и мочеполового трактов, эпидермиса, костного мозга, семенников и др. Для митозов характерны суточные колебания, волны.

У высших организмов митотическое деление клеток обеспечивает их рост с последующим увеличением массы тела и дифференциацией клеток. По мере индивидуального развития человека количество его клеток увеличивается, достигая у взрослого человека более чем 10 клеток и оставаясь затем константным.

Как уже отмечено, митохондрии и хлоропласты способны к делению в клетках эукариотов, но контроль их деления не ясен. Установлено лишь, что в геноме клеток растений существует ген, который, возможно, принимает участие в контроле деления хло-ропластов.

Для объяснения природы старения клеток предложено несколько гипотез, в которых придается значение ошибкам биосинтетических механизмов клеток, механизмам защиты от злокачественного перерождения нормальных клеток или другим причинам. Однако ни одна из известных гипотез не является исчерпывающей в объяснении феномена старения клеток.

Установлено, что для клеток во многих случаях характерен апоптоз, под которым понимают генетическую программу, в результате которой клетки совершают суицид. Можно сказать, что апоптоз — это эволюционно сохраняемый процесс. С помощью этого процесса многоклеточные организмы освобождаются от излишних или потенциально вредных клеток. Этот феномен отличен от старения клеток. На примере нематоды Caenorhabditie elegans было выяснено, что клеточный суицид контролируется генным набором, состоящим из трех генов, контролирующих синтез белка СЕД-3, СЕД-4 и СЕД-9, регулирующих апоптоз. У млекопитающих выявлены белки-2, которые регулируют апоптозную смерть клеток. Полагают, что апоптоз имеет значение в этиологии многих наследственных болезней (болезнь Альцгеймера и Др.), аутоиммунных нарушений, сердечно-сосудистых болезней, возрастных нарушений и даже СПИДа.

Однако погибающие клетки замещаются новыми. Считают, что клеточное содержание организма человека обновляется примерно каждые семь лет. Особенно сильно замещение клеток происходит в крови за счет интенсивного образования кровяных клеток в кроветворных тканях. Применительно к другим видам клеток процесс обновления происходит с очень высокой скоростью. Например, эпителий желудка и кишечника крыс обновляется каждые 72 и 38 часов соответственно, эпителий тонкого кишечника человека — каждые 7-8 дней. Однако нервные клетки функционируют (живут) на протяжении всей жизни организмов.

Наряду с делением клеток путем митоза известен амитоз (от греч. а — не, mytosia — деление ядра), под которым понимают прямое деление ядра клетки. При амитозе сохраняется интерфазное состояние ядра, ядрышко, ядерная мембрана. Ядро клетки делится на две части без формирования веретена, в результате чего образуется двухъядерная клетка. Амитоз встречается иногда в клетках скелетной мускулатуры, кожного эпителия, соединительной ткани. Однако считают, что амитоз является аномальным механизмом в размножении клеток.

Считают, что митотический цикл у высших организмов является результатом эволюции разделительного механизма эукарио-тов. В пользу этого предположения свидетельствуют результаты сравнения разделительных механизмов бактерий, некоторых водорослей, дрожжей, простейших и млекопитающих. Это сравнение показывает, что усложнение митотического аппарата происходит по мере усложнения организации и функций организмов, принадлежащих к разным систематическим группам.

Прокариотические клетки размножаются делением на две части. Эукариотические создают себе подобных путем удвоения и последующего деления генетического материала ядра и тела. Исключение составляют структурные единицы, образующиеся посредством слияния.

Клетки, полностью прошедшие процесс формирования, функционируют до момента деления или гибели.

Не размножаются клеточным делением вирусы, так как они лишены клеточного строения. Для их роста и развития необходимы чужие ресурсы, используя которые вирусы копируют самих себя.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Основные способы и их характеристика

Процесс размножения клеток прокариот прост: уже существующее образование удлиняется, в нем формируется поперечная перегородка, а затем дочерние образования расходятся. Так размножаются бактерии, сине-зеленые водоросли.

Эукариотические клетки делятся двумя способами, которые в биологии называются митоз и мейоз.

Митоз

Митоз — это непрямое деление эукариотической клетки.

С точки зрения биологии основной характеристикой митоза является одинаковое распределение хромосом между новыми ядрами. Это обеспечивает формирование генетически идентичных клеток, позволяет сохранять преемственность поколений.

Процесс условно делится на 5 фаз:

Профаза — появление конденсированных хромосом в ядре.
Прометофаза — разрушение оболочки ядра, расположение хромосом в экваториальной зоне веретена деления.
Метафаза — перемещение хромосом в экваториальную плоскость.
Анафаза — синхронное расхождение сестринских хроматид, формирование дочерних хромосом.
Телофаза — достижение дочерними хромосомами полюсов веретена деления, деконденсация.

Продолжительность митоза варьируется от 30 минут до 3 часов. Растениям на этот процесс требуется 2–3 часа. Животным — 30–55 минут.

В природе существует такое явление, как амитоз — деление клетки, при котором ядро раздваивается без сохранения симметрии при распределении хромосом. Это особенность стареющих и патологических образований. Кроме того, амитозом является почкование дрожжей.

Мейоз

Мейоз — это прямое деление ядра клетки, сопровождающееся уменьшением числа хромосом в два раза.

Для живых организмов мейоз имеет большое значение: способствует предотвращению удвоению количества хромосом в каждом последующем поколении, создает основу для комбинативной изменчивости.

Ход процесса хорошо виден в таблице:

Результатом мейоза становится появление четырех гаплоидных единиц из одной диплоидной.

У некоторых одноклеточных протекание мейоза отличается от классического варианта. Для них свойственен одноступенчатый процесс — менее эффективный в плане рекомбинации генома и более примитивный.

В чем отличие прямого способа от непрямого

К основным отличиям относятся следующие черты:

Прямое деление характерно для созревающих половых клеток и спор грибов. Непрямое происходит в соматических.
Прямое реализуется посредством двух сменяющих друг друга делений. Непрямое имеет только одно.
Прямое лежит в основе полового размножения. Непрямое свойственно для бесполого.
В результате прямого формируются четыре гаплоидные единицы. Итогом непрямого становится получение двух диплоидных.

Сходство между двумя способами можно проследить, если сравнить митоз и второе деление мейоза: в обоих процессах одинарные сестринские хромосомы расходятся к полюсам.

ГОСТ

Размножение клетки

Все эукариотические клетки образуются в результате удвоения, а потом деления генетического материала ядра (митоз, мейоз) и деления тела клетки (цитокинез), за исключением тех клеток, которые образуются за счёт слияния.

Клетки, которые один раз сформировались, живут и функционируют до тех пор, пока не поделятся снова или погибнут.

Эритроциты, нейроны и мышечные клетки сердца не способны к делению.

В связи с тем, что длительность жизни каждой клетки ограничена, многоклеточный организм, чтобы существовать долго, должен образовывать новые клетки с той же скоростью, с которой гибнут старые.

Деление клеток – важнейшее явление в жизни всех организмов.

Одно из положений клеточной теории утверждает, что новые клетки образуются только из предидущих. Этот процесс и называется делением клеток.

У одноклеточных организмов жизнь начинается образованием зиготы в результате слияния гамет. Во время интенсивного деления зиготы образуются миллиарды клеток, которые дифференцируются, растут и формируют ткани и органы.

С размножением клеток (пролиферацией) связаны рост и оновление многих структур в многоклеточном организме. После нового формирования организма клетки теряют способность к интенсивному размножению, хотя время от времени делятся для замещения клеток, которые погибли, и поддержания целостности тканей, органов и всего организма.

В основании деления клеток лежит молекулярно-генетический механизм – репликация молекул ДНК.

Митоз – непрямое деление клеток

Все клетки многоклеточного организма возникают в результате размножения (деления) ранее существующих клеток.

Митоз (гр. mitos – нить) – это сложный процесс деление ядра, в результате которого образуются две дочерние ядра, в каждом из которых имеется тот же набор хромосом, что и в материнском ядре, происходит точное распределение хромосом с имеющейся в них ДНК между дочерними клетками.

Готовые работы на аналогичную тему

Процесс митоза является частью жизненного цикла клетки и условно делится на пять последовательных фаз:

профазу;
прометафазу;
метафазу;
анафазу;
телофазу.

Длительность каждой фазы митоза может быть разной – от нескольких минут до сотен часов. Это зависит от типа клеток, тканей, активности органов, физиологического состояния организма, а также от факторов внешней среды (температуры, влажности, освещения, химических веществ и т.п.) и внутренних факторов (гормонов и нейромедиаторов).

Профаза.

Когда клетка входит в стадию профазы, содержимое ядра существенно изменяется. Длинные волокна хроматина скручиваются, уплотняются, образуют петли и спирали. Они хорошо заметны в световом микроскопе как отдельные хромосомы. На этой стадии каждая хромосома состоит из двух хроматид, находящихся друг возле друга по всей длине. Пары центриолей отдаляются друг от друга в направлении к противоположным концам клетки, образуя два полюса деления. Эти структуры будут залучены в организацию микротрубочек веретена деления.

Прометафаза.

Начало прометафазы отличается внезапной (20-30 с) дезинтеграцией ядерной оболочки на мелкие везикулы, которые подобны везикулам эндоплазматической сети. Теперь микротрубочка веретена деления может попасть в ядро. Кариоплазма и цитоплазма смешиваются. Хромосомы ещё более уплотняются, потом на центромерах хромосом образуются кинетохоры – специальные белки, от которых отходят микротрубочки. Группы микротрубочек веретена деления взаимодействуют с кинетохорными микротрубочками, что и обеспечивает движение хромосом. Кинетохорные микротрубочки направлены в разные стороны от двух сестринских хроматид и могут тянуть их в разные стороны, что приводит к направленному движению хромосом.

Метафаза.

Расположение хромосом в экваториальной плоскости означает, что клетка находится в стадии метафазы. Сгруппированные таким образом хромосомы имеют название метафазной пластинки. В таком виде они удерживаются за счёт натяжения микротрубочек. В дальнейшем микротрубочки, присоединённые к кинетохорам, начинают растягивать хромосому в разные стороны таким образом, что дочерние хроматиды отделяются друг от друга. Во время метафазы хромосомы находятся в упорядоченном состоянии, имеют чёткое строение и хорошо видимы в световом микроскопе. Потому исследование кариотипов проводят именно в этой фазе. В конце фазы завершается репликация центромерного участка ДНК, а хроматиды п рассоединяются.

Анафаза.

Во время анафазы хроматиды каждой хромосомы растягиваются микротрубочками веретена деления друг от друга и перемещаются к противоположным частям клетки. Все хроматиды двигаются с одинаковой скоростью. Дочерние анафазные хромосомы (раньше были хроматидами метафазной хромосомы) содержат по одной молекуле ДНК. Она палочкообразной формы, но имеет изгиб возле центромеры. Их расхождение происходит одновременно и быстро. Когда анафаза завершается, в разных частях клетки, которая делится, собираются два полные равноценные наборы хромосом. Генетическая формула этих наборов – 2n2c.

Телофаза.

Два идентичные наборы хромосом находятся на противоположных концах веретена, которое начинает распадаться. Вокруг каждой из групп хромосом везикулы сливаются и образуют новые ядерные оболочки. Наследственный материал хромосом начинает раскручиваться (деспирализоваться) до состояния хроматина, который характерен для интерфазы. Снова появляются ядрышка. Когда эти изменения завершаются, митоз добегает конца, и каждое из образованных ядер снова входит в начало следующего клеточного цикла.

Биологический смысл митоза – точное и равномерное распределение генетического наследственного материала между дочерними клетками.

Значение процесса размножения

Размножение, или воспроизведение себе подобных, является неотъемлемым свойством всех живых организмов – от бактерий до человека. Этот процесс обеспечивает существование во времени каждого вида растений и животных, поддержание его численности наследственности между отдельными поколениями. Лишь путём размножения (деления) существующих клеток могут возникать новые. Рост, индивидуальное развитие и постоянное самообновление тканей многоклеточных организмов определяются процессами деления клеток. Поддержание жизни таких особей во времени также обуславливается размножением клеток, поскольку длительность существования большинства клеток короче, чем особи.

Деление клеток – основа размножения и индивидуального развития организмов.

РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК

Строение ядра клетки: п —протоплазма, яо — ядерная оболочка, я — ядрышко.

Сколько клеток в теле взрослого человека или крупного животного? Сколько их у дуба или липы? Многие миллионы. Но и человек, и собака, и дуб начали свое существование с одной оплодотворенной яйцевой клетки. Пока организм растет и развивается, размножаются и его клетки, да и позже, когда организм достигнет предельного роста, размножение клеток не останавливается, так как молодые клетки необходимы для замены отмирающих. Многолетние растения обладают, кроме того, неограниченным ростом. Множество клеток сбрасывает дерево в опадающих осенью листьях, но еще больше клеток появляется весной в новой листве.

Это возможно только потому, что клетки размножаются. Однако к размножению способны далеко не все клетки многоклеточного организма. Многие из них приспособлены к определенным ограниченным видам жизнедеятельности и утратили способность размножаться. У животных не размножаются, например, нервные и мускульные клетки, эритроциты крови. Новые же такие клетки образуются из особых неспециализированных клеток.

У красных кровяных телец — эритроцитов нет ядра, и размножаться они не способны. В крови человека они живут всего около 30 дней, а затем погибают. Между тем эритроциты нужны организму в огромном количестве, так как они доставляют кислород из легких во все части тела. Достаточно сказать, что в кубическом миллиметре крови здорового человека около 5 млн. эритроцитов.

Как же пополняется число эритроцитов в крови? Эритроциты образуются в так называемых кровотворных органах, а именно в костном мозгу, в результате размножения особых клеток, имеющих ядра.

У высших растений делящиеся клетки сосредоточены преимущественно в определенных местах растений или в определенных тканях. Так, например, почки и новые побеги образуются размножением клеток только в точке роста растения: корень растет в длину размножением клеток кончика корня, стебель утолщается за счет размножения клеток особой ткани — камбия.

ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК

Чтобы понять процесс размножения клеток, необходимо ознакомиться подробнее со строением клеточного ядра, так как его роль в делении клетки особенно велика.

Ядро и протоплазма есть в каждой живой полноценной клетке. Многочисленные опыты расчленения клеток показали, что ни протоплазма без ядра, ни ядро без протоплазмы существовать не могут и погибают.

Понятно поэтому, что на строение ядра ученые обращали особое внимание.

Изучение ядра показало, что на различных этапах жизни клетки оно выглядит неодинаково. У ядра в неделящейся, но растущей клетке иное строение, чем во время деления. Строение ядер неделящихся клеток довольно разнообразно. В наиболее типичных случаях различают в ядре ядерную оболочку и жидкое содержимое ядра, в котором часто заметны одно или несколько плотных телец — ядрышек. Кроме того, в ядре можно иногда наблюдать тончайшую сеть переплетающихся нитей.

Фазы деления клетки

По-другому выглядит строение ядра перед началом деления клетки. В ядре происходит ряд изменений, закономерно следующих одно за другим, и, что особенно важно, эти изменения происходят очень сходно у всех растений и животных.

Под микроскопом в начале деления клетки можно различить в ядре нити, спутанные в плотный клубок (1).

Индивидуальные различия между хромосомами дали возможность установить, что для каждой хромосомы есть в клетке парная ей. В клетках ржи 14 хромосом — семь пар; у человека в клетке 48 хромосом — 24 пары.

На следующей стадии деления клетки оболочка ядра растворяется. К этому времени в протоплазме образуется так называемое веретено деления. Оно состоит из тончайших протоплазматических нитей, сходящихся к двум противоположным полюсам клетки. Хромосомы располагаются по экватору веретена (5). В это время становится заметным, что каждая из хромосом начинает расщепляться продольно на две дочерние. Расщепившиеся хромосомы прикрепляются к нитям веретена и расходятся к полюсам, так что из каждых двух дочерних хромосом одна отходит к одному полюсу, а другая — к другому (6). В результате к каждому полюсу отходит столько хромосом, сколько их было в материнской клетке. Если в ней было 48 хромосом, то к каждому полюсу веретена отойдет также 48 хромосом. Другими словами, каждому размножению клетки предшествует закономерное размножение хромосом.

Затем хромосомы удлиняются, становятся более тонкими и собираются в клубок. Одновременно вокруг хромосом формируются ядерные оболочки двух дочерних ядер (7), а там, где был экватор веретена, появляется перетяжка (5), делящая материнскую клетку на две дочерние (9).

Двойное и одинарное количество хромосом в клетках растения наяды.

Так происходит деление подавляющего большинства клеток растений и животных.

Изучение деления клеток показало:

1. Клеткам каждого вида животного или растения свойственно определенное число хромосом.

2. Хромосомы парны, т. е. в одном и том же ядре каждой клетки хромосомы представлены двумя подобными образованиями.

3. Перед делением клетки каждая хромосома размножается, расщепляясь продольно, в результате чего ядра дочерних клеток получают то же количество хромосом, какое было в материнской клетке.

Все это приводит к выводу, что хромосомы — очень важная часть клетки. Между протоплазмой и ядром происходит постоянное взаимодействие, связанное с обменом веществ и сложнейшими биохимическими процессами, происходящими в клетке. Размножение хромосом при делении клетки показывает, что в результате этого процесса в клетке формируются хромосомы, подобные существующим.

Многочисленные опыты дают основание полагать, что хромосомы представляют собой те части клеток, от которых зависят наследственные особенности каждого вида растений или животных.

Пожалуй, самое замечательное в органическом мире состоит в том, что всякое живое существо начинает свою жизнь с одной клетки — оплодотворенного яйца. И вот в тысячах тысяч поколений клеток сохраняется определенное количество хромосом и индивидуальность каждой из них.

Чем же объясняется парность хромосом в клетках? Почему каждая хромосома представлена в клетке двумя подобными образованиями? Каков биологический смысл этого явления? В живых организмах происходят и такие деления клеток, при которых число хромосом в дочерних клетках уменьшается вдвое — из каждой пары остается одна хромосома. Это происходит при созревании половых клеток. Поэтому в обычных условиях в зрелом яйце и в зрелом сперматозоиде животного имеется половинное количество хромосом — по одной из каждой пары. При оплодотворении, т. е. при слиянии двух созревших половых клеток, сливаются и их ядра. В результате в оплодотворенном яйце будет снова полное (парное) количество хромосом.

Значит, в оплодотворенном яйце половина хромосом — отцовские, а половина — материнские. Это соотношение сохраняется во всех клетках развивающегося организма, так как при всех делениях клеток хромосомы размножаются.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Клетка – это структурная и функциональная единица живого организма, которая несет генетическую информацию, обеспечивает обменные процессы, способна к регенерации и самовоспроизведению.

Есть одноклеточные особи и развитые многоклеточные животные и растения. Их жизнедеятельность обеспечивается работой органов, которые построены из разных тканей. Ткань, в свою очередь, представлена совокупностью клеток схожих по строению и выполняемым функциям.

Клетки разных организмов имеют свои характерные свойства и строение, но есть общие составляющие присущие всем клеткам: и растительным, и животным.

Органеллы свойственные всем типам клеток

Ядро – один из важных компонентов клетки, содержит генетическую информацию и обеспечивает передачу ее потомкам. Окружено двойной мембраной, что изолирует его от цитоплазмы.

Цитоплазма – вязкая прозрачная среда, заполняющая клетку. В цитоплазме размещены все органоиды. Цитоплазма состоит из системы микротрубочек, которая обеспечивает четкое перемещение всех органелл. А также контролирует транспорт синтезированных веществ.

Клеточная мембрана – оболочка, которая отделяет клетку от внешней среды, обеспечивает транспорт веществ в клетку и выведение продуктов синтеза или жизнедеятельности.

Эндоплазматическая сеть – мембранная органелла, состоит из цистерн и канальцев, на поверхности которых происходит синтез рибосом (гранулярная ЭПС). Места, где нет рибосом, образуют гладкий эндоплазматический ретикулум. Гранулярная и агранулярная сеть не отграничены, а переходят друг в друга и соединяются с оболочкой ядра.

Комплекс Гольджи – стопка цистерн, сплюснутых в центре и расширенных на периферии. Предназначен для завершения синтеза белков и дальнейшего транспорта их из клетки, вместе с ЭПС образует лизосомы.

Митохондрии – двухмембранные органоиды, внутренняя мембрана формирует выступы внутрь клетки – кристы. Отвечают за синтез АТФ, энергетический обмен. Выполняет дыхательную функцию (поглощая кислород и выделяя СО₂).

Рибосомы – отвечают за синтез белка, в их структуре выделяют малую и большую субъединицы.

Лизосомы – осуществляют внутриклеточное переваривание, за счет содержания гидролитических ферментов. Расщепляют захваченные чужеродные вещества.

Как в растительных, так и животных клетках есть, помимо органелл, непостоянные структуры — включения. Они появляются при повышении обменных процессов в клетке. Они выполняют питательную функцию и содержат:

Зерна крахмала в растениях, и гликоген — в животных;
белки;
липиды – высокоэнергетические соединения, обладают большей ценностью, чем углеводы и белки.

Есть включения, не играющие роли в энергетическом обмене, они содержат продукты жизнедеятельности клетки. В железистых клетках животных включения накапливают секрет.

Органеллы свойственные только растительной клетке

Органеллы растительной клетки

Клетки животных в отличие от клеток растений не содержат вакуолей, пластид, клеточной стенки.

Клеточная стенка формируется из клеточной пластинки, образуя первичную и вторичную клеточную оболочки.

Первичная клеточная стенка встречается в недифференцированных клетках. В ходе созревания между мембраной и первичной клеточной стенкой закладывается вторичная оболочка. По своему строению она сходна с первичной, только имеет больше целлюлозы и меньшее количество воды.

Вторичная клеточная стенка оснащена множеством пор. Пора – это место, где между первичной оболочкой и мембраной отсутствует вторичная стенка. Поры размещены попарно в смежных клетках. Размещенные рядом клетки связываются друг с другом плазмодесмой – это канал, представляющий собой тяж цитоплазмы, выстланный плазмолеммой. Через него клетки обмениваются синтезированными продуктами.

Функции клеточной стенки:

Поддержание тургора клетки.
Придает форму клеткам, выполняя роль скелета.
Накапливает питательные продукты.
Защищает от внешнего воздействия.

Вакуоли – органеллы, наполненные клеточным соком, участвуют в переваривании органических веществ (сходны с лизосомами животной клетки). Образуются при помощи совместной работы ЭПС и комплекса Гольджи. Сначала формируется и функционирует несколько вакуолей, во время старения клетки они сливаются в одну центральную вакуоль.

Пластиды – автономные двухмембранные органеллы, внутренняя оболочка имеет выросты – ламеллы. Все пластиды делят на три типа:

Лейкопласты – безпигментные образования, способны запасать крахмал, белки, липиды;
хлоропласты – зеленные пластиды, содержат пигмент хлорофилл, способны к фотосинтезу;
хромопласты – кристаллы оранжевого цвета, из-за наличия пигмента каротина.

Органеллы свойственные только животной клетке

Органеллы животной клетки

Отличие растительной клетки от животной заключается в отсутствии в ней центриоли, трехслойной мембраны.

Центриоли – парные органеллы, расположены вблизи ядра. Принимают участие в формировании веретена деления и способствуют равномерному расхождению хромосом к разным полюсам клетки.

Плазматическая мембрана — для клеток животных характерна трехслойная, прочная мембрана, построена из липидов протеинов.

Сравнительная характеристика растительной и животной клетки

Сравнительная таблица животной и растительной клетки
Свойства	Растительная клетка	Животная клетка
Строение органелл	Мембранное
Ядро	Сформированное, с набором хромосом
Деление	Размножение соматических клеток, путем митоза
Органоиды	Сходный набор органелл
Клеточная стенка	+	-
Пластиды	+	-
Центриоли	-	+
Тип питания	Автотрофный	Гетеротрофный
Энергетический синтез	С помощью митохондрий и хлоропластов	Только с помощью митохондрий
Метаболизм	Преимущество анаболизма над катоболизмом	Катаболизм превышает синтез веществ
Включения	Питательные вещества (крахмал), соли	Гликоген, белки, липиды, углеводы, соли
Реснички	Крайне редко	Есть

Растительные клетки благодаря хлоропластам осуществляют процессы фотосинтеза – преобразуют энергию солнца в органические вещества, животные клетки на это не способны.

Митотическое деление растения идет преимущественно в меристеме, характеризуется наличием дополнительного этапа – препрофазы, в организме животных митоз присущ всем клеткам.

Размеры отдельных растительных клеток (около 50мкм) превышают размеры животных клеток (примерно 20мкм).

Взаимосвязь между клетками растений осуществляется за счет плазмодесмы, животных – при помощи десмосом.

Вакуоли растительной клетки занимают большую часть ее объёма, в животных – это мелкие образования в небольших количествах.

Клеточная стенка растений построена из целлюлозы и пектина, у животных мембрана состоит из фосфолипидов.

Растения не способны активно передвигаться, поэтому приспособились автотрофному способу питания, синтезируя самостоятельно все необходимые питательные вещества из неорганических соединений.

Животные – гетеротрофы и используют экзогенные органические вещества.

Сходство в структуре и функциональных возможностях растительных и животных клеток указывает на единство их происхождения и принадлежности к эукариотам. Их отличительные черты обусловлены различным способом жизни и питания.

Читайте также: