Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

МИТИЩИНСЬКА ФІЛІЯ МДТУ ІМ. Баумана

Типи поділу клітинного ядра

Студент Купрін О.А. ЛД-12

Викладач проф. Рум'янцев Д.Є.

Москва 2016

Вступ

Висновок

бібліографічний список

ВСТУП

Термін?клітина? використовується у науці понад 300 років. Вперше його застосував у середині XVII ст. президент Британського Королівського товариства Роберт Гук (1635–1712). За допомогою мікроскопа він розглянув тонкий шар пробки і встановив, що пробка складається з клітинок.

Усі клітинні форми життя Землі можна розділити на два надцарства виходячи з будівлі складових їх клітин: прокаріоти - простіші за будовою клітини, немає ядра еукаріоти - клітини, мають оформлене ядро, виникли пізніше.

Але не тільки присутність морфологічно вираженого ядра є відмітною ознакою еукаріотичних клітин. У клітин вищого типу (еукаріотів) крім ядра в цитоплазмі існує цілий набір спеціальних обов'язкових структур, органел, що виконують окремі специфічні функції. До органел відносять мембранні структури: систему ендоплазматичної мережі, апарат Гольджі, лізосоми, мітохондрії, пластиди (для клітин рослин) і для еукаріотичних клітин характерна наявність мембранних структур, таких як мікротрубочки, мікрофіламенти, центріолі (для клітин тварин) та ін. Крім того еукаріоти мають складніший клітинний поділ.

Клітинний поділ вперше було описано 1824 р. французькими вченими Ж.-Л. Прево та Ж.-Б. Дюма, які спостерігали дроблення яєць у тварин, та їх відкриття був гідно оцінено сучасниками. У другій половині 70-х років ХІХ століття відбулася серія робіт Еге. Страсбургера та її учнів, описавших окремі фази розподілу клітини, У. Флеммінга, відкрив різних типів розподілу ядра та інших дослідників, зокрема і російського вченого І.Д. Чистякова. Термін "мітоз" належить В. Флеммінгу.

Попри різноманіття форм, організація клітин всіх живих організмів підпорядкована єдиним структурним принципам.

Амітоз - це прямий поділ ядра, один із способів поділу ядра у найпростіших, у рослинних та тваринних клітинах. Амітоз вперше був описаний німецьким біологом Р. Ремаком (1841); термін запропонований гістологом В. Флемінгом (1882). При Амітоз, на відміну від Мітоза, або непрямого поділу ядра, ядерна оболонка і ядерця не руйнуються, веретено поділу в ядрі не утворюється, хромосоми залишаються в робочому (деспіралізованому) стані, ядро ​​або перешнуровується або в ньому, зовні незмінному; розподілу тіла клітини - цитотомії, як правило, не відбувається; зазвичай Амітоз не забезпечує рівномірного поділу ядра та окремих його компонентів.

Вивчення Амітозу ускладнюється ненадійністю його визначення за морфологічними ознаками, оскільки не кожна перетяжка ядра означає Амітоз; навіть виражені «гантелеподібні» перетяжки ядра можуть бути минущими; ядерні перетяжки можуть бути результатом неправильного попереднього мітозу (псевдоамітоз). Зазвичай Амітоз слід за Ендомітозом. Найчастіше при Амитозе ділиться лише ядро ​​і виникає двоядерна клітина; при повторних амітозах можуть утворюватися багатоядерні клітини. Дуже багато двоядерних і багатоядерних клітин - результат Амітозу (деяка кількість двоядерних клітин утворюється при мітотичному розподілі ядра без поділу тіла клітини); вони містять (сумарно) поліплоїдні хромосомні набори.

Амітоз можна спостерігати в тканинах зростаючого бульби картоплі, ендоспермі насіння, стінках зав'язі маточки і паренхімі черешків листя. У тварин і людини такий тип поділу характерний для клітин печінки, хрящів, рогівки ока. При амітозі часто спостерігається лише поділ ядра без подальшого поділу клітини на дві дочірні. У цьому випадку виникають двоядерні та навіть багатоядерні клітини. Якщо ж дочірні клітини все-таки утворюються, клітинні компоненти, як і ДНК, розподіляються між ними випадково і нерівномірно.

Для мітозу характерні складні перетворення ядра клітини, що супроводжуються формуванням специфічних структур-хромосом. Хромосоми постійно присутні в клітині, але в період між двома поділами - інтерфазі - знаходяться в деспіралізованому стані і тому не видно світловий мікроскоп. В інтерфазі здійснюється підготовка до мітозу, що полягає головним чином у подвоєнні (редуплікації) ДНК. Сукупність процесів, що відбуваються в період підготовки клітини до поділу, а також протягом самого мітозу називається мітотичним циклом. На малюнку 1 видно, що після завершення поділу клітина може вступити у період підготовки до синтезу ДНК, що позначається символом G1. У цей час у клітині посилено синтезуються РНК та білки, підвищується активність ферментів, що беруть участь у синтезі ДНК. Потім клітина приступає до синтезу ДНК. Дві спіралі старої молекули ДНК розходяться, і кожна стає матрицею синтезу нових ланцюгів ДНК. У результаті кожна з двох дочірніх молекул обов'язково включає одну стару спіраль та одну нову. Нова молекула абсолютно ідентична старій. У цьому полягає глибокий біологічний зміст: таким шляхом у незліченних клітинних поколіннях зберігається наступність генетичної інформації. Тривалість синтезу ДНК у різних клітинах неоднакова і коливається від кількох хвилин у бактерій до 6-12 год у клітинах ссавців. Після завершення синтезу ДНК – фази S мітотичного циклу – клітина не відразу починає ділитися. Період від закінчення синтезу ДНК до початку мітозу називається фазою G2. У цей час клітина завершує підготовку до мітозу: накопичується АТФ, синтезуються білки ахроматинового веретена, подвоюються центріолі.

Процес власне мітотичного поділу клітини складається з чотирьох фаз: профази, метафази, анафази та телофази.

Малюнок 1. Фази мітотичного розподілу

У профазі збільшується обсяг ядра і клітини в цілому, клітина округляється, знижується або припиняється її функціональна активність (наприклад, амебоїдний рух у найпростіших і лейкоцитів вищих тварин). Центріолі попарно розходяться до полюсів, хромосоми спіралізуються і внаслідок цього товщають, стають видимими. Зчитування генетичної інформації з молекул ДНК стає неможливим: синтез РНК припиняється, ядерце зникає. Між полюсами клітини простягаються нитки веретена поділу - формується апарат, що забезпечує розбіжність хромосом до полюсів клітини. Протягом усієї профази продовжується спіралізація хромосом, які стають товстими та короткими. Наприкінці профази ядерна оболонка розпадається і хромосоми виявляються безладно розсіяними у цитоплазмі.

У метафазі спіралізація хромосом досягає максимуму, і укорочені хромосоми прямують до екватора клітини, розташовуючись на рівній відстані від полюсів. Утворюється екваторіальна, або метафазна пластинка. На цій стадії мітозу чітко видно структуру хромосом, їх легко порахувати та вивчити їх індивідуальні особливості.

У кожній хромосомі є область первинної перетяжки - центроміра, до якої під час мітозу приєднуються нитка веретена поділу та плечі. На стадії метафази хромосома складається з двох хроматид, з'єднаних між собою лише області центроміри.

У всіх соматичних клітинах будь-якого організму міститься строго певна кількість хромосом. У всіх організмів, що належать до одного виду, число хромосом у клітинах однаково: у домашньої мухи – 12, у дрозофіли – 8, у кукурудзи – 20, у суниці садової – 56, у раку річкового – 116, у людини – 46, у шимпанзе , таргана та перцю - 48. Як видно, число хромосом не залежить від висоти організації і не завжди вказує на філогенетичну спорідненість. Число хромосом, таким чином, не є видоспецифічною ознакою. Але сукупність ознак хромосомного набору (каріотип) - форма, розміри та число хромосом - властива лише одному виду рослин або тварин. Число хромосом у соматичних клітинах завжди парне. Це тим, що у цих клітинах перебувають дві однакові формою і розмірами хромосоми: одна походить від батьківського, інша - від материнського організму. Хромосоми, однакові за формою та розмірами та несучі однакові гени, називаються гомологічними. Хромосомний набір соматичної клітини, у якому кожна хромосома має собі пару, зветься подвійного, або диплоїдного набору, і позначається 2n. Кількість ДНК, що відповідає диплоїдному набору хромосом, позначають як 2с. У статеві клітини з кожної пари гомологічних хромосом потрапляє лише одна, тому хромосомний набір гамет називається одинарним або гаплоїдним.

Вивчення деталей будови хромосом метафазної платівки має велике значення для діагностики захворювань людини, зумовлених порушеннями будови хромосом.

В анафазі центроміри роз'єднуються, і з цього моменту хроматиди стають самостійними хромосомами. Нитки веретена поділу, прикріплені до центромірів, тягнуть хромосоми до полюсів клітини, а плечі хромосом при цьому пасивно йдуть за центроміром. Таким чином, в анафазі подвоєних хроматиди ще в інтерфазі хромосом точно розходяться до полюсів клітини. У цей момент у клітині знаходяться два диплоїдні набори хромосом (4n4с).

У заключній стадії – телофазі – хромосоми розкручуються, деспіралізуються. З мембранних структур цитоплазми утворюється ядерна оболонка. У тварин клітина поділяється на дві менші розміри шляхом утворення перетяжки. У рослин цитоплазматична мембрана виникає всередині клітини і поширюється до периферії, розділяючи клітину навпіл. Після утворення поперечної цитоплазматичної мембрани у рослинних клітин утворюється целюлозна стінка.

Статеве розмноження організмів здійснюється за допомогою спеціалізованих клітин, т.зв. гамет, - яйцеклітини (яйця) та спермія (сперматозоїда). Гамети, зливаючись, утворюють одну клітину – зиготу. Кожна гамета гаплоїдна, тобто. має по одному набору хромосом. Усередині набору всі хромосоми різні, проте кожній хромосомі яйцеклітини відповідає одна з хромосом спермію. Зигота, таким чином, містить уже пару таких хромосом, що відповідають один одному, які називають гомологічними. Гомологічні хромосоми подібні, оскільки мають одні й самі гени чи його варіанти (алелі), що визначають специфічні ознаки. Наприклад, одна з парних хромосом може мати ген, що кодує групу крові А, а інша - його варіант, що кодує групу крові В. Хромосоми зиготи, що походять з яйцеклітини, є материнськими, а походять із спермія - батьківськими.

В результаті багаторазових мітотичних поділів з зиготи, що утворилася, виникає або багатоклітинний організм, або численні вільноживучі клітини, як це відбувається у володіють статевим розмноженням найпростіших і в одноклітинних водоростей.

При утворенні гамет диплоїдний набір хромосом, що був у зиготи, повинен зменшитися наполовину (редукуватися). Якби цього не відбувалося, то в кожному поколінні злиття гамет призводило до подвоєння набору хромосом. p align="justify"> Редукція до гаплоїдного числа хромосом відбувається в результаті редукційного поділу - т.зв. мейозу, який є варіантом мітозу.

Розщеплення та рекомбінація. Особливість мейозу полягає в тому, що при клітинному розподілі екваторіальну пластинку утворюють пари гомологічних хромосом, а не подвоєні індивідуальні хромосоми, як при мітозі. Парні хромосоми, кожна з яких залишилася одинарною, розходяться до протилежних полюсів клітини, клітина ділиться, і в результаті дочірні клітини отримують половинний, порівняно з зиготою, набір хромосом. . Головне в мейозі те, що хромосоми подвоюються лише один раз, тоді як клітина ділиться двічі, внаслідок чого відбувається редукція числа хромосом і диплоїдний набір перетворюється на гаплоїдний.

Під час профази першого поділу гомологічні хромосоми кон'югують, тобто попарно зближуються. Внаслідок цього дуже точного процесу кожен ген виявляється навпроти свого гомолога на іншій хромосомі. Обидві хромосоми потім подвоюються, але хроматиди залишаються пов'язаними одна з одною загальною центромірою.

Малюнок 2. Фази мейотичного поділу

мітоз мейоз клітина поділ

У метафазі чотири з'єднані хроматиди вишиковуються, утворюючи екваторіальну пластинку, ніби вони були однією подвоєною хромосомою. На противагу тому, що відбувається за мітозу, центроміри не діляться. У результаті кожна дочірня клітина отримує пару хроматид, все ще пов'язаних з цетромером. Під час другого поділу хромосоми, вже індивідуальні, знову вишиковуються, утворюючи, як і в мітозі, екваторіальну платівку, але їх подвоєння при цьому поділу не відбувається. Потім центроміри діляться і кожна дочірня клітина отримує одну хроматиду.

Розподіл цитоплазми. В результаті двох мейотичних поділів диплоїдної клітини утворюються чотири клітини. При освіті чоловічих статевих клітин виходить чотири спермія приблизно однакових розмірів. При утворенні яйцеклітин розподіл цитоплазми відбувається дуже нерівномірно: одна клітина залишається великою, тоді як інші три настільки малі, що їх майже повністю займає ядро. Ці дрібні клітини, т.зв. полярні тільця, служать лише розміщення надлишку хромосом, що утворилися в результаті мейозу. Основна частина цитоплазми, необхідної для зиготи, залишається в одній клітині – яйцеклітині. Кон'югація та кросинговер.

Цей обмін ділянками гомологічних хромосом називається кросинговером (перехрестом). Як показано вище, кросинговер веде до виникнення нових комбінацій алелів зчеплених генів. Так, якщо вихідні хромосоми мали комбінації АВ та ab, то після кросинговера вони будуть містити Ab та aB. Цей механізм появи нових генних комбінацій доповнює ефект незалежного сортування хромосом, що відбувається під час мейозу. Відмінність полягає в тому, що кросинговер поділяє гени однієї і тієї ж хромосоми, тоді як незалежне сортування поділяє тільки гени різних хромосом.

ВИСНОВОК

Що секунди в нашому тілі відбуваються мільйони мітозів! І сотні мільйонів неживих, але дуже дисциплінованих маленьких балерин виконують найдавніший на землі танець. Танець життя. У таких танцях клітини тіла поповнюють свої лави. І ми ростемо та існуємо.

На узгодженому розбіжності хромосом до різних полюсів клітини ґрунтуються всі явища спадковості та життя. Адже кожна хромосома – складне поєднання гігантських нуклеїнових кислот та білків. А нуклеїнові кислоти несуть у собі безліч спадкових одиниць - генів, тобто суть всього сущого на Землі.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

1. Баладін С.А. , Абрамова Л.І. , Березіна Н.А. . Загальна книга з основами геоботаніки - навчальний посібник для вузів. - М: «Академкнига» 2006-293с.

2. Вільсон Е. Б. Клітина та її роль у розвитку та спадковості. -М.: 1936-40с.

3. Грін, У. Стаут, Д. Тейлор. Біологія тому перший.-М: «Світ» 1990-368с.

4. Димшиць Г.М., Шумний В.К. Біологія, 10-11 клас. Загальна біологія, Частина 1, М.: «Дрофа», 2012 - 10 с

5. Н. Д. Лісов [та ін]; за ред. Н. Д. Лісова. - 3-тє вид., перероб. – Мінськ: «Народна освіта», 2014. – 270 с.

6. Ченцов Ю. С. Введення у клітинну біологію: Підручник для вузів. 4-те вид. перероб. та доп./Ю. С. Ченцов. – М.: ІКЦ «Академкнига», 2004. – 495с.

7. Ченців Ю.С. Введення у клітинну біологію. - М: ІКЦ «Академкнига», 2000-15 з

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Дослідження основних видів розмноження: відтворення собі подібних, що забезпечує безперервність життя. Поняття мітозу – такого поділу клітинного ядра, у якому утворюється два дочірніх ядра з набором хромосом, ідентичних батьківської клітини.

презентація , додано 19.01.2011


Клітинний цикл як період існування клітини від моменту її утворення шляхом поділу материнської клітини до власного поділу чи загибелі. Принципи та методи його регуляції. Етапи та біологічне значення мітозу, мейозу, обґрунтування даних процесів.

презентація , доданий 07.12.2014


Сутність клітинного циклу - період життя клітини від одного поділу до іншого або від поділу до смерті. Біологічне значення мітозу, його основні регуляторні механізми. Два періоди мітотичного розподілу. Схема активації циклінзалежної кінази.

презентація , доданий 28.10.2014


Основні фази клітинного циклу: інтерфаза та мітоз. Визначення поняття "мітоз" як непрямого поділу клітини, найбільш поширеного способу репродукції еукаріотів. Характеристика та особливості процесів поділу: амітоза та мейозу.

презентація , доданий 25.10.2011


Характеристика життєвого циклу клітини, особливості періодів її існування від поділу до наступного поділу чи смерті. Стадії мітозу, їх тривалість, сутність та роль амітозу. Біологічне значення мейозу, його основні етапи та різновиди.

лекція, доданий 27.07.2013


Основні механізми клітинного поділу. Мікротрубочки, утворення веретена поділу та метафазу. Правильне приєднання мікротрубочок до кінетохорів. Огляд протипухлинних препаратів. Використання особливостей механізму розподілу клітин у медицині.

курсова робота , доданий 15.02.2016


Послідовність подій у процесі розподілу нової клітини. Накопичення критичної клітинної маси, реплікація ДНК, побудова нової клітинної оболонки. Характер взаємозв'язку процесів клітинного поділу. Управління швидкістю зростання мікроорганізмів.

реферат, доданий 26.07.2009


Винахід Захарій Янсен примітивного мікроскопа. Дослідження зрізів рослинних та тваринних тканин Робертом Гуком. Виявлення Карлом Максимовичем Бером яйцеклітини ссавців. Створення клітинної теорії. Процес поділу клітини. Роль ядра клітини.

презентація , доданий 28.11.2013


Еволюційне значення клітинного ядра – компонента еукаріотичної клітини, що містить генетичну інформацію. Структура ядра: хроматин, ядерце, каріоплазма та ядерна оболонка. Функції ядра: зберігання, передача та реалізація спадкової інформації.

презентація , доданий 21.02.2014


Єдиний план будови клітин організму. Сувора впорядкованість будови ядра та цитоплазми. Клітинне ядро ​​(містище всієї генетичної інформації). Вміст клітинного ядра (хроматин). Апарат Гольджі, ендоплазматична мережа, клітинні структури.

Життєвий цикл клітини

Весь період існування – від виникнення до поділу чи загибелі клітини називають клітинним циклом.

Клітка, що знову з'явилася, спочатку зростає, диференціюється, виконує свої специфічні функції - цей час - період спокою.

Утворення клітин можливе лише шляхом поділу, тому важливою частиною ЖЦК є мітотичний цикл, що включає підготовку до поділу (інтерфазу) та сам поділ.

Інтерфаза включає 3 періоди –

· пресинтетичний - G1- Клітина зростає, здійснюється синтез білка і РНК, накопичує багаті енергією в-ва. - Тривалість різна - близько 10 годин в середньому.

· синтетичний – G2- подвоєння генетичного матеріалу, необхідна для того, щоб клітини, що знову утворилися, мали той же геном, як і їх попередниця. продовжується синтез білка і РНК - близько 9 годин.

· постсинтетичний – G2- Клітина готується до поділу, накопичуючи енергію і білки, збільшується кількість мітохондрій, ділиться центросома - фаза = 4 години

Тривалість клітинного циклу залежить від типу клітини і від зовнішніх факторів, таких як температура, кисень, живильні речовини. Бактеріальні клітини можуть ділитися кожні 20 хв, клітини кишкового епітелію – кожні 8-10 годин, а багато клітин нервової системи – не діляться ніколи.

3 типи поділу:

· амітоз- Прямий поділ, ділиться шляхом прямої перетяжки, спадковий матеріал розподіляється нерівномірно. Можливе утворення двоядерних клітин. Амітозрідкісне явище, характерне для гинуть або змінених клітин - наприклад, пухлинних.

· мітоз- непряме розподіл соматичних клітин – у результаті розподілу утворюються 2 її точні копії. в клітинах, що швидко діляться, наприклад, ембріональних, ЖЦ практично збігається з мітотичним циклом. Це універсальний спосіб збільшення кількості або заміщення загиблих еукаріотів.

· мейоз- Редукційне розподіл статевих клітин. Воно призводить до зменшення вмісту спадкового матеріалу в клітинах, що знову утворилися, при цьому в батьківській клітині відбувається одноразове подвоєння хромосом (реплікація ДНК, як при мітозі), потім слідують 2 цикли клітинних і ядерних поділів. т.ч. зберігається сталість набору генетичних структур у нащадків при злитті статевих клітин батьків

Основи цитогенетики Будова та типи метафазних хромосом.

Хромосома – структурний елемент клітинного ядра дезоксирибонуклеїнової природи.

Хромосоми людини вперше спостерігали Арнольд (1879) та Флемінг(1882)у періоді мітозу. Потім багато вчених вивчали ці структури клітинного ядра. Проте, лише 1955г. Тріо та Леван встановили, що у більшості клітин людини – 46 хромосом. Відкриття в 1959 р. патологічних змін у наборі хромосомпри хворобі Дауна призвело до виникнення нового розділу генетики людини – вчення про хромосомні хвороби.

Хромосоми– (забарвлені тільця) формуються на початку розподілу клітин із хроматину інтерфазного ядра. Х – основні носії спадкової інформації, що передається з покоління до покоління у більшості живих організмів.

Хроматин складається з молекул ДНК, пов'язані білками. Ці нитки можна розглянути лише у електронний мікроскоп. Вони складені з мікрочастинок – нуклеосом, Ø10нм.

Нуклеосомамає білковий кістяк, навколо якого закручена молекула ДНК.

Під час поділу нитки хроматину сильно спіралізуються, закручуються та потовщуються, формуючи видимі світловий мікроскоп хромосоми. Має білковий кістяк навколо якого закручена молекула ДНК.

Саме тому основні відомості про будову хромосом були отримані під час мітозу.

Оскільки моменту поділу хромосоми подвоєні, то світловий мікроскоп вони видно що з 2-х ниток – хроматид. Вони об'єднані між собою у сфері первинної перетяжки – центроміра –вона ділить хромосому впоперек і на 2 частини – плечі (які бувають короткі та довгі)

Залежно від розташування центроміри розрізняють 3 типи хромосом:

· Метацентричні– центромір у центрі, плечі рівні.

· Субметацентричні- центроміра зсунута до одного кінця хромосом, плечі 1<2.

· Акроцентричні– візуально можна побачити у хромосоми лише довгі плечі.

· Деякі хромосоми можуть мати додаткові перетяжки – вторинні – супутник- Якщо перетяжка близько до кінця хромосоми. У людини супутника є у 5 пар хромосом – 13-15я та 21-22 пари.

Холін<#"536938.files/image005.gif">

Мал. Цикл розвитку сосни звичайної: а - гілка з шишками; б- жіноча шишка в розрізі; в - насіннєва луска з сім'язачатками; г - сім'язачаток у розрізі; д-чоловіча шишка в розрізі; е - пилок; ж - насіннєва луска з насінням; 1 - чоловіча шишка; 2 - молода жіноча шишка; 3 - шишка з насінням; 4 – шишка після висипання насіння; 5 - пилковхід; 6 – покрив; 7 - пилкова трубка зі сперміями; 8 – архегоній з яйцеклітиною; 9 – ендосперм.

Характеристика сімейства Капустяні (Хрестоцвіті). Вкажіть найбільш поширені овочеві, бур'яни та дикорослі рослини цього сімейства (не менше 15 видів)

Сімейство хрестоцвіті (Brassicaceae або Cruciferae)

Хрестоцвіті настільки близькі до каперсових, що між ними не завжди легко провести кордон. Деякі пологи, наприклад рід диптеригіум (Dipterygium), одними ботаніками входить у сімейство каперсовые, іншими - в хрестоцвіті. У сімействі налічується до 380 пологів та. близько 3200 видів. Розселені вони по земній кулі вкрай нерівномірно. В основному сконцентровані в помірній зоні північної півкулі, головним чином у Старому Світі. У тропіках представлені поодинокими пологами, приуроченими до гірських областей, зустрічаються там також в інтродукції та як бур'яни. Невелика кількість хрестоцвітих, що ростуть у південній півкулі, має вузькоколькову приуроченість.

Хрестоцвіті успішно пристосовуються до найрізноманітніших місць проживання. Одні з них присвячені крайнім умовам високогір'я, досягаючи рубежів рослинності (4500-5700 м над рівнем моря), де разом з лишайниками є піонерами рослинного покриву; інші виростають морськими узбережжями; одні у своєму поширенні просуваються далеко на північ і характерні для арктичних областей; інші є мешканцями пустель, напівпустель та степів. Широко представлені хрестоцвіті також у лісах, серед степової рослинності, на зволожених місцях і навіть у воді, але все ж таки виразно переважають серед них рослини посушливих і сухих місцепроживання. Однак, незважаючи на таку високу пластичність у пристосуванні до умов середовища, спостерігається відносно невелика різноманітність життєвих форм. Більшість хрестоцвітих – однорічні або багаторічні трави, є й напівчагарнички, у яких здерев'янює нижня частина стебла. Чагарники представлені одиничними, переважно африканськими і макаронезійськими видами, такими, як, наприклад, чагарниковий катран (Crambe fruticosa) на острові Мадейра, що досягає у висоту 2 м, види роду синапідендрон (Sinapidendron, Макаронезія) або фолейола Білота (Foleyola billotii - Сахара), що досягають у висоту до 1,5-2 м. Такі види, як геліофіла лазяча (H. scandens), і види американського роду кремолобус (Cremolobus) габітуально зближуються з ліан. Багато хто з високогірних видів мають подушкоподібну форму, що сприяє затриманню тепла. Листя хрестоцвітих чергове, причому нижнє часто утворює прикореневу розетку. У деяких видів спостерігається гетерофілія. Наприклад, у клоповника пронзеннолистного (Lepidium perfoliatum) розеточне листя розсічене на вузькі лінійні частки, тоді як стеблові цілісні, округлі, стеблеохоплюючі. Серед хрестоцвітих зустрічаються рослини як зовсім голі, так і опушені простими або вильчато або зірчасто розгалуженими волосками. Багатопроменеві зірчасті волоски часто нагадують лусочки. У опушенні беруть участь також залізисті волоски і так звані мальпігієві волоски - розпростерті, двороздільні, що кріпляться серединою. Для хрестоцвітих характерні верхівкові кистевидні або щиткоподібні, зазвичай (або за рідкісним винятком) безлисті суцвіття, які іноді бувають сильно укороченими, майже головчастими, або ж, навпаки, витягнутими, колосоподібними. Незвичайний вигляд має американський здутий каулантус (Caulanthus inflatus,), у якого вісь суцвіття сильно веретеновидно потовщена і квітки, що сидять на ній, а потім плоди створюють враження кауліфлорії. Квітки зазвичай позбавлені як приквітників, так і приквітничок, не великі, часто дуже дрібні, непоказні, але чимало красиво розцвічених, що надають рослині велику декоративність.

За своєю будовою вони вкрай однакові. Чашолистки, розташовані у два кола (по 2), біля основи можуть бути мішковидними, і в таких випадках у ці вмістища стікає нектар. Пелюсток також 4, вільних, розташованих хрестоподібно (звідки і назва хрестоцвіті). У фарбуванні пелюсток переважають жовтий і білий кольори, але нерідкі також рослини з фіолетовими, рожевими, аж до пурпурових квіток. Пелюстки переважно у верхній частині ширші. Вони в більшості випадків цілісні або виїмчасті, але є серед хрестоцвітих також види з лопатевими (північноамериканський рід вареа – Warea), перисторозсіченими і навіть війчасто-бахромчастими (у мексиканської орнітокарпи – Ornithocarpa, наприклад) пелюстками. Тичинок зазвичай 6, розташованих у 2 кола. З них 2 бічні (зовнішнє коло) короткі, 4 серединні довші. Іноді серединні зростаються дві своїми нитками. У поодиноких випадках всі тичинки однакової довжини або по 3 різної довжини. Число їх іноді може скорочуватися до 4 і навіть до 2 або, як у довгонога (Macropodium), досягає 10. У ряду видів тичинки забезпечені придатками або їх нитки розростаються у вигляді зубців і крил. Гінецей із 2 плодолистків. По шву зрощення плодолистків утворюється хибна перегородка, що ділить зав'язь на 2 гнізда.

Зазвичай сидяча зав'язь, але в деяких видів вона сидить на досить довгому гінофорі (подібність до каперсових). Особливості будови сім'язачатків відіграють важливу роль у систематиці хрестоцвітих. Сім'ядолі зазвичай плоскі, але бувають і вздовж складеними, як у капусти, рідше впоперек складеними, як у геліофіли (Heliophila), або спірально закрученими (свербига - Bunias). За розташуванням корінця зародка по відношенню до сім'ядолів вони бувають краєкорінковими і спинкокорінцевими.

Якщо будовою всіх інших органів хрестоцвіті досить одноманітні, цього не можна сказати про їх плоди, ознаки будови яких найбільш широко використовуються в систематиці сімейства (рис. 31). Подовжені плоди, довжина яких значно перевищує ширину, називаються стручками, а короткі - стручочками. І ті й інші можуть бути двома стулками, що розкриваються, або нерозкриваються. У плодів, що розкриваються, після опадання стулок на плодоніжках залишається рамка (як у деяких каперсових), перетягнута хибною перегородкою. Великою популярністю, наприклад, користуються види лунника (Lunaria), рамки великих овальних стручочків якого декоративні. У стручочків, що не розкриваються, часто стулки сильно ущільнюються і стручочки стають горіховими. Особливий інтерес представляють двочленні плоди, що складаються з верхнього членика, що завжди не розкривається, і нижнього розкривається або нерозкривного. В одних випадках верхній членик буває безнасінним, в інших нижній, у більшості випадків обидва членики містять насіння. Серед двочленних плодів також різняться стручки чи стручочки. Плоди хрестоцвітих сильно варіюють також за величиною, формою стулок та різними виростами на них.

Хрестоцвіті пристосовані як до перехресного запилення, так і самозапилення. Основними запилювачами є мухи, бджоли, джмелі; деякі види, наприклад лівко (Matthiola) або вечорниці (Hesperis,), запилюються в нічний час метеликами. Бджоли залучаються запахом медоносних видів, а також найяскравішими квітками. Ті види, у яких квітки дрібні, непоказні, бувають переважно мухами. Залучення комах досягається також колірними контрастами, що іноді виникають у процесі цвітіння та плодоношення. Так, у деяких видів з непримітними дрібними квітками, наприклад у веснянки (Erophila), дрібні білі пелюстки плодоносити нижніх квіток суцвіття не опадають, а вдвічі збільшуються і притискаються до незрілих плодів, що мають фіолетовий відтінок. Цим створюється ніби ореол навколо початківців розпускатися квіток. В іншому випадку, наприклад у ярутки польової (Thlaspi arvense), у якої квітки також дрібні, білі, у квіток, що відцвітають, чашолистки стають жовтими. У видів іберійки (Iberis) кидкість забезпечується значно більшими зовнішніми пелюстками крайових квіток суцвіття, на кшталт багатьох зонтичних. У деяких видів гулявника (Sisymbrium), бурачка (Alyssum), зуб'янки (Dentaria) цей ефект досягається за рахунок того, що пелюстки квіток з плодами, що вже зав'язалися, не опадають, починають збільшуватися в розмірах, тим самим залучаючи комах до інших квіток, що розпускаються.

Перехресне запилення у хрестоцвітих забезпечується завдяки властивій дихогамії. Для більшості їх характерна протогінія, протандрія спостерігається вкрай рідко. У тих випадках, коли перехресне запилення з якоїсь причини не може здійснитися (рясні дощі, сильна спека, відсутність запилювачів), хрестоцвіті запилюються завдяки здатності до самозапилення (автогамія). Механізм комбінованого запилення можна спостерігати, наприклад, у гірчиці польової (Sinapis arvensis) або у осердя лучного (Cardamine pratense). На початку цвітіння пильовики довгих тичинок повертаються назовні, внаслідок чого їх пилок не потрапляє на приймочці своєї квітки, але може прилипнути до боків комах-запилювачів, що проникають у глиб квітки до основи тичинок за нектаром. Однак якщо рильце не запилювалося чужим пилком, то до кінця цвітіння його запилюють короткі тичинки, які за цей час досягають одного з ним рівня. У негоду ж, коли комах немає, пильовики довгих тичинок не відвертаються і запилюють рильце своєї квітки.

Є серед хрестоцвітих і такі рослини, у яких на початку цвітіння тичинки цілком відхиляються назовні, а потім піднімаються, наближають пильовики до рильця і ​​запилюють його. У крес-салату (Lepidium sativum), часнику черешкового (Alliaria petiolata), браї альпійської (Braya alpina) на початку цвітіння всі тичинки коротші за рильця, потім 4 з них подовжуються і стикаються пильовиками з рильцем. Однак лише одна тичинка спорожняє пилок на своє рильце, інші пильовики розкриваються пізніше, зберігаючи пилок для перехресного запилення.

Можна навести такі приклади, коли в одних видів одного й того ж роду переважає самозапилення, в інших - перехресне. Так, ярутка альпійська (Thlaspi alpina) завжди здатна до самозапилення, тому що до кінця цвітіння тичинки нахиляються над рильцем. І навпаки, ярутка гірська (T. montana) переважно перехреснозапилююча, так як у більшості рослин тичинки коротші за приймочки. Винятково перехреснозапилювані рослини можна зустріти у резухи Констанца (Arabis constancii): приймочки у них виставляються з нирки ще до розпускання квітки і надалі, коли тичинки досягають її рівня, воно від них відвертається убік так, що не може бути запилено їх пилком. У таких рослин ймовірність самозапилення виключається ще й біохімічною несумісністю пилку та поверхні рильця – свій пилок не проростає.

Серед хрестоцвітих є також суто самозапильні рослини. До них відносяться види австралійського роду стенопеталум (Stenopetalum), у яких іноді навіть утворюються клейстогамні квітки. Це можна розглядати як пристосування до суворих умов Західної та Південної Австралії, які не завжди сприяють запиленню. У іншої австралійської рослини - геококкуса крихітного (Geococcus pusillus,) - усі квіти клейстогамні. Завдяки довгим, спрямованим вниз квітконіжкам вони зариваються в землю і там плодоносять (геокарпія). Часткова клейстогамія характерна для бразильського осердя мар'єлистого (Cardamine chenopodiifolium), у якого, крім нормальних квіток верхівкового суцвіття, у основи стебла утворюються клейстогамні квітки, що також зариваються в землю. У поодиноких випадках, при надмірному зволоженні, затопленні, клейстогамія проявляється у деяких видів клопівника (Lepidium), шильника водяного (Subularia aquatica), при підвищеній сухості – гірчиці польової.

Як виняткове явище для хрестоцвітих можна розглядати анемофілію, яка спостерігається зазвичай у безлепестной кергеленської капусти, або принглеї (Pringlea antiscorbutica,). Успішному вітрозапиленню цього острівного субантарктичного вигляду сприяють довгі тичинки, що виставляються з квітки, довгі ниткоподібні сосочки на рильці і густе колосоподібне суцвіття.

До поширення плодів та насіння хрестоцвіті пристосовані досить різноманітно. Багато хто з них належать до анемохорів. Це в основному види з крилатими або міхурово здутими плодами, багато видів з дрібним легким насінням, легко розноситься вітром, або з насінням, облямованим крилом. Іноді верхні членики двочленних плодів опадають разом із однією зі стулок нижнього членика чи частиною перегородки, що також підвищує парусність.

Є серед хрестоцвітих також цілий ряд видів, що мають на плодах гачкоподібні вирости. Завдяки цьому вони чіпляються за шерсть тварин та розносяться ними. З зоохорних видів дуже цікавий мирмекохорний клоповник пухирчастий (Lepidium vesicarium), рослини якого часто концентрично розташовуються навколо мурашників, що можна бачити на Араратській рівнині у Вірменії.

У деяких випадках насіння розкидається завдяки зусиллям самої рослини. Так, у сердечника недоторкані (Cardamine impatiens) і сердечника шорсткого (C. hirsuta) стулки стручків розкриваються з такою силою, що насіння відлітає на значну відстань. Досить незвичайний інший вид сердечника, у якого, крім стручків, у пазухах листя утворюються бурі цибулинки, які, опадаючи, проростають. Широкою популярністю як перекотиполе користується так звана ієріохонська троянда, або анастатика (Anastatica hierochimtica). У цієї невеликої однорічної рослини, що росте в пустельних областях Західної Азії та півночі Африки, плоди дозрівають до початку посушливого сезону. До цього часу його численні гілки щільно стискаються і округлі плоскі стручочки залишаються всередині грудочки. Прийнявши кулясту форму, висохле стебло найчастіше відривається вітром від кореня і перекочується. З настанням дощів змочені гілки знову випрямляються, цим і нагадуючи троянду, що розпускається. Саме тоді, при рясному зволоженні, стручочки розкриваються (гігрохазія) та розсіюють насіння. Гігрохазія взагалі властива більшості хрестоцвітих з плодами, що важко розкриваються. Насіння ж плодів, що не розкриваються, захищені від несприятливих умов щільним футляром, проростають лише після його згниття. Для багатьох видів, пристосованих до сухих умов, характерне ослизнення насіннєвої оболонки (міксоспермія). До слизу прилипають дрібні частинки ґрунту, які закріплюють насіння і оберігають їх від занесення в невластиві умови середовища.

Однією з особливостей багатьох хрестоцвітих, що значно підвищує їх пристосувальні можливості, є гетерокарпія у найрізноманітніших її проявах. В одних випадках відрізняються частини плода (гетероартрокарпія), як це спостерігається у багатьох видів з двочленними плодами, в інших випадках – плоди цілком. Гетерокарпія забезпечує комбіновані способи поширення, а також більш надійне збереження насіння та можливість їх проростання за мінливих умов. Одним із прикладів комбінованих антропо-, гідро- та анемохорії можуть служити особливості поширення двочленних плодів морської гірчиці (Cakile maritima), що мешкає на морських узбережжях Обидві частини плода містять по одному насінню. Верхні членики завдяки сильно розвиненій губчастій тканині, зовні покритій товстим шкірястим шаром, добре тримаються на воді та розносяться морськими течіями. Нижні членики залишаються на стеблах, які після усихання відриваються від кореня та перекочуються вітром. Оскільки морська гірчиця часто росте поблизу портів, верхні частини її плодів найчастіше разом із вантажем потрапляють на судна і розносяться на далекі відстані. Саме таким шляхом «уродженка» Середземномор'я морська гірчиця нині широко поширена за межами Старого Світу та успішно натуралізувалася в Америці та Австралії, куди проникла разом із першими колоністами.

Цьому, безсумнівно, сприяла її висока життєздатність, що свідчить одне із цікавих експериментів природи. У листопаді 1963 р. в Атлантичному океані, за 20 миль на південь від Ісландії, внаслідок виверження підводного вулкана утворився новий острів. Першим судинним рослиною цьому острові виявилася морська гірчиця, виявлена ​​там вже у липні 1965 р. Морськими течіями поширюються також плоди катрана морського (Crambe maritima).

Господарське значення хрестоцвітих важко переоцінити. Овочеві, олійні, кормові та медоносні культури мають серед них найбільш широку популярність, але основна роль належить, звичайно, капусті у всьому різноманітті її сортів. Капусту обробляли ще в доісторичні часи, і перші відомості про неї сягають неоліту. Багато дослідників, починаючи з Ч. Дарвіна, вважають, що всі культурні форми капусти, що існують в даний час, походять від дикорослої форми капусти городньої (Brassica oleracea), інші - від розглядається як самостійний вид капусти лісової (Brassica sylveslris), треті пов'язують їх з цілою низкою середземноморських видів. Жодна рослина протягом кількох тисячоліть не дала людині такого великого матеріалу для відбору, як капуста. Найбільшою популярністю користується капуста городна, безліч форм та сортів якої вирощують на всіх континентах. З них капуста качанна – основна харчова рослина країн помірних широт. Безперечні смакові якості таких сортів, як кольрабі, цвітної капусти та її різновиди броколі.

Багато місцевих сортів особливо воліють населення окремих країн. Так, одними з найдавніших культурних рослин, що вирощуються в Китаї та Японії, є капуста китайська (B. chinensis) та капуста пекінська (B. pekinensis). Як овочеві рослини серед хрестоцвітих широко відомі також різні сорти редьки та редиски (Raphanus sativus), як гострі приправи – хрін (Armoracia rusticana) та гірчиця сарептська (Brassica juncea). Однією з оброблюваних садово-городніх культур є крес-салат, що у великих масштабах вирощується на Кавказі. Як салат вживають також ряд дикорослих хрестоцвітих, як, наприклад, ложечниця (Cochlearia), індау (Eruca sativa), суріпка (Barbarea vulgaris), жеруха (Nasturtium officinale) та багато інших, а грицики (Capsella bursa-pastori) 100 років у Китаї розводять як овоч. Молоді пагони та черешки листя катрана морського, або морської капусти (Crambe maritima), часто вживають подібно до спаржі, а в Середній Азії з коренів катрана Кочі (C. kotschyana) виготовляють борошно, з якого випікають коржі. Велике господарське значення має ряд олійних культур, що обробляються: ріпак (Brassica napus var. napus), гірчиця сарептська, гірчиця чорна (Brassica nigra), гірчиця біла (Sinapis alba), рудик (Camelina saliva), катран абіссінський (Crambe abyssinica). З них в помірних широтах найбільш урожайна олійна рослина - ріпак, насіння якого містить до 50% олії. Воно має суто технічне застосування - його використовують при загартуванні сталей, після спеціальної обробки воно добре вулканізується, утворюючи каучукоподібну масу (фактис), яку застосовують для пом'якшення твердих каучуків та виготовлення олівцевих гумок. Олія гірчиці сарептської має харчове застосування, головним чином у кондитерській та хлібопекарській промисловості та при виготовленні маргарину та консервів, а порошок (макуха) є столовою гірчицею. Рижик - єдина культурна рослина серед хрестоцвітих, що дає напіввисихаючу олію. Його використовують у миловарінні, для виготовлення оліфи і як мастильне для тракторів. У США як жиро-олійне вводиться в культуру високоврожайна лекерелла Фендлера (Lesquerella fendleri), насіння якої не обсипається і піддається збиранню комбайном. Її у посушливих районах рекомендують навіть замість пшениці. Більшість олійних культур одночасно є чудовими медоносами. Чимало медоносних та ефіроолійних рослин є і серед дикорослих хрестоцвітих.

Індивідуальний розвиток (онтогенез) будь-якого організму починається з однієї клітини. Ця клітина піддається процесу розподілу, що з одноклітинних організмів рівнозначно розмноженню, а багатоклітинних - формуванню нового організму. Тому процеси поділу клітин мають велике значення у житті будь-яких організмів.

За характером перебігу процесу поділу клітини розрізняють прямий поділ (амітоз) та непрямий поділ (мітоз). При амітозі та мітозі дочірні клітини одержують диплоїдний набір хромосом і кількість ядерної речовини становить «2n». В результаті вищезгаданих видів поділу утворюються соматичні клітини (клітини тіла). При утворенні спор (у рослин) та гамет (у тварин) відбувається непрямий поділ із зменшенням числа хромосом у два рази. Цей вид поділу клітин називають мейозом. У цьому підрозділі будуть розглянуті амітоз та мітоз.

Коротка характеристика амітозу

Поділ, при якому будова клітини, що ділиться, практично не зазнає істотних змін, називається амітозом, або прямим розподілом.

У процесі амітозу клітина та ядро ​​подовжуються, утворюється перетяжка і в кінцевому результаті з однієї батьківської клітини виникають дві дочірні. Амітотично діляться клітини та інших одноклітинних організмів.

Недоліком амітозу є те, що можливий нерівномірний розподіл ядерної речовини між дочірніми клітинами, що може сприяти виродженню цього виду. Цей тип розподілу зустрічається досить рідко, а й у високоорганізованих організмів не зустрічається зовсім.

Загальна характеристика мітозу

Процес поділу клітини, у якому її будова піддається істотним змін, виникненням нових структур і реалізацією суворо певних стадій, називається непрямим розподілом, чи мітозом.

При мітозі дочірні клітини отримують диплоїдний набір хромосом і таку ж кількість ядерної речовини, яка характерна для соматичної батьківської клітини, що нормально функціонує.

Мітоз здійснюється при розмноженні соматичних (клітин тіла) клітин, наприклад, у меристемах (тканинах росту) рослин або в активних зонах поділу у тварин (у кровотворних органах, у шкірі тощо). Для тварин організмів стан поділу характерний у молодому віці, але може здійснюватися й у зрілому віці у відповідних органах (шкіра, органи кровотворення та інших.).

Мітоз є послідовністю суворо певних процесів, які протікають по стадіях. Мітоз складається з чотирьох фаз: профази, метафази, анафази та телофази. Загальна тривалість мітозу становить 2-8 годин. Розглянемо фази мітозу докладніше.

1. Профаза (перша фаза мітозу) - найдовша. Під час профази у ядрі з'являються хромосоми (за рахунок спіралізації молекул ДНК). Ядро розчиняється. Чітко проявляються всі хромосоми. Центріолі клітинного центру розходяться до різних полюсів клітини і між центріолями формується «веретено поділу». Ядерна оболонка розчиняється, і хромосоми потрапляють у цитоплазму. Профаза завершується.

Отже, в результаті профази формується «веретено поділу», що складається з двох центріолей, що знаходяться в різних полюсах клітини і пов'язаних між собою двома типами ниток - опорними та тягнуть. У цитоплазмі є диплоїдний набір хромосом, кожна з яких містить подвійну (відносно норми) кількість ядерної речовини і має перетяжку вздовж великої осі симетрії.

2. Метафаза (друга фаза поділу). Іноді її називають «фаза зірки», оскільки побачивши зверху хромосоми утворюють деяку подобу зірки. Під час метафази хромосоми виражені найбільшою мірою.

У метафазі хромосоми переміщаються в центр клітини і прикріплюються центромірами до ниток веретена, що тягне, що призводить до виникнення строго впорядкованої структури розташування хромосом в клітині. Після прикріплення до нитки, що тягне, кожна хроматинова нитка розділяється на дві частини, за рахунок чого кожна хромосома нагадує як би зліплені в районі центроміри хромосоми. Наприкінці метафази центроміра поділяється вздовж (паралельно хроматиновим ниткам) і утворюється тетраплоїдна кількість хромосом. У цьому метафаза завершується.

Отже, в кінці метафази виникає тетраплоідна кількість хромосом (4n), одна половина яких прикріплена до ниток, що тягне ці хромосоми до одного полюса, а друга половина - до іншого полюса.

3. Анафаза (третя фаза, що йде за метафазою). При анафазі (початковий період) нитки веретена, що тягнуть, скорочуються і за рахунок цього хромосоми розходяться до різних полюсів ділиться клітини. Кожна із хромосом характеризується нормальною кількістю ядерної речовини.

Наприкінці анафази хромосоми концентруються біля полюсів клітини, але в опорних нитках веретена у центрі клітини (на «екваторі») виникають потовщення. На цьому анафаза завершується.

4. Телофаза (остання стадія мітозу). Під час телофази відбуваються такі зміни: анафази потовщення на опорних нитках, що виникли в кінці, збільшуються і зливаються, утворюючи первинну мембрану, що відокремлює одну дочірню клітину від іншої.

Через війну з'являються дві клітини, містять диплоїдний набір хромосом (2n). На місці первинної мембрани утворюється перетяжка між клітинами, яка поглиблюється, і до кінця телофази одна клітина відокремлюється від іншої.

Одночасно з формуванням клітинних оболонок та поділом вихідної (материнської) клітини на дві дочірні відбувається остаточне формування молодих дочірніх клітин. Хромосоми мігрують до центру нових клітин, тісно зближуються, молекули ДНК деспіралізуються і хромосоми як окремі утворення зникають. Навколо ядерної речовини формується ядерна оболонка, виникає ядерце, тобто відбувається формування ядра.

В цей же час формується і новий клітинний центр, тобто з однієї центріолі утворюється дві (за рахунок поділу), між центріолями, що виникли, з'являються тягнуть опорні нитки. Телофаза на цьому завершується, а клітини, що знову виникли, вступають у свій цикл розвитку, який залежить від місцезнаходження клітин та їх майбутньої ролі.

Шляхів розвитку дочірніх клітин кілька. Один з них полягає в тому, що клітини, що знову виникли, спеціалізуються на виконанні конкретних функцій, наприклад, стають форменими елементами крові. Нехай частина цих клітин стає еритроцитами (червоними кров'яними тільцями). Такі клітини ростуть, досягаючи певного розміру, потім вони втрачають ядро ​​і заповнюються дихальним пігментом (гемоглобіном) і стають зрілими, здатними виконувати свої функції. Для еритроцитів - це здатність реалізації газообміну між тканинами та органами дихання, здійснюючи перенесення молекулярного кисню (O2) з органів дихання до тканин та вуглекислий газ із тканин до органів дихання. Молоді еритроцити потрапляють у кров'яне русло, де функціонують 2-3 місяці, та був гинуть.

Другим шляхом розвитку дочірніх клітин тіла є вступ їх у мітотичний цикл.

Коротка характеристика мітотичного циклу

Мітотичний цикл - це тимчасовий відрізок існування клітини від одного поділу до іншого, що включає мітоз (час поділу, при якому з батьківської клітини з'являються дві дочірні), і інтерфазу (час, протягом якого клітини, що виникли, стають здатними до нового поділу).

Отже, мітотичний цикл і двох тимчасових пластів: часу мітозу і часу інтерфази. Інтерфаза займає 24/25 від усього мітотичного циклу і поділяється на три періоди. Нижче коротко охарактеризовано періоди інтерфази.

1. Пресинтетичний період (G1). Він починається відразу після завершення телофази і становить приблизно половину часу інтерфази. У цей час на деспіралізованих хромосомах (деспіралізованих молекулах ДНК) відбувається синтез РНК всіх видів. У ядерцях утворюються зародки рибосом.

У мітохондріях інтенсивно синтезується АТФ, т. е. у клітині накопичується в «зручній» для організму формі (вона може легко використовуватися в процесах синтезу необхідних організму речовин).

Одночасно протікає інтенсивний синтез молекул білка. Всі ці процеси готують синтетичний період, у якому відбувається синтез ДНК.

2. Синтетичний період (S).

Під час цієї стадії інтерфази синтезується ДНК, тобто відбувається редуплікація або реплікація. Під впливом ферментів подвійні ланцюга ДНК перетворюються на одинарні і на них за принципом комплементарності (взаємодоповнення) виникають нові подвійні ланцюги ДНК. Наприкінці синтетичного періоду в клітині виникає тетраплоїдна кількість ДНК (4c), але зберігається диплоїдний набір хромосом (2n). Після того як у клітинах виникає тетраплоїдна кількість речовини, синтетичний період завершується і клітина вступає в останній період інтерфази – постсинтетичний.

3. Постсинтетичний період (G2).

Цей період завершує інтерфазу. Він відносно короткий у часі. Протягом цього періоду відбувається додатковий синтез білків та АТФ. Клітини досягають граничних розмірів, у яких остаточно формуються всі структури. Наприкінці післясинтетичного періоду клітини готові до нового поділу.

На закінчення слід зазначити, що синтез речовин відбувається у всі періоди інтерфази. Виділення синтетичного періоду пов'язане з тим, що його суттєвою відмінністю від інших періодів є те, що в цей час синтезується ДНК, її в клітині стає вдвічі більше за норму і це створює передумови для нового поділу клітини.

Тривалість мітотичного циклу визначають за формулами:

Ц = М + G 1 + S + G 2 де М - тривалість мітозу; І – тривалість інтерфази; G 1 – тривалість пресинтетичного періоду; S – тривалість синтетичного періоду; G 2 – тривалість постсинтетичного періоду; G1+G2+S=І.

Розмноження клітин – одне із найважливіших біологічних процесів, є необхідною умовою існування всього живого. Репродукція здійснюється шляхом поділу вихідної клітини.

Клітина– це найменша морфологічна одиниця будови будь-якого живого організму, здатна до самовиробництва та саморегуляції. Час її існування від поділу до загибелі або наступної репродукції називається клітинним циклом.

Тканини та органи складаються з різних клітин, які мають свій період існування. Кожна з них росте та розвивається, щоб забезпечувати життєдіяльність організму. Тривалість мітотичного періоду різна: клітини крові та шкіри входять у процес поділу кожні 24 години, а нейрони здатні до репродукції тільки у новонароджених, а потім зовсім втрачають здатність до розмноження.

Існує 2 види поділу - пряме і непряме. Соматичні клітини розмножуються непрямим шляхом, гамет або статевим клітинам властивий мейоз (прямий поділ).

Мітоз - непрямий поділ

Мітотичний цикл

Мітотичний цикл включає 2 послідовні етапи: інтерфазу і мітотичний поділ.

Інтерфаза(Стадія спокою) – підготовка клітини до подальшого поділу, де відбувається дублювання вихідного матеріалу, з подальшим його рівномірним розподілом між новоствореними клітинами. Вона включає 3 періоди:

• • Пресинтетичний(G-1) G - від англійського gar, тобто проміжок, йде підготовка до подальшого синтезу ДНК, вироблення ферментів. Експериментально проводилося пригнічення першого періоду, внаслідок чого клітина не вступала в наступну фазу.
  • Синтетичний(S) - основа клітинного циклу. Відбувається реплікація хромосом та центріолей клітинного центру. Лише після цього клітина може перейти до мітозу.
  • Постсинтетичний(G-2) або премітотичний період - відбувається накопичення іРНК, яка потрібна для настання власне мітотичного етапу. У G-2 період синтезуються білки (тубуліни) - основна складова мітотичного веретена.

Після закінчення премітотичного періоду починається Мітотичний поділ. Процес включає 4 фази:

1. Профаза- У цей період руйнується ядерце, розчиняється мембрана ядра (нуклеолема), центріолі розташовуються на протилежних полюсах, формуючи апарат для поділу. Має дві підфази:
   • рання— видно ниткоподібні тіла (хромосоми), вони ще чітко відокремлені друг від друга;
   • пізня- Простежуються окремі частини хромосом.
2. Метафаза- Починається з моменту руйнування нуклеолеми, коли хромосоми хаотично лежать в цитоплазмі і тільки починають рухатися до екваторіальної площини. Поміж собою всі пари хроматид пов'язані у місці центроміри.
3. Анафаза– одночасно роз'єднуються всі хромосоми і рухаються до протилежних точок клітини. Це коротка та дуже важлива фаза, оскільки саме в ній відбувається точний розділ генетичного матеріалу.
4. Телофаза- Хромосоми зупиняються, знову утворюється ядерна мембрана, ядерця. Усередині утворюється перетяжка, вона ділить тіло материнської клітини на дві дочірні, завершуючи мітотичний процес. У новостворених клітинах знову починається G-2 період.

Мейоз - прямий поділ

Мейоз - прямий поділ

Існує особливий процес репродукції, що зустрічається лише у статевих клітинах (гаметах) – це мейоз (прямий поділ). Відмінною рисою йому є інтерфази. Мейоз з однієї вихідної клітини дає чотири з гаплоїдним набором хромосом. Весь процес прямого поділу включає два послідовні етапи, які складаються з профази, метафази, анафази та телофази.

Перед початком профази у статевих клітинах відбувається подвоєння вихідного матеріалу, таким чином вона стає тетраплоідною.

Профаза 1:

1. Лептотена- Хромосоми проглядаються у вигляді тоненьких ниток, відбувається їх скорочення.
2. Зіготена- стадія кон'югації гомологічних хромосом, як наслідок утворюються біваленти. Кон'югація важливий момент мейозу, хромосоми максимально зближуються один з одним, щоб здійснити кросинговер.
3. Пахітена— відбувається потовщення хромосом, їх усе більше вкорочення, йде кросинговер (обмін генетичною інформацією між гомологічними хромосомами, це основа еволюції та спадкової мінливості).
4. Диплотена– стадія подвоєних ниток, хромосоми кожного бівалента розходяться, зберігаючи зв'язок лише області перехреста (хиазмы).
5. Діакінез— ДНК починає конденсуватися, хромосоми стають дуже короткими і розходяться.

Профаза закінчується руйнуванням нуклеолеми та формуванням веретена поділу.

Метафаза 1: біваленти розташовані посередині клітини.

Анафаза 1:до протилежних полюсів рухаються подвоєні хромосоми.

Телофаза 1:завершується процес поділу, клітини отримують по 23 біваленти.

Без подальшого подвоєння матеріалу клітина входить у другий етапподілу.

Профаза 2: знову повторюються всі процеси, які були в профазі 1,а саме конденсація хромосом, що хаотично розташовуються між органелами.

Метафаза 2: дві хроматиди, з'єднані в місці перехреста (уніваленти), розташовуються в екваторіальній площині, створюючи платівку, названу метафазною.

Анафаза 2:- Унівалент поділяється на окремі хроматиди або монади, і вони прямують до різних полюсів клітини.

Телофаза 2: процес поділу завершується, формується ядерна оболонка, і кожна клітина отримує 23 хроматиди.

Мейоз – важливий механізм у житті всіх організмів. В результаті такого поділу ми отримуємо 4 гаплоїдні клітини, які мають половину потрібного набору хроматиду. Під час запліднення дві гамети утворюють повноцінну диплоїдну клітину, зберігаючи властиву їй каріотип.

Важко уявити наше існування без мейотичного поділу, інакше всі організми з кожним наступним поколінням отримували б подвоєні набори хромосом.