Щодня в нашому тілі відбуваються непомітні для людського ока та свідомості зміни: клітини організму обмінюються одна з одною речовинами, синтезують білки та жири, руйнуються, замість них створюються нові.
Якщо людина випадково поріже руку за приготуванням, через кілька днів рана затягнеться, і на її місці залишиться лише білястий шрам; кожні кілька тижнів наша шкіра повністю змінюється; зрештою, кожен із нас колись був однією крихітною клітиною і утворений багаторазовими її поділами.
В основі всіх цих найважливіших процесів, без яких неможливе було б саме життя, лежить мітоз. Йому можна дати коротке визначення: Мітоз (також його називають каріокінезом) – це непрямий поділ клітини, за допомогою якого утворюються дві клітини, що збігаються з вихідною за генетичним набором.
Біологічне значення та роль мітозу
Для мітозу типово копіювання інформації, що міститься в ядрі у вигляді молекул ДНК, причому в генетичний код не вноситься жодних змін, на відміну від мейозу, тому з материнської клітини утворюються дві дочірні, абсолютно ідентичні їй, що мають такі ж властивості.
Таким чином, біологічний сенс мітозу міститься у підтримці генетичної незмінності та сталості властивостей клітин.
Клітини, що пройшли через мітотичний поділ, мають генетичну інформацію про будову всього організму, тому його розвиток цілком можливий з однієї-єдиної клітини. Це є основою вегетативного розмноження рослин: якщо взяти бульбу картоплі або лист, зірваний з фіалки, і помістити у відповідні умови, вдасться виростити цілу рослину.
У сільському господарстві важливо зберігати постійну врожайність, плодючість, стійкість до шкідників та умов середовища, тому зрозуміло, чому наскільки можна використовується саме вегетативний спосіб розмноження рослин.
Також за допомогою мітозу відбувається процес регенерації – заміни клітин та тканин. При пошкодженні чи втраті частини тіла клітини починають активно ділитися, замінюючи втрачені.
Особливо вражає регенерація у гідри - невеликої кишковопорожнинної тварини, що мешкає в прісній воді.
Довжина гідри – кілька сантиметрів, на одному кінці тіла у неї розташовується підошва, за допомогою якої вона прикріплюється до субстрату, а на іншому – щупальця, що служать для захоплення їжі.
Якщо розрізати тіло на кілька частин, кожна з них буде здатна відновити недостатню, причому зі збереженням пропорцій і форми.
На жаль, чим складніше влаштований організм, тим слабше у нього виражена регенерація, тому розвиненіші тварини, у тому числі й люди, можуть про подібне і не мріяти.
Стадії та схема мітозу
Все життя клітини можна укласти в шість фаз у наступній послідовності:
Натисніть , щоб збільшити
Причому процес розподілу складається з останніх п'яти.
Коротко мітоз можна описати так: клітина створює і накопичує речовини, відбувається подвоєння ДНК у ядрі, хромосоми виходять у цитоплазму, чому передує їх спіралізація, розміщуються на екваторі клітини та розтягуються у вигляді дочірніх хромосом до полюсів за допомогою ниток веретена поділу.
Після всіх органоїдів материнської клітини діляться приблизно навпіл, утворюються дві дочірні. Їхній генетичний набір залишається тим самим:
- 2n, якщо вихідна була диплоїдною;
- n, якщо вихідна була гаплоїдною.
Варто відзначити:в людському організмівсі клітини, крім статеві, містять подвоєний набір хромосом (вони називаються соматичними), тому мітоз відбувається лише у диплоїдної формі.
Гаплоїдний мітоз притаманний рослинним клітинам, зокрема, гаметофітам, наприклад, паростку папороті у вигляді серцеподібної пластинки, листостеблової рослині у мохів.
Загальну схему мітозу можна зобразити так:
Інтерфаза
Самому мітозу передує тривала підготовка (інтерфаза), і саме тому такий поділ називається непрямим.
У цю фазу відбувається власне життя клітини. Вона синтезує білки, жири та АТФ, накопичує їх, зростає, збільшує кількість органоїдів для подальшого поділу.
Варто відзначити:в інтерфазі клітини перебувають близько 90% часу свого життя.
Вона складається з трьох етапів у наступній черговості: пресинтетичний (або G1), синтетичний (S) та постсинтетичний (G2).
У пресинтетичний період відбувається основне зростання клітини та накопичення енергії в АТФ для майбутнього поділу, хромосомний набір становить 2n2c (де n – кількість хромосом, а c – число молекул ДНК). Найважливіша подіясинтетичного періоду – подвоєння (чи реплікація, чи редуплікація) ДНК.
Це відбувається так: зв'язки між відповідними один одному азотистими основами (аденін – тимін і гуанін – цитозин) розриваються за допомогою спеціального ферменту, а потім кожен з одинарних ланцюгів добудовується до подвійного за правилом комплементарності. Цей процес зображений на наступній схемі:
Таким чином хромосомний набір стає 2n4c, тобто з'являються пари двороматидних хромосом.
У післясинтетичний період інтерфази відбувається остаточна підготовка до мітотичного поділу: кількість органоїдів збільшується, також подвоюються центріолі.
Профаза
Головний процес, з якого починається профаза - це спіралізація (або скручування) хромосом. Вони стають більш компактними, ущільнюються, і врешті-решт їх можна розглянути в звичайнісінький мікроскоп.
Потім утворюється веретено поділу, що складається з двох центріолей з мікротрубочками, розташованими на різних полюсах клітини. Генетичний набір, незважаючи на зміну форми матеріалу, залишається незмінним – 2n4c.
Прометафаза
Прометафаза є продовженням профази. Її головна подія - це руйнування оболонки ядра, в результаті якого хромосоми виходять в цитоплазму, розташовані в зоні колишнього ядра. Потім вони розміщуються в лінію в екваторіальній площині веретена поділу, на чому завершується прометафаза. Набір хромосом не змінюється.
Метафаза
У метафазу хромосоми спіралізуються остаточно, тому зазвичай їх вивчення та підрахунок ведеться саме у цю фазу.
Потім до хромосом, розташованих на екваторі клітини, з її полюсів «тягнуться» мікротрубочки і приєднуються до них, готові розтягнути в різні боки.
Анафаза
Після прикріплення до хромосоми кінців мікротрубочок з різних сторін відбувається їх одночасне розбіжність. Кожна хромосома розривається на дві хроматиди, і з цього моменту вони називаються дочірніми хромосомами.
Нитки веретена коротшають і тягнуть дочірні хромосоми до полюсів клітини, у своїй хромосомний набір становить сумі 4n4c, а кожного полюса – 2n2c.
Телофаза
Телофаза завершує мітотичний поділ клітини. Відбувається деспіралізація - розкручування хромосом, приведення їх у вигляд, в якому з них можна зчитувати інформацію. Ядерні оболонки заново утворюються, а веретено поділу руйнується через непотрібність.
Завершується телофаза поділом цитоплазми та органоїдів, відділенням дочірніх клітин один від одного, формуванням у кожної з них клітинних оболонок. Тепер ці клітини цілком самостійні, і з них вступає заново у першу фазу життя – інтерфазу.
Висновок
Цій темі в біології приділяється велика увагаНа уроках у школі учні повинні зрозуміти, що за допомогою мітозу всі еукаріотичні організми розмножуються, ростуть, відновлюються після пошкоджень, без нього не обходиться жодне оновлення клітин або регенерація.
Що важливо, мітоз забезпечує сталість генів серед поколінь, отже, і незмінність властивостей, що у основі спадковості.
Мітоз- Основний спосіб поділу еукаріотичних клітин, при якому спочатку відбувається подвоєння, а потім рівномірний розподілміж дочірніми клітинами спадкового матеріалу.
Мітоз є безперервним процесом, в якому виділяють чотири фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу. Перед мітозом відбувається підготовка клітини до поділу або інтерфазу. Період підготовки клітини до мітозу і власне мітоз разом складають Мітотичний цикл. Нижче наведено коротку характеристику фаз циклу.
Інтерфазаскладається з трьох періодів: пресинтетичного, або постмітотичного, - G1, синтетичного - S, постсинтетичного, або премітотичного, - G2.
Пресинтетичний період (2n 2c, де n- Число хромосом, з- Число молекул ДНК) - зростання клітини, активізація процесів біологічного синтезу, підготовка до наступного періоду.
Синтетичний період (2n 4c) - Реплікація ДНК.
Постсинтетичний період (2n 4c) - підготовка клітини до мітозу, синтез та накопичення білків та енергії для майбутнього поділу, збільшення кількості органоїдів, подвоєння центріолей.
Профаза (2n 4c) - демонтаж ядерних мембран, розбіжність центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу, «зникнення» ядерців, конденсація двороматидних хромосом.
Метафаза (2n 4c) - вибудовування максимально конденсованих двороматидних хромосом в екваторіальній площині клітини (метафазна пластинка), прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим - до центромірів хромосом.
Анафаза (4n 4c) - Поділ двороматидних хромосом на хроматиди і розбіжність цих сестринських хроматид до протилежних полюсів клітини (при цьому хроматиди стають самостійними однохроматидними хромосомами).
Телофаза (2n 2cу кожній дочірній клітині) - деконденсація хромосом, утворення навколо кожної групи хромосом ядерних мембран, розпад ниток веретена поділу, поява ядерця, поділ цитоплазми (цитотомія). Цитотомія в тваринних клітинах відбувається за рахунок борозни розподілу, рослинних клітинах- За рахунок клітинної платівки.
1 - профаза; 2 - метафаза; 3 - анафаза; 4 - телофаза.
Біологічне значення мітозу.Дочірні клітини, що утворилися в результаті цього способу поділу, є генетично ідентичними материнській. Мітоз забезпечує сталість хромосомного набору серед поколінь клітин. Лежить основу таких процесів, як зростання, регенерація, безстатеве розмноження та інших.
- це особливий спосіб поділу еукаріотичних клітин, в результаті якого відбувається перехід клітин з диплоїдного стану в гаплоїдний. Мейоз і двох послідовних поділів, яким передує одноразова реплікація ДНК.
Перший мейотичний поділ (мейоз 1)називається редукційним, оскільки саме під час цього поділу відбувається зменшення числа хромосом удвічі: з однієї диплоїдної клітини (2n 4c) утворюються дві гаплоїдні (1 n 2c).
Інтерфаза 1(на початку - 2 n 2c, в кінці - 2 n 4c) – синтез та накопичення речовин та енергії, необхідних для здійснення обох поділів, збільшення розмірів клітини та числа органоїдів, подвоєння центріолей, реплікація ДНК, яка завершується у профазі 1.
Профаза 1 (2n 4c) - демонтаж ядерних мембран, розбіжність центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу, «зникнення» ядерців, конденсація двороматидних хромосом, кон'югація гомологічних хромосом та кросинговер. Кон'югація- процес зближення та переплетення гомологічних хромосом. Пару кон'югуючих гомологічних хромосом називають бівалентом. Кросинговер – процес обміну гомологічними ділянками між гомологічними хромосомами.
Профаза 1 поділяється на стадії: лептотену(Завершення реплікації ДНК), зиготена(кон'югація гомологічних хромосом, утворення бівалентів), пахітена(кросинговер, перекомбінація генів), диплотена(Виявлення хіазм, 1 блок овогенезу у людини), діакінез(Терміналізація хіазм).
1 - лептотену; 2 - зиготена; 3 - пахітена; 4 - Диплотен; 5 - діакінез; 6 - метафаза 1; 7 - анафаза 1; 8 - телофаза 1;
9 - профаза 2; 10 - метафаза 2; 11 - анафаза 2; 12 - телофаза 2.
Метафаза 1 (2n 4c) - вибудовування бівалентів в екваторіальній площині клітини, прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим - до центромірів хромосом.
Анафаза 1 (2n 4c) - випадкова незалежна розбіжність двороматидних хромосом до протилежних полюсів клітини (з кожної пари гомологічних хромосом одна хромосома відходить до одного полюса, інша - до іншого), перекомбінація хромосом.
Телофаза 1 (1n 2cу кожній клітині) - утворення ядерних мембран навколо груп двороматидних хромосом, поділ цитоплазми. У багатьох рослин клітина з анафази 1 відразу переходить у профазу 2.
Другий мейотичний поділ (мейоз 2)називається екваційним.
Інтерфаза 2, або інтеркінез (1n 2c), являє собою коротку перерву між першим і другим мейотичним поділом, під час якого не відбувається реплікація ДНК. Характерна тваринам клітин.
Профаза 2 (1n 2c) - демонтаж ядерних мембран, розбіжність центріолей до різних полюсів клітини, формування ниток веретена поділу.
Метафаза 2 (1n 2c) - вибудовування двороматидних хромосом в екваторіальній площині клітини (метафазна пластинка), прикріплення ниток веретена поділу одним кінцем до центріолів, іншим - до центромірів хромосом; 2 блок овогенезу у людини.
Анафаза 2 (2n 2з) — поділ двороматидних хромосом на хроматиди та розбіжність цих сестринських хроматид до протилежних полюсів клітини (при цьому хроматиди стають самостійними однохроматидними хромосомами), перекомбінація хромосом.
Телофаза 2 (1n 1cв кожній клітині) - деконденсація хромосом, утворення навколо кожної групи хромосом ядерних мембран, розпад ниток веретена поділу, поява ядерця, поділ цитоплазми (цитотомія) з утворенням в результаті чотирьох гаплоїдних клітин.
Біологічне значення мейозу.Мейоз є центральною подією гаметогенезу у тварин та спорогенезу у рослин. Будучи основою комбінативної мінливості, мейоз забезпечує генетичну різноманітність гамет.
Амітоз
Амітоз- Прямий поділ інтерфазного ядра шляхом перетяжки без утворення хромосом, поза мітотичного циклу. Описаний для старіючих, патологічно змінених та приречених на загибель клітин. Після амітозу клітина не здатна повернутися до нормального мітотичного циклу.
Клітинний цикл
Клітинний циклжиття клітини від моменту її появи до поділу або смерті. Обов'язковим компонентом клітинного циклує мітотичний цикл, який включає період підготовки до поділу і власне мітоз. Крім цього, у життєвому циклі є періоди спокою, під час яких клітина виконує властиві їй функції та обирає подальшу долю: загибель чи повернення в мітотичний цикл.
Перейти до лекції №12«Фотосинтез. Хемосинтез»
Перейти до лекції №14«Розмноження організмів»
Розподіл клітини- біологічний процес, що лежить в основі розмноження та індивідуального розвитку всіх живих організмів.
Найбільш поширена форма відтворення клітин у живих організмів - непрямий поділ, або мітоз(Від грец. «Мітос» - нитка). Мітоз складається із чотирьох послідовних фаз. Завдяки мітозу забезпечується рівномірний розподіл генетичної інформації батьківської клітини між дочірніми клітинами.
Мітоз – розподіл клітини в процесі якого відбувається копіювання всіх елементів клітини та утворення двох дочірніх клітин у точності таких самих, як материнська.
Період життя клітини між двома мітозами називають інтерфазою. Вона в десятки разів триваліша за мітоз. У ній відбувається ряд дуже важливих процесів, що передують розподілу клітини: синтезуються молекули АТФ і білків, подвоюється кожна хромосома, утворюючи дві сестринські хроматиди, скріплені загальною центромірою, збільшується кількість основних органоїдів клітини.
Мітоз
У процесі мітозу розрізняють чотири фази: профазу, метафазу, анафазу та телофазу.
I. Профаза – найтриваліша фаза мітозу. У ній спіралізуються і внаслідок цього товщають хромосоми, що складаються з двох сестринських хроматид, що утримуються разом центроміром. До кінця профази ядерна мембрана та ядерця зникають і хромосоми розосереджуються по всій клітині. У цитоплазмі до кінця профази центріолі відходять до смуг і утворюють веретено поділу.
ІІ. Метафаза – хромосоми продовжують спіралізацію, їх центроміри розташовуються за екватором (у цій фазі вони найбільш помітні). До них прикріплюються нитки веретена поділу.
ІІІ. Анафаза – діляться центроміри, сестринські хроматиди відокремлюються один від одного і за рахунок скорочення ниток веретена відходять до протилежних полюсів клітини.
IV. Телофаза – ділиться цитоплазма, хромосоми розкручуються, знову утворюються ядерця та ядерні мембрани. Після цього утворюється перетяжка в екваторіальній зоні клітини, що розділяє дві сестринські клітини.
Так з однієї вихідної клітини (материнської) утворюються дві нові - дочірні, що мають хромосомний набір, який за кількістю та якістю, за змістом спадкової інформації, морфологічним, анатомічним і фізіологічним особливостямповністю ідентичний батьківським.
Зріст, індивідуальний розвиток, Постійне оновлення тканин багатоклітинних організмів визначається процесами мітотичного поділу клітин.
Усі зміни, що відбуваються в процесі мітозу, контролюються системою нейрорегуляції, тобто нервовою системою, гормонами надниркових залоз, гіпофіза, щитовидної залози та ін.
Мейоз
Мейоз(Від грец. «Мейоз». - Зменшення) - це розподіл у зоні дозрівання статевих клітин, що супроводжується зменшенням числа хромосом вдвічі. Він складається і двох послідовностей, що йдуть поділів, що мають ті ж фази, що і мітоз. Однак тривалість окремих фаз і процеси, що відбуваються в них, значно відрізняються від процесів, що відбуваються в мітозі.
Ці відмінності переважно полягають у наступному. У мейозі профаза I триваліша. У ній відбувається кон'югація (з'єднання) хромосом та обмін генетичною інформацією. (На малюнку вгорі профаза відзначена цифрами 1, 2, 3, кон'югація показана під цифрою 3). У метафазі відбуваються самі зміни, як у метафазі мітозу, але за гаплоидном наборі хромосом (4). В анафазі I центроміри, що скріплюють хроматиди, не діляться, а до полюсів відходить одна з гомологічних хромосом (5). У телофазі II утворюються чотири клітини з набором гаплоїдним хромосом (6).
Інтерфаза перед другим розподілом у мейозу дуже коротка, у ній ДНК не синтезується. Клітини (гамети), що утворюються внаслідок двох мейотичних поділів, містять гаплоїдний (одинарний) набір хромосом.
Повний набір хромосом – диплоїдний 2n – відновлюється в організмі при заплідненні яйцеклітини, при статевому розмноженні.
Статеве розмноження характеризується обміном генетичної інформації між жіночими та чоловічими особинами. Воно пов'язане з утворенням та злиттям особливих гаплоїдних статевих клітин - гамет, що утворюються в результаті мейозу. Запліднення є процес злиття яйцеклітини та сперматозоїда (жіночої та чоловічої гамет), при якому відновлюється диплоїдний набір хромосом. Запліднену яйцеклітину називають зиготою.
У процесі запліднення можна спостерігати різні варіанти з'єднання гамет. Наприклад, при злитті обох гамет, що мають однакові алелі одного або декількох генів, утворюється гомозигота, в потомстві якої зберігаються всі ознаки чистому вигляді. Якщо ж у гаметах гени представлені різними алелями – утворюється гетерозигота. У її нащадках виявляються спадкові зачатки, відповідні різним генам. У людини гомозиготність буває лише частковою, за окремими генами.
Основні закономірності передачі спадкових властивостей від батьків до нащадків було встановлено Г. Менделем у другій половині ХІХ ст. З цього часу в генетиці (науці про закономірності спадковості і мінливості організмів) міцно утвердилися такі поняття, як домінантні та рецесивні ознаки, генотип і фенотип та ін. У генетиці ці ознаки позначаються літерами латинського алфавіту: домінантні позначаються великими літерами, рецесивні - малими. У разі гомозиготності кожна з пари генів (алелей) відображає або домінантні або рецесивні ознаки, які в обох випадках виявляють свою дію.
У гетерозиготних організмівдомінантна алель знаходиться в одній хромосомі, а рецесивна, що пригнічується домінантом, у відповідній ділянці іншої хромосоми гомологічної. При заплідненні утворюється нова комбінація диплоїдного набору. Отже, утворення нового організму починається зі злиття двох статевих клітин (гамет), що утворюються внаслідок мейозу. Під час мейозу відбувається перерозподіл генетичного матеріалу (рекомбінація генів) у нащадків або обмін алелями та їх поєднання у нових варіаціях, що й визначає появу нового індивіда.
Незабаром після запліднення відбувається синтез ДНК, хромосоми подвоюються, і настає перший поділ ядра зиготи, яке здійснюється шляхом мітозу і є початок розвитку нового організму.
(Слайд 31)
Тканини, їх будова та функції
Тканина як сукупність клітин та міжклітинної речовини. Типи та види тканин, їх властивості. Міжклітинні взаємодії.
В організмі дорослої людини розрізняють близько 200 типів клітин. Групи клітин, що мають однакову або подібну будову, пов'язані єдністю походження та пристосовані до виконання певних функцій, утворюють тканини . Це наступний рівень ієрархічної структури організму людини – перехід із клітинного рівня на тканинний.
Будь-яка тканина є сукупністю клітин і міжклітинної речовини якого може бути багато (кров, лімфа, пухка сполучна тканина) або мало (покривний епітелій).
Тканина = клітини + міжклітинна речовина
Клітини кожної тканини (і деяких органів) мають власну назву: клітини нервової тканини називаються нейронами , клітини кісткової тканини –остеоцитами , печінки – гепатоцитами і так далі.
Міжклітинна речовина хімічно являє собою систему, що складається з біополімерів у високій концентрації та молекул води. У ньому розташовані структурні елементи: волокна колагену, еластину, кровоносні та лімфатичні капіляри, нервові волокна та чутливі закінчення (больові, температурні та інші рецептори).Це забезпечує необхідні умови для нормальної життєдіяльності тканин та виконання ними своїх функцій.
Усього виділяють чотири типи тканин: епітеліальну ,сполучну (включаючи кров та лімфу), м'язову і нервову .
(Слайд 32)
Епітеліальна тканина
або епітелій , покриває тіло, вистилає внутрішні поверхні органів (шлунка, кишечника, сечового міхура та інших) та порожнин (черевної, плевральної), а також утворює більшість залоз. Відповідно до цього розрізняють покривний та залозистий епітелій.
Покривний епітелій утворює пласти клітин, тісно - практично без міжклітинної речовини - прилеглі один до одного. Він буває одношаровим або багатошаровим . Покривний епітелій є прикордонною тканиною і виконує основні функції: захист від зовнішніх впливів та участь в обміні речовин організму з навколишнім середовищем – всмоктування компонентів їжі та виділення продуктів обміну ( екскреція ). Покривний епітелій має гнучкість, забезпечуючи рухливість внутрішніх органів (наприклад, скорочення серця, розтягування шлунка, перистальтику кишечника, розширення легень тощо).
Залізистий епітелій складається з клітин, усередині яких знаходяться гранули із секретом (від латинського secretio- Відділення). Ці клітини здійснюють синтез та виділення багатьох речовин, важливих для організму. Шляхом секреції утворюються слина, шлунковий та кишковий сік, жовч, молоко, гормони та інші біологічно активні сполуки. Залізистий епітелій може утворювати самостійні органи – залози (наприклад, підшлункова залоза, щитовидна залоза, залози внутрішньої секреції, або ендокринні залози , Що виділяють безпосередньо в кров гормони, що виконують в організмі регулюючі функції та інші), а може бути частиною інших органів (наприклад, залози шлунка).
(Слайд 33)
Сполучна тканина
відрізняється великою різноманітністю клітин та великою кількістю міжклітинного субстрату, що складається з волокон та аморфної речовини. Волокниста сполучна тканина може бути пухкою та щільною.
Пухка сполучна тканина присутня у всіх органах, вона оточує кровоносні та лімфатичні судини.
Щільна сполучна тканина виконує механічну, опорну, формотворчу та захисну функції. Крім того, існує ще дуже щільна сполучна тканина, з неї складаються сухожилля та фіброзні мембрани (тверда мозкова оболонка, окістя та інші). Сполучна тканина не тільки виконує механічні функції, але й бере активну участь в обміні речовин, виробленні імунних тіл, процесах регенерації та загоєння ран, забезпечує адаптацію до мінливих умов існування.
До сполучної тканини відноситься і жирова тканина . У ній депонуються (відкладаються) жири, при розпаді яких вивільняється велика кількість енергії.
Важливу роль організмі грають скелетні (хрящова та кісткова) сполучні тканини . Вони виконують, головним чином, опорну, механічну та захисну функції.
Хрящова тканина складається з клітин та великої кількості пружної міжклітинної речовини, вона утворює міжхребцеві диски, деякі компоненти суглобів, трахеї, бронхів. Хрящова тканина не має кровоносних судин і отримує необхідні речовини, поглинаючи їх із навколишніх тканин.
Кісткова тканина складається з кісткових пластинок, усередині яких лежать клітини. Клітини з'єднані один з одним численними відростками. Кісткова тканина відрізняється твердістю і з цієї тканини збудовані кістки скелета. У кістковій тканині проходять кровоносні судини.
Різновидом сполучної тканини є і кров . У нашому уявленні кров – це дуже важливе для організму і, водночас, складне розуміння. Кров складається з міжклітинної речовини. плазми і зважених у ній формених елементів –еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів . Усі формені елементи розвиваються із загальної клітини-попередниці.
(Слайд 34)
Клітини м'язової тканини
мають здатність скорочуватися. Так як для скорочення потрібно багато енергії, клітини м'язової тканини відрізняються підвищеним вмістом. мітохондрій .
Розрізняють два основні типи м'язової тканини – гладку , яка присутня в стінках багатьох, і, як правило, порожніх, внутрішніх органів(судини, кишечник, протоки залоз та інші), та поперечно-смугасту , До якої відносяться серцева та скелетна м'язові тканини. Пучки м'язової тканини утворюють м'язи. Вони оточені прошарками сполучної тканини та пронизані нервами, кровоносними та лімфатичними судинами.
(Слайд 35)
Нервова тканина
складається з нервових клітин (нейронів ) і міжклітинної речовини з різними клітинними елементами, які називаються в сукупності нейроглією (від грецької glia- Клей). Основною властивістю нейронів є здатність сприймати роздратування, збуджуватися, виробляти імпульс і передавати далі по ланцюгу. Вони синтезують та виділяють біологічно активні речовини - Посередники ( медіатори ).
Нервова система регулює функції всіх тканин та органів, об'єднує їх у єдиний організм шляхом передачі інформації по всіх ланках та здійснює зв'язок із навколишнім середовищем. При діаметрі кілька мікронів довжина аксона може досягати у великих тварин 1 метра і більше (наприклад, аксони, що йдуть від нейронів спинного мозку в кінцівки).
Узагальнюючі відомості тканин наведені в таблиці.
Таблиця Тканини, їх будова та функції
|
Назва тканини |
Специфічні назви клітин |
Міжклітинна речовина |
Де зустрічається дана тканина |
Функції | |||
|
Епітеліальні тканини | |||||||
|
Покривний епітелій (одношаровий та багатошаровий) |
Клітини ( епітеліоцити ) щільно прилягають один до одного, утворюючи пласти. Клітини миготливого епітелію мають вії, кишкового – ворсинки. |
Мало, не містить кровоносних судин; базальна мембрана відмежовує епітелій від нижчої сполучної тканини. |
Внутрішні поверхні всіх порожнистих органів (шлунка, кишечника, сечового міхура, бронхів, судин і т.д.), порожнин (черевної, плевральної, суглобових), поверхневий шар шкіри ( епідерміс ). |
Захист від зовнішніх впливів (епідерміс, миготливий епітелій), всмоктування компонентів їжі (шлунково-кишковий тракт), виведення продуктів обміну (сечовидільна система); забезпечує рухливість органів. | |||
|
Залізистий епітелій |
Гландулоцити містять секреторні гранули з біологічно активними речовинами. Можуть розташовуватися поодинці або утворювати самостійні органи (залізи). |
Міжклітинна речовина тканини залози містить кровоносні, лімфатичні судини, нервові закінчення. |
Залози внутрішньої (щитоподібна, надниркові залози) або зовнішньої (слинні, потові) секреції. Клітини можуть розташовуватися поодинці в покривному епітелії(Дихальна система, шлунково-кишковий тракт). |
Вироблення гормонів травних ферментів (жовч, шлунковий, кишковий, панкреатичний сік та ін.), молока, слини, потової та слізної рідини, бронхіального секрету і т.д. | |||
|
Сполучні тканини | |||||||
|
Пухка сполучна |
Клітинний склад характеризується великою різноманітністю: фібробласти ,фіброцити ,макрофаги ,лімфоцити , поодинокі адипоцити та ін. |
Велика кількість; складається з аморфної речовини та волокон (еластин, колаген та ін.) |
Присутня у всіх органах, включаючи м'язи, оточує кровоносні та лімфатичні судини, нерви; основна складова дерми . |
Механічні (оболонка судини, нерва, органа); участь в обміні речовин ( трофіка ), вироблення імунних тіл, процесах регенерації . | |||
|
Щільна сполучна |
Волокна переважають над аморфною речовиною. |
Каркас внутрішніх органів, тверда мозкова оболонка, окістя, сухожилля та зв'язки. |
Механічна, формоутворююча, опорна, захисна. | ||||
|
Майже всю цитоплазму адипоцитів займає жирова вакуоля. |
Міжклітинна речовина більше, ніж клітин. |
Підшкірна жирова клітковина, навколониркова клітковина, сальники черевної порожниниі т.д. |
Депонування жирів; енергетичне забезпечення з допомогою розщеплення жирів; механічна. | ||||
|
Хрящова |
Хондроцити ,хондробласти (Від лат. chondron- Хрящ) |
Відрізняється пружністю, зокрема за рахунок хімічного складу. |
Хрящі носа, вух, гортані; суглобові поверхні кісток; передні відділи ребер; бронхи, трахея та ін. |
Опорна, захисна, механічна. Бере участь у мінеральному обміні (відкладення солей). У кістках міститься кальцій та фосфор (майже 98% від загальної кількостікальцію!). | |||
|
Остеобласти ,остеоцити ,остеокласти (Від лат. os- Кістка) |
Міцність обумовлена мінеральним «просочуванням». |
Кістки скелета; слухові кісточкив барабанній порожнині (молоточок, ковадло і стремечко) | |||||
|
Еритроцити (включаючи молоді форми), лейкоцити ,лімфоцити ,тромбоцити та ін. |
Плазма на 90-93% складається з води, 7-10% - білки, солі, глюкоза та ін. |
Внутрішній вміст порожнин серця та судин. При порушенні їхньої цілісності – кровотечі та крововиливу. |
Газообмін, участь у гуморального регулювання, обмін речовин, терморегуляції, імунний захист; згортання як захисна реакція. | ||||
|
В основному лімфоцити |
Плазма (лімфоплазма) |
Внутрішній вміст лімфатичної системи |
Участь у імунному захисті, обміні речовин та ін. | ||||
|
М'язові тканини | |||||||
|
Гладком'язова тканина |
Впорядковано розташовані міоцити веретеноподібної форми |
Міжклітинної речовини мало; містить кровоносні та лімфатичні судини, нервові волокна та закінчення. |
У стінках порожнистих органів (судин, шлунка, кишечника, сечового та жовчного міхура та ін.) |
Перистальтика шлунково-кишковий тракт, скорочення сечового міхура, підтримка артеріального тискуза рахунок тонусу судин і т.д. | |||
|
Поперечно-смугаста |
М'язові волокна можуть містити понад 100 ядер! |
Скелетна мускулатура; серцева м'язова тканинамає автоматизм |
Насосна функція серця; довільна м'язова активність; участь у теплорегуляції функцій органів та систем. | ||||
|
НЕРВОВА ТКАНИНА | |||||||
|
Нейрони ; клітини нейроглії виконують допоміжні функції |
Нейроглія багата ліпідами (жирами) |
Головний та спинний мозок, ганглії ( нервові вузли), нерви ( нервові пучки, сплетення і т.д.) |
Сприйняття подразнення, вироблення та проведення імпульсу, збудливість; регуляція функцій органів та систем. | ||||
Збереження форми та виконання специфічних функцій тканиною генетично запрограмовано: дочірнім клітинам за допомогою ДНК передається здатність до виконання специфічних функцій та диференціювання.
Диференціювання - Це біохімічний процес, при якому відносно однорідні клітини, що виникли із загальної клітини-попередниці, перетворюються на все більш спеціалізовані, специфічні типи клітин, що формують тканини або органи. Більшість диференційованих клітин зазвичай зберігає свої специфічні ознаки навіть у новому оточенні.
У 1952 році вчені з університету Чикаго здійснили поділ клітин курячого ембріона, вирощуючи (інкубуючи) їх у розчині ферменту при обережному помішуванні. Однак клітини не залишалися розділеними, а починали об'єднуватись у нові колонії. Більше того, при змішуванні печінкових клітин із клітинами сітківки ока утворення клітинних агрегатів відбувалося так, що клітини сітківки завжди переміщалися у внутрішню частину клітинної маси.
Взаємодії клітин . Що ж дозволяє тканинам не розсипатися за найменшого зовнішньому впливі? І чим забезпечується злагоджена робота клітин та виконання ними специфічних функцій?
Безліч спостережень доводить наявність здатності клітин розпізнавати один одного і відповідним чином реагувати. Взаємодія – це здатність передавати сигнали від однієї клітини в іншу, а й здатність діяти спільно, тобто синхронно. На поверхні кожної клітини розташовуються рецептори завдяки яким кожна клітина розпізнає іншу собі подібну. І функціонують ці "детекторні пристрої" згідно з правилом "ключ - замок".
Давайте трохи поговоримо про те, як клітини взаємодіють одна з одною. Відомо два основних способи міжклітинної взаємодії: дифузійне і адгезивне . Дифузійне – це взаємодія з урахуванням міжклітинних каналів, пір у мембранах сусідніх клітин, розташованих суворо навпроти одне одного. Адгезивне (від латинського adhaesio– прилипання, злипання) – механічне з'єднання клітин, тривале та стабільне утримання їх на близькій відстані один від одного. У розділі, присвяченій будові клітини, описані різні види міжклітинних сполук (десмосоми, синапси та інші). Це є основою організації клітин у різні багатоклітинні структури (тканини, органи).
Кожна клітина тканини не тільки з'єднується з сусідніми клітинами, але й взаємодіє з міжклітинною речовиноюотримуючи з його допомогою поживні речовини, сигнальні молекули (гормони, медіатори) тощо. За допомогою хімічних речовин, що доставляють до всіх тканин та органів тіла, здійснюється гуморальний тип регулювання (від латинського humor- Рідина).
Інший шлях регуляції, як згадувалося вище, здійснюється з допомогою нервової системи. Нервові імпульси завжди досягають мети в сотні або тисячі разів швидше за доставку до органів або тканин хімічних речовин. Нервовий та гуморальний способи регуляції функцій органів та систем тісно між собою взаємопов'язані. Однак саме утворення більшості хімічних речовин та виділення їх у кров знаходяться під постійним контролем нервової системи.
Клітина, тканина – це перші рівні організації живих організмів , а й у цих етапах можна назвати загальні механізми регуляції, які забезпечують життєдіяльність органів, систем органів прокуратури та організму загалом.
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 значенняу 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 розподілу клітини, у якому її будова піддається істотним змін, виникненням нових структур та реалізацією суворо певних стадій, називається непрямим розподілом, або 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 воно може здійснюватися і в зрілому віціу відповідних органах (шкіра, органи кровотворення та ін.).
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 стадіямітозу). 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.
У цей час формується і новий клітинний центр, Т. е. 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 елементамикрові. 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, тобто в клітині накопичується в «зручній» для організму формі (вона може надалі легко використовуватися в процесах синтезу потрібних організмуречовин).
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.
Серед усіх цікавих та достатньо складних тему біології варто виділити два процеси поділу клітин в організмі – мейоз та мітоз. Спочатку може здатися, що ці процеси однакові, оскільки в обох випадках відбувається розподіл клітин, але насправді між ними існує велика різниця. Насамперед, потрібно розібратися з мітозом. Що цей процес являє собою, що таке інтерфаза мітозу і яку роль вони грають в людському організмі? Детальніше про це та піде мовау цій статті.
Складний біологічний процес, який супроводжується розподілом клітин та розподілом хромосом між цими клітинами – все це можна сказати про мітоз. Завдяки йому між дочірніми клітинами організму рівномірно розподіляються хромосоми, в яких міститься ДНК.
Існує 4 основні фази процесу мітозу. Всі вони пов'язані між собою, оскільки фази плавно переходять із однієї на іншу. Поширеність мітозу в природі обумовлена тим, що саме він бере участь у процесі розподілу всіх клітин, серед яких м'язові, нервові тощо.
Коротко про інтерфаз
Перед потраплянням у стан мітозу клітина, яка розділяється, перетворюється на період інтерфази, тобто зростає. Тривалість інтерфази може тривати понад 90% всього часу активності клітини у звичайному режимі.
Інтерфаза ділиться на 3 основні періоди:
- фаза G1;
- S-фаза;
- фаза G2.
Усі вони проходять у певній послідовності. Розглянемо кожну із цих фаз окремо.
Інтерфаза - основні складові (формула)
Фаза G1
Цей період характеризується підготовкою клітини до поділу. Вона збільшується в обсягах подальшої фази синтезу ДНК.
S-фаза
Це наступний етап у процесі інтерфази, у якому відбувається розподіл клітин організму. Як правило, синтез більшості клітин відбувається на невеликий проміжок часу. Після поділу клітини не збільшуються у розмірах, а починається остання фаза.
Фаза G2
Фінальний етап інтерфази, протягом якого клітини продовжують синтезувати білки, збільшуючись у розмірах. У цей період у клітині, як і раніше, є нуклеоли. Також в останній частині інтерфази відбувається дублювання хромосом, а поверхня ядра тим часом покривається спеціальною оболонкою, що має захисну функцію.
На замітку!По завершенню третьої фази настає мітоз. Він також включає кілька стадій, після яких відбувається розподіл клітини (цей процес у медицині називається цитокінезом).
Стадії мітозу
Як ми вже відзначали раніше, мітоз ділиться на 4 стадії, але іноді їх може бути і більше. Нижче представлені основні їх.
Таблиця. Опис основних фаз мітозу.
| Назва фази, фото | Опис |
|---|---|
| Під час профази відбувається спіралізація хромосом, внаслідок чого вони набувають скрученої форми (вона більш компактна). Зупиняються всі синтетичні процеси у клітині організму, тому рибосоми не виробляються. |
| Багато фахівців не виділяють прометафазу як окрему фазу мітозу. Нерідко всі процеси, що у ній відбуваються, відносять до профази. У цей період цитоплазма огортає хромосоми, які вільно переміщаються клітиною до певного моменту. |
| Наступна фаза мітозу, що супроводжується розподілом на екваторіальній площині конденсованих хромосом. У цей період відбувається оновлення мікротрубочок на постійній основі. При метафазі хромосоми розташовані так, що їх кінетохори знаходяться в іншому напрямку, тобто спрямовані до протилежних полюсів. |
| Ця фаза мітозу супроводжується відділенням хроматид кожної з хромосом один від одного. Наростання мікротрубочок припиняється, вони тепер починають розумітися. Анафаза триває недовго, але за цей проміжок часу клітини встигають розійтися ближче до різних полюсів приблизно в рівній кількості. |
| Це остання стадія, протягом якої починається деконденсація хромосом. Еукаріотичні клітини завершують свій поділ, а довкола кожного набору хромосом людини утворюється спеціальна оболонка. При скороченні кільця скорочення відбувається поділ цитоплазми (в медицині цей процес називається цитотомією). |
Важливо!Тривалість повного процесу мітозу зазвичай становить не більше 1,5-2 годин. Тривалість може змінюватися в залежності від виду клітини, що розділяється. Також на тривалість процесу впливають і зовнішні фактори, такі як світловий режим, температура тощо.
Яку біологічну роль відіграє мітоз?
Тепер спробуємо розібратися з особливостями мітозу та його важливістю у біологічному циклі. В першу чергу, він забезпечує багато процесів життєдіяльності організму, серед яких – ембріональний розвиток.
Також мітоз відповідає за відновлення тканин та внутрішніх органів організму після різних видівушкодження, внаслідок чого відбувається регенерація. У процесі функціонування клітини поступово відмирають, але з допомогою мітозу структурна цілісність тканин постійно підтримується.
Мітоз забезпечує збереження певної кількості хромосом (воно відповідає числу хромосом у материнській клітині).
Відео – Особливості та види мітозу
