Клеточное ядро как важнейший компонент клетки #47

Прокариотами называются организмы, чьи клетки не имеют ядра, то есть доядерные. Именно такими были первые живые существа на Земле. Особенности строения прокариотической клетки позволили этим организмам дожить до современности. Эти микроорганизмы и сегодня проживают по соседству с человечеством, поэтому и уделяется так много внимания изучению строения прокариотической клетки на биологии в 10 классе.

Группы эукариот

В настоящее время микроорганизмы разделяют на две большие группы, принципиально отличающиеся строением клетки – эукариоты и прокариоты (рис. 1). Группа эукариот включает в себя микроскопические водоросли, простейших и микроскопические грибы, такие как дрожжи и плесневые грибы. К прокариотам до 80-х годов относили исключительно бактерий, однако группой исследователей под руководством Карла Вёзе в ходе анализа последовательностей 16S рРНК, было обнаружено, что архебактерии (археи) по своему происхождению являются самостоятельной группой, что подтверждается рядом отличий в их строении и метаболизме: одни черты роднят их с бактериями, другие – с эукариотами, а некоторые являются совершенно уникальными. В частности, первые открытые археи отличаются своей удивительной способностью обитать в экстремальных местах обитания: при высоких температурах, давлении, сильнокислых или сильнощелочшых условиях среды. Например, большинство гипертермофильных архей растут при температуре 80 ℃, а Methanopyrus kandleri – при 122 ℃. Другой пример: рекордсмен среди устойчивых к кислой среде архей растет в условиях, эквивалентных 1,2 М серной кислоте. Для сравнения – содержание соляной кислоты в желудочном соке в норме составляет 0,14 – 0,16 М.

Рисунок 1. Группы микроорганизмов

Читайте также:  Инструкция по применению препарата Ортофен

Мейоз

Мейоз — тип деления клеток, сопровождающийся редукцией числа хромосом. В результате из первично диплоидных клеток образуются гаплоидные. В ходе мейоза наблюдается два клеточных деления, причем удвоение числа хромосом происходит только перед первым делением. Таким образом, из одной диплоидной клетки, делящейся мейо- тически, образуется четыре гаплоидных.

Стадии мейоза. Как и митоз, каждое из мейотических делений состоит из четырех стадий (см. рис. 5.2).

Рис. 5.2. Основные стадии митоза (а) и мейоза (б)

  • 1. Профаза I (профаза первого мейотического деления) — происходят процессы, аналогичные процессам профазы митоза. Кроме того, гомологичные хромосомы, представленные двумя хроматидами, сближаются и «слипаются» друг с другом. Этот процесс называется конъюгацией. При этом происходит обмен участков гомологичных хромосом — кроссинговер (перекрест хромосом), т.е. обмен наследственной информацией. После конъюгации гомологичные хромосомы отделяются друг от друга.
  • 2. Метафаза I — происходят процессы, аналогичные процессам метафазы митоза.
  • 3. Анафаза / —в отличие от анафазы митоза центромеры не делятся и к полюсам клетки отходят не по одной хроматиде от каждой хромосомы, а по одной хромосоме, состоящей из двух хроматид, скрепленной общей центромерой.

4. Телофаза /— образуются две клетки с гаплоидным набором.

После завершения первого мейотического деления следует короткая интерфаза второго мейотического деления. Причем на этой стадии репликации (удвоения) ДНК не происходит и, следовательно, диплоид- ность не восстанавливается.

Процессы, протекающие в профазе II, метафазе II, анафазе II, те- лофазе //аналогичны процессам во время митоза.

Таким образом, из одной диплоидной клетки, делящейся мейоти- чески, образуется четыре гаплоидных.

Биологическое значение мейоза. Мейоз служит основой полового размножения и комбинативной изменчивости организмов.

Различия между митозом и мейозом отражены на рис. 5.3.

Читайте также:  Аэробная и факультативно анаэробная бактериальная флора

Рис. 5.3. Различия в распределении наследственного материала: а — при митозе: 1 — материнские хромосомы (2и2с); 2 — хромосомы, состоящие из двух хроматид после (^-периода (2я4с); 3 — дочерние хромосомы (2л2с); б — при мейозе: 1 — материнские хромосомы (2л2с); 2 — хромосомы, состоящие из двух хроматид после (?2-периода (2и4с); 3 — конъюгация (2л4с); 4 — кроссинговер (2л4с); 5 — первое мейотическое деление (1л2с); 6 — второе мейотическое деление (1я1с)

Деление прокариотических клеток

У прокариот митоза и мейоза нет. Бактерии размножаются бесполым путем с помощью деления клетки, образования перетяжек (или перегородок) (рис. 5.4), реже почкованием. Этим процессам предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК. Кроме того, для бактерий характерен половой процесс — конъюгация. При конъюгации по специальному каналу, образующемуся между двумя клетками, фрагмент ДНК одной клетки передается другой клетке, т.е. изменяется наследственная информация, содержащаяся в ДНК обоих клеток. Поскольку число бактерий при этом не увеличивается, для корректности используют понятие «половой процесс», но не «половое размножение».

Рис. 5.4. Деление прокариот:

I — стадия репликации ДНК; II — стадия синтеза плазматической мембраны; III — формирование поперечной перегородки: 1 — клеточная стенка;

2 — плазматическая мембрана; 3 — молекула ДНК; 4 — цитоплазма

Распространение прокариот

Примером прокариотических организмов могут служить повсеместно распространённые микроорганизмы, которые образуют царство бактерий. Все они относятся к доядерным организмам.

Освоили прокариотные организмы и экстремальные места обитания: горячие источники, мерзлоту, соленые озёра, высокогорье. Выживать в неблагоприятных условиях внешней среды микроорганизмам позволяет способность образовывать споры — особую форму, которая характеризуется повышенной устойчивостью. Даже в агрессивных условиях генетический материал внутри спор остаётся сохранным.

Несмотря на упрощенное строение, доядерные организмы обитают практически везде, даже там, где условия не позволяют жить более высокоорганизованным существам. Это стало возможным благодаря способности микроорганизмов защищаться от различных видов внешней агрессии при помощи образования капсулы, выработки определенных ферментов и спорообразования.

Метафазная хромосома

Схема строения метафазной хромосомы (А) и типы хромосом (Б). А: 1 — плечо; 2 — центромера; 3 — вторичная перетяжка; 4 — спутник; 5 — две хроматиды; Б: 1 — акроцентрическая; 2 — субметацентрическая; 3 — метацентрическая.

Метафазная хромосома

Метафазная хромосома состоит из двух продольных нитей ДНП – хроматид, соединенных друг с другом в области первичной перетяжки – центромеры. Центромера делит каждую хроматиду на два плеча.

В зависимости от расположения первичной перетяжки различают следующие типы хромосом: метацентрические (равноплечие), в которых центромера расположена посередине, а плечи примерно равной длины; субметацентрические (неравноплечие), когда центромера смещена от середины хромосомы, а плечи неравной длины; акроцентрические (палочковидные), когда центромера смещена к одному концу хромосомы и одно плечо очень короткое. Некоторые хромосомы могут иметь вторичные перетяжки, отделяющие от хроматиды участок, называемый спутником. Основная функция хромосом – хранение, воспроизведение и передача генетической информации.

Метафазная хромосома

Читайте: Обмен веществ в организме человека #40