Р ис. 7. Схема будови ядра:

1). Ядерна оболонка; 2). Матрикс; 3). Ядерце; 4). Гетерохроматин; 5). Ядерні пори; 6). Канальці гранулярної ес.

Ядро здійснює складну координацію і регуляцію процесів синтезу РНК, програмує синтез білка, який здійснюється в цитоплазмі. Проте саме ядро так само зазнає впливу цитоплазми, бо синтезовані в ній ферменти надходять у ядро, і вони необхідні для його нормального функціонування. Існує взаємний вплив ядра і цитоплазми, при якому головна роль усе ж належить ядру як охоронцеві спадкової інформації, що передається при поділі від однієї клітини до іншої.

5.2.2. Поділ клітини, його значення у процесі росту, регенерації та розмноження організмів

Клітинний поділ є частиною загального явища репродукції (відтворення). Відтворення на клітинному рівні здійснюється шляхом поділу клітин. Завдяки клітинному поділу забезпечується безперервність існування наступних поколінь клітин і цілих організмів упродовж еволюції живих систем. Репродукція клітин є в основою розвитку, росту і регенерації організму. Розрізняють декілька способів репродукції клітини: мітоз (непрямий поділ), ендорепродукцію (ендомітоз і політенія), амітоз (прямий поділ) і мейоз.

Мітоз – найзагальніший спосіб поділу, який властивий рослинам, тваринам і найпростішим. Суть цього процесу полягає в тому, що в його результаті виникають дві дочірні клітини з однаковою кількістю хромосом і ДНК.

У житті клітини, які розмножуються, розрізняють інтерфазу – період між поділом – і власне поділ – мітоз. При цьому відбувається ріст клітини, редуплікація хромосом; подвоєння мітотичного апарата; синтез білків мітотичного апарата; нагромадження запасу енергії.

Мітотичний поділ клітини складається з 4-х стадій.

Профаза. В профазі хромосоми конденсуються, ядерна оболонка та ядерця зникають, спарені центріолі розходяться до полюсів клітини.

Метафаза. Характерна тим, що хромосоми спрямовуються до екватора клітини і формують екваторіальну (метафазну) пластинку. Від центріолей відходять мікротубули мітотичного веретена, а від центромер, що містяться на первинних перетяжках хромосом, відходять мікротубули назустріч центріолярним – і таким чином формується веретено поділу.

Анафаза. Хромосоми діляться поздовж (на хроматиди) і у вигляді дочірніх хромосом (з-хромосом) відходять до полюсів. Рух здійснюється з допомогою мікротубул мітотичного веретена.

Телофаза. Хромосоми досягають полюсів, частково деконденсуються, формується ядерна оболонка з цистерн ендоплазматичної сітки, появляються ядерця (їх утворюють хромосоми — “організатори ядерець”, що мають вторинні перетяжки).

Цитотомія, або цитокінез – поділ цитоплазми на дві дочірні клітини.

Ендорепродукція (від грец. епdos — усередині і лат. rерrоdисtіо — відтворення) — сукупність процесів, які приводять до відтворення генетичного матеріалу (нарощування вмісту ДНК) усередині клітини. Формами ендорепродукції є ендомітоз, політенія та ін.

Ендомітоз (від грец. епdos — усередині і mіtоs — нитка) — різновид мітозу, при якому відбувається внутрішньоядерне збільшення числа хромосом (кількості ДНК), кратне стосовно гаплоїдного набору. Це переважно настає після зникнення веретена поділу і завершується формуванням ядерної оболонки навколо подвоєного числа хромосом, яке дорівнюватиме 4n.

Політенія (від грец. роlі — багато і tепіа — нитка) настає тоді, коли кількість хромонем (і відповідно ДНК) збільшується, а хроматиди не розходяться, тоді хромосоми значно потовщуються і набувають гігантських розмірів. Політенні хромосоми спостерігаються у клітинах слинних залоз деяких комах і служать для вивчення активних ділянок на хромосомах — пуфів.

Амітоз (від грец. а — заперечна частка і mitos — нитка), або прямий поділ клітини, який, на відміну від мітотичного, перебігає зі збереженням інтерфазного ядра: в ньому не утворюються хромосоми, зберігаються ядерце та ядерна оболонка. При амітозі збільшене ядро, не міняючи своєї структури, ділиться на дві (або три) більш чи менш рівномірні частини шляхом перешнуровування, утворення перегородки, потім виникає плазмотомія й утворюються дві клітини.

Мейоз (від грец. meiosis – зменшення) здійснюється шляхом двох клітинних поділів, у результаті яких утворюються чотири клітини, кожна із яких містить гаплоїдний набір хромосом.

Сталість числа хромосом та їх морфологічна індивідуальність зумовлюють специфічність хромосомного набору, який характерний для індивіда, раси, виду, а іноді й роду. Сукупність ознак, що можуть служити для ототожнення даного хромосомного комплексу, має назву каріотипу.

Мейоз включає два поділи та інтерфазу між ними. Перший поділ гетеротипний (від грец. heteros – інший), або редукційний (від лат. reductio – відновлення), значно відрізняється від мітозу. Другий поділ екваційний (від лат. ecgualis – такий же), або гомеотипний (від грец. homoios – подібний), проходить як мітоз, і відрізняється від нього лише за кількістю хромосом.

Перший поділ мейозу має такі ж стадії, як і мітоз: профаза-І, метафаза-І, анафаза-І, телофаза-І. Найважливішою відмінністю профази-І від профази при мітозі є кон’югація гомологічних хромосом з утворенням бівалентів. Кон’югація — це прикладання відповідних ділянок гомологічних хромосом таким чином, що із 46 d-хромосом у людини утворюється 23 біваленти.

Метафаза-І характерна тим, що біваленти вишиковуються в екваторіальній площині, і до них з кожної сторони підходять мікротубули мітотичного веретена, а від кожного бівалента в напрямку до полюсів відходять центромерні мікротубули. У анафазі від кожного бівалента відходять по цілій d-хромосомі до полюсів. В телофазі-І формуються два ядра дочірніх клітин, які містять по 23 d-хромосоми в людини.

Другий поділ мейозу за своєю суттю не відрізняється від мітозу, лише має ту різницю, що в поділ вступає клітина з 23 d-хромосомами, тоді як при мітозі клітина, яка вступає у поділ, має 46 d-хромосом. У результаті другого поділу мейозу кожна дочірня клітина отримує по 23 s-хромосоми.

Завдання для контролю та самоперевірки:

1. Що спільного у фізико-хімічних властивостях і функціях вуглеводів і ліпідів та чим вони відрізняються? 2. Які хімічні сполуки належать до органічних? 3. Що таке АТФ? Які функції цієї сполуки? 4. Що таке ліпіди? 5. Що таке пластичний обмін? Яка будова білків? 6. Яка будова нуклеїнових кислот та рибосом? 8. Що таке ген? 9. Яка роль ДНК у біосинтезі білків? 10. Які основні етапи процесу біосинтезу білків? 11. Що таке транскрипція і трансляція? 12. Яка роль енергетичного обміну у забезпеченні життєдіяльності організмів? 13. У скільки етапів відбувається енергетичний обмін? Назвіть їх. 12. У чому полягає суть циклу Кребса? 13. Скільки молекул АТФ синтезується внаслідок окиснення однієї молекули молочної або піровиноградної кислоти? 14. Які структури мітохондрій відповідають за синтез АТФ? 15. Яка будова прокаріотичної клітини? 16. Яка будова рослинної та тваринної клітини. 17. Назвіть найважливіші відмінності еукаріотичних клітин від прокаріотичних клітин? 18. Які елементи містяться у клітині у складі органічних речовин? 19. Які основні способи проникнення речовин через цитоплазматичну мембрану? 20. Із чого складається цитоплазма? 21. Що таке ендоплазматична сітка? 22. Що таке рибосоми? 23. Яку функцію виконує комплекс Гольджі? 24. Які біохімічні процеси відбуваються в мітохондріях. 25. Яку функцію виконують лізосоми у клітині? 26. Що таке пластиди? Їх види і роль? 27. Які основні компоненти ядра? 28. Що таке клітинний поділ? 29. У чому полягає суть мітозу? 30. Яка суть мейозу? 31. Яка відмінність мейозу від мітозу?

Тестові завдання для контролю та самоперевірки

1. Енергетичні станції клітини – це:

а). мітохондрії; б). пластиди;

в).ендоплазматична сітка; г). комплекс Гольджі;

д). лізосоми; ж). клітинний центр; з). рибосоми.

2. Які органічні сполуки є біополімерами:

а). полісахариди; б). амінокислоти;

в). нуклеотиди; г). моносахариди.

3. Перший етап біосинтезу білків називається:

а). транскрипція; б). трансляція.

4. Процес, що здійснюється шляхом двох клітинних поділів, в результаті яких утворюються чотири клітини, кожна із яких містить гаплоїдний набіром хромосом:

а). мітоз; б). цитокінез; в). ендорепродукція;

г). ендомітоз; д). політенія; ж). амітоз; з). мейоз.

5. До складу ДНК не входить:

а). урацил; б). тимін;

в). цитозин; г). гуанін; д). аденін.

6. Фотосинтез відбувається у:

а). мітохондріях; б). пластидах;

в).ендоплазматичній сітці; г). комплексі Гольджі;

д). лізосомах; ж). клітинному центрі; з). рибосомах.

7. Як називаються клітини, що не мають сформованого ядра:

а). еукаріоти; б). прокаріоти; в). віруси.

8. До моносахаридів належать:

а). мальтоза; б). крохмаль;

в). сахароза; г). дезоксирибоза.

9. Перша фаза мітозу називається:

а). анафаза; б). метафаза;

в). профаза; г). телофаза.

10. Другий етап енергетичного обміну називається:

а). підготовчий; б). безкисневий; в). кисневий

11. Нуклеотиди відрізняються один від одного:

а). нітратною основою; б). п’ятивуглецевим моносахаридом;

в). фосфатною кислотою.

12. Які органоїди відповідають за рівномірний розподіл хромосом при поділі клітини:

а). мітохондрії; б). пластиди; в).ендоплазматична сітка;

г). комплекс Гольджі; д). лізосоми; ж). клітинний центр.

13. Поділ, у результаті якого виникають дві дочірні клітини, з однаковою кількістю хромосом і ДНК, - це:

а). мітоз; б). цитокінез; в). ендорепродукція;

г). ендомітоз; д). політенія; ж). амітоз; з). мейоз.

14. Відповідність нуклеотидів один одному у двох ланцюгах ДНК називається:

а). денатурація; б). ренатурація; в). компліментарність.

15. Для третинної структури білків характерно утворення:

а). агрегатів, з’єднаних гідрофобними зв’язками;

б). глобул, з’єднаних дисульфідними зв’язками;

в). спіралі з водневими зв’язками;

г). ланцюгів, з’єднаних пептидними зв’язками.

16. Прямий поділ клітини називається:

а). мітоз; б). цитокінез; в). ендорепродукція;

г). ендомітоз; д). політенія; ж). амітоз; з). мейоз.

17. При кисневому етапі енергетичного обміну утворюють:

а). 2 АТФ; б). 36 АТФ; в). 38 АТФ; г). 44 АТФ.

18. До полісахаридів належать:

а). глікоген; б). сахароза;

в). глюкоза; г). рибоза.

19. Різновид мітозу, при якому відбувається внутрішньоядерне збільшення числа хромосом (кількості ДНК) і завершується формування ядерної оболонки навколо подвоєного числа хромосом, яке дорівнюватиме 4n:

а). мітоз; б). цитокінез; в). ендорепродукція;

г). ендомітоз; д). політенія; ж). амітоз; з). мейоз.

20. Модель просторової структури ДНК запропонували:

а). Д. Уотсон і Ф. Крик; б). Тереховський М. М. і Гейтс Г.;

в). Опарін О. І. і Холдейн Дж. ; г). Кольцов М. К. і Френсіс Ф..

22. Сукупність процесів, які приводять до відтворення генетичного матеріалу усередині клітини:

а). мітоз; б). цитокінез; в). ендорепродукція;

г). ендомітоз; д). політенія; ж). амітоз; з). мейоз.

23. Білки відрізняються один від одного:

а). аміногрупами (-NH₂); б). радикалами;

в). карбоксильними групами (—СООН).

24. До складу РНК не входить:

а). урацил; б). тимін; в). цитозин;

г). гуанін; д). аденін.

25. Які із перелічених органічних сполук є мономерами білків

а). амінокислоти; б). моносахариди; в). нуклеотиди.