Genetske informacije u stanici. Kromosomski sklop somatski i spolne stanice

1) Koje funkcije obavlja kromosom?

2) Što je gen?

3) Kariotip Drosophila ima 8 kromosoma. Koliko kromosoma ima u spolnim, a koliko u nespolnim stanicama?

GENI I KROMOSOMI

Stanice živih organizama sadrže genetski materijal u obliku divovskih molekula koje se nazivaju nukleinske kiseline. Uz njihovu pomoć, genetske informacije prenose se s generacije na generaciju. Osim toga, reguliraju većinu staničnih procesa kontrolirajući sintezu proteina.

Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina: DNA i RNA. Sastoje se od nukleotida, čija izmjena omogućuje kodiranje nasljednih informacija o širokom spektru karakteristika organizama različitih vrsta. DNK je "upakirana" u kromosome. Nosi informacije o strukturi svih proteina koji funkcioniraju u stanici. RNA kontrolira procese koji prevode genetski kod DNA, koji je specifičan niz nukleotida, u proteine.

Gen je dio molekule DNA koji kodira jedan specifičan protein. Nasljedne promjene u genima, izražene u zamjeni, gubitku ili preslagivanju nukleotida, nazivaju se mutacijama gena. Kao posljedica mutacija mogu se pojaviti i korisne i štetne promjene u svojstvima organizma.

Kromosomi su strukture poput niti koje se nalaze u jezgrama svih stanica. Sastoje se od molekule DNA i proteina. Svaka vrsta organizma ima svoj specifičan broj i oblik kromosoma. Skup kromosoma karakterističan za određenu vrstu naziva se kariotip.

Istraživanja kariotipova različitih organizama pokazala su da njihove stanice mogu sadržavati dvostruke i jednostruke setove kromosoma. Dvostruki set kromosoma uvijek se sastoji od uparenih kromosoma, identičnih po veličini, obliku i prirodi nasljedne informacije. Upareni kromosomi nazivaju se homologni. Dakle, sve nespolne ljudske stanice sadrže 23 para kromosoma, tj. 46 kromosoma prikazano je kao 23 para.

Neke stanice mogu imati jedan set kromosoma. Na primjer, u zametnim stanicama životinja nema uparenih kromosoma, nema homolognih kromosoma, ali ima nehomolognih.

Svaki kromosom sadrži tisuće gena, pohranjuje određeni dio nasljednih informacija. Mutacije koje mijenjaju strukturu kromosoma nazivaju se kromosomske mutacije. Pogrešna divergencija kromosoma tijekom stvaranja zametnih stanica može dovesti do ozbiljnih nasljednih bolesti. Tako, na primjer, kao rezultat takve genomske mutacije kao što je pojava u svakoj ljudskoj stanici 47 kromosoma umjesto 46, javlja se Downova bolest.

Specijalnost 060101 – Opća medicina

Specijalnost 060103 – Pedijatrija

Specijalnost 060105 – Stomatologija

Situacijski zadaci na temu "Biologija stanice"

1. Trajni preparat proučavan je pri malom povećanju, međutim, kada se prebaci na veliko povećanje, objekt nije vidljiv, čak ni uz korekciju makro- i mikrometarskim vijcima i dovoljno osvjetljenje. Potrebno je utvrditi što to može biti posljedica?

Odgovor: Razlog može biti u činjenici da je preparat pogrešno postavljen na postolje: s poklopcem prema dolje, a pri radu s velikim povećanjem, debljina predmetnog stakla ne dopušta točno fokusiranje.

2. Preparat se postavlja na predmetni stolić mikroskopa koji ima zrcalo na dnu noge stativa. U gledalištu je slabo umjetno svjetlo. Predmet je jasno vidljiv pri malom povećanju, no pri pokušaju pregleda s povećanjem objektiva x40 predmet se ne vidi u vidnom polju, vidi se tamna mrlja. Potrebno je utvrditi što to može biti posljedica?

Odgovor: Postoji nekoliko razloga: 1 - ravna strana zrcala korištena je za studiju, a prostorija nije jako osvijetljena, tako da objekt pri velikom povećanju nije dobro osvijetljen i nije vidljiv u vidnom polju; 2 - možda je kretanje revolvera bilo nedovoljno, nije dovedeno do klika, tako da leća nije protiv predmeta proučavanja; 3 - pogledajte kako je preparat postavljen na predmetni stol, možda je postavljen s pokrovnim stakalcem prema dolje.

3. Proučavani preparat je oštećen: predmetno i pokrovno stakalce su razbijeni. Objasnite kako se to moglo dogoditi?

Odgovor: Uzrok - nepravilno rukovanje vijkom makrometra. Spušta leću na preparat. Pri radu s njim potrebno je gledati ne u okular, već sa strane, kontrolirajući udaljenost od leće do preparata, koja je u prosjeku 0,5 cm.

4. Ukupno povećanje mikroskopa je u jednom kućištu 280, au drugom 900. Objasnite koje su leće i okulari korišteni u prvom i drugom slučaju i koje objekte omogućuju proučavanje?

Odgovor:U prvom slučaju koristi se okular x7, a objektiv x40, pri ovom povećanju mogu se vidjeti veliki mikroobjekti (npr. stanice kože luka, krvne stanice žabe, križ dlake); u drugom slučaju koristi se okular x10, a objektivom x90, pri ovom povećanju moguće je imerzijskim uljem pregledavati i najmanje mikroobjekte (stanične organele, bakterijske kolonije, male stanice protozoa, ljudske krvne stanice).

5. Kako postaviti preparaciju da se predmet vidi željeni oblik?

Odgovor:Preparat se postavlja na predmetni stol s poklopcem prema gore, predmet se mora nalaziti u sredini otvora predmetnog stola, vodeći računa o tome da je slika u mikroskopu obrnuta.

6. U brojnim kongenitalnim lizosomskim "bolestima skladištenja" u stanicama se nakuplja značajna količina vakuola koje sadrže nerazdijeljene tvari. Na primjer, kod Pompeove bolesti dolazi do nakupljanja glikogena u lizosomima. Objasnite s čime je ova pojava povezana, na temelju funkcionalne uloge ovog staničnog organoida.

Odgovor: Lizosomi u stanici su uključeni u procese intracelularne probave, sadrže oko 40 hidrolitičkih enzima: proteaze, nukleaze, glikozidaze, fosforilaze itd. U ovom slučaju enzimski set ne sadrži kiseli enzim a-glikozidazu koji je uključen u funkcioniranje lizosoma.

7. U patološkim procesima obično se značajno povećava broj lizosoma u stanicama. Na temelju toga nastala je ideja da lizosomi mogu imati aktivnu ulogu u staničnoj smrti. Međutim, poznato je da kada se membrana lizosoma pukne, oslobođene hidrolaze gube svoju aktivnost, budući da citoplazma ima slabo alkalnu okolinu. Objasnite ulogu lizosoma u ovom slučaju, na temelju funkcionalne uloge ove organele u stanici.

Odgovor: Jedna od funkcija lizosoma je autoliza ili autofagija. Trenutno su skloni vjerovati da je proces autofagocitoze povezan s odabirom i uništavanjem promijenjenih, "slomljenih" staničnih komponenti. U ovom slučaju lizosomi djeluju kao unutarstanični čistači koji kontroliraju neispravne strukture. U konkretnom slučaju, nakupljanje lizosoma povezano je s obavljanjem ove funkcije enzima - autolizom mrtvih stanica.

8. Objasnite kakve posljedice mogu očekivati ​​životinjsku stanicu ako u središtu stanice nedostaju jedan centriol i radijantna kugla (astrosfera).

Centrosomi su bitni za životinjske stanice, sudjeluju u formiranju diobenog vretena i nalaze se na polovima, u stanicama koje se ne dijele određuju polaritet stanica. U nedostatku ovog organoida, takva stanica nije sposobna za proliferaciju.

9. Obično, ako je stanična patologija povezana s odsutnošću peroksisoma u stanicama jetre i bubrega, tada tijelo s takvom bolešću nije održivo. Dajte objašnjenje za ovu činjenicu, na temelju funkcionalne uloge ove organele u stanici.

Odgovor: Mikrotijela ili peroksisomi imaju važnu ulogu u metabolizmu vodikovog peroksida, koji je najjači unutarstanični otrov i razara stanične membrane. U peroksisomima jetre enzim katalaza čini do 40% svih proteina i ima zaštitnu funkciju. Vjerojatno nedostatak ovih enzima dovodi do nepovratnih promjena na razini funkcioniranja stanica, tkiva i organa.

10. Objasnite zašto je broj mitohondrija u stanicama srčanog mišića naglo smanjen u zimi uspavanih svizaca i zimskih šišmiša.

Odgovor: Broj mitohondrija u stanicama srčanog mišića ovisi o funkcionalnom opterećenju srca i potrošnji energije, koja se proizvodi i akumulira u makroergičkim vezama ATB u "energetskim stanicama" stanica, a to su mitohondriji. . Tijekom hibernacije u tijelu životinja metabolički procesi se usporavaju, a opterećenje srca je minimalno.

11. Poznato je da je u kralježnjaka krv crvena, a u nekih beskralježnjaka (glavonožaca) plava. Objasnite uz prisutnost kojih se mikroelemenata određena boja krvi povezuje s tim životinjama?

Odgovor: Krv ovih životinja je plave boje. sadrži hemocijanin koji sadrži bakar (Cu).

12. Zrna pšenice i sjemenke suncokreta bogate su organskim tvarima. Objasnite zašto je kvaliteta brašna povezana sa sadržajem glutena u njemu, koje se organske tvari nalaze u glutenu pšeničnog brašna. Koje se organske tvari nalaze u sjemenkama suncokreta?

Odgovor: Gluten je onaj dio brašna koji sadrži proteinsku komponentu, zahvaljujući kojoj se kvaliteta brašna više cijeni. U sjemenkama suncokreta, uz bjelančevine i ugljikohidrate, u značajnim količinama nalaze se biljne masti.

13. Voštana lipofuscinoza neurona može se manifestirati u različitim godinama (djetinjstvo, mladost i odrasla dob), to su prave bolesti skladištenja povezane s disfunkcijom organela membranske strukture koji sadrže veliku količinu hidrolitičkih enzima. Simptomi uključuju znakove oštećenja središnjeg živčani sustav s atrofijom mozga pridružuju se konvulzivni napadaji. Dijagnoza se postavlja elektronskom mikroskopijom - u tim staničnim organelama mnogih tkiva nalaze se patološke inkluzije. Objasnite u kojoj organeli u stanici je funkcija poremećena?

Odgovor: kod ljudi s ovom patologijom funkcija lizosoma je poremećena, možda su neki enzimi odsutni ili nisu uključeni, stoga se u lizosomima nalaze nepotpuno podijeljene strukture.

14. Pacijentu je dijagnosticirana rijetka bolest nakupljanja glikoproteina povezana s nedostatkom hidrolaza koje cijepaju polisaharidne veze, te anomalije karakteriziraju neurološki poremećaji i različite somatske manifestacije. Fukozidoza i manozidoza najčešće dovode do smrti u dječjoj dobi, dok se aspartil glukozaminurija manifestira kao bolest nakupljanja s kasnim početkom, teškom mentalnom retardacijom i duljim tijekom.

Objasnite u kojoj organeli u stanici je funkcija poremećena?

Odgovor: kod ljudi s ovom patologijom funkcija lizosoma je poremećena, nema enzima koji razgrađuju glikoproteine, stoga se u lizosomima nalaze nepotpuno podijeljene strukture.

15. Nasljedna bolest povezana s nedostacima u funkcioniranju staničnih organoida, što dovodi do kršenja energetskih funkcija u stanicama - otkriveno je kršenje disanja tkiva, sinteza specifičnih proteina. Ova bolest se prenosi samo preko majčine linije na djecu oba spola. Objasnite u kojoj je organeli došlo do promjena. Obrazloži odgovor.

Odgovor: došlo je do defekta u mitohondrijskom DNK, informacija se netočno očitava, sinteza specifičnih proteina je poremećena, defekti se javljaju u raznim dijelovima Krebsovog ciklusa, u dišnom lancu, što je dovelo do razvoja rijetke mitohondrijske bolesti.

16. Jezgra jajne stanice i jezgra spermija imaju jednak broj kromosoma, ali je volumen citoplazme i broj citoplazmatskih organela u jajnoj stanici veći nego u spermiju. Je li sadržaj DNA u tim stanicama isti?

Odgovor: Jaje sadrži više DNK zbog prisutnosti mitohondrijske DNK.

17. Geni koji su trebali proraditi u G 2 razdoblju ostali su neaktivni. Hoće li to utjecati na tijek mitoze?

Odgovor: Tijekom G 2 perioda sintetiziraju se proteini potrebni za formiranje filamenata fisijskih vretena. U njihovom nedostatku, divergencija kromatida u anafazu mitoze bit će poremećena ili se uopće neće dogoditi.

18. Binuklearna stanica s diploidnim jezgrama ušla je u mitozu (2n=46). Koju će količinu nasljednog materijala stanica imati u metafazi tijekom formiranja jednog diobenog vretena, kao i jezgri kćeri na kraju mitoze?

Odgovor: U svakoj od dvije jezgre koje su ušle u mitozu, kromosomi diploidnog skupa već sadrže dvostruku količinu genetskog materijala. Količina genetske informacije u svakoj jezgri je 2n4s. U metafazi, tijekom formiranja jednog diobenog vretena, ti će se setovi ujediniti, pa će količina genetske informacije biti 4n8c (tetraploidni set samoudvostručenih ili repliciranih kromosoma).

U anafazi mitoze ove stanice, kromatide će se raspršiti na polove stanica kćeri. Na kraju mitoze, jezgre stanica kćeri sadržavat će količinu genetske informacije = 4n4c.

19. Nakon oplodnje nastala je zigota 46,XX iz koje bi trebalo nastati žensko tijelo. Međutim, tijekom prve mitotske diobe (drobljenja) ove zigote u dvije blastomere, sestrinske kromatide jednog od X kromosoma, odvojivši se jedna od druge, nisu se raspršile duž 2. polova, već su se obje pomaknule na jedan pol.

Odvajanje kromatida drugog X kromosoma dogodilo se normalno. Sve kasnije mitotičke stanične diobe tijekom embriogeneze odvijale su se bez poremećaja mehanizma mitoze, bez unošenja dodatnih promjena, ali i bez ispravljanja promijenjenih kromosomskih garnitura.

Kakav će biti kromosomski set stanica jedinke razvijene iz ove zigote? Koje bi mogle biti fenotipske značajke ovog organizma?

Odgovor: Skup nespolnih kromosoma (autosoma) u oba blastomera bit će normalan i predstavljen diploidnim brojem = 44 nesamoduplicirana (nereplicirana) kromosoma - bivše kromatide metafaznih kromosoma zigote.

Kao rezultat toga, stanice organizma koje su se razvile iz ove zigote imat će drugačiji set kromosoma, odnosno dogodit će se mozaicizam kariotipa: 45, X / 47, XXX u približno jednakim omjerima.

Fenotipski, to su žene koje imaju znakove Shereshevsky-Turnerovog sindroma s blagom kliničkom manifestacijom.

20. Nakon oplodnje nastala je 46,XY zigota iz koje je a muško tijelo. Međutim, tijekom prve mitotske diobe (drobljenja) ove zigote u dvije blastomere, sestrinske kromatide kromosoma Y nisu se odvojile, a cijeli ovaj samoudvostručeni (replicirani) metafazni kromosom premjestio se na jedan od polova stanica kćeri ( blastomere).

Odvajanje kromatida X kromosoma dogodilo se normalno. Sve kasnije mitotičke stanične diobe tijekom embriogeneze odvijale su se bez poremećaja mehanizma mitoze, bez unošenja dodatnih promjena, ali i bez ispravljanja promijenjenih kromosomskih garnitura.

Kakav će biti kromosomski set stanica jedinke razvijene iz ove zigote? Pogodite koji bi fenotip mogao imati ova osoba?

Odgovor: Mozaicizam kariotipa: 45,X / 46,XY (skraćeno X0/XY) u približno jednakim omjerima. Fenotipske varijante u ovoj vrsti mozaicizma - 45,X / 46,XY su raznolike. Takav pojedinac izvana može biti i muškarac i žena. Opisani su slučajevi hermafroditizma kod osoba s mozaicizmom 45,X / 46,XY, kada je organizam spolja bio ženski, ali je na desnoj strani pronađen testis (testis), iznad vagine - penis i uretralni otvor.

Genetske informacije u stanici. Geni, genetski kod i njegova svojstva. Matrična priroda biosintetskih reakcija. Biosinteza proteina i nukleinskih kiselina

Genetske informacije u stanici

Razmnožavanje vlastite vrste jedno je od temeljnih svojstava živih. Zbog te pojave postoji sličnost ne samo između organizama, već i između pojedinih stanica, kao i njihovih organela (mitohondrija i plastida). Materijalna osnova ove sličnosti je prijenos genetskih informacija šifriranih u slijedu nukleotida DNA, koji se provodi zahvaljujući procesima replikacije DNA (samo-udvostručenje). Sve značajke i svojstva stanica i organizama ostvaruju se zahvaljujući proteinima čija je struktura prvenstveno određena slijedom nukleotida DNA. Stoga je biosinteza nukleinskih kiselina i proteina od najveće važnosti u metaboličkim procesima. Strukturna jedinica nasljedne informacije je gen.

Geni, genetski kod i njegova svojstva

Nasljedna informacija u stanici nije monolitna, podijeljena je u zasebne "riječi" - gene.

Gen je osnovna jedinica genetske informacije.

Rad na programu "Ljudski genom", koji se provodio istovremeno u nekoliko zemalja i završen početkom ovog stoljeća, dao nam je razumijevanje da osoba ima samo oko 25-30 tisuća gena, ali informacije iz većine naših DNK se nikada ne čita jer sadrži ogroman broj besmislenih dijelova, ponavljanja i gena koji kodiraju značajke koje su izgubile značenje za ljude (rep, dlake na tijelu itd.). Osim toga, dešifriran je niz gena odgovornih za nastanak nasljednih bolesti, kao i ciljnih gena. lijekovi. Međutim, praktična primjena rezultata dobivenih tijekom provedbe ovog programa odgađa se dok se ne dekodiraju genomi većeg broja ljudi i dok ne postane jasno u čemu se razlikuju.

Nazivaju se geni koji kodiraju primarnu strukturu proteina, ribosomske ili prijenosne RNA strukturalni i geni koji omogućuju aktivaciju ili supresiju čitanja informacija iz strukturnih gena - regulatorni. Međutim, čak i strukturni geni sadrže regulatorne regije.

Nasljedne informacije organizama šifrirane su u DNK u obliku određenih kombinacija nukleotida i njihovog slijeda - genetski kod. Njegova svojstva su: trostrukost, specifičnost, univerzalnost, redundantnost i nepreklapanje. Osim toga, u genetskom kodu nema interpunkcijskih znakova.

Svaka aminokiselina je kodirana u DNK sa tri nukleotida - trojka npr. metionin je kodiran TAC tripletom, odnosno tripletnim kodom. S druge strane, svaki triplet kodira samo jednu aminokiselinu, što je njegova specifičnost odnosno jednoznačnost. Genetski kod je univerzalan za sve žive organizme, odnosno nasljedne informacije o ljudskim proteinima mogu čitati bakterije i obrnuto. To svjedoči o jedinstvu nastanka organskog svijeta. Međutim, samo 20 aminokiselina odgovara 64 kombinacije triju nukleotida, zbog čega 2-6 tripleta može kodirati jednu aminokiselinu, odnosno genetski kod je suvišan, odnosno degeneriran. Tri tripleta nemaju odgovarajuće aminokiseline, tzv stop kodoni, jer označavaju kraj sinteze polipeptidnog lanca.

Slijed baza u tripletima DNA i aminokiselinama koje kodiraju

*Stop kodon, označava kraj sinteze polipeptidnog lanca.

Kratice za nazive aminokiselina:

Ala - alanin

Arg - arginin

Asn - asparagin

Asp - asparaginska kiselina

Val - valin

Njegov - histidin

Gly - glicin

Gln - glutamin

Glu - glutaminska kiselina

Ile - izoleucin

Leu - leucin

Liz - lizin

Meth - metionin

Pro - prolin

Ser - serin

Tyr - tirozin

Tre - treonin

Tri - triptofan

Fen - fenilalanin

cis - cistein

Ako počnete čitati genetsku informaciju ne od prvog nukleotida u tripletu, već od drugog, tada ne samo da će se okvir čitanja pomaknuti - protein sintetiziran na ovaj način bit će potpuno drugačiji ne samo u slijedu nukleotida, već iu strukturi i svojstva. Između tripleta nema interpunkcijskih znakova, pa nema prepreka za pomicanje okvira čitanja, što otvara prostor za nastanak i održavanje mutacija.

Matrična priroda biosintetskih reakcija

Bakterijske stanice sposobne su se umnožavati svakih 20-30 minuta, dok su eukariotske stanice - svaki dan pa čak i češće, što zahtijeva veliku brzinu i točnost replikacije DNA. Osim toga, svaka stanica sadrži stotine i tisuće kopija mnogih proteina, posebno enzima, stoga je za njihovu reprodukciju neprihvatljiva "komadna" metoda njihove proizvodnje. Progresivniji način je žigosanje, što vam omogućuje da dobijete brojne točne kopije proizvoda i smanjite njegovu cijenu. Za žigosanje potrebna je matrica s kojom se pravi otisak.

U stanicama je princip matrične sinteze da se nove molekule proteina i nukleinskih kiselina sintetiziraju u skladu s programom koji je postavljen u strukturi već postojećih molekula istih nukleinskih kiselina (DNA ili RNA).

Biosinteza proteina i nukleinskih kiselina

replikacija DNK. DNK je dvolančani biopolimer čiji su monomeri nukleotidi. Kad bi se biosinteza DNA odvijala po principu fotokopiranja, tada bi neizbježno nastala brojna iskrivljenja i pogreške u nasljednim informacijama, što bi u konačnici dovelo do smrti novih organizama. Stoga je proces umnožavanja DNK drugačiji, na polukonzervativan način: molekula DNA se odmotava, a na svakom od lanaca sintetizira se novi lanac po principu komplementarnosti. Proces samoreprodukcije molekule DNA, koji osigurava točno kopiranje nasljedne informacije i njezin prijenos s koljena na koljeno, naziva se replikacija(od lat. replikacija- ponavljanje). Kao rezultat replikacije nastaju dvije apsolutno točne kopije roditeljske molekule DNA, od kojih svaka nosi jednu kopiju roditelja.

Proces replikacije zapravo je iznimno složen, jer u njemu sudjeluje niz proteina. Neki od njih odmotavaju dvostruku spiralu DNA, drugi prekidaju vodikove veze između nukleotida komplementarnih lanaca, treći (na primjer, enzim DNA polimeraza) odabiru nove nukleotide prema načelu komplementarnosti itd. Dvije molekule DNA nastale su kao rezultat replikacije divergiraju se na dvoje tijekom diobe.novostvorene stanice kćeri.

Pogreške u procesu replikacije iznimno su rijetke, ali ako se i dogode, vrlo brzo ih eliminiraju i DNA polimeraze i posebni enzimi za popravak, budući da svaka pogreška u nukleotidnom slijedu može dovesti do nepovratne promjene u strukturi i funkcijama proteina. i, u konačnici, negativno utječu na održivost nove stanice ili čak pojedinca.

biosinteza proteina. Kao što je izvanredni filozof 19. stoljeća F. Engels slikovito rekao: "Život je oblik postojanja proteinskih tijela." Struktura i svojstva proteinskih molekula određena su njihovom primarnom strukturom, tj. slijedom aminokiselina kodiranih u DNA. O točnosti reprodukcije tih informacija ovisi ne samo postojanje samog polipeptida, već i funkcioniranje stanice u cjelini, pa je proces sinteze proteina od velike važnosti. Čini se da je to najsloženiji proces sinteze u stanici, jer je ovdje uključeno do tri stotine različitih enzima i drugih makromolekula. Osim toga, teče velikom brzinom, što zahtijeva još veću preciznost.

Dva su glavna koraka u biosintezi proteina: transkripcija i translacija.

Transkripcija(od lat. transkripcija- rewriting) je biosinteza molekula mRNA na DNA šabloni.

Budući da molekula DNA sadrži dva antiparalelna lanca, čitanje informacija iz oba lanca dovelo bi do stvaranja potpuno različitih mRNA, stoga je njihova biosinteza moguća samo na jednom od lanaca, što se naziva kodiranje, odnosno kodogeno, za razliku od drugog, nekodirajući, ili nekodogeni. Proces prepisivanja osigurava poseban enzim, RNA polimeraza, koji odabire nukleotide RNA prema principu komplementarnosti. Taj se proces može odvijati kako u jezgri tako i u organelama koje imaju vlastitu DNK – mitohondrijima i plastidima.

Molekule mRNA sintetizirane tijekom transkripcije prolaze kroz složen proces pripreme za translaciju (mRNA mitohondrija i plastida mogu ostati unutar organela, gdje se odvija drugi stupanj biosinteze proteina). U procesu sazrijevanja mRNA na nju se vežu prva tri nukleotida (AUG) i rep od adenilnih nukleotida čija duljina određuje koliko se kopija proteina može sintetizirati na određenoj molekuli. Tek tada zrele mRNA napuštaju jezgru kroz nuklearne pore.

Paralelno se u citoplazmi odvija proces aktivacije aminokiselina, tijekom kojeg se aminokiselina veže na odgovarajuću slobodnu tRNA. Ovaj proces katalizira poseban enzim, on troši ATP.

Emitiranje(od lat. emitirati- transfer) je biosinteza polipeptidnog lanca na mRNA matrici, u kojoj se genetska informacija prevodi u aminokiselinsku sekvencu polipeptidnog lanca.

Drugi stupanj sinteze proteina najčešće se događa u citoplazmi, na primjer, na grubom endoplazmatskom retikulumu. Za njegovu pojavu potrebna je prisutnost ribosoma, aktivacija tRNA, pri čemu se vežu odgovarajuće aminokiseline, prisutnost Mg2+ iona, kao i optimalni uvjeti medija (temperatura, pH, tlak itd.).

Za početak emitiranja inicijacija) na molekulu mRNA spremnu za sintezu veže se mala podjedinica ribosoma, a zatim se prema principu komplementarnosti tRNA koja nosi aminokiselinu metionin odabire na prvi kodon (AUG). Tek tada se spaja velika podjedinica ribosoma. Unutar okupljenog ribosoma postoje dva mRNA kodona, od kojih je prvi već zauzet. Druga tRNA, koja također nosi aminokiselinu, pričvršćena je na susjedni kodon, nakon čega se uz pomoć enzima stvara peptidna veza između ostataka aminokiselina. Ribosom pomiče jedan kodon mRNA; prva tRNA, oslobođena aminokiseline, vraća se u citoplazmu za sljedeću aminokiselinu, a fragment budućeg polipeptidnog lanca, takoreći, visi na preostaloj tRNA. Sljedeća tRNA pridružuje se novom kodonu koji se nalazi unutar ribosoma, proces se ponavlja i korak po korak polipeptidni lanac se produljuje, tj. istezanje.

Kraj sinteze proteina raskid) događa se čim se u molekuli mRNA naiđe na određeni slijed nukleotida koji ne kodira aminokiselinu (stop kodon). Nakon toga se odvajaju ribosom, mRNA i polipeptidni lanac, a novosintetizirani protein dobiva odgovarajuću strukturu i transportira se do dijela stanice gdje će obavljati svoje funkcije.

Translacija je vrlo energetski intenzivan proces, budući da se energija jedne molekule ATP-a troši na spajanje jedne aminokiseline na tRNA, a još nekoliko se koristi za pomicanje ribosoma duž molekule mRNA.

Kako bi se ubrzala sinteza određenih proteinskih molekula, nekoliko ribosoma može se uzastopno vezati na molekulu mRNA, koji tvore jednu strukturu - polisoma.

Stanica je genetska jedinica živog bića. Kromosomi, njihova građa (oblik i veličina) i funkcije. Broj kromosoma i njihova konstantnost vrste. Somatske i spolne stanice. Životni ciklus stanice: interfaza i mitoza. Mitoza je dioba somatskih stanica. Mejoza. Faze mitoze i mejoze. Razvoj spolnih stanica u biljaka i životinja. Dioba stanica temelj je rasta, razvoja i razmnožavanja organizama. Uloga mejoze i mitoze

Stanica je genetska jedinica života

Unatoč činjenici da su nukleinske kiseline nositelji genetskih informacija, implementacija tih informacija je nemoguća izvan stanice, što se lako dokazuje na primjeru virusa. Ovi organizmi, koji često sadrže samo DNA ili RNA, ne mogu se sami razmnožavati, za to moraju koristiti nasljedni aparat stanice. Oni niti ne mogu prodrijeti u stanicu bez pomoći same stanice, osim pomoću mehanizama membranskog transporta ili zbog oštećenja stanice. Većina virusa je nestabilna, umiru nakon nekoliko sati izlaganja otvorenom. Dakle, stanica je genetska jedinica živog, imanja minimalni set komponente za očuvanje, modificiranje i implementaciju nasljednih informacija, kao i njihov prijenos na potomke.

Većina genetskih informacija eukariotske stanice nalazi se u jezgri. Značajka njegove organizacije je da, za razliku od DNA prokariotske stanice, eukariotske molekule DNA nisu zatvorene i tvore složene komplekse s proteinima - kromosomima.

Kromosomi, njihova građa (oblik i veličina) i funkcije

Kromosom(od grčkog. krom- boja, boja i som- tijelo) je struktura stanične jezgre koja sadrži gene i nosi određene nasljedne informacije o znakovima i svojstvima organizma.

Ponekad se prstenaste molekule DNA prokariota nazivaju i kromosomi. Kromosomi su sposobni za samodupliciranje, imaju strukturnu i funkcionalnu individualnost i zadržavaju je u više generacija. Svaka stanica nosi sve nasljedne informacije tijela, ali samo mali dio njih radi.

Osnova kromosoma je dvolančana molekula DNA prepuna proteina. Kod eukariota histonski i nehistonski proteini stupaju u interakciju s DNK, dok kod prokariota histonski proteini nedostaju.

Kromosomi se najbolje vide pod svjetlosnim mikroskopom tijekom stanične diobe, kada uslijed zbijanja poprimaju oblik štapićastih tjelešaca odvojenih primarnim suženjem - centromera - na ramenima. Kromosom također može imati sekundarno suženje, koji u nekim slučajevima odvaja tzv satelit. Krajevi kromosoma nazivaju se telomeri. Telomere sprječavaju sljepljivanje krajeva kromosoma i osiguravaju njihovo pričvršćivanje na jezgrinu membranu u stanici koja se ne dijeli. Na početku diobe kromosomi su udvostručeni i sastoje se od dva kromosoma kćeri – kromatide pričvršćen na centromeri.

Prema obliku razlikuju se jednakokraki, nejednakokraki i štapićasti kromosomi. Veličine kromosoma značajno variraju, ali prosječni kromosom ima veličinu od 5 $×$ 1,4 µm.

U nekim slučajevima kromosomi, kao rezultat brojnih duplikacija DNA, sadrže stotine i tisuće kromatida: takvi se divovski kromosomi nazivaju polietilen. Nalaze se u žlijezdama slinovnicama ličinki Drosophila, kao i u probavnim žlijezdama valjkastih crva.

Broj kromosoma i njihova konstantnost vrste. Somatske i zametne stanice

Prema staničnoj teoriji stanica je jedinica građe, života i razvoja organizma. Dakle, tako važne funkcije živih bića kao što su rast, reprodukcija i razvoj organizma osiguravaju se na staničnoj razini. Stanice višestaničnih organizama mogu se podijeliti na somatske i spolne.

somatske stanice su sve stanice tijela koje nastaju kao rezultat mitotske diobe.

Proučavanje kromosoma omogućilo je utvrđivanje da somatske stanice organizma svake biološke vrste karakteriziraju konstantan broj kromosoma. Na primjer, osoba ih ima 46. Skup kromosoma somatskih stanica naziva se diploidan(2n), odnosno dvostruko.

spolne stanice, ili gamete, su specijalizirane stanice koje služe za spolno razmnožavanje.

Gamete uvijek sadrže upola manje kromosoma nego u somatskim stanicama (u čovjeka - 23), pa se skup kromosoma spolnih stanica naziva haploidan(n), ili pojedinačno. Njegov nastanak povezan je s mejotičkom diobom stanica.

Količina DNA somatskih stanica označava se s 2c, a zametnih s 1c. Genetska formula somatskih stanica napisana je kao 2n2c, a spol - 1n1c.

U jezgri nekih somatskih stanica broj kromosoma može se razlikovati od njihova broja u somatskim stanicama. Ako je ta razlika veća za jedan, dva, tri itd. haploidna skupa, tada se takve stanice nazivaju poliploidan(tri-, tetra-, pentaploid, redom). U takvim su stanicama metabolički procesi obično vrlo intenzivni.

Broj kromosoma sam po sebi nije specifična osobina vrste, jer različiti organizmi mogu imati jednak broj kromosoma, a srodni različit broj. Na primjer, malarijski plazmodij i konjska glista imaju dva kromosoma, dok ljudi i čimpanze imaju 46, odnosno 48.

Ljudski kromosomi se dijele u dvije skupine: autosomi i spolni kromosomi (heterokromosomi). Autosom u ljudskim somatskim stanicama postoje 22 para, isti su za muškarce i žene, i spolni kromosomi samo jedan par, ali ona je ta koja određuje spol jedinke. Postoje dvije vrste spolnih kromosoma - X i Y. Stanice tijela žene nose dva X kromosoma, a muškaraca - X i Y.

kariotip- ovo je skup znakova kromosomskog skupa organizma (broj kromosoma, njihov oblik i veličina).

Uvjetni zapis kariotipa uključuje ukupan broj kromosoma, spolnih kromosoma i moguća odstupanja u skupu kromosoma. Na primjer, kariotip normalnog muškarca zapisan je kao 46,XY, dok je kariotip normalne žene 46,XX.

Životni ciklus stanice: interfaza i mitoza

Stanice ne nastaju svaki put iznova, one nastaju samo kao rezultat diobe matičnih stanica. Nakon odvajanja, stanicama kćerima treba neko vrijeme da formiraju organele i steknu odgovarajuću strukturu koja bi osigurala obavljanje određene funkcije. Ovo vremensko razdoblje naziva se sazrijevanje.

Naziva se razdoblje od pojave stanice kao rezultat diobe do njezine diobe ili smrti životni ciklus stanice.

U eukariotskim stanicama životni ciklus je podijeljen u dvije glavne faze: interfazu i mitozu.

Interfaza- ovo je razdoblje u životnom ciklusu u kojem se stanica ne dijeli i normalno funkcionira. Interfaza se dijeli na tri razdoblja: G 1 -, S- i G 2 -periode.

G 1 -razdoblje(presintetski, postmitotski) je razdoblje rasta i razvoja stanice, tijekom kojeg se odvija aktivna sinteza RNA, proteina i drugih tvari potrebnih za potpuno održavanje života novonastale stanice. Do kraja tog razdoblja stanica se može početi pripremati za umnožavanje DNK.

NA S-razdoblje(sintetski) odvija se proces replikacije DNK. Jedini dio kromosoma koji se ne replicira je centromera, stoga se nastale molekule DNA ne razilaze u potpunosti, već ostaju pričvršćene u njoj, a na početku diobe kromosom ima X-oblik. Genetska formula stanice nakon duplikacije DNA je 2n4c. Također u S-periodi dolazi do udvostručenja centriola staničnog centra.

G 2 -perioda(postsintetski, premitotski) karakterizira intenzivna sinteza RNA, proteina i ATP-a potrebnih za proces diobe stanica, kao i odvajanje centriola, mitohondrija i plastida. Do kraja interfaze kromatin i jezgrica ostaju jasno razlučivi, cjelovitost jezgrene membrane nije narušena, a organele se ne mijenjaju.

Neke tjelesne stanice sposobne su obavljati svoje funkcije tijekom cijelog života tijela (neuroni našeg mozga, mišićne stanice srca), dok druge postoje kratko vrijeme, nakon čega umiru (stanice crijevnog epitela , stanice epidermisa kože). Posljedično, u tijelu se stalno moraju odvijati procesi diobe stanica i stvaranja novih stanica koje bi zamijenile mrtve. Stanice sposobne za diobu nazivaju se stabljika. U ljudskom tijelu nalaze se u crvenoj koštanoj srži, u dubokim slojevima epidermisa kože i na drugim mjestima. Pomoću ovih stanica možete uzgojiti novi organ, postići pomlađivanje, a također i klonirati tijelo. Izgledi za korištenje matičnih stanica prilično su jasni, ali se o moralnim i etičkim aspektima ovog problema još uvijek raspravlja, jer se u većini slučajeva koriste embrionalne matične stanice dobivene iz ljudskih fetusa ubijenih tijekom pobačaja.

Interfaza u biljnim i životinjskim stanicama prosječno traje 10-20 sati, dok mitoza traje oko 1-2 sata.

Tijekom uzastopnih dioba u višestaničnim organizmima, stanice kćeri postaju sve raznolikije, jer čitaju informacije iz sve većeg broja gena.

Neke se stanice s vremenom prestanu dijeliti i umru, što može biti posljedica završetka određenih funkcija, kao u slučaju epidermalnih stanica kože i krvnih stanica, ili oštećenja tih stanica čimbenicima iz okoliša, posebice patogenima. Genetski programirana stanična smrt tzv apoptoza, dok nesretna smrt - nekroza.

Mitoza je dioba somatskih stanica. Faze mitoze

Mitoza- metoda neizravne diobe somatskih stanica.

Tijekom mitoze stanica prolazi kroz niz uzastopnih faza, zbog čega svaka stanica kćer dobiva isti skup kromosoma kao u stanici majci.

Mitoza je podijeljena u četiri glavne faze: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Profaza- najduža faza mitoze, tijekom koje dolazi do kondenzacije kromatina, zbog čega postaju vidljivi kromosomi u obliku slova X, koji se sastoje od dvije kromatide (kromosoma kćeri). U tom slučaju nukleolus nestaje, centrioli divergiraju prema polovima stanice i počinje se formirati akromatinsko vreteno (vreteno) mikrotubula. Na kraju profaze, nuklearna membrana se raspada u zasebne vezikule.

NA metafaza kromosomi se svojim centromerama poredaju uz ekvator stanice na koje su pričvršćene mikrotubule potpuno formiranog diobenog vretena. U ovoj fazi diobe kromosomi su najgušći i imaju karakterističan oblik, što omogućuje proučavanje kariotipa.

NA anafaza brza replikacija DNA događa se u centromerama, uslijed čega se kromosomi cijepaju, a kromatide divergiraju prema polovima stanice, rastegnute mikrotubulima. Raspodjela kromatida mora biti apsolutno jednaka, jer upravo taj proces održava konstantnost broja kromosoma u stanicama tijela.

Na pozornici telofaza kromosomi kćeri skupljaju se na polovima, despiraliziraju, oko njih od vezikula nastaju jezgrine ovojnice, a u novonastalim jezgrama nastaju jezgrice.

Nakon diobe jezgre dolazi do diobe citoplazme - citokineza, pri čemu dolazi do više-manje jednolike raspodjele svih organela matične stanice.

Dakle, kao rezultat mitoze, iz jedne matične stanice nastaju dvije stanice kćeri, od kojih je svaka genetska kopija matične stanice (2n2c).

U bolesnim, oštećenim, starim stanicama i specijaliziranim tkivima tijela može se dogoditi malo drugačiji proces diobe - amitoza. Amitoza zove se izravna dioba eukariotskih stanica, u kojoj ne dolazi do stvaranja genetski ekvivalentnih stanica, budući da su stanične komponente raspoređene neravnomjerno. Kod biljaka se javlja u endospermu, a kod životinja u jetri, hrskavici i rožnici oka.

Mejoza. Faze mejoze

Mejoza- to je metoda neizravne diobe primarnih spolnih stanica (2n2c), pri čemu nastaju haploidne stanice (1n1c), najčešće spolne stanice.

Za razliku od mitoze, mejoza se sastoji od dvije uzastopne stanične diobe, a svakoj prethodi interfaza. Prva dioba mejoze (mejoza I) naziva se smanjenje, budući da je u ovom slučaju broj kromosoma prepolovljen, a druga dioba (mejoza II) - jednadžbeni, budući da se u njegovom procesu čuva broj kromosoma.

Interfaza I odvija se slično kao interfaza mitoze. Mejoza I podijeljena je u četiri faze: profaza I, metafaza I, anafaza I i telofaza I. profaza I javljaju se dva velika procesa – konjugacija i crossing over. Konjugacija- ovo je proces fuzije homolognih (uparenih) kromosoma duž cijele duljine. Parovi kromosoma nastali tijekom konjugacije zadržavaju se do kraja metafaze I.

Prelazak preko- međusobna izmjena homolognih regija homolognih kromosoma. Kao rezultat križanja, kromosomi koje tijelo prima od oba roditelja dobivaju nove kombinacije gena, što dovodi do pojave genetski raznolikog potomstva. Na kraju profaze I, kao i u profazi mitoze, jezgrica nestaje, centrioli divergiraju prema polovima stanice, a jezgrina ovojnica se raspada.

NA metafaza I parovi kromosoma poredani duž ekvatora stanice, vretenaste mikrotubule pričvršćene su na njihove centromere.

NA anafaza I cijeli homologni kromosomi koji se sastoje od dvije kromatide divergiraju prema polovima.

NA telofaza I oko nakupina kromosoma na polovima stanice nastaju nuklearne membrane, nastaju jezgrice.

Citokineza I osigurava diobu citoplazme stanica kćeri.

Stanice kćeri nastale kao rezultat mejoze I (1n2c) genetski su heterogene, jer njihovi kromosomi, nasumično raspoređeni na polove stanice, sadrže nejednake gene.

Usporedne karakteristike mitoze i mejoze

Interfaza II vrlo kratko, budući da se u njemu ne događa udvostručenje DNA, odnosno nema S-periode.

Mejoza II također podijeljena u četiri faze: profaza II, metafaza II, anafaza II i telofaza II. NA profaza II događaju se isti procesi kao u profazi I, s iznimkom konjugacije i crossing overa.

NA metafaza II Kromosomi su smješteni duž ekvatora stanice.

NA anafaza II Kromosomi se cijepaju na centromeri, a kromatide se protežu prema polovima.

NA telofaza II nuklearne membrane i jezgrice stvaraju se oko nakupina kromosoma kćeri.

Nakon citokineza II genetska formula sve četiri stanice kćeri je 1n1c, ali sve imaju drugačiji set gena, što je rezultat križanja i nasumične kombinacije kromosoma majke i oca u stanicama kćerima.

Razvoj spolnih stanica u biljaka i životinja

Gametogeneza(od grčkog. gameta- žena, gamete- muž i geneza- nastanak, pojava) je proces stvaranja zrelih zametnih stanica.

Budući da su za spolno razmnožavanje najčešće potrebne dvije jedinke - ženka i muškarac, koje proizvode različite spolne stanice - jajašca i spermu, tada bi procesi stvaranja ovih gameta trebali biti različiti.

Priroda procesa također uvelike ovisi o tome događa li se u biljnoj ili životinjskoj stanici, budući da se kod biljaka tijekom stvaranja gameta događa samo mitoza, dok kod životinja dolazi do mitoze i mejoze.

Razvoj spolnih stanica u biljaka. Na kritosjemenjače stvaranje muških i ženskih zametnih stanica događa se u različitim dijelovima cvijeta - prašnicima i tučkovima.

Prije stvaranja muških zametnih stanica - mikrogametogeneza(od grčkog. mikroskopski- mali) - događa se mikrosporogeneza, odnosno stvaranje mikrospora u prašnicima prašnika. Taj je proces povezan s mejotičkom diobom matične stanice, što rezultira s četiri haploidne mikrospore. Mikrogametogeneza je povezana s mitotičkom diobom mikrospora, dajući muški gametofit od dvije stanice - velike vegetativni(sifonogena) i plitka generativni. Nakon diobe, muški gametofit je prekriven gustim ljuskama i tvori pelud. U nekim slučajevima, još u procesu sazrijevanja peludi, a ponekad tek nakon prijenosa na stigmu tučka, generativna stanica se mitotski dijeli uz stvaranje dviju nepokretnih muških spolnih stanica - sperma. Nakon oprašivanja iz vegetativne stanice nastaje peludna cijev kroz koju spermiji prodiru u plodnicu tučka radi oplodnje.

Razvoj ženskih spolnih stanica u biljaka naziva se megagametogeneza(od grčkog. megas- velik). Nastaje u plodnici tučka, kojoj prethodi megasporogeneza, uslijed čega iz matične stanice megaspore koja leži u nucelusu mejotičkom diobom nastaju četiri megaspore. Jedna od megaspora se mitotski dijeli tri puta, dajući ženski gametofit, embrionsku vrećicu s osam jezgri. S naknadnom izolacijom citoplazme stanica kćeri, jedna od dobivenih stanica postaje jaje, na čijim stranama leže takozvani sinergidi, tri antipoda se formiraju na suprotnom kraju embrijske vrećice, au središtu , kao rezultat spajanja dviju haploidnih jezgri nastaje diploidna središnja stanica.

Razvoj spolnih stanica u životinja. U životinja se razlikuju dva procesa stvaranja spolnih stanica - spermatogeneza i oogeneza.

spermatogeneza(od grčkog. sperma, spermatos- sjeme i geneza- nastanak, nastanak) je proces stvaranja zrelih muških spolnih stanica - spermija. Kod čovjeka se javlja u testisima, odnosno testisima, a dijeli se na četiri razdoblja: razmnožavanje, rast, sazrijevanje i formiranje.

NA sezona parenja primordijalne zametne stanice dijele se mitotski, što rezultira stvaranjem diploida spermatogonija. NA razdoblje rasta spermatogoniji nakupljaju hranjive tvari u citoplazmi, povećavaju se i pretvaraju u primarnih spermatocita, ili spermatociti 1. reda. Tek nakon toga ulaze u mejozu ( razdoblje sazrijevanja), što prvo rezultira s dva sekundarni spermatocit, ili spermatocita 2. reda, a zatim - četiri haploidne stanice s prilično velikom količinom citoplazme - spermatide. NA razdoblje formiranja gube gotovo svu citoplazmu i formiraju bič, pretvarajući se u spermatozoide.

spermatozoidi, ili gumene gume, - vrlo male pokretne muške spolne stanice s glavom, vratom i repom.

NA glava, osim jezgre, je akrosom- modificirani kompleks Golgi, koji osigurava otapanje membrana jajeta tijekom oplodnje. NA vrat nalaze se centrioli centra stanice i baze konjski rep tvore mikrotubule koji izravno podržavaju kretanje spermija. Također sadrži mitohondrije, koji spermiju daju ATP energiju za kretanje.

Ovogeneza(od grčkog. UN- jaje i geneza- nastanak, pojava) je proces stvaranja zrelih ženskih spolnih stanica - jajašca. Kod ljudi se javlja u jajnicima i sastoji se od tri razdoblja: reprodukcije, rasta i sazrijevanja. Razdoblja reprodukcije i rasta, slična onima u spermatogenezi, javljaju se čak i tijekom intrauterinog razvoja. Istodobno, diploidne stanice nastaju iz primarnih spolnih stanica kao rezultat mitoze. oogonija, koji se zatim pretvaraju u diploidne primarne jajne stanice, ili oocite 1. reda. Mejoza i kasnija citokineza koja se odvija u razdoblje sazrijevanja, karakteriziraju neravnomjerna dioba citoplazme matične stanice, tako da se kao rezultat najprije dobiva jedna sekundarna oocita, ili oocita 2. reda, i prvo polarno tijelo, a zatim iz sekundarne oocite – jajne stanice koja zadržava cjelokupnu zalihu hranjivim tvarima, a drugo polarno tijelo, dok je prvo polarno tijelo podijeljeno na dva. Polarna tijela oduzimaju višak genetskog materijala.

Kod ljudi se jajašca proizvode u intervalu od 28-29 dana. Ciklus povezan sa sazrijevanjem i oslobađanjem jajnih stanica naziva se menstrualni ciklus.

Jaje- velika ženska spolna stanica, koja nosi ne samo haploidni set kromosoma, već i značajnu zalihu hranjivih tvari za kasniji razvoj embrija.

Jaje kod sisavaca prekriveno je s četiri membrane, koje smanjuju vjerojatnost oštećenja različitim čimbenicima. Promjer jajeta kod ljudi doseže 150-200 mikrona, dok kod noja može biti nekoliko centimetara.

Dioba stanica temelj je rasta, razvoja i razmnožavanja organizama. Uloga mitoze i mejoze

Ako jednostanični organizmi dioba stanica dovodi do povećanja broja jedinki, tj. razmnožavanja, tada kod višestaničnih organizama taj proces može imati drugačije značenje. Dakle, dioba stanica embrija, počevši od zigote, biološka je osnova za međusobno povezane procese rasta i razvoja. Slične promjene vidljive su i kod ljudi mladost kada ne samo da se povećava broj stanica, nego dolazi i do kvalitativne promjene u tijelu. Razmnožavanje višestaničnih organizama također se temelji na diobi stanica, na primjer, tijekom nespolnog razmnožavanja, zahvaljujući tom procesu, cijelo tijelo se obnavlja iz dijela tijela, a tijekom spolnog razmnožavanja tijekom gametogeneze nastaju spolne stanice koje potom daju novi organizam. Treba napomenuti da glavne metode diobe eukariotskih stanica - mitoza i mejoza - imaju različita značenja u životnim ciklusima organizama.

Kao rezultat mitoze, postoji jednolika raspodjela nasljednog materijala između stanica kćeri - točnih kopija majke. Bez mitoze bi bilo nemoguće postojanje i rast višestaničnih organizama koji se razvijaju iz jedne stanice - zigote, jer sve stanice takvih organizama moraju sadržavati istu genetsku informaciju.

U procesu diobe stanice kćeri postaju sve raznolikije u strukturi i funkcijama, što je povezano s aktivacijom novih skupina gena u njima zbog međustanične interakcije. Dakle, mitoza je neophodna za razvoj organizma.

Ova metoda diobe stanica neophodna je za procese bespolna reprodukcija te regeneraciju (oporavak) oštećenih tkiva i organa.

Mejoza, pak, osigurava postojanost kariotipa tijekom spolne reprodukcije, jer smanjuje za polovicu skup kromosoma prije spolne reprodukcije, koji se zatim obnavlja kao rezultat oplodnje. Osim toga, mejoza dovodi do pojave novih kombinacija roditeljskih gena zbog križanja i slučajne kombinacije kromosoma u stanicama kćerima. Zahvaljujući tome, potomstvo je genetski raznoliko, što daje materijal za prirodnu selekciju i predstavlja materijalnu osnovu evolucije. Promjena broja, oblika i veličine kromosoma, s jedne strane, može dovesti do pojave različitih odstupanja u razvoju organizma pa čak i njegove smrti, as druge strane može dovesti do pojave jedinki prilagođeniji okolini.

Dakle, stanica je jedinica rasta, razvoja i razmnožavanja organizama.

Biolozi su otkrili da embriji imaju obrambeni sustav protiv defektnih stanica s genetskim poremećajima. Čak i ako takve stanice čine dobru polovicu embrija, tijelo ih se može riješiti i razvijati sasvim normalno. Da bi to razumjeli, znanstvenici su morali stvoriti himerni embrij od zdravih i bolesnih stanica. "Lenta.ru" se upoznala sa studijom i doznala zanimljive detalje.

Ako se abnormalne stanice formiraju u ranim fazama razvoja embrija, to nije nužno znak da će se dijete roditi s urođenim manama. Nova studija sa Sveučilišta u Cambridgeu otkriva mehanizme koji sprječavaju poremećaje u razvoju tijela. Ispada da su abnormalne stanice uništene i zamijenjene zdravim.

Tim istraživača s Odjela za fiziologiju i neuroznanost proučavao je embrije miševa u kojima su neke stanice sadržavale abnormalan broj kromosoma. U pravilu svaka stanica ljudskog embrija ima 23 para kromosoma. 22 - autosomi, upareni kromosomi, isti za muško i žensko tijelo. Jedan par su spolni kromosomi koji su različiti kod muškaraca (XY), a isti kod žena (XX). Aneuploidija uzrokuje promjene u broju kromosoma. Na primjer, jedan kromosom ostaje iz para ili, obrnuto, pojavljuje se treći višak. Situacija kada umjesto dva kromosoma postoje tri kopije jednog kromosoma naziva se trisomija. Moguća su i dva (tetrasomija) i tri dodatna kromosoma (pentasomija). Aneuploidija dovodi do poremećaja u razvoju čovjeka. Najpoznatiji primjer je Downov sindrom kod kojeg dvadeset i prvi kromosom ima tri kopije.

Downov sindrom je jedina održiva trisomija. Ostale trisomije, poput Patauovog sindroma (kromosom 13) i Edwardsovog sindroma (kromosom 18), uzrokuju ozbiljne poremećaje u razvoju i ranu smrt nakon rođenja. Ostale vrste trisomije u autosomima dovode do smrti embrija, dok je najčešća anomalija trisomija na 16. kromosomu koja dovodi do spontanog pobačaja. Monosomije izazivaju teže posljedice od trisomija, a sve su smrtonosne za fetus. Jedina iznimka je Shereshevsky-Turnerov sindrom koji se javlja kod žena, a uzrokovan je gubitkom jednog od spolnih kromosoma. Ovu bolest prati poremećaj u tjelesnom i mentalnom razvoju, kao i patuljasti rast. Nasuprot tome, dodatni spolni kromosomi imaju blagi učinak na razvoj ljudskog tijela, ali mogu nepovoljno utjecati na mentalni razvoj.

Trudnicama, osobito starijima jer su njihova djeca najviše izložena riziku od aneuploidije, nude se testovi za predviđanje vjerojatnosti genetskih abnormalnosti. Između 11. i 14. tjedna trudnoće budućoj majci može se napraviti biopsija koriona. Liječnik uklanja komadiće tkiva iz placente, a stanice se analiziraju na broj kromosoma. Drugi test, amniocenteza, promatra stanice iz amnionske tekućine (amnionske tekućine). Ovaj test se radi u 15-20 tjednu trudnoće i rezultati su točniji.

Jedan je slučaj privukao pažnju autora nove studije. Biopsija koriona jedne od trudnica pokazala je da je oko četvrtine stanica posteljice s genetskim abnormalnostima, no beba je rođena zdrava. Znanstvenici su razmišljali o uzroku pojave abnormalnih stanica u tkivima koja okružuju embrij iu kojoj se mjeri mogu koristiti za procjenu rizika od patologije.

Abnormalne stanice s abnormalnostima u strukturi i broju kromosoma opažene su u otprilike 80-90 posto ljudskih embrija u predimplantacijskom razdoblju trudnoće, kada se oplođeno jajašce kreće duž jajovod majci. Embrij sadrži i normalne i nezdrave stanice. To je zbog neizbježnih grešaka u mitozi tijekom cijepanja, ranog stadija embrionalnog razvoja kada se jajašce dijeli na manje stanice ili blastomere. Ako se genetski različite stanice nalaze u tkivima embrija, govore o kromosomskom mozaicizmu. Vjeruje se da je mozaicizam glavni uzrok neuspješnih trudnoća s umjetnom oplodnjom. Međutim, iako je kromosomski mozaicizam vrlo čest u ranim embrijima, nije toliko izražen u kasnijim fazama.

I kod miševa i kod ljudi, predimplantacijski razvoj završava stvaranjem blastociste, kugle koja se sastoji od desetaka ili stotina stanica. Blastocista se sastoji od nekoliko skupina stanica - trofoblasta i primitivnog endoderma, koje tvore posteljicu i žumanjčana vrećica. Osim toga, postoji i treća skupina stanica koje čine embrionalni epiblast, koji kasnije postaje fetus. Razvoj svih ovih zametnih stanica može se podijeliti u dvije faze. U prvoj fazi stanice vanjskog dijela embrija tvore trofoblast, dok unutarnje stanice tvore embrioblast. U drugom stadiju embrioblast daje embrionalni epiblast i primitivni endoderm. Ispravan razvoj skupina stanica u ranim fazama neophodan je za svu kasniju embriogenezu.

U svojoj studiji, tim znanstvenika stvorio je himeru klice, biološki model mišjeg embrija s kromosomskim mozaicizmom. Korišteni su zdravi mišji embriji u fazi od 8 stanica, spojeni s mišjim embrijima s abnormalnim stanicama. Na odabir biološkog materijala utjecala je činjenica da je predimplantacijski razvoj mišjih embrija vrlo sličan ljudskom, a stupanj kromosomskog mozaicizma kod miševa znatno je niži nego kod ljudi.

Kako bi potaknuli stvaranje abnormalnih stanica s genetskim poremećajima, istraživači su embrije tretirali reverzinom. Ovaj spoj može ubiti stanice raka, ali također može izazvati aneuploidiju. Reversin inhibira stanični mehanizam koji provjerava jesu li svi kromosomi pričvršćeni na vreteno kako bi se izbjegla pogrešna raspodjela staničnih kromosoma. Kad su embriji tretirani reversinom u stadiju 4. i 8. stanice, većina stanica postala je aneuploidna.

Slika: Helen Bolton / Institut Gurdon, Sveučilište u Cambridgeu

Tretiranje embrija reversinom smanjilo je broj stanica u svakoj od skupina, iako su se sve skupine nastavile ispravno razvijati, a morfologija embrija ostala je netaknuta. Međutim, u kasnijim fazama, embrij je umro. To podsjeća na sudbinu embrija u čijim stanicama nema gena uključenih u sintezu kinetohora – proteinskih struktura na kromosomu na koje su pričvršćena diobena vretena. Mozaička aneuploidija karakteristična je za takve embrije i oni umiru u kasnijim fazama razvoja.

Znanstvenici su vizualizirali razvoj embrionalnih himera koristeći time-lapse fotografiju visoke rezolucije, koja vam omogućuje da vidite svaku stanicu u embriju. Rezultati su pokazali da su u embrijima, gdje su zdrave i abnormalne stanice bile podjednako podijeljene, stanice s genetskim poremećajima uništene u procesu apoptoze - programirane stanične smrti, iako su stanice posteljice ostale vitalne. To je omogućilo normalnim stanicama da preuzmu kontrolu i sve su stanice u embriju bile zdrave. U slučaju kada su na jednu zdravu stanicu bile tri abnormalne stanice, stanice s poremećajima su preživjele, ali se povećao udio normalnih stanica.

Slika: Helen Bolton / Institut Gurdon, Sveučilište u Cambridgeu

Mehanizmi koji aktiviraju smrt stanice još nisu utvrđeni. Međutim, ova je studija prva koja izravno pokazuje postupni nestanak abnormalnih stanica iz embrionalnih tkiva u ranim fazama razvoja. Također, po prvi put su dobiveni dokazi za hipotezu da je apoptoza odgovorna za smrt stanica s genetskim poremećajima. Zanimljivo, kada su himerni embriji s polovicom defektnih stanica transplantirani u maternicu ženki miševa, stopa preživljavanja embrija ostala je visoka kao i normalna.

Ovi rezultati su od velike važnosti za medicinu, posebice za biopsiju embrionalnih tkiva. Sada je jasno zašto fetus preživi, ​​iako analize tkiva posteljice daju lošu prognozu. Također se pokazalo da pouzdanija biopsija stanica iz same blastociste može biti sigurna i ni na koji način ne šteti embriju.

Trenutna stranica: 3 (ukupna knjiga ima 24 stranice) [dostupan ulomak za čitanje: 16 stranica]

Font:

100% +

§ 7. Stanična struktura tijela

1 . Kakva je građa životinjske stanice?

2. Koja je funkcija kromosoma?

3. Kako dolazi do diobe stanica?

Vanjski i unutarnji okoliš tijela. Vanjska sredina je ona u kojoj se organizam nalazi. Osoba živi u plinovitom okruženju, ali može privremeno biti u vodi, na primjer, dok se kupa.

Unutarnji okoliš tijela naziva se okoliš koji se nalazi unutar tijela: odvojen je od vanjskog okoliša ljuskama tijela (koža, sluznica). Sadrži sve stanice tijela. Tekuće je, ima određeni sastav soli i stalnu temperaturu. Imajte na umu da sadržaj probavnog kanala, urinarnog i dišni put ne odnosi se na unutarnje okruženje. Samo vanjski keratinizirani sloj kože, koji se sastoji od mrtvih stanica, i neke sluznice graniče s vanjskim okolišem. Oni štite dublje stanice od vanjskih uvjeta. Kroz unutarnje okruženje, stanice ljudskog tijela opskrbljuju se svime što je potrebno, a kroz njega se uklanjaju tvari nastale tijekom njihove vitalne aktivnosti.

Riža. 12. Stanica pod elektronskim mikroskopom: 1 - citoplazma; 2 - stanična membrana; 3 - jezgra; 4 - jezgrica; 5 - nuklearna ovojnica; 6 - membrane endoplazmatskog retikuluma; 7 - ribosomi; 8 - mitohondrij; 9 - stanično središte; 10 - lizosom

Građa stanice. Po obliku, građi i funkciji stanice su izrazito raznolike, ali po građi slične. Svaka je stanica odvojena od ostalih staničnom membranom. Velika većina stanica ima citoplazmu i jezgru (slika 12).

Građa i funkcije jezgre. Jezgra je od citoplazme odvojena jezgrinim omotačem. U njemu se nalazi nukleol - mjesto sastavljanja ribosoma, najvažnijih organela stanice.

Jezgra sadrži kromosome, koji se temelje na molekulama DNA. Sve nasljedne informacije organizma kodirane su u tim molekulama.

Nazivaju se segmenti molekula DNA odgovorni za sintezu određenog proteina geni. Svaki kromosom sadrži stotine i tisuće gena. Kromosomi se mogu promatrati pod mikroskopom samo tijekom stanične diobe: u drugim razdobljima nisu vidljivi. Upravljajući stvaranjem proteina, geni kontroliraju cijeli lanac složenih biokemijskih reakcija u tijelu i time određuju njegova svojstva. Obične ljudske stanice sadrže po 46 kromosoma, u zametnim stanicama (jajne stanice i spermatozoidi) po 23 kromosoma (polovica sklopa).

Vanjska membrana i organele stanice. Vanjska stanična membrana je lako propusna za neke tvari, a nepropusna za druge. Ova selektivna propusnost stanične membrane naziva se polupropusnost. Preko stanične membrane stanica prima vodu, hranjive tvari, kisik, ione, a preko nje se odstranjuju produkti staničnog metabolizma. Stanična membrana također osigurava interakciju stanice s okolinom i s drugim stanicama. Pozivaju se stalne stanične strukture, od kojih svaka obavlja svoje specifične funkcije organele ili organele. U stanici imaju istu ulogu kao i organi u tijelu.

Riža. 13. Endoplazmatski retikulum - transportni sustav stanice (mikrofoto)

Prostor unutar stanice također je podijeljen membranama. Formiraju se endoplazmatski retikulum- mreža tubula, spremnika, šupljina (slika 13). Endoplazmatski retikulum je vrsta transportnog sustava kroz koji se tvari koje sintetizira stanica kreću unutar stanice. Zahvaljujući njemu održava se dvosmjerna komunikacija između jezgre i citoplazme, kao i između različitih organela stanice.

smještene na membranama endoplazmatskog retikuluma ribosom, osiguravajući biosintezu proteina specifičnih za određenu stanicu. Sastav i strukturu ovih proteina određuju geni. Posebna molekula, messenger RNA, djeluje kao posrednik koji prenosi informacije o strukturi proteina od gena do ribosoma.

Mitohondriji sudjeluju u biološkoj oksidaciji tvari, zbog čega se oslobađa i akumulira energija potrebna za život stanica. Ove dvomembranske tvorevine, jedva vidljive u optičkom mikroskopu, nazivaju se energetskim stanicama stanice (slika 14).

Zbog biološke oksidacije složene organske tvari se razgrađuju, a oslobođenu energiju stanice koriste za kontrakciju mišića, stvaranje topline i sintezu tvari potrebnih za formiranje staničnih struktura.

U blizini jezgre u stanici nalazi se Golgijev aparat,što je hrpa ravnih spremnika. Tvari sintetizirane u stanici ulaze u Golgijev aparat, gdje se podvrgavaju daljnjim biokemijskim transformacijama, pakiraju se u membranske vezikule i prenose na ona mjesta u stanici gdje su potrebne ili se transportiraju do stanične membrane i izlaze izvan stanice. Osim toga, Golgijev aparat stvara lizosome.

Riža. 14. Mitohondriji - energetska stanica stanice (mikrografija)

Lizosomi- To su male membranske vezikule koje sadrže biološki aktivne tvari - enzime potrebne za probavu hranjivih tvari. Složene molekule koje ulaze u stanicu razgrađuju se u lizosomima na jednostavnije. Osim toga, lizosomi mogu uništiti strukture same stanice tijekom starenja ili tijekom embrionalnog razvoja, kada se tkiva zamjenjuju.

Obvezni organoid životinjske stanice, a time i stanice ljudskog tijela je stanični centar, koji se sastoji od dva centriole. Ova mala cilindrična tijela nalaze se u blizini jezgre pod pravim kutom jedno prema drugom. Stanično središte igra važnu ulogu u staničnoj diobi: rast diobenog vretena počinje od centriola.

Odnos između volumena i površine stanice. Veličina stanica je ograničena, jer se povećanjem volumena i mase stanice smanjuje njezina relativna površina, pa stanica više ne može primati potrebnu količinu hranjivih tvari i potpuno izlučiti produkte raspada. Stoga, dostigavši ​​određenu veličinu, prestaje se povećavati u volumenu.

dijeljenje stanica- složen proces (slika 15). U pripremi za diobu, svaka se molekula DNA udvostruči. Kao rezultat toga, u kromosomu se pojavljuje par identičnih molekula DNA, koje zatim postaju neovisni kromosomi stanica kćeri.

Prije diobe jezgra bubri i povećava se. Kromosomi su uvijeni u spiralu i postaju vidljivi u optičkom mikroskopu. Nuklearna ovojnica nestaje. Centrioli staničnog središta se udvostručuju, divergiraju prema suprotnim polovima stanice, a između njih nastaju vretenasta vlakna.

U sljedećoj fazi diobe kromosomi se poredaju u ekvatorijalnoj ravnini stanice. Uparene molekule DNA svakog kromosoma pričvršćene su na niti diobenog vretena. Uskoro, niti fisijskog vretena počinju povlačiti uparene molekule DNK na suprotne polove. Formiraju se dva nova skupa koji se sastoje od istih kromosoma i, prema tome, istih gena. Kromosomi stanica kćeri oblikuju kuglice. Oko njih se sintetizira nuklearna ovojnica, formira se jezgra. Kromosomi upleteni u spiralu potpuno se odmotaju i prestaju biti vidljivi. Istodobno s divergencijom kromosoma, organele su približno ravnomjerno raspoređene na dva pola. Stanična membrana se zatim izboči prema unutra, a citoplazma stanice se stezanjem dijeli. Nastaju dvije stanice kćeri.

Riža. 15. Dioba stanice: 1 - stanica (između dioba) u mirovanju; 2, 3, 4 - formiranje kromosoma vidljivih u optičkom mikroskopu, njihov položaj u ekvatorijalnoj ravnini stanice; 5 - divergencija kromosoma; 6 - stvaranje dvije jezgre kćeri, početak podjele citoplazme; 7 - stvaranje dviju stanica kćeri

Viabilnost stanica. Svaka stanica u ljudskom tijelu ima određeni zadatak. Unatoč velikoj raznolikosti, zajednička svojstva karakteristična su za sve stanice.

Metabolizam i energija. Jedno od glavnih svojstava stanice je sposobnost da metabolizma i energije. Od hranjivih tvari koje ulaze u stanicu nastaju složene tvari (karakteristične za svaku vrstu stanice), formiraju se stanične strukture. Paralelno s stvaranjem novih tvari odvijaju se procesi biološke oksidacije organskih tvari - bjelančevina, masti, ugljikohidrata. U tom slučaju oslobađa se energija potrebna za život stanice. Kao rezultat aktivnog rada u živoj stanici neprestano nastaju otpadne tvari. Produkti raspadanja uklanjaju se iz stanice, a zatim iz tijela.

Sinteza i razgradnja tvari nastaju zbog djelovanja enzima. To su biološki katalizatori proteinske prirode koji višestruko ubrzavaju tijek kemijskih procesa. Svaki enzim djeluje samo na određene spojeve. Zovu se supstrat ovog enzima.

Enzimi se proizvode u biljnim i životinjskim stanicama. Ponekad su im postupci slični. Dakle, enzim katalaza, koji se nalazi u staničnoj stijenci usne šupljine, mišići, jetra, sposoban je razgraditi vodikov peroksid - štetni spoj koji nastaje u tijelu.

Napravimo eksperiment. Ulijte vodikov peroksid u čašu i u njega ubacite komadiće sitno nasjeckanog gomolja krumpira. Tekućina se pjeni zbog stvaranja mjehurića kisika: otrovni vodikov peroksid razlaže se na bezopasni kisik i vodu.

Enzimi djeluju unutar i izvan stanica. Kuhanjem se proteini uništavaju, pa enzimi gube svoju aktivnost. Onemogućuju ih i neke kemikalije, poput soli teških metala. (Ako kuhate krumpir, neće doći do reakcije razgradnje vodikovog peroksida.)

Rast i razvoj stanice. U procesu života dolazi do rasta i razvoja stanica. Rostom zove se povećanje veličine i mase stanice, i razvoj stanice su joj promjene vezane uz dob, uključujući postizanje njegove sposobnosti da u potpunosti obavlja svoje funkcije. Na primjer, da bi koštana stanica mogla stvoriti čvrstu i izdržljivu koštanu tvar, mora sazrijeti.

Mirovanje i ekscitacija stanica. Stanice mogu biti u stanju odmor ili sposobni uzbuđenje.

Kada je uzbuđena, stanica je uključena u rad i obavlja svoje funkcije. Obično je prijelaz u uzbuđenje povezan s iritacija. Dakle, kao odgovor na iritaciju, živčana stanica stvara živčane impulse; mišićna stanica se kontrahira, a žljezdana stanica luči tajnu.

Dakle, iritacija je proces utjecaja na stanicu. Može biti mehanički, električni, toplinski, kemijski itd. Kao odgovor na nadražaj stanica prelazi iz stanja mirovanja u stanje pobuđenja, odnosno aktivnog rada.

Sposobnost stanice da na podražaj odgovori specifičnim odgovorom naziva se nadražljivost. Najpobudljivije su mišićne i živčane stanice.

STANIČNA MEMBRANA, JEZGRA, CITOPLAZMA, KROMOSOMI, GENI, ORGANOIDI, ENDOPLAZMATSKA MREŽA, RIBOZOMI, MITOHONDRIJI, GOLGIjev APARAT, LIZOSOMI, CENTRIOLI, DIOBA, METABOLIZAM I METABOLIZAM ENERGIJE, RAST, RAZVOJ, MIRANJE, UZBUĐENJE.

Pitanja

1. Koje funkcije obavlja stanična membrana?

2. Koje su funkcije jezgre i nukleola?

3. Koliko kromosoma imaju ljudske spolne stanice – spermij i jajna stanica? Što mislite, zašto je broj kromosoma u spolnim stanicama upola manji od broja kromosoma u tjelesnim stanicama?

4. Navedite glavne organele stanice.

5. Koji su životni procesi karakteristični za većinu stanica ljudskog tijela?

6. Koje organele, karakteristične za stanice drugih organizama, nedostaju u ljudskim stanicama? Koje su te razlike?

7. Objasnite razliku između rasta i razvoja stanice.

Zadaci

1. Usporedite vanjski i unutarnji okoliš ljudskog tijela. Koje su im sličnosti, a koje razlike?

2. Ulaz praškovi za pranje ponekad se dodaju enzimi. Hoće li djelovati prilikom iskuhavanja rublja i nakon njega? Obrazložite odgovor.

3. Napravite i ispunite tablicu "Osnovni organeli i stanične strukture: građa i funkcije."

§ 8. Tkanine

1. Od kojeg se tkiva sastoji koža, stjenke usne šupljine, ušna i nosna hrskavica?

Stvaranje tkiva. Na početku diobe sve su stanice embrija u razvoju iste, no tada dolazi do njihove specijalizacije. Neki od njih izlučuju međustaničnu tvar. Pozivaju se skupine stanica i međustanične tvari slične strukture i podrijetla, obavljajući zajedničke funkcije tkiva. Svaki organ sastoji se od nekoliko tkiva, ali jedno od njih, u pravilu, prevladava.

U tijelu životinja i ljudi razlikuju se četiri glavne skupine tkiva: epitelno, vezivno, mišićno i živčano. U mišićima, na primjer, prevladava mišićno tkivo, ali uz njega postoje i vezivno i živčano tkivo. Tkivo se može sastojati i od istih i od različitih stanica.

Međustanična tvar može biti homogena ili može uključivati ​​različite strukturne formacije, na primjer, u obliku snopova vlakana koja daju tkivima elastičnost i otpornost.

Epitelna (pokrovna) tkiva(Sl. 16) tvore vanjske slojeve kože (epidermu), oblažu unutarnju površinu krvnih žila, dišne ​​puteve i uretere. U epitelna tkiva ubrajamo i žljezdano tkivo koje proizvodi različite sekrete (znoj, slina, želučani sok, sok gušterače).

Riža. 16. Epitelna tkiva: A - skvamozni epitel; B - kubični epitel; B - trepljasti epitel; D - cilindrični epitel koji oblaže tubule bubrega, u kojem se stvara sekundarni urin

Raznolikost funkcija dovela je do značajne raznolikosti epitelnih tkiva. Međutim, svi oni imaju niz zajedničkih svojstava. Stanice su im poredane u zbijenim redovima u jednom ili više slojeva, imaju malu količinu međustanične tvari, mogu se oljuštiti i zamijeniti novima. Epitelna tkiva imaju visoku sposobnost regeneracije (oporavka). Zbog raznolikosti funkcija, struktura stanica epitelnog tkiva varira. Dakle, cilijarni epitel dišnog trakta ima cilije, uz pomoć kojih se uklanja prašina koja se nataložila na vlažnoj površini dušnika i bronha. Epitelne stanice želuca sposobne su akumulirati tajnu u citoplazmi. Zatim se odbacuju, ulaze u želučanu šupljinu i tamo se uništavaju, oslobađajući probavne enzime.

Vezivna tkiva. Ta su tkiva još raznolikija (slika 17). To uključuje potporna tkiva - hrskavicu i kost; tekuća tkiva - krv i limfa, rahlo fibrozno tkivo koje ispunjava prostor između organa, prateće krvne žile i živce; masno tkivo; gusto fibrozno tkivo koje je dio tetiva i ligamenata.

Riža. 17. Vezivna tkiva: A - hrskavica: 1 - nestanična tvar; 2 - stanice; B - kost: 1 - koštane stanice; 2 - nestanična tvar u obliku ploča (njihovi redovi su obloženi šupljinama u kojima prolaze žile i živci; koštane ploče su raspoređene u nekoliko redova, radijalno, stanice se nalaze duž njihovog perimetra): B - masno tkivo: 1 - Stanice; 2 - elastična vlakna; G - rastresito vezivno tkivo: 1 - stanice; 2 - kolagena vlakna; 3 - elastična vlakna

Sva ta raznolika tkiva imaju visoku sposobnost regeneracije i imaju zajednička značajka- prisutnost dobro razvijene međustanične tvari koja određuje mehanička svojstva tkiva. U koštanom tkivu je tvrda i jaka, u hrskavičnom je čvrsta i elastična. U krvi je tekućina jer obavlja transportnu funkciju.

Vezivno tkivo nalazi se u membranama organa koji se moraju jako istegnuti: u maternici, želucu, krvnim žilama itd. Zahvaljujući vezivnom tkivu koža se može pomicati u odnosu na mišiće i kosti za koje je pričvršćena.

U vezivnom tkivu postoje stanice koje se mogu boriti protiv mikroorganizama, au slučaju oštećenja glavnog tkiva bilo kojeg organa, ovo tkivo može nadomjestiti izgubljene elemente. Dakle, ožiljci nastali nakon ozljeda sastoje se od vezivnog tkiva. Istina, ne može obavljati funkcije tkiva koje je vezivno tkivo zamijenilo.

Vrste mišićnog tkiva. Postoje tri vrste mišićnog tkiva: glatko, poprečno-skeletno (slika 18) i poprečno-srčano. Opća svojstva svih mišićnih tkiva - nadražljivost i kontraktilnost. Mišićno tkivo se kontrahira kao odgovor na stimulaciju. Zahvaljujući smanjenju, provode se svi ljudski pokreti i rad njegovih unutarnjih organa.

Glatko, nesmetano mišićno tkivo sastoji se od vretenastih stanica s jednom jezgrom u obliku štapića. Ovo tkivo je dio stijenki krvnih žila i unutarnjih organa, poput želuca, crijeva, bronha, odnosno organa koji rade protiv naše volje, automatski. Uz pomoć glatkih mišića mijenja se veličina zjenice, zakrivljenost očne leće itd.

Glatki mišići se sporo kontrahiraju, ali mogu biti u stanju kontrakcije vrlo dugo.

prugasti skelet mišićno tkivo tvori skeletne mišiće, koji se kontrahiraju svojevoljno, odnosno na naš zahtjev. Kontrakcija nastaje kada električni impulsi iz odgovarajućih dijelova živčanog sustava dođu do mišića. Skeletni mišići sposobni za brzu kontrakciju, ali im je teško dugo ostati u smanjenom stanju. Poprečno-prugasto mišićno tkivo sastoji se od dugih višejezgrenih vlakana. Jezgre mišićnog vlakna obično se nalaze ispod vanjske membrane. Srednji dio mišićnog vlakna zauzimaju kontraktilne niti - miofibrile. Sastoje se od izmjeničnih ploča proteina različite gustoće (aktina i miozina), pa u optičkom mikroskopu izgledaju isprugano (prugasto).

Riža. 18. Mišićna tkiva: A - glatka; B - prugasti skelet

prugasti srčani mišićno tkivo također se sastoji od mišićnih vlakana, ali ona imaju niz karakteristika. Vlakna srčanog mišića su lanac posebnih mišićne stanice- miociti. Te su stanice međusobno povezane posebnim kontaktima. Zbog ove strukture, uzbuđenje koje se pojavilo na jednom mjestu brzo pokriva cijelo mišićno tkivo uključeno u kontrakciju.

živčanog tkiva. Ovo tkivo sastoji se od dvije vrste stanica: pravih živčanih stanica - neuroni i potporne stanice neuroglija.

Značajka neurona - visoka nadražljivost i provodljivost. Primaju signale izvana i unutarnje okruženje tijela, provodi ih i obrađuje, što je neophodno za kontrolu rada organa. Neuroni su sastavljeni u vrlo složene sklopove koji osiguravaju primanje, obradu, pohranjivanje i korištenje informacija (slika 19).

Brojne stanice neuroglije smještene između neurona obavljaju servisne funkcije u odnosu na njih: zaštitnu i potpornu, prehrambenu i električnu izolaciju. Ispunjavajući prostor između živčanih stanica, glija stanice ih štite od mehaničkih udara. Ostale glija stanice obavljaju funkciju barijere, prolazeći samo strogo određene tvari iz krvi u neurone.

Riža. 19. Živčane stanice (mreža neurona) (mikrografija)

Neuron sastoji se od tijela i nastavaka (slika 20). Tijelo neurona sadrži jezgru i glavne stanične organele. Procesi neurona razlikuju se po strukturi, obliku i funkciji.

dendrit- proces koji prenosi uzbuđenje na tijelo neurona. Najčešće, neuron ima nekoliko kratkih razgranatih dendrita. Međutim, postoje neuroni koji imaju samo jedan dugi dendrit.

akson- ovo je dug proces koji prenosi informacije od tijela neurona do sljedećeg neurona ili do radnog organa. Svaki neuron ima samo jedan akson. Akson se grana samo na kraju tvoreći kratke ogranke – završetke.

Formiraju se dugi procesi neurona prekriveni zaštitnim membranama živčana vlakna.

Riža. 20. Građa neurona: A - neuron: 1 - jezgra koja se nalazi u tijelu neurona; 2 - dendriti; 3 - akson; 4 - sinapse; 5 - vlakna poprečnog mišića; B - sinapsa (povećana): 6 - završetak aksona neurona koji prenosi informacije; 7 - stanica koja percipira informacije; 8 - vezikule s biološki aktivnom tvari; 9 - mitohondriji

Dodirne točke između pojedinih neurona ili između neurona i stanica koje kontroliraju nazivaju se sinapse(Slika 20, B).

U proširenom kraju aksona u posebnim vezikulama – vezikulama nalazi se biološki aktivna tvar iz skupine neurotransmitera. Kada živčani impuls koji se širi duž aksona dosegne svoj kraj, vezikule se približavaju membrani, ugrađuju se u nju, a molekule medijatora izbacuju se u sinaptičku pukotinu. Ove kemikalije djeluju na membranu druge stanice i na taj način prenose informaciju do sljedećeg neurona ili stanice kontroliranog organa. Neurotransmiter može aktivirati sljedeću stanicu uzrokujući da uzbuđenje. Međutim, postoje medijatori koji dovode do inhibicije sljedećeg neurona. Ovaj proces se zove kočenje. Ekscitacija i inhibicija su kritični procesi koji se javljaju u živčanom sustavu. Upravo zbog ravnoteže ova dva suprotna procesa živčani impulsi se u svakom trenutku mogu dogoditi samo u strogo određenoj skupini živčanih stanica. Naša pažnja, sposobnost koncentracije na određenu aktivnost, moguća je zahvaljujući neuronima koji odsijecaju suvišne informacije. Bez njih bi naš živčani sustav vrlo brzo bio preopterećen i ne bi mogao normalno raditi.

Stanice koje primaju informacije obično imaju mnogo sinapsi. Kroz jedan od njih primaju aktivirajuće signale, kroz druge - inhibitorne. Svi ti signali se zbrajaju, nakon čega slijedi promjena u radu.

Prema funkciji, svi neuroni se mogu podijeliti u tri skupine: osjetljivi, interkalarni i izvršni. Senzorni neuroni- To su živčane stanice koje su "na ulazu" u živčani sustav. Oni percipiraju informacije iz vanjskog i unutarnjeg okruženja. "Na izlazu" živčanog sustava nalaze se izvršni neuroni. U ovu skupinu spadaju motorički neuroni koji upravljaju mišićima (glatkim i poprečno-prugastim), te sekretorni neuroni koji prenose živčane impulse do žlijezda. Interneuroni obraditi sve primljene informacije i osigurati vezu između osjetljivih i izvršnih neurona.

TKIVO: EPITELNO, VEZIVNO, MIŠIĆNO, ŽIVČANO; NEURONI, DENDRITI, AKSONI, NEUROGLIJA, ŽIVČANA VLAKNA, SINAPSA.

Pitanja

1. Što se zove tkanina?

2. Koje tkanine poznaješ? Napravite i ispunite tablicu „Raznolikost tkanina“.

3. Po čemu se vezivna tkiva razlikuju od epitelnih?

4. Koje vrste epitelnog i vezivnog tkiva poznajete?

5. Koja svojstva imaju stanice mišićnog tkiva - glatke, skeletne, srčane?

6. Koje funkcije obavljaju neuroglijalne stanice?

7. Kakva je građa i svojstva neurona?

8. Usporedite dendrite i aksone. Koje su im sličnosti, a koje temeljne razlike?

9. Što je sinapsa? Recite nam o principima njegovog rada.

Zadaci

1. Potražite ožiljke na svojoj koži ili na svojim prijateljima. Odredite od koje su tkanine napravljene. Objasnite zašto ne tamne i razlikuju se po strukturi od zdravih područja kože.

2. Pogledajte uzorke epitelnog i vezivnog tkiva pod mikroskopom. Koristeći slike 16 i 17, recite o njihovoj strukturi.

3. Na slici 20 pronađite tijelo neurona, jezgru, dendrite i akson. Odredite u kojem smjeru će živčani impulsi ići duž procesa ako je stanica uzbuđena.

4. Poznato je da su prsna i trbušna šupljina odvojene dijafragmom koja sudjeluje u disanju. Sastoji li se od glatkih ili poprečno-prugastih mišića? Zadržite dah, nasumično udahnite i izdahnite i odgovorite na ovo pitanje.

5. Postoje mnoge klasifikacije neurona. Neke od njih već znate. Koristeći dodatne izvore informacija predložite klasifikacije koje nisu navedene u udžbeniku.