Деление клетки — митоз

Химия клетки, клеточные структуры и их функции, обмен веществ.
Аватара пользователя
Елена Шишловская
Хозяйка
Сообщения: 1153
Зарегистрирован: 28.07.2007, 12:08
Контактная информация:

Деление клетки — митоз

Непрочитанное сообщение Елена Шишловская »

Клетки многоклеточного организма чрезвычайно разнообразны по выполняемым функциям. В соответствии со специализацией клетки имеют разную продолжительность жизни. Например, нервные и мышечные клетки после завершения эмбрионального периода развития перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма. Клетки же других тканей — костного мозга, эпидермиса, эпителия тонкого кишечника — в процессе выполнения своей функции быстро погибают и замещаются новыми клетками в результате непрерывного клеточного размножения.

Таким образом, жизненный цикл клеток обновляющихся тканей включает функционально активную деятельность и период деления. Деление клеток лежит в основе развития и роста организмов, их размножения, а также обеспечивает самообновление тканей на протяжении жизни организма и восстановление их целостности после повреждения.

Митоз – это наиболее распространённый способ деления клеток, который лежит в основе бесполого размножения, обеспечивает рост многоклеточного организма, обновление и восстановление его тканей. Он обеспечивает тождественное распределение генетического материала по дочерним клеткам.

Детальное описание стадий митоза дано Э. Страсбургером на материале растительных клеток (1876-1879) и У. Флеммингом на животных (1882).

Интерфаза в клетках растений и животных в среднем продолжается 10 — 20 ч. Затем наступает процесс деления клетки — митоз. Продолжительность митоза у клеток различных типов неодинакова, в среднем 1-1,5 часа. Основные этапы митоза – профаза, метакинез (прометафаза), метафаза, анафаза, телофаза. Митотические циклы разделены интерфазами.

ФАЗЫ МИТОЗА

Изображение
Митоз. I—III — профаза; IV — метафаза; V—VI — анафаза; VII—VIII — телофаза.
  • В профазе происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится, и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления.
  • В метафазе хромосомы располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку. Важно отметить, что они остаются в таком положении в течение довольно длительного времени. Обычно в связи с этим метафаза — наиболее удобное время для подсчета хромосомных чисел.
  • В анафазе хромосомы делятся (соединение в районе центромеры разрушается) и расходятся к полюсам деления.
  • В телофазе происходит разрушение веретена деления и образование ядерной оболочки вокруг дочерних ядер.
Итак, во время митоза клетка проходит ряд последовательных фаз, в результате которых каждая дочерняя клетка получает такой же набор хромосом, какой был в материнской клетке. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении редуплицированных хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает образование генетически равноценных клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.

Митоз и мейоз (Flash-анимация)
Сайт "ЕГБИО" - http://egebio.ru/
Гость

Непрочитанное сообщение Гость »

Согласно выложенным Flash-роликам на странице viewtopic.php?f=19&t=4, здесь случайно не мейоз описан? Вроде как в ролике про мейоз показаны профазы, метафазы и т.д. А в ролике про митоз только интерфаза. Чего-то я не понимаю.
Аватара пользователя
Елена Шишловская
Хозяйка
Сообщения: 1153
Зарегистрирован: 28.07.2007, 12:08
Контактная информация:

Непрочитанное сообщение Елена Шишловская »

здесь случайно не мейоз описан?
Нет, здесь только митоз описан :sm229
Гость

Непрочитанное сообщение Гость »

Значит в самих роликах неправильно написано?
Аватара пользователя
Елена Шишловская
Хозяйка
Сообщения: 1153
Зарегистрирован: 28.07.2007, 12:08
Контактная информация:

Непрочитанное сообщение Елена Шишловская »

И в роликах все правильно. Просто на первой флэшке весь жизненный цикл клетки, а не только митоз
Гость

Непрочитанное сообщение Гость »

Значит надо про мейоз написать.
Аватара пользователя
Сalypso
Любимая систер
Сообщения: 230
Зарегистрирован: 12.08.2007, 22:58
Откуда: Спб

Непрочитанное сообщение Сalypso »

Нашла на мейле, вот зацените

Полчаса митоза
Галина Костина
Изображение
С помощью лазерного пинцета российские ученые открыли детали одного из самых загадочных процессов жизни — деления клетки

На экране появляется нечто, похожее на большое блюдце с шевелящимися червячками. Какое-то время они беспорядочно толкутся, но вдруг как по команде начинают выстраиваться ровно посредине «блюдца». Несколько мгновений этот живой диаметр подрагивает, как вдруг невидимые ножницы разрезают его вдоль, и «червячки» синхронно разбегаются к двум «полюсам» по краям «блюдца». Примерно такую же картинку, возможно менее четкую, наблюдал более трехсот лет назад голландский галантерейщик, а по совместительству — страстный любитель шлифовки линз и основоположник микроскопии Антони ван Левенгук. Сейчас же ее показывает в компьютере профессор кафедры биофизики физфака МГУ, директор центра теоретических проблем фармакологии РАН и завлаб Гематологического научного центра РАМН Фазли Атауллаханов. Это кадры из небольшого фильма о митозе — делении клетки, — снятого с помощью светового микроскопа американскими учеными. Блюдце — клетка, а червячки — хромосомы. И эта завораживающая картина до сих пор является для ученых загадкой, несмотря на то что митоз изучают очень давно.

Современная биология многое знает о клетке, ученым известны практически все ее составляющие. Движение вглубь клетки оказывалось возможным благодаря постоянному совершенствованию техники: светового микроскопа, рентгеноструктурного анализа, электронного, а затем и атомно-силового микроскопа. Изучение клетки необходимо и для поиска наиболее эффективных путей вмешательства в клеточные процессы. Ведь любая болезнь — это сбой в работе клеток. Но полученные ранее знания не давали полного представления о механизмах процессов, происходящих в клетке. Совершенно новые возможности у исследователей появились лишь несколько лет назад, когда был создан инструмент, который называют лазерной ловушкой или лазерным пинцетом. Сейчас в мире несколько десятков научных групп с помощью этого инструмента проводят опыты по реконструкции внутриклеточных процессов. Одна из таких групп — под руководством Фазли Атауллаханова — первой выявила некоторые важнейшие детали механизма деления клетки.

Фокус с ножницами

Первым, как отмечают историки, клетку увидел Роберт Гук в 1663 году. Но его приспособление из пары линз давало 30−кратное увеличение, поэтому он мог видеть в изучаемых срезах пробки лишь нечто похожее на соты, которые он назвал клетками. Прибор Левенгука увеличивал уже в 300 раз — и голландец видел клетки крови, сперматозоиды и бактерии, названные им маленькими зверьками. Он вполне мог первым наблюдать и за тем, как делится клетка. В первой половине XIX века М. Шлейден и Т. Шванн, обобщив накопленные к тому времени знания, создали клеточную теорию, гласившую, что клетки — это структурная и функциональная основа всех живых организмов.

Чуть позже немецкий ученый Р. Вирхов сделал еще одно важное заключение: любая клетка получается из клетки в результате клеточного деления. В середине XX века Дж. Уотсон и Ф. Крик с помощью методов биохимии и рентгеноструктурного анализа открыли структуру ДНК. До этого никто не связывал хромосомы, видимые глазом в световой микроскоп, с наследственной информацией. После открытия Уотсона и Крика стало ясно: ДНК упаковывается в хромосомы и должна быть воспроизведена в точности в дочерних клетках при делении. Для этого в клетке перед делением удваиваются все ее элементы.

«Казалось бы, клетка могла бы делиться гораздо проще, чем она делится, — рассуждает Фазли Атауллаханов. — Нужно сначала все удвоить, а потом поделить. И даже если она не поровну поделит, к примеру, рибосомы (молекулярные машинки для создания белков), то у дочерних клеток будет все необходимое, чтобы доделать нужное или убрать лишнее. Если бы не хромосомы. Их поделить нужно деликатно. Представьте, что у вас в кучку свалены два собрания сочинений Льва Толстого. Вам нужно не просто разделить их количественно, когда в одну сторону могут попасть два одиннадцатых тома, а на два полноценных собрания сочинений. Точно так же в две дочерние клетки должна попасть не просто половина всех удвоенных хромосом, а два идентичных набора хромосом, только так будет корректно сохраняться наследственная информация. Именно для этого природа придумала красивейший механизм деления, который длится около получаса».

Когда клетка готовится к митозу, исчезает ядерная оболочка, и нити ДНК, находящиеся в ядре, начинают упаковываться в 46 (у человека) хромосом. Затем в клетке удваиваются все ее элементы, в том числе и хромосомы. Две идентичные хромосомы оказываются соединенными только в одном месте, при этом их «плечи» чуть расходятся. В следующей фазе происходит деление хромосом, для чего природа использует специальный инструмент — веретено деления, которое растаскивает сестринские хромосомы к разным полюсам. Далее вокруг них образуются ядерные оболочки, а материнскую клетку делит мембранная перетяжка. Так получаются две дочерние клетки — каждая со своим набором хромосом.

Митоз можно наблюдать в обычный световой микроскоп. Клетка размером в несколько десятков микрон и хромосомы в 1,5–2 микрона видны, но нельзя рассмотреть более мелкие структуры, например веретено деления. Поэтому процесс деления в микроскопе завораживает, как чудесный фокус с невидимыми ножницами. Увидеть веретено деления удалось только в шестидесятые годы — с помощью электронного микроскопа, позволяющего разглядывать объекты наноразмеров. Но если с помощью светового микроскопа наблюдать можно живую клетку, то электронная микроскопия этого не позволяла. Для изучения клетки в этом случае ее нужно заморозить, нарезать тончайшими слоями и лишь потом рассматривать. В 70–80−е годы возможности электронной микроскопии расширились. Исследователи тогда стали применять методы генной инженерии — модифицировали гены, цепляя к ним «кусочки» с флуоресцентными красками, чтобы синтезированные белки светились — один синим, другой зеленым, третий красным. По этим разноцветным картинкам можно было наблюдать их взаимное расположение и предполагать, как происходят различные внутриклеточные процессы.

Трубочки, колечки и висюльки

Как только в электронный микроскоп хорошенько рассмотрели веретено деления, бросились изучать, как же оно работает. Выяснили, что в фазе митоза два полюса деления, которые до того находились примерно в центре клетки, расходятся по ее противоположным краям, и из них начинают расти навстречу друг другу микротрубочки.

Изучение микротрубочки с помощью электронного микроскопа и рентгеноструктурного анализа показало, что растет она примерно так, как строится кирпичная труба. Кирпичики из белка под названием тубулин складываются один на другой в тринадцать стержней, которые и формируют стенки «трубы» диаметром 25 нанометров. Растущие микротрубочки натыкаются на хромосомную пару с двух сторон, но цепляются к хромосоме только та трубочка, которая попадает в определенное место. «У пары сестринских хромосом в том месте, где они связаны, ученые рассмотрели густую “шерсть” из гибких белковых комплексов, которые мы в своей лаборатории называем “висюльками”, — рассказывает Катя Грищук, член группы Атауллаханова и сотрудница лаборатории Ричарда Макинтоша в Университете Колорадо в США. — Эти белки открыли всего два года назад ученые из Калифорнии Ян Чизман и Аршад Десай. Они же показали, что этот довольно длинный белковый комплекс может цепляться за трубочку».

Микротрубочки натягивают пару хромосом и находятся в таком состоянии некоторое время, пока все хромосомные пары не будут натянуты другими попавшими куда надо трубочками. За этим следят специальные белки — они выключаются, когда последняя пара сестринских хромосом будет заякорена с двух сторон и натянута. Это сигнал к действию для невидимых ножниц — фермента, который аккуратно разрежет пару хромосом в месте их соединения. В этот момент микротрубочки начинают тянуть хромосомы к полюсам веретена. Как они это делают, удалось выяснить благодаря еще нескольким открытиям. Эксперименты показали, что напряжение в микротрубочке приводит к тому, что после разрезания пары хромосом все тринадцать стержней трубочки начинают выгибаться наружу. Кончики этих стержней отваливаются, и трубочка укорачивается. «Это, конечно, озадачивало ученых, — говорит Фазли Атауллаханов. — Нужно было найти объяснение, как при этом не теряется хромосома».

Когда ученые из Стэнфорда Д. Друбин и Дж. Барнс выделили белки, из которых в их опытах собиралось колечко на микротрубочке, исследователи митоза страшно обрадовались. Сложилась вполне логичная гипотеза: микротрубочка не просто утыкается в хромосому — на ней образуется кольцо, к кольцу цепляется «висюлька». После разрезания концы трубочки выгибаются и давят на кольцо. Оно под давлением начинает съезжать по трубочке и тащить за собой хромосому. Но это были лишь теоретические построения, проверить которые не позволяли ни микроскопы, ни биохимические методы, ни рентгеноструктурный анализ. Пока не появился лазерный пинцет.

Шарик прикинулся хромосомой

В середине восьмидесятых А. Эшкин показал, что сильно сфокусированный лазерный луч способен втягивать в себя небольшие объекты вблизи точки фокусировки. Сила его невелика — всего лишь пиконьютоны, но она способна передвигать объекты микро— и наноразмеров. Разумеется, это явление немедленно начали эксплуатировать биофизики, изучающие клеточные и молекулярные механизмы. Они сразу поняли, что с помощью этого метода можно реконструировать процессы, в которых принимают участие наноструктуры. И конечно же, процессы митоза.

В принципе построить простейшую лазерную ловушку не так уж сложно — нужно запустить лазерный луч в световой микроскоп и сфокусировать его. Но для сложных опытов нужны были и более сложные дорогостоящие установки. Такие приборы нигде не продаются, их строят под конкретные задачи.

«Мои предложения построить такую установку в России вызывали лишь недоумение и смех, — рассказывает Атауллаханов, — поэтому я лет пять назад поехал в Америку». Поехал в лабораторию Дика Макинтоша, где работала его аспирантка Катя Грищук. «У Макинтоша была простейшая лазерная ловушка. Сам он десятки лет занимался митозом, но его исследования затормозились из-за того, что эта ловушка не годилась для сложных экспериментов, — рассказывает Катя. — И тут помог Фазли и его команда. Они усовершенствовали прибор». Вместе с Макинтошем они получили грант американского Центра здоровья (финансирующего многие проекты в сфере биологии и медицины), а затем — грант американо-российского фонда CRDF. С того времени группа Атауллаханова работает в Колорадо вахтенным методом.

Теперь установка в лаборатории Макинтоша могла гордо именоваться пинцетом, потому что была способна производить ювелирные действия. Она к тому же стала не только манипулятором, но и точным измерителем действий нанообъектов. Первый же опыт, который поставили с этой установкой, оказался удачным. Эксперимент должен был ответить на вопрос — а микротрубочка ли двигает хромосому? Ведь были и другие гипотезы. Мол, двигают так называемые моторные белки, а микротрубочки служат лишь рельсами. «По иронии судьбы Макинтош тоже поначалу придерживался этой гипотезы, — говорит Фазли Атауллаханов, — но в наших совместных экспериментах убедился, что это не так. К тому же Катя попутно поставила эксперимент с дрожжевой клеткой, из которой были изъяты все моторные белки, и клетка делилась без них». Ученые вырастили в специальных условиях микротрубочку. Ее конец зафиксировали, сделав своеобразную «крышку», чтобы трубочка самопроизвольно не разгибалась. К трубочке «пришили» маленький шарик (аналог хромосомы). Лазерный пинцет срезал «крышку», и микротрубочка начинала разгибаться и дергать шарик.

Следующая серия экспериментов была посвящена более сложному вопросу: может ли трубочка не просто дергать, а тащить за собой объект? Теперь в опыте участвует трубочка с кольцом и пришитым к нему шариком (лазерный пинцет манипулирует именно им). Белки для кольца прислал выделивший их Друбин, в лаборатории которого такой экспериментальной техникой не владели. «Друбин у себя в лаборатории показывал в опыте, что из белков собирается кольцо. В живой клетке таких колец еще никто не видел, — рассказывает Фазли. — Мы тоже дали кольцу собраться из белков, пришили к нему шарик и посадили кольцо на трубочку. Опять срезали крышку, стержни кольца стали разгибаться, давить на него, и кольцо поехало вниз вместе с шариком. Причем сила давления всех стержней на кольцо была уже в пять раз большей, чем в эксперименте просто с трубочкой и шариком, где на шарик действовали один-два стержня».

Чтобы полностью смоделировать реальный процесс митоза, нужно было к шарику прицепить «висюльку», «висюльку» — к кольцу, а кольцо посадить на трубочку. Тут-то Чизман и подкинул в лабораторию Макинтоша белки-«висюльки». И сейчас группа Фазли Атауллаханова и сотрудники лаборатории Макинтоша ставят новые эксперименты. Они хотят увидеть, как будет работать эта конструкция. Еще один вариант эксперимента — сможет ли работать конструкция без кольца, если зацепить «висюльку» с шариком прямо на трубочку. Есть и такая гипотеза. Работа пока не закончена.
Изображение

России нужен свой пинцет

Наши ученые очень рады, что они первыми в мире поставили такие опыты. «Это огромный прогресс» — говорит Катя Грищук. Но ее восторг, вероятно, могут понять лишь ученые. Нам-то, казалось бы, что с того. Катя терпеливо объясняет: «Мы — представители фундаментальной науки и находимся на переднем фронте исследований. Наша задача понять принципы, что значит работать правильно или неправильно. И не сразу ученый может сказать, как это поможет народному хозяйству. Этого сразу не смогли сделать даже первооткрыватели электричества. Но я точно знаю, что открытие принципов работы клетки пусть не сразу но начнет работать. В первую очередь на медицину — на диагностику и лечение».

Фундаментальные знания о механизмах митоза уже, по словам Атауллаханова, предлагают путь конструирования новых противораковых препаратов. Известно, что рак — это неконтролируемое деление клеток. Это деление можно остановить, к примеру, блокируя синтез копии ДНК или работу микротрубочки. Есть противораковые препараты, которые действуют на микротрубку (не дают ей разгибаться) и тем самым блокируют митоз. Но микротрубки есть не только в делящихся клетках. Они есть в неделящихся нейронах, и там они выполняют другую функцию, а вот колец там нет. Противораковый препарат негативно воздействует на трубочки нейронов. Но если сконструировать лекарство, которое будет действовать не на трубку, а на кольцо и тем самым блокировать митоз, считает Фазли, это поможет сохранить мозги и нервы от побочных явлений. Группа Атауллаханова сейчас пробует подбирать конструкции молекул для препаратов.

«Было бы гораздо лучше, если бы все работы мы могли выполнять дома», — говорит Атауллаханов. Сейчас же он и его коллеги вынуждены разрываться, как хромосомы, между разными частями света.

Фазли Атауллаханов — из тех ученых, которых почти целиком занимают научные задачи. Он не умеет «входить в кабинеты», что-то просить и на чем-то настаивать. И все же, когда правительство объявило о широкомасштабной программе, посвященной нанотехнологиям, заставил себя написать несколько писем с предложениями в соответствующие инстанции. Ответа пока не получил. «Меня обескураживает то, с какой бойкостью все схватились за эту тему, — говорит он. — Все кинулись в нанотехнологии. Но ошибочно пытаться затащить в нанотехнологии все, что имеет наноразмеры. Во всем мире это просто новая отрасль, а отнюдь не всенародный проект».

Его смешат громкие рассуждения о том, что вот-вот мы настроим нанороботов, которые побегут по нашим сосудам и будут там лечить наши болезни. «А как господа собираются строить нанороботы, — спрашивает он. — Есть ли у них инструменты? В России вот пока нет ни одного лазерного пинцета». Атауллаханов считает, что такая установка нужна. Это, во-первых, поможет подняться фундаментальной биологии, а во-вторых, манипулировать любыми объектами наноразмеров не только для теории, но и для тех же нанороботов или новых лекарственных препаратов.
Кто боится одиночества, тот не уважает собственного общества
Аватара пользователя
гвоздик
Сообщения: 134
Зарегистрирован: 31.07.2007, 17:48
Откуда: Украины
Контактная информация:

Непрочитанное сообщение гвоздик »

Почему я после ваших статей чувствую себя полным идиотом с другой планеты??? :sm238
Аватара пользователя
Сalypso
Любимая систер
Сообщения: 230
Зарегистрирован: 12.08.2007, 22:58
Откуда: Спб

Непрочитанное сообщение Сalypso »

Zajka писал(а):Заценили!
Спасибо за редакцию :ccc: Ну и че заценили то - коментарии плизз :sm230
гвоздик писал(а):Почему я после ваших статей чувствую себя полным идиотом с другой планеты???
Спокойствие, только спокойствие :sm230 ..... я только название у этой статьи прочитала и так, бегло смысл :sm240 А вот вникнуть еще сама не успела :sm229

Добавлено спустя 1 минуту 38 секунд:
Да кстати, симпатишная девочка :{O}:
Кто боится одиночества, тот не уважает собственного общества
Аватара пользователя
Елена Шишловская
Хозяйка
Сообщения: 1153
Зарегистрирован: 28.07.2007, 12:08
Контактная информация:

Непрочитанное сообщение Елена Шишловская »

Сalypso писал(а):Ну и че заценили то - коментарии плизз
Хорошая статья. А остальные комменты - позже
гвоздик писал(а):Почему я после ваших статей чувствую себя полным идиотом с другой планеты???
Ну, почему же - с этой :sm240 Не бить :sm235 :{O}:

Добавлено спустя 1 минуту 8 секунд:
Сalypso писал(а):Да кстати, симпатишная девочка
Мне тоже нравится. А то килька уже надоела
Сайт "ЕГБИО" - http://egebio.ru/
Аватара пользователя
Сalypso
Любимая систер
Сообщения: 230
Зарегистрирован: 12.08.2007, 22:58
Откуда: Спб

Непрочитанное сообщение Сalypso »

Zajka писал(а):Мне тоже нравится. А то килька уже надоела
Не, а мне моя пока нет, уж очень на меня похожа :sm230
Кто боится одиночества, тот не уважает собственного общества
Аватара пользователя
Aweal
Сообщения: 152
Зарегистрирован: 16.08.2007, 12:29
Контактная информация:

Непрочитанное сообщение Aweal »

Zajka писал(а):. А то килька уже надоела
я точно динозавр (((: только сейчас догодался обновить авантару Зайки (((:
Сalypso писал(а):Да кстати, симпатишная девочка
согласен
To Calypso отличная статья !
Гость

Непрочитанное сообщение Гость »

ВЫ где все чуваки потерялись !"№;%:???????????????????????? :-))_)))
Lara414@rambler.ru

Непрочитанное сообщение Lara414@rambler.ru »

Подскажите, что такое субметацентрическая, метацентрическая и акроцентрическая хромосомы ?
Аватара пользователя
Елена Шишловская
Хозяйка
Сообщения: 1153
Зарегистрирован: 28.07.2007, 12:08
Контактная информация:

Непрочитанное сообщение Елена Шишловская »

Типы строения хромосом

Различают четыре типа строения хромосом:

* телоцентрические (палочковидные хромосомы с центромерой, расположенной на проксимальном конце);
* акроцентрические (палочковидные хромосомы с очень коротким, почти незаметным вторым плечом);
* субметацентрические (с плечами неравной длины, напоминающие по форме букву L);
* метацентрические (V-образные хромосомы, обладающие плечами равной длины).

Тип хромосом является постоянным для каждой гомологичной хромосомы и может быть постоянным у всех представителей одного вида или рода.
Сайт "ЕГБИО" - http://egebio.ru/
Гость

Непрочитанное сообщение Гость »

Zajka
Зайка, спасибо за ответ !
Аватара пользователя
Елена Шишловская
Хозяйка
Сообщения: 1153
Зарегистрирован: 28.07.2007, 12:08
Контактная информация:

Непрочитанное сообщение Елена Шишловская »

Всегда пожалуйста ;)
Сайт "ЕГБИО" - http://egebio.ru/
Виталя

Непрочитанное сообщение Виталя »

:ccc: ну вы ребята даете!!
Аватара пользователя
Сalypso
Любимая систер
Сообщения: 230
Зарегистрирован: 12.08.2007, 22:58
Откуда: Спб

Непрочитанное сообщение Сalypso »

Aweal писал(а):To Calypso отличная статья !
;)
Кто боится одиночества, тот не уважает собственного общества
Ответить