деление клетки доцент кафедры генетики Белорусского государственного университета, к.б.н. Кожуро Ю.И.
1 деление клетки доцент кафедры генетики Белорусского государственного университета, к.б.н. Кожуро Ю.И.
2 Клеточный цикл основные события цитокенез G0 G2 профаза прометафаза метафаза анафаза телофаза M-фаза Схема Говарда-Пелка (1951 г.) G1 S-фаза пострепликативная репарация ДНК синтез митотических белков (тубулинов) подготовка к делению репликация ДНК + репликативная репарация ДНК синтез гистонов удвоение центриолей репликация ДНК рост клетки синтез ферментов метаболизма нуклеиновых кислот рост клетки
3 Клеточный цикл регуляция циклином аллостерический центр циклин + Cdk-киназа каталитический центр переносит фосфат с АТФ на серин или треонин белка MPF-комплекс митоз стимулирующий фактор фосфорелирует конденсины и гистон Н1 (конденсация хроматина) фосфорелирует белки-ламины (распад ядерного матрикса и оболочки ядра) Начинается деление клетки.
4 Клеточный цикл регуляция убиквитином + убиквитин протеаза АPС-комплекс anaphase promoting complex + Заканчивается деление клетки. MPF циклин митоз стимулирующий фактор Cdk-киназа разрушается циклин в анафазе деградация когезинов, удерживающих сестринские хроматиды
5 Клеточный цикл регуляция белком р53 стимуляция экспрессии + белок р53 узнает повреждения ДНК белок р21 MPF митоз стимулирующий фактор связывание Останавливается клеточный цикл. ингибируется активность MPF клетка не переходит из стадии G 2 к делению
6 Митоз: стадии деления митоз интерфаза G1 S G2 Профаза Прометафаза Метафаза Анафаза Телофаза После цитокенеза 2n 2c 2n 2c 4c 2n 4c 2n 4c 2n 4c 2n 4c (2n 2c)х2 4n 2n 4c 2c 2n 2c n количество хромосом c количество нитей ДНК Компоненты цитоскелета (микротрубочки) флюоресцируют зеленым, хроматин синим, клеточный центр желтым.
7 Митоз: митотические движения хромосом Прометафаза дрейф сдвоенных хроматид в центральной части клетки Метафаза строение веретена деления МТ межполюсные МТ кинетохорные МТ астральные метафазная пластинка Анафаза А Анафаза Б расхождение хроматид к полюсам полюсов расхождение
8 Митоз: участие цитоскелета в цитотомии Цитотомия животной клетки с помощью кольцевого пучка актиновых микрофиламентов инвагинация плазмалеммы Цитотомия растительной клетки с участием микротрубочек разборка микротрубочек веретена на полюсах транспорт вакуолей с пектином из Аппарата Гольджи по телофазным микротрубочкам центральной части клетки образование и рост фрагмопласта (первичной клеточной стенки) фрагмопласт
9 Типы митоза: плевромитоз Весь процесс образования митотического аппарата и расхождения хромосом происходит в этом случае под ядерной оболочкой, которая не разрушается. В качестве центров организации микротрубочек (ЦОМТ) участвуют не центриоли, а другие структуры, находящиеся на внутренней стороне ядерной мембраны. Это так называемые полярные тельца, от которых отходят микротрубочки. Этих телец два, они расходятся друг от друга, не теряя связи с ядерной оболочкой, и в результате этого образуются два полуверетена, связанные с хромосомами. Такой тип митоза встречается среди простейших, он широко распространен у грибов (хитридиевые, зигомицеты, оомицеты, аскомицеты, миксомицеты и др.).
10 Типы митоза: ортомитоз закрытый митоз микронуклеуса инфузорий полуоткрытый ортомитоз зеленых, красных и бурых водорослей, низших грибов А Б В открытый ортомитоз животных (А), растений (Б) и амебы (В)
11 I деление мейоза II деление мейоза лептотена (А) зиготена (B) пахитена (C) диплотена (D) диакинез (E) метафаза I (F) анафаза I (G) телофаза I (H) профаза II (I) метафаза II (J) анафаза II (K) телофаза II (L) тетрада(m) Мейоз: стадии деления 2n 4c 2n n 4c n 4c n 4c n 4c n 4c (n 2c)x2 2n n 4c 2c n 2c n 2c (n c)x2 2n n 2c c n c n количество хромосом c количество нитей ДНК Cтрелками указаны гомологичные хромосомы (B) или хиазмы (Е), треугольными стрелками указаны центромеры (Е)
12 Мейоз: события профазы I I деление мейоза (профаза I) Лептотена (стадия тонких нитей) спирализация хромосом (хромомерное строение) хромосомы выявляются в форме «букета» или «клубка» Зиготена (стадия сливающихся нитей) образование синаптонемного комплекса репликативный синтез z-днк коньюгация гомологичных хромосом в биваленты Пахитена (стадия толстых нитей) кроссинговер репаративный синтез п-днк Диплотена (стадия двойных нитей) отталкивание гомологов в бивалентах с визуализацией хиазм активация транскрипционной способности хромосом (хромосомы типа «ламповых щеток») Диакинез (стадия обособления двойных нитей) уменьшение числа хиазм, компактизация хромосом деактивация транскрипционной способности хромосом
13 Мейоз: образование бивалентов СИНАПТОНЕМАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС (СК) 1 хроматин сестринских хроматид, 2 осевой элемент, 3 боковые элементы нм нм нм нм Для образования синаптонемального комплекса необходим репликативный синтез z-днк ( 0,3% от всей ДНК клетки)
14 Мейоз: схема кроссинговера А гомологичные хромосомы состоящие из двух хроматид (лептотена), Б коньюгация и спирализация хромосом (зиготена, пахитена), В расположение хроматид в диплотене, Г диакинез. Ц центромера.
15 Мейоз: активизация транскрипции генов Хромосомы типа ламповых щеток специальная форма хромосом, которую они приобретают в растущих ооцитах (женских половых клетках) на стадии профазы I мейоза в диплотене большинства животных. Впервые обнаружены В. Флеммингом в 1882 г.
16 Мейоз: активизация транскрипции генов СХЕМА ДИПЛОТЕННОЙ ХРОМОСОМЫ НА СТАДИИ «ламповых щеток» Вверху: бивалент с двумя хиазмами и деконденсированными участками хроматина в виде боковых петель. Внизу: пара петель на сестринских хроматидах. Показаны два цистрона на каждой петле отходящей от хромоцентра. АМПЛИФИКАЦИЯ ЯДРЫШЕК Транскрипция рибосомальных генов на циклической и других формах ДНК дополнительного ядрышка ооцита на стадии диплотены профазы I мейоза
17 Сравнение митоза и мейоза СТАДИЯ МИТОЗ МЕЙОЗ ПРОФАЗА I Компактизация хромосом Компактизация хромосом Дополнительный синтез ДНК Коньюгация гомологичных хромосом Рекомбинация Активация транскрипции генов МЕТАФАЗА I Хромосомы в плоскости экватора Биваленты в плоскости экватора АНАФАЗА I ТЕЛОФАЗА I Расхождение сестринских хроматид Формирование двух идентичных диплоидных ядер Расхождение гомологичных хромосом Формирование двух гаплоидных ядер, которые могут различаться генотипически ПРОФАЗА II Компактизация хромосом МЕТАФАЗА II Хромосомы в плоскости экватора АНАФАЗА II Расхождение сестринских хроматид ТЕЛОФАЗА II Формирование четырех гаплоидных ядер, которые могут различаться генотипически
18 Биологическое значение митоза мейоза идентичное воспроизведение клеток сохранение диплоидного состояния организмов вследствие редукции числа хромосом поддержание постоянства числа хромосом комбинативная изменчивость живых организмов вегетативное размножение половое размножение