Информации

1.1: Еукариотски клетки - Биологија

1.1: Еукариотски клетки - Биологија



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Растенијата имаат еукариотни клетки. Клеточниот ѕид е направен од целулоза, но може да биде задебелен и зајакнат во некои клетки.

Еукариотската растителна клетка значително се разликува од прокариотската клетка на бактерија или археа. Овие се многу поедноставни и помали. Нивната ДНК се наоѓа во еден хромозом и не е врзана со мембрана. Слично на тоа, фотосинтетичките цијанобактерии немаат хлоропласти, туку фотосинтезата се случува во општата празнина на клетката.


Еластичност и структура на еукариотските хромозоми проучувани со микроманипулација и аспирација со микропипета

1. Во овој труд се користи кратенката: NEB, дефект на нуклеарната обвивка.

Адресајте ја целата кореспонденција до Бахрам Хохмандзаде, CNRS, Laboratorie de Spectrométrie Physique, BP 57, 38402 Saint-Martin-d'Hères Cedex, Франција. Тел.: (33) 476 51 44 27. Факс: (33) 476 51 45 44. Е-пошта: [email protected]

Топло им благодариме на М. Елбаум кој го разви поставувањето на микроманипулации, и С. Чилдрес, М. Гулијан, Т. Хирано, Х. Макгрегор, В. Маршал, П. Моенс, И. Рабин, Е. Swedlow за многу корисни дискусии.

Bahram Houchmandzadeh, John F. Marko, Didier Chatenay, Albert Libchaber Elasticity and Structure of Eukaryote Chromosomes Studyed by Micromanipulation and Micropipette Aspiration. J Cell Biol 6 октомври 1997 година 139 (1): 1–12. doi: https://doi.org/10.1083/jcb.139.1.1

Структурата на митотичните хромозоми во култивираните белодробни клетки од тритон беше испитана со квантитативна студија за нивната деформабилност, користејќи микропипети. Метафазните хромозоми се високо растегливи објекти кои се враќаат во нивната родна форма откако ќе се истегнат до 10 пати од нивната нормална должина. Поголемите деформации од 10 до 100 пати неповратно и прогресивно ги трансформираат хромозомите во „тенко влакно“, чии делови прикажуваат спирална организација. Хромозомите се кршат за издолжувања од редот на 100 пати, при што применетата сила е околу 100 наноневтони. Исто така, забележавме дека како што митозата продолжува од распаѓањето на нуклеарната обвивка до метафазата, домашните хромозоми постепено стануваат пофлексибилни. (Еластичниот Young модул паѓа од 5.000 ± 1.000 на 1.000 ± 200 Pa.) Овие набљудувања и мерења се во согласност со хеликс-хиерархискиот модел на структурата на хромозомот. Познавањето на младиот модул ни овозможува да процениме дека силата што ја врши вретеното врз тритон хромозом во анафаза е приближно еден наноневтон.

М итозата вклучува груба физичка реорганизација на хромозомите, дупликатите хроматиди се кондензирани, разрешени и конечно сегрегирани. Може да се очекува дека овие процеси ќе ги променат материјалните својства на хромозомите, особено нивната еластичност. Еластичноста ја означува природата и силата на интеракциите што ги држат материјалите заедно, и на тој начин може да се користи за испитување на структурата на хромозомот. Со оглед на лошата состојба на разбирање на структурата на хромозомот, затоа е неверојатно колку малку оваа тема е проучена. Во едно пионерско дело, Никлас (1983) измери дека силата што се применува на хромозомите на скакулец за време на анафазата е 700 пиконевтони, од кои тој ја заклучил вкочанетоста на хромозомот. Во поново време, Клаусен и сор. (1994) истегнати човечки метафазни хромозоми се шират на капакот стакло. Тие откриле дека по истегнување до 10 пати, хромозомите се вратиле во нивната првобитна форма. Сепак, овие студии не се осврнаа на прашањето за архитектурата на хромозомите.

Често дискутиран модел е оној во кој „дебелиот“ метафазен хромозом е составен од „тенко влакно“ со дијаметар од 200-300 nm (Sedat и Manuelidis, 1978 Manuelidis, 1990). Всушност, Бак и сор. (1977) објави дека како што се распаѓаат изолираните човечки метафазни хромозоми, тие можат да се променат во тенка нишка со дијаметар од 400 nm, пет пати поголема од оригиналната должина на хромозомот. Тие сугерираа дека метафазните хромозоми се формирани со спирално обвиткување на ова тенко влакно. Врз основа на електронска микроскопија, тие понатаму предложија дека тенкото влакно има спирална структура.

Предлогот за спирална структура на метафазните хромозоми е стар. Набљудувањата на „спиралниот хроматонем“ за време на мејотичната метафаза I датираат од најмалку 1926 година. Охнуки (1968) утврдил дека хипотоничен третман ја стабилизирал спиралната структура во хуманите митотични метафазни хромозоми. Бој де ла Тур и Лаемли (1988) забележале дека флуоресцентната анти-топоизомераза II била спирално организирана кога се врзува за хромозомите осиромашени од хистон H1. Неодамнешната работа на Hirano и Mitchison (1994) откри дека протеинскиот хетеродимер потребен за кондензација на хромозомот ин витро (XCAP-C/E) е локализиран по спирален пат по должината на хроматидите слични на метафаза. Овие и други студии (Belmont et al., 1987, 1989 Saitoh и Laemmli, 1993) укажуваат на хромозом со внатрешна структура направена од навивано или преклопено влакно. Сепак, забележаните спирални структури може да бидат резултат на хемиски третмани на хромозомите (Кук, 1995).

Во овој труд, известуваме за едноставна механичка студија на митотични хромозоми во живи култивирани тритон белодробни клетки користејќи аспирација и манипулација со микропипета. Прво, откриваме дека хромозомите покажуваат извонредна еластичност, враќајќи се во нивната почетна форма откако ќе бидат продолжени до 10 пати. За поголеми деформации, хромозомот повеќе не се враќа на неговата почетна должина. Наместо тоа, дебелиот мајчин хромозом постепено се претвора во тенка нишка 15 пати поголема од должината на оригиналниот хромозом. Оваа тенка нишка е сама по себе еластична и може да се истегне шест пати пред да се скрши. Откако ќе се ослободи филаментот, тој добива неправилна, но непогрешливо спирална форма. Понатаму, со мерење на силата наспроти деформацијата, го одредивме Младиот еластичен модул на метафазниот хромозом, силата со која метафазниот хромозом почнува да се претвора во тенко влакно и силата потребна за да се скрши тенкото влакно. Овие мерења ја откриваат силата на интеракциите што ги стабилизираат различните нивоа на структура. Конечно, забележавме дека младиот модул опаѓа за околу пет пати во текот на интервалот од распаѓање на нуклеарната обвивка до метафаза.

Нашите резултати водат до едноставна обединувачка слика за еластичноста и структурата на хромозомот: Нашиот заклучок е дека метафазните хромозоми се составени од основна тенка нишка. Големиот опсег над кој метафазниот хромозом е еластичен, обемот на неговиот млад модул и спиралната структура на филаментот, сето тоа аргументира во прилог на неговото спирално преклопување. Според истата линија на расудување, фактот дека тенкото влакно е еластично на голем опсег на продолжетоци сугерира дека има и превиткана или спирална структура. Ние, исто така, покажуваме како силата што ја врши митотското вретено врз хромозомот и отпорноста на цитоплазмата кон движењето на хромозомот може да се заклучат од мерењето на младиот модул и обликот на хромозомот во анафазата.


Резиме на делот

Како прокариотска клетка, еукариотската клетка има плазма мембрана, цитоплазма и рибозоми, но еукариотската клетка е типично поголема од прокариотската клетка, има вистинско јадро (што значи дека нејзината ДНК е опкружена со мембрана) и има друга мембрана- врзани органели кои овозможуваат разделување на функциите. Плазматската мембрана е фосфолипиден двослој вграден со протеини. Јадрото во јадрото е место за склопување на рибозомот. Рибозомите се наоѓаат во цитоплазмата или се прикачени на цитоплазматската страна на плазматската мембрана или ендоплазматскиот ретикулум. Тие вршат синтеза на протеини. Митохондриите вршат клеточно дишење и произведуваат АТП. Пероксизомите ги разградуваат масните киселини, аминокиселините и некои токсини. Везикулите и вакуолите се прегради за складирање и транспорт. Во растителните клетки, вакуолите помагаат и во разградувањето на макромолекулите.

Животинските клетки имаат и центрозом и лизозоми. Центрозомот има две тела, центриоли, со непозната улога во клеточната делба. Лизозомите се дигестивни органели на животинските клетки.

Растителните клетки имаат клеточен ѕид, хлоропласти и централна вакуола. Растителниот клеточен ѕид, чија примарна компонента е целулоза, ја штити клетката, обезбедува структурна поддршка и дава облик на клетката. Фотосинтезата се одвива во хлоропластите. Централната вакуола се шири, зголемувајќи ја клетката без потреба од производство на повеќе цитоплазма.

Ендомембранскиот систем вклучува нуклеарна обвивка, ендоплазматичен ретикулум, апарат Голџи, лизозоми, везикули, како и плазма мембрана. Овие клеточни компоненти работат заедно за да ги модифицираат, пакуваат, обележуваат и транспортираат мембранските липиди и протеини.

Цитоскелетот има три различни типа на протеински елементи. Микрофиламентите обезбедуваат цврстина и облик на клетката и ги олеснуваат клеточните движења. Средните филаменти носат напнатост и го закотвуваат јадрото и другите органели на своето место. Микротубулите и помагаат на клетката да се спротивстави на компресија, служат како траки за моторните протеини кои ги движат везикулите низ клетката и ги влечат реплицираните хромозоми до спротивните краеви на клетката што се дели. Тие се и структурни елементи на центриоли, флагели и цилии.

Животинските клетки комуницираат преку нивните екстрацелуларни матрици и се поврзани едни со други со тесни спојки, дезмозоми и јазови. Растителните клетки се поврзани и комуницираат едни со други преку плазмодезмата.

Дополнителни прашања за самопроверка

1. Какви структури има растителна клетка што ги нема животинската клетка? Какви структури има животинска клетка што ги нема растителната клетка?


3.2.2 Сите клетки произлегуваат од други клетки

Можности за развој на вештини

Во повеќеклеточните организми, не сите клетки ја задржуваат способноста да се делат.

Еукариотските клетки кои навистина ја задржуваат способноста да се делат покажуваат клеточен циклус.

  • Репликацијата на ДНК се јавува за време на интерфазата на клеточниот циклус.
  • Митозата е дел од клеточниот циклус во кој еукариотската клетка се дели за да произведе две ќерки ќерки, секоја со идентични копии на ДНК произведени од матичната клетка за време на репликацијата на ДНК.

Однесувањето на хромозомите за време на интерфаза, профаза, метафаза, анафаза и телофаза на митоза. Улогата на вретените влакна прикачени на центромери во одвојувањето на хроматидите.

Обично се случува поделба на цитоплазмата (цитокинеза), при што се произведуваат две нови клетки.

Мејозата е опфатена во делот 3.4.3

Студентите треба да бидат способни да:

  • ги препознава фазите на клеточниот циклус: интерфаза, профаза, метафаза, анафаза и телофаза (вклучувајќи цитокинеза)
  • објасни појавата на клетките во секоја фаза на митозата.

Митозата е контролиран процес. Неконтролираната клеточна делба може да доведе до формирање на тумори и канцери. Многу третмани за рак се насочени кон контролирање на стапката на клеточна делба.

Бинарната фисија во прокариотските клетки вклучува:

  • репликација на кружната ДНК и на плазмидите
  • поделба на цитоплазмата за да се добијат две ќерки-ќерки, секоја со една копија од кружната ДНК и променлив број на копии на плазмиди.

Бидејќи не се живи, вирусите не подлежат на клеточна делба. По инјектирањето на нивната нуклеинска киселина, инфицираната клетка домаќин ги реплицира честичките на вирусот.

Потребни практични 2: Подготовка на обоени тиквички од клетки од поставување на врвовите на коренот на растенијата и употреба на оптички микроскоп за да се идентификуваат фазите на митоза кај овие обоени тикви и пресметка на митотичен индекс.

Студентите треба да ја измерат привидната големина на ќелиите во врвот на коренот и да ја пресметаат нивната вистинска големина користејќи ја формулата:

Пресметка на митотички индекс.


Референци

Wood V, Gwilliam R, Rajandream M-A, Lyne M, Lyne R, Stewart A, Sgouros J, Peat N, Hayles J, Baker S, et al: геномската секвенца на Schizosaccharomyces pombe. Природата. 2002, 415: 871-880. 10.1038/природа724.

Nakaseko Y, Adachi Y, Funahashi S, Niwa O, Yanagida M: Одењето на хромозомот покажува високо хомологна повторувачка низа присутна во сите центромерни региони на фисионен квасец. EMBO J. 1986, 5: 1011-1021.

Chikashige Y, Kinoshita N, Nakaseko Y, Matsumoto T, Murakami S, Niwa O, Yanagida M: Композитни мотиви и повторување на симетрија во S. pombe центромери: директна анализа со интегрирање на НеЈас ограничување сајтови. Ќелија. 1989, 57: 739-751.

Niwa O, Matsumoto T, Chikashige Y, Yanagida M: Карактеризација на S. pombe деривати на бришење на минихромозомите и функционална распределба на нивниот центромер. EMBO J. 1989, 8: 3045-3052.

Такахаши К, Мураками С, Чикашиге И, Нива О, Фунабики Х, Јанагида М: Централна низа со низок број на копии со строга симетрија и необична структура на хроматин во центромерот на фисија квасец. Мол биол клетка. 1992, 3: 819-835.

Кларк Л, Баум пратеник: Функционална анализа на центромер од фисија квасец: улога за специфични за центромер повторени секвенци на ДНК. Mol Cell Biol. 1990, 10: 1863-1872.

Hahnenberger KM, Carbon J, Clarke L: Идентификација на ДНК региони потребни за митотични и мејотски функции во рамките на центромерот на Schizosaccharomyces pombe хромозом I. Mol Cell Biol. 1991, 11: 2206-2215.

Гошима Г, Јанагида М: Воспоставувањето на биориентација се случува со предвремено раздвојување на сестринските кинетохори, но не и на краците, во раното вретено на квасецот што се развива. Ќелија. 2000, 100: 619-633.

Саитох С, Такахаши К, Јанагида М: Mis6, внатрешен центромер протеин од фисија квасец, делува за време на G1/S и формира специјализиран хроматин потребен за еднаква сегрегација. Ќелија. 1997, 90: 131-143.

Такахаши К, Чен ЕС, Јанагида М: Потребно е Mis6 центромерен конектор за локализирање на протеин сличен на CENP-A во квасец со фисија. Науката. 2000, 288: 2215-2219. 10.1126/наука.288.5474.2215.

Kohli J, Hottinger H, Munz P, Strauss A, Thuriaux P: Генетско мапирање на Schizosaccharomyces pombe со митотична и мејотска анализа и индуцирана хаплоидизација. Генетика. 1977, 87: 471-489.

Leupold U: Студии за рекомбинација во Schizosaccharomyces pombe. Cold Spring Harbor Symp Quant Biol. 1958, 23: 161-170.

Munz P, Amstutz H, Kohli J, Leupold U: Рекомбинација помеѓу дисперзирани серински tRNA гени во Schizosaccharomyces pombe. Природата. 1982, 300: 225-231.

Umesono K, Hiraoka Y, Toda T, Yanagida M: Визуелизација на хромозомите во митотички затворените клетки на фисискиот квасец Schizosaccharomyces pombe. Curr Genet. 1983, 7: 123-128.

Тода Т, Јамамото М, Јанагида М: Секвенцијални промени во регионот на нуклеарниот хроматин за време на митоза на фисијалниот квасец Schizosaccharomyces pombe : видео флуоресцентна микроскопија на синхроно растечки мутанти од див тип и ладно чувствителни cdc со користење на флуоресцентна сонда за врзување на ДНК. J Cell Sci. 1981, 52: 271-287.

Smith C, Matsumoto T, Niwa O, Klco S, Fan JB, Yanagida M, Cantor C: Електрофоретски кариотип за Schizosaccharomyces pombe со гел електрофореза со импулсно поле. Nucleic Acids Res. 1987, 15: 4481-4489.

Hoheisel JD, Maier E, Mott R, McCarthy L, Grigoriev AV, Schalkwyk LC, Nizetic D, Francis F, Lehrach H: Мапи на космид со висока резолуција и P1 што го опфаќаат геномот од 14 Mb на фисијалниот квасец. Ќелија. 1993, 73: 109-120.

Mizukami T, Chang WI, Gargavitsev I, Kaplan N, Lombardi D, Matsumoto T, Niwa O, Kounousu A, Yanagida M, Marr TG, Beach D: Космидна карта со резолуција од 13 kb на геномот на фисија на квасец од 14 Mb по неслучајна секвенца- означено мапирање на сајтови. Ќелија. 1993, 73: 121-132.


Погледнете го видеото: Сходство и различия прокариотических и эукариотических клеток. Видеоурок по биологии 10 класс (Август 2022).