Молекулярная биология Практическое занятие 1, часть 2. Митоз. Генетические

репродукции клеток
доктор биологических наук ,
профессор, заведующий кафедрой биологии с

основами генетики и паразитологии КемГМУ, 2018 г.
Начева Любовь Васильевна

клеточном центре
Эти структуры содержат свою ДНК

поколения в поколение
Передача наследственных данных соматической клетки происходит за счёт

деления митозом!

путём деления материнской клетки до собственного деления или гибели.
Длительность клеточного

цикла у разных клеток разная.
Клеточный цикл включает митотический цикл, но
отличается от него старением и смертью клетки.

период происходит репликация ДНК и удвоение центриолей;
в клетке происходит подготовка

к клеточному делению, сопровождающаяся синтезом АТФ, РНК и др., необходимых для репродукции и новых органелл.

относят:
конденсацию хромосом внутри ядра;
образование веретена деления в цитоплазме

клетки;
распад ядрышка в профазе;
уплотнение хромосом происходит за счёт многоуровневой спирализации ДНК;

в компоновке ДНК;
резко снижается транскрипционная активность хроматина;
инактивируются ядрышковые гены;
большая часть

ядрышковых белков диссоциирует.

отдельные хромосомы стремительно дрейфуют к ближайшему полюсу митотического веретена со

скоростью, достигающей 25 мкм/мин.
Вблизи полюсов деления происходит взаимодействие вновь синтезированных
плюс-концов микротрубочек веретена с кинетохорами хромосом, что приводит каждую хромосому в плоскость метафазной пластинки.

друг другу, как «на старте»,
Каждая хромосома прикрепляется к веретену деления

своей центромерой,
В это время АТФ концентрируется у экватора,
Разность потенциалов достигает максимума,
Цитоплазма «закипает»…

поля
4. Энергетическая
5. Изменения физико-химических свойств цитоплазмы и хромосом
6. Ферментативной

активности
7. Активность ахроматинового веретена.

полюсе сосредоточены: одна хромосомная пластинка (больше напоминающую «дугу»), в составе

которой 2n хромосом, 2с ДНК, и одна диплосома (две центриоли).
В ранней телофазе, на каждом полюсе происходит преобразование хромосомной пластинки в хромосомный клубок: 2 (|  *).

периферию и вокруг них начинается формирование новой ядерной оболочки из

фонда микропузырьков, образовавшегося ещё в профазе. Затем к процессу самосборки кариолеммы подключаются центромерные и теломерные зоны хромосом. Происходит замыкание ядерной оболочки и в этот момент клетка становится двуядерной: 2{2n, 2c}.

возобновлении работы цистронов р-РНК и образовании ядрышковых организаторов.
Происходит быстрая деспирализация

хромосом, сопровождающаяся активацией транскрипционной активности ДНК.
Ядра вступают в ранний G1-период на фоне продолжающейся телофазы.

три формы ортомитоза:
А) «Открытый митоз», который характеризуется полной фрагментаций

ядерной оболочки.
Б) «Полуоткрытый митоз», при котором ядерная оболочка фрагментируется только на полюсах, бисимметричное веретено организаторы микротрубочек МВ находятся в цитоплазме, а само МВ – в ядре. Встречается у зеленых, бурых, красных водорослей, у некоторых низших грибов.
В) «Закрытый митоз»: ядерная оболочка не изменяется, сохраняется, под ней образуется настоящее веретено. Характерн для деления микронуклеусов инфузорий.

МВ выделяют следующие формы митоза:
а)  Плевромитоз – наиболее простой

тип митоза. Он характеризуется МВ, состоящим из двух независимых половин (полуверётен, связанных с хромосомами), совершающих самостоятельные передвижения.
б)Ортомитоз, для которого характерно наличие типичного, двуполюсного веретена, часть нитей которого идут от полюса к полюсу (непрерывные нити), а другие – к кинетохорам дочерних хромосом. Его организующими центрами могут быть центриоли, кинетохоры и другие микротрубочковые организаторы.

и зачастую приводит к возникновению клеток с несбалансированными кариотипами, следовательно,

ведёт к развитию мутаций и анеуплоидии.
В результате развития отдельных форм патологии наблюдаются хромосомные аберрации.

эукариотических клеток в интерфазе. 
Микротрубочки, которые исходят из радиальной картины от

центросомы во время интерфазы в большинстве эукариотических клеток, обеспечивают следы моторов микротрубочек, несущих мембранные, РНК и белковые комплексы в направлении и от центра клетки. 
Микротрубочки играют важную роль в установлении полярности клеток, они выстраиваются в направлении миграции клеток
и к границе между иммунными и антиген представляющими клетками.

который вместе с моторными белками выделяет хромосомы во время деления

клеток ( Sharp et al., 2000b ). Ориентация митотического шпинделя, являющаяся важным процессом развития, тканевого морфогенеза и дифференциации стволовых клеток, также включает взаимодействие между астральными микротрубочками, двигателями и другими белками в клеточной коре ( Lu et al., 1998 ).

мух для генов, которые демонстрировали гомологию с EB1 (MAPRE1) человека

( Su и Qi, 2001 ). 
Один ген (CG3265, называемый здесь Drosophila Dm EB1) демонстрирует более высокую степень идентичности последовательности по всей длине как для человеческого EB1 (52%), так и для Saccharomyces cerevisiae Bim1p (33%), что делает его наиболее вероятным ортологом. 
Этот ген кодирует предсказанный белок с подобной организацией домена с EB1 и Bim1p человека.
Из этих результатов авторы заключили, что наши антитела специфически распознают Drosophila Dm EB1 и что обработка RNAi эффективна для устранения практически всего белка Dm EB1 из клеток S2.

EB1 (зеленый), микротрубочки (красный) и ДНК (синий) в клетках Drosophila

S2. (c)
 Иммунофлуоресцентная локализация Dm EB1 (зеленый), тубулин (красный) и ДНК (синий) у эмбрионов стадии Synthitial бластодермы дрозофилы во время анафазы (i) и телофазы (j). Dm EB1 показывает заметное накопление на полюсах шпинделя и на середине тела. 

который локализуется в плюсовых концах растущих микротрубочек. 
Было показано , что у

дрожжей гомолог EB1 ( BIM1 ) модулирует динамику микротрубочек и связывает микротрубочки с корой, но функции белков метазона EB1 остаются неизвестными. 
Используя новый препарат DrosophilaS2, которая способствует прикреплению и распространению клеток, авторы визуализировали динамику одиночных микротрубочек в реальном времени и обнаружили, что истощение EB1 опосредуемым РНК ингибированием (RNAi) в межфазных клетках приводит к резкому увеличению нединамических микротрубочек (ни нарастанию, ни сокращению) но не изменяет общую организацию микротрубочек. 

время митоза. (a)
Ряд неподвижных изображений, иллюстрирующих правильную сегрегацию хромосом во время

митоза цикла 13 в эмбрионе, введенном под контроль. 
Эмбрион экспрессирует GFP-тубулин для визуализации микротрубочек (красный) и инъецируется родамин-гистоновой (зеленой) картиной хромосом. (b)
Панели неподвижных изображений, демонстрирующие неудачные движения хромосом и полюса в эмбрионе, приготовленные, как указано выше, и инъецированные поликлональными антителами, выращенными против Dm EB1. 
Изображения собирали из живых эмбрионов с помощью конфокальной микроскопии спиннинга. Бар, 7,5 мкм.

веретена.

приводят к образованию полиплоидных клеток. Полиплоидия и формирование дву- и

многоядерных клеток возникают в случае нарушений механизмов цитокинеза. При значительных последствиях патологии митоза возможна гибель клетки.

влияния активного излучения сотового телефона на клетки in vivo.

эпидермисе мышей встречается около 0,3 % патологических митозов; в эпителии гортани

и эпителии матки человека — около 2 %.
Патологические митозы часто наблюдаются при канцерогенезе, при различных экстремальных воздействиях, при лучевой болезни или вирусной инфекции, при раке и предраковых гиперплазиях.
Частота патологических митозов также увеличивается с возрастом.

нарушениям относят, например, гипореактивность вступающих в митоз клеток — снижение реакции

на физиологические регуляторы, определяющие интенсивность пролиферации нормальных клеток.

(хромосомы, митотический аппарат, клеточная поверхность), а также при нарушении процессов,

связанных с данными структурами (репликация ДНК, образование веретена деления, движение хромосом, цитокинез).

признаков и цитохимических нарушений митотического процесса выделяют три основных группы

патологии митоза:
1 - патология, связанная с повреждением хромосом;
2 - патология, связанная с повреждением митотического аппарата;
3 - нарушение цитокинеза

профазе наблюдается при нарушениях репликации ДНК.
2) Нарушение спирализации и деспирализации

хромосом прослеживается в результате действия на делящуюся клетку различными митотическими ядами. Например, воздействие колхицина приводит к гиперспирализации хромосом, которые приобретают укороченную и утолщенную форму.[
3) Раннее (преждевременное) разделение хроматид в профазе (в норме разделение хроматид происходит на рубеже перехода метафазы в анафазу). Обозначенная патология наблюдается, к примеру, при изменении осмотического давления в фибробластах кролика в культуре ткани или же при воздействии канцерогенов (бензопирена, метилхолантрена) на мышиные фибробласты.

инфекции.
Хромосомные заболевания, в результате потери или появления лишних хромосом

в своем развитии, имеют неправильное распределение хромосом.
Значительные изменения процесса митоза наблюдаются в опухолевых клетках.
Считают, что возникновение патологических митозов - одна из причин злокачественного перерождения клеток, онкозаболеваний.