Что такое клеточный или жизненный цикл клетки?

18 ответов на вопрос “Что такое клеточный или жизненный цикл клетки?”

  1. Ферлис Ответить

    1) деконденсация хромосом каждого хромосомного набора;
    2) формирование из пузырьков ядерной оболочки;
    3) цитотомия, (перетяжка двухядерной клетки на две дочерние самостоятельные клетки);
    4) появление ядрышек в дочерних клетках.
    Интерфазу подразделяют на три периода:
    1) I – J1 (или пресинтетический период);
    2) II – S (или синтетический);
    3) III – J2 (или постсинтетический период).
    В пресинтетическом периоде в клетке происходят следующие процессы:
    1) усиленное формирование синтетического аппарата клетки – увеличение числа рибосом и различных видов РНК (транспортной, информационной, рибосомальной);
    2) усиление синтеза белка, необходимого для роста клетки;
    3) подготовка клетки к синтетическому периоду – синтез ферментов, необходимых для образования новых молекул ДНК.
    Для синтетического периода характерно удвоение (редупликация) ДНК, что приводит к удвоению плоидности диплоидных ядер и является обязательным условием для последующего митотического деления клетки.
    Постсинтетический период характеризуется усиленным синтезом информационной РНК и всех клеточных белков, особенно тубулинов, необходимых для формирования веретена деления.
    Клетки некоторых тканей (например, гепатоциты) по выходе из митоза вступают в так называемый J0-период, во время которого они выполняют свои многочисленные функции в течение ряда лет, при этом не вступая в синтетический период. Только при определенных обстоятельствах (при повреждении или удалении части печени) они вступают в нормальный клеточный цикл (или в синтетический период), синтезируя ДНК, а затем митотически делятся. Жизненный цикл таких редко делящихся клеток можно представить следующим образом:
    1) митоз;
    2) J1-период;
    3) J0-период;
    4) S-период;
    5) J2-период.
    Большинство клеток нервной ткани, особенно нейроны центральной нервной системы, по выходе из митоза еще в эмбриональном периоде в дальнейшем не делятся.
    Жизненный цикл таких клеток состоит из следующих периодов:
    1) митоза – I период;
    2) роста – II период;
    3) длительного функционирования – III период;
    4) старения – IV период;
    5) смерти – V период.
    На протяжении длительного жизненного цикла такие клетки постоянно регенерируют по внутриклеточному типу: белковые и липидные молекулы, входящие в состав разнообразных клеточных структур, постепенно заменяются новыми, т. е. клетки постепенно обновляются. На протяжении жизненного цикла в цитоплазме неделящихся клеток накапливаются различные, прежде всего липидные включения, в частности липофусцин, рассматриваемый в настоящее время как пигмент старения.
    Мейоз – способ деления клеток, при котором происходит уменьшение числа хромосом в дочерних клетках в 2 раза, характерен для половых клеток. В данном способе деления отсутствует редупликация ДНК.
    Кроме митоза и мейоза, выделяется также эндорепродукция, не приводящая к увеличению количества клеток, но способствующая увеличению количества работающих структур и усилению функциональной способности клетки.
    Для данного способа характерно, что после митоза клетки сначала вступают в J1-, а затем в S-период. Однако такие клетки после удвоения ДНК не вступают в J2-период, а затем в митоз. В результате этого количество ДНК становится увеличенным вдвое – клетка превращается в полиплоидную. Полиплоидные клетки могут вновь вступать в S-период, в результате чего они увеличивают свою плоидность.
    В полиплоидных клетках увеличивается размер ядра и цитоплазмы, клетки становятся гипетрофированными. Некоторые полиплоидные клетки после редупликации ДНК вступают в митоз, однако он не заканчивается цитотомией, так как такие клетки становятся двухъядерными.
    Таким образом, при эндорепродукции не происходит увеличения числа клеток, но увеличивается количество ДНК и органелл, следовательно, и функциональная способность полиплоидной клетки.
    Способностью к эндорепродукции обладают не все клетки. Наиболее характерна эндорепродукция для печеночных клеток, особенно с увеличением возраста (например, в старости 80% гепатоцитов человека являются полиплоидными), а также для ацинозных клеток поджелудочной железы и эпителия мочевого пузыря.

  2. white girl Ответить

    Где в организме находятся клетки в периоде G0? Такие клетки находятся в печени. Но в случае, если печень повреж­дена или часть ее удалена оперативным путем, тогда все клетки, подвергшиеся начальной дифференцировке, возвра­щаются в клеточный цикл, и за счет их деления происходит быстрое восстановление паренхимных клеток печени.
    Стволовые клетки также находятся в периоде G0, но, ког­да стволовая клетка начинает делиться, она проходит все пе­риоды интерфазы: G1, S, G2.
    Те клетки, которые окончательно утрачивают способность к митотическому делению, подвергаются сначала начальной дифференцировке и выполняют определенные функции, а затем окончательной дифференцировке. При окончатель­ной дифференцировке клетка не может возвратиться в кле­точный цикл и в конечном итоге погибает. Где в организме находятся такие клетки? Во-первых, это клетки крови. Гранулоциты крови, подвергшиеся дифференцировке, функциони­руют в течение 8 суток, а затем погибают. Эритроциты крови функционируют в течение 120 суток, потом также погибают (в селезенке). Во-вторых, это клетки эпидермиса кожи. Клет­ки эпидермиса подвергаются сначала начальной, потом окончательной дифференцировке, в результате которой они превращаются в роговые чешуйки, которые затем слущиваются с поверхности эпидермиса. В эпидермисе кожи клетки могут находиться в периоде G0, периоде G1, периоде G2 и в периоде S.
    Ткани с часто делящимися клетками поражаются сильнее тканей с редко делящимися клетками, потому что ряд хими­ческих и физических факторов разрушают микротубулы ве­ретена деления.
    МИТОЗ
    Митоз принципиально отличается от прямого деления или амитоза тем, что во время митоза происходит равномерное ра­спределение хромосомного материала между дочерними клет­ками. Митоз делится на 4 фазы. 1-я фаза называется профа­зой, 2-я — метафазой, 3-я — анафазой, 4-я — телофазой.
    Если в клетке имеется половинный (гаплоидный) набор хромосом, составляющий 23 хромосомы (половые клетки), то такой набор обозначается символом In хромосом и 1с ДНК, если диплоидный — 2п хромосом и 2с ДНК (соматические клетки сразу после митотического деления), анеуплоидный набор хромосом — в аномальных клетках.
    Профаза. Профаза делится на раннюю и позднюю. Во время ранней профазы происходит спирализация хромо­сом, и они становятся видны в виде тонких нитей и образуют плотный клубок, т. е. образуется фигура плотного клубка. При наступлении поздней профазы хромосомы еще больше спирализуются, в результате чего закрываются гены ядрышковых организаторов хромосом. Поэтому прекращаются транскрипция рРНК и образование субъединиц хромосом, и ядрышко исчезает. Одновременно с этим происходит фраг­ментация ядерной оболочки. Фрагменты ядерной оболочки свертываются в небольшие вакуоли. В цитоплазме уменьша­ется количество гранулярной ЭПС. Цистерны гранулярной ЭПС фрагментируются на более мелкие структуры. Количе­ство рибосом на поверхности мембран ЭПС резко уменьша­ется. Это приводит к уменьшению синтеза белков на 75 %. К этому моменту происходит удвоение клеточного центра. Образовавшиеся 2 клеточных центра начинают расходиться к полюсам. Каждый из вновь образовавшихся клеточных центров состоит из 2 центриолей: материнской и дочерней.
    С участием клеточных центров начинает формироваться ве­ретено деления, которое состоит из микротубул. Хромосомы продолжают спирализоваться, и в результате образуется рыхлый клубок хромосом, расположенный в цитоплазме. Та­ким образом, поздняя профаза характеризуется рыхлым клубком хромосом.
    Метафаза. Во время метафазы становятся видимыми хроматиды материнских хромосом. Материнские хромосомы выстраиваются в плоскости экватора. Если смотреть на эти хромосомы со стороны экватора клетки, то они воспринима­ются как экваториальная пластинка (lamina equatorialis). В том случае, если смотреть на эту же пластинку со стороны полюса, то она воспринимается как материнская звезда (monastr). Во время метафазы завершается формирование веретена деления. В веретене деления видны 2 разновидно­сти микротубул. Одни микротубулы формируются от клеточ­ного центра, т. е. от центриоли, и называются центриолярными микротубулами (microtubuli cenriolaris). Другие микротубулы начинают формироваться от кинетохор хромо­сом. Что такое кинетохоры? В области первичных перетяжек хромосом имеются так называемые кинетохоры. Эти кинето­хоры обладают способностью индуцировать самосборку ми­кротубул. Вот отсюда и начинаются микротубулы, которые растут в сторону клеточных центров. Таким образом, концы кинетохорных микротубул заходят между концами центрио- лярных микротубул.
    Анафаза. Во время анафазы происходит одновременное отделение дочерних хромосом (хроматид), которые начинают двигаться одни к одному, другие к другому полюсу. При этом появляется двойная звезда, т. е. 2 дочерние звезды (diastr). Движение звезд осуществляется благодаря веретену деления и тому, что сами полюса клетки несколько удаляются друг от друга.
    Механизм, движения дочерних звезд. Это движение обеспечивается тем, что концы кинетохорных микротубул скользят вдоль концов центриолярных микротубул и тянут хроматиды дочерних звезд в сторону полюсов.
    Телофаза. Во время телофазы происходит остановка движения дочерних звезд и начинают формироваться ядра. Хромосомы подвергаются деспирализации, вокруг хромо­сом начинает формироваться ядерная оболочка (нуклеолемма). Поскольку деспирализации подвергаются фибрил­лы ДНК хромосом, постольку начинается транскрипция
    РНК на открывшихся генах. Так как происходит деспирализация фибрилл ДНК хромосом, в области ядрышковых орга­низаторов начинают транскрибироваться рРНК в виде тон­ких нитей, т. е. формируется фибриллярный аппарат ядрышка. Затем к фибриллам рРНК транспортируются ри- босомные белки, которые комплексируются с рРНК, в ре­зультате чего формируются субъединицы рибосом, т. е. об­разуется гранулярный компонент ядрышка. Это происхо­дит уже в поздней телофазе. Цитотомия, т. е. образование перетяжки. При образовании перетяжки по экватору проис­ходит впячивание цитолеммы. Механизм впячивания сле­дующий. По экватору располагаются тонофиламенты, со­стоящие из сократительных белков. Вот эти тонофиламен­ты и втягивают цитолемму. Затем происходит отделение цитолеммы одной дочерней клетки от другой такой же до­черней клетки. Так, в результате митоза, формируются но­вые дочерние клетки. Дочерние клетки в 2 раза меньше по массе в сравнении с материнской. В них также меньше ко­личество ДНК — соответствует 2с, и вдвое меньше количе­ство хромосом — соответствует 2п. Так, митотическим деле­нием, заканчивается клеточный цикл.
    Биологическое значение митоза заключается в том, что за счет деления происходит рост организма, физиологическая и репаративная регенерация клеток, тканей и органов.

  3. Opirad Ответить



    Жизненный цикл клетки
    Клеточный
    цикл.     Существование клетки от момента ее возникновения в результате деления
    до разделения на дочерние клетки называют жизненным циклом клетки
    или клеточным циклом.
    Клеточный цикл эукариотической клетки
    делится на два периода:
    интерфазу (период клеточного роста), во время которой идёт синтез ДНК и
    белков, осуществляется подготовка к митозу;
    митоза (период клеточного деления).
    Интерфаза состоит из:
    G1-фазы — фазы начального роста, во время которой идёт синтез
    мРНК и белков;
    синтетической фазы, или S-фазы, во время которой реплицируется
    ДНК ядра;
    G2-фазы — подготовки к митозу.
    Первый этап клеточного цикла – подготовка клетки к делению. Его называют
    интерфазой
    (от лат. inter – “между” и греч. phasis – “появление”). Интерфаза
    в клеточном цикле занимает самый большой (до 90%) промежуток времени. В этот
    период в клетке отчетливо видны ядро и ядрышко. Идет активный рост молодой
    клетки, осуществляется биосинтез белков, их накопление, подготовка молекул ДНК к
    удвоению и удвоение
    (репликация) всего материала хромосом. Хромосом не видно, но активно идет
    процесс их удвоения. Удвоенная хромосома состоит из двух половинок, содержащих
    по одной двухцепочечной молекуле ДНК.
    Характерными признаками интерфазных клеток являются деспирализация
    (раскрученность) хромосом и их равномерное распределение в виде рыхлой массы по
    всему ядру. К концу интерфазы хромосомы спирализуются (скручиваются) и
    становятся видимыми, но еще представляют собой тонкие вытянутые нити.
    Репликация (редупликация) ДНК — процесс удвоения молекулы
    дезоксирибонуклеиновой кислоты, идущий во время синтетической фазы (S-фазы) жизненного цикла клетки на матрице цепей родительской
    молекулы ДНК. При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и в процессе
    последующего деления распределяется между дочерними клетками.
    Правильность репликации обеспечивается точным
    соответствием комплементарных пар оснований и активностью фермента
    ДНК-полимеразы, способной распознать и исправить ошибку.
    На репликационной вилке синтезируется сначала одна цепь,
    называемая лидирующей (в направлении движения вилки). На другой цепи —
    запаздывающей — синтез осуществляется короткими фрагментами, которые называют
    фрагментами Оказаки по имени открывшего их исследователя. Эта цепь растет в
    направлении противоположном движению вилки.
    На втором этапе клеточного
    цикла     происходит митоз (деление клеточного ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы).
    Для определения завершения каждой фазы клеточного цикла
    необходимо наличие в нём специальных контрольных точек.
    Митотический цикл — комплекс взаимосвязанных событий,
    происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого
    деления. Митотический цикл входит в жизненный цикл клетки.
    Таким образом, жизненный цикл клетки — закономерные изменения структуры и функций клетки от момента её образования до собственного деления или смерти. Длительность клеточного цикла у разных клеток варьирует. У большинства активно делящихся клеток период между митозами составляет от 10 до 24 часов.
    Деление путем митоза у эукариот являются способами бесполого размножения:
    дочерние клетки получают наследственную информацию, которая имелась у
    родительской клетки. Дочерние клетки генетически идентичны родительской.
    Каких–либо изменений в генетическом аппарате здесь не происходит. Поэтому все
    появляющиеся в процессе клеточного деления клетки и образовавшиеся из них ткани
    обладают генетической однородностью.
    < Предыдущая страница “Деление клетки. Митоз”
    Следующая страница “Клеточная теория” >

  4. YGICIQU Ответить

    Рис. 1.11. Способы деления клетки. Стадии митоза
    Веретено деления разрушается. Цитоплазма материнской клетки делится между двумя дочерними клетками.
    Нарушение той или иной фазы митоза приводит к патологическому изменению клеток. Отклонение от нормального течения процесса спирализации хромосом может привести к их набуханию, слипанию и отрыву отдельных участков. При отставании движения к полюсам отдельных хроматид могут возникать ядра с несбалансированными хромосомными наборами. Повреждение веретена деления остановит митоз в анафазе. Изменение количества центриолей приводит к образованию многополюсных митозов, а нарушение разделения цитоплазмы в телофазе — к появлению двух- и многоядерных клеток.
    После завершения митоза клетка восстанавливает черты своей организации, характерные для нее в интерфазе: завершается формирование ядрышка, начинается интенсивный синтез белка, что способствует увеличению массы клетки. Если клетке предстоит снова вступить в митоз, происходят удвоение ДНК, интенсивный синтез РНК, белков, увеличение объема цитоплазмы. Если следующий цикл деления клетки не наступает, в цитоплазме развиваются структуры, необходимые для ее нормального функционирования: эндоплазматическая сеть, лизосомы, реснички и т.д.
    Другим способом деления клеток является мейоз (от греч. meiosis — уменьшение), при котором исходное диплоидное число хромосом (2/2) уменьшается в два раза и становится гаплоидным (п) (рис. 1.12). Уменьшение числа хромосом называется редукцией. Мейоз — обязательное звено полового

    Рис. 1.12. Способы деления клетки. Стадии мейоза
    процесса и условие формирования половых клеток — гамет. Восстановление диплоидного числа хромосом происходит в результате оплодотворения. Биологическое значение мейо- за заключается в поддержании постоянства набора хромосом в ряду поколений. В результате мейоза за счет случайного распределения гомологичных хромосом по дочерним клеткам, а также за счет обмена участками хромосом у потомства создаются новые комбинации материнских и отцовских генов, появляются новые сочетания наследственных задатков при последующем оплодотворении. Ход мейоза находится под контролем половых гормонов и генотипа организма.
    Мсйоз состоит из двух последовательных клеточных делений — мейоз I и мейоз II. При первом делении происходит уменьшение числа хромосом в два раза, поэтому первое мей- отическое деление называют редукционным. Во втором делении число хромосом не изменяется; такое деление называют эквационным (уравнивающим). Главной особенностью мейоза является конъюгация (от лат. conjugatio — соединение, спаривание, временное слияние) гомологичных хромосом с последующим расхождением их в разные клетки. Гомологичные хромосомы — это хромосомы, сходные между собой в морфологическом и генетическом отношении. У человека гомологичные хромосомы парные: одну хромосому из пары организм получает от матери, а другую — от отца при оплодотворении.
    Первая фаза мейоза I (профаза I) — наиболее сложная и длительная (у человека 22,5 суток), она состоит из пяти стадий — лептотены, зиготены, пахитены, диилотены и диа- кинеза (см. рис. 1.12). В это время происходят спирализация и соединения (конъюгации) гомологичных хромосом и крос- синговер — обмен участками между гомологичными хромосомами. В конце профазы I гомологичные хромосомы отталкиваются друг от друга, но остаются связанными в 2—3 точках, где видны хиазмы (перекресты хроматид). К концу профазы 1 центриоли расходятся к полюсам, формируются нити веретена деления, ядерная мембрана и ядрышки разрушаются.
    Во время следующей фазы мейоза I (метафазы I) гомологичные хромосомы выстраиваются на экваторе клетки. В анафазе I гомологичные хромосомы расходятся к полюсам. В отличие от анафазы митоза, центромеры хромосом не расщепляются и продолжают скреплять две хроматиды в хромосоме, отходящей к полюсу. Разъединения хромосом на хроматиды не происходит. В телофазе I у каждого полюса начинается деспирализация хромосом, появляется ядерная оболочка.
    Сущность редукционного деления заключается в уменьшении числа хромосом в два раза. Формируются две гаплоидные клетки, ядра которых содержат в два раза меньше хромосом, чем ядро исходной диплоидной клетки. Каждая дочерняя клетка получает одну гомологичную хромосому из каждой пары гомологов. В состав каждой хромосомы входит две хро- матиды.
    После короткой интерфазы без репликации ДНК начинается второе деление мейоза (эквационное деление, или мейоз 11), во время которого уменьшения числа хромосом не происходит. Сущность эквационного деления заключается в образовании четырех гаплоидных клеток, их хромосомы состоят из одной хроматиды каждая.
    Профаза II, метафаза II, анафаза II и телофаза II проходят быстро. В профазе II хромосомы конденсируются, центрио- ли расходятся к полюсам клетки, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления. В метафазе II хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, располагаются на экваторе клетки, образуя так называемую метафазную пластинку. В конце метафазы II расщепляются центромеры, и в анафазе II к полюсам расходятся хроматиды каждой хромосомы. В телофазе II хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка.
    Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной клетки после двух быстро следующих друг за другом делений образуется четыре клетки с гаплоидным набором хромосом. У человека и других животных мейоз сопряжен е образованием половых клеток — гамет. При развитии яйцеклеток первое и второе деления мейоза резко неравномерны. В результате формируется одна гаплоидная яйцеклетка и три так называемых редукционных тельца.
    Различия между сперматогенезом и оогенезом будут рассмотрены в гл. 2.
    Рост и развитие организма связаны не только с увеличением числа клеток, но и с их гибелью. Этот процесс происходит как в эмбриональный и плодный периоды, так и после рождения и до самой смерти человека.
    Существует несколько путей гибели клеток. Один из них — терминальная, или окончательная, дифференцировка клеток. Ей подвергаются клетки эпидермиса кожи в процессе ороговения. При нарушении кровотока, доступа кислорода и питательных веществ или при сильном повреждении клеток наступает некроз (так погибают клетки при инфаркте миокарда, травмах и т.д.). При этом из-за повышенной проницаемости поврежденных клеточных мембран происходят набухание клетки и выделение лизосомальных ферментов, которые переваривают содержимое клетки. Продукты переваривания высвобождаются в межклеточное пространство, где могут вызвать повреждение соседних клеток и воспалительный процесс.
    Другим процессом, приводящим к гибели клеток, является апоптоз, или программируемая клеточная смерть. Апоптоз — активный, генетически регулируемый процесс самоликвидации клетки, в результате которого она фрагментируется на отдельные апоптозные тельца, ограниченные плазматической мембраной (рис. 1.13). Фрагменты погибшей клетки фагоцитируются макрофагами, соседние клетки не повреждаются, воспалительная реакция не развивается. Морфологически регистрируемый процесс апоптоза продолжается 1—3 ч. Основными функциями апоптоза являются уничтожение стареющих, поврежденных, мутантных, инфицированных клеток, разрушение клеток и тканей в процессе морфогенеза, в поддержании клеточного гомеостаза, в том числе иммунной системы.
    Апоптоз может происходить в ответ на действие внешних стимулов, которые воспринимаются белками плазматической мембраны клетки. Значение апоптоза заключается в регуляции гисто- и органогенеза во внутриутробном развитии. Одним из примеров этого является гибель части клеток стопы и кисти во время эмбриогенеза при разделении пальцев. Нарушение этого процесса ведет к синдактилии — пальцы остаются сросшимися или между ними остается перепонка.

    Рис. 1.13. Клетки, подвергшиеся генетически запрограммированной гибели (апоптозу)
    При формировании иммунной системы погибают клетки, способные разрушать клетки и другие структуры своего организма (аутоиммунная реакция). Уменьшение способности к апоптозу ниже физиологического уровня — путь к аутоиммунным заболеваниям и злокачественной трансформации клеток.

  5. Люблю только себя Ответить

    Первый период интерфазы – пресинтетический, или $G_1$. На протяжении этого периода генетическая информация, закодированная в ДНК, находится в состоянии максимального функционирования – ДНК руководит синтезом РНК и белков. В этот период, который является наиболее длительным, клетки растут, дифференцируются и выполняют свои функции. В ядрах таких клеток содержится диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной молекулы ДНК. Генетическая формула клетки в этот период – $2n2c$, где $n$ – гаплоидный набор хромосом, $c$ – количество копий ДНК.
    Во время следующего, синтетического, периода ($S$) синтезируется и удваивается ДНК. В результате каждая хромосома уже состоит из двух хроматид, из двух дочерних молекул ДНК, соединённых в участке центромеры. Количество генов увеличивается вдвое. Удваивается и количество белков хроматина. Генетическая формула в этот период – $2n4c$.
    Репликация ДНК является очень важным моментом во время подготовки клетки к делению. Только репликация лежит в основе как бесполого, так и полового размножения, а, значит, и непрерывности жизни.
    Начало синтеза ДНК является началом $S$-периода. После начала удвоения ДНК клетка уже не может возвратиться к $G_1$- периоду и обязательно должна поделиться.
    Момент начала фазы $S$ называется точкой рестрикции. Синтез ДНК запускается с появлением специальных сигнальных молекул белков-активаторов $S$-фазы. В конце $S$- фазы, после полной репликации ДНК, белок-активатор разрушается, и клетка может переходить к следующему периоду. Клетки, не имеющие «разрешения» на деление, не способны пройти точку рестрикции. Такие клетки на определённый период времени останавливаются в состоянии «покоя» – в $G_0$-фазе, поддерживая метаболизм и выполняя свои функции.
    Нейроны и мышечные клетки могут функционировать на протяжении всей жизни организма.
    В постсинтетическом периоде $G_2$ клетки готовятся к митозу. Происходит постепенное разрушение цитоскелета, начинается конденсация и спирализация хроматина. Усиливается синтез АТФ, белков, РНК, липидов и углеводов. Формируются новые органеллы клетки. Размеры клетки значительно увеличиваются. Синтезируются специальные белки-регуляторы, которые способствуют переходу клетки из фазы $G_2$ к делению. Период $G_2$ переходит в профазу митоза. Это тот момент клеточного цикла, когда впервые в световой микроскоп можно увидеть хромосомы, сформировавшиеся из хроматина.
    Жизненный цикл клеток многоклеточного организма контролируется окружающими клетками и гуморальными факторами организма. Существенную роль в регуляции играют также специальные белки, которые образуются клеткой под влиянием собственной генетической программы.
    К числу важнейших изменений в клетке, которые происходят в интерфазе и готовят клетку к делению, относятся спирализация и сокращение половинок хромосом (хроматид), удвоение уентриолей, синтез белков будущего ахроматинового веретена, синтез высокоэнергетических соединений (в основном, АТФ). Клетка завершает свой рост и готова вступить в профазу следующего митоза.

    Цитокинез

    Следующий после митоза этап клеточного цикла – цитокинез – деление цитоплазмы.
    По экватору материнской клетки животных организмов образуется перетяжка. Эта структура образуется ещё в телофазе митоза. Перетяжка деления формируется из микрофилламентов цитоскелета, которые образуют сократительное кольцо. Оно постепенно уменьшается, и перетяжка всё более углубляется по всему периметру. Через некоторое время материнская клетка делится на две дочерние. В образовании перетяжки и её углублении, а также в полном делении дочерних клеток активное участие берёт цитоскелет. После цитокинеза обе доерние клетки содержат все компоненты материнской клетки.

  6. Vigis Ответить

    Анафаза. Происходит разделение хромосом на хроматиды. С этого момента каждая хроматида становится самостоятельной однохроматидной хромосомой, в основе которой лежит одна молекула ДНК. Однохроматидные хромосомы в составе анафазных групп расходятся к полюсам клетки.
    Телофаза. Веретено деления разрушается. Хромосомы у полюсов клетки деспирализуются, вокруг них формируются ядерные оболочки. В клетке образуются два ядра, генетически идентичные исходному ядру. Содержание ДНК в дочерних ядрах становится равным 2c.
    Телофаза (окончание кариокинеза) сопровождается цитокинезом. В цитокинезе происходит разделение цитоплазмы и формирование мембран дочерних клеток. У животных цитокинез происходит путем перешнуровывания клетки. У растений цитокинез происходит иначе: в экваториальной плоскости образуются пузырьки, которые сливаются с образованием двух параллельных мембран. На этом митоз завершается, и наступает очередная интерфаза.
    Таким образом, в ходе митоза образуется две клетки с идентичными хромосомными наборами.
    Мейоз – это особый способ деления эукариотических клеток, при котором исходное число хромосом уменьшается в два раза (от древнегреч. «мейон» – меньше – и от «мейозис» – уменьшение).
    Исходное число хромосом в клетке, которая вступает в мейоз, называется диплоидным (2n). Число хромосом в клетках, образовавшихся в ходе мейоза, называется гаплоидным (n).
    Мейоз состоит из двух последовательных клеточных делений, которые соответственно называются мейоз I и мейоз II. В первом делении происходит уменьшение числа хромосом в два раза, поэтому его называют редукционным. Во втором делении число хромосом не изменяется; поэтому его называют эквационным (уравнивающим).
    Предмейотическая интерфаза отличается от обычной интерфазы тем, что процесс репликации ДНК не доходит до конца: примерно 0,2…0,4 % ДНК остается неудвоенной. Однако в целом, можно считать, что в диплоидной клетке (2n) содержание ДНК составляет 4с. При наличии центриолей происходит их удвоение. Таким образом в клетке имеется две диплосомы, каждая из которых содержит пару центриолей.
    Первое деление мейоза(редукционное, илимейоз I)(СЛАЙД 20)
    Сущность редукционного деления заключается в уменьшении числа хромосом в два раза: из исходной диплоидной клетки образуется две гаплоидные клетки с двухроматидными хромосомами (в состав каждой хромосомы входит 2 хроматиды).
    Профаза I (профаза первого деления) включает ряд стадий.
    Лептотена (стадия тонких нитей). Хромосомы видны в световой микроскоп в виде клубка тонких нитей.
    Зиготена (стадия сливающихся нитей). Происходит конъюгация гомологичных хромосом (от лат. conjugatio – соединение, спаривание, временное слияние). Гомологичные хромосомы (или гомологи) – это парные хромосомы, сходные между собой в морфологическом и генетическом отношении. В результате конъюгации образуются биваленты. Бивалент – это относительно устойчивый комплекс из двух гомологичных хромосом. Гомологи удерживаются друг около друга с помощью белковых синаптонемальных комплексов. Количество бивалентов равно гаплоидному числу хромосом. Иначе биваленты называются тетрады, так как в состав каждого бивалента входит 4 хроматиды.
    Пахитена (стадия толстых нитей). Хромосомы спирализуются, хорошо видна их продольная неоднородность. Завершается репликация ДНК. Завершается кроссинговер – перекрест хромосом, в результате которого они обмениваются участками хроматид.
    Диплотена (стадия двойных нитей). Гомологичные хромосомы в бивалентах отталкиваются друг от друга. Они соединены в отдельных точках, которые называются хиазмы (от древнегреч. буквы ? – «хи»).
    Диакинез (стадия расхождения бивалентов). Хиазмы перемещаются к теломерным участкам хромосом. Биваленты располагаются на периферии ядра.В конце профазы I ядерная оболочка разрушается, и биваленты выходят в цитоплазму.
    Метафаза I (метафаза первого деления). Формируется веретено деления. Биваленты перемещаются в экваториальную плоскость клетки.Образуется метафазная пластинка из бивалентов.
    Анафаза I (анафаза первого деления). Гомологичные хромосомы, входящие в состав каждого бивалента, разъединяются, и каждая хромосома движется в сторону ближайшего полюса клетки. Разъединения хромосом на хроматиды не происходит.
    Телофаза I (телофаза первого деления). Гомологичные двухроматидные хромосомы полностью расходятся к полюсам клетки. В норме каждая дочерняя клетка получает одну гомологичную хромосому из каждой пары гомологов. Формируются два гаплоидных ядра, которые содержат в два раза меньше хромосом, чем ядро исходной диплоидной клетки. Каждое гаплоидное ядро содержит только один хромосомный набор, то есть каждая хромосома представлена только одним гомологом. Содержание ДНК в дочерних клетках составляет 2с.
    В большинстве случаев (но не всегда) телофаза I сопровождается цитокинезом.
    После первого деления мейоза наступает интеркинез – короткий промежуток между двумя мейотическими делениями. Интеркинез отличается от интерфазы тем, что не происходит репликации ДНК, удвоения хромосом и удвоения центриолей: эти процессы произошли в предмейотической интерфазе и, частично, в профазе I.
    Второе деление мейоза(эквационное, илимейоз II)
    В ходе второго деления мейоза уменьшения числа хромосом не происходит. Сущность эквационного деления заключается в образовании четырех гаплоидных клеток с однохроматидными хромосомами (в состав каждой хромосомы входит одна хроматида).
    Профаза II (профаза второго деления). Не отличается существенно от профазы митоза. Хромосомы видны в световой микроскоп в виде тонких нитей. В каждой из дочерних клеток формируется веретено деления.
    Метафаза II (метафаза второго деления). Хромосомы располагаются в экваториальных плоскостях гаплоидных клеток независимо друг от друга. Эти экваториальные плоскости могут быть параллельны друг другу или взаимно перпендикулярны.
    Анафаза II (анафаза второго деления). Хромосомы разделяются на хроматиды (как при митозе). Получившиеся однохроматидные хромосомы в составе анафазных групп перемещаются к полюсам клеток.
    Телофаза II (телофаза второго деления). Однохроматидные хромосомы полностью переместились к полюсам клетки, формируются ядра. Содержание ДНК в каждой из клеток становится минимальным и составляет 1с.
    Таким образом, в результате описанной схемы мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидные клетки. Дальнейшая судьба этих клеток зависит от таксономической принадлежности организмов, от пола особи и ряда других факторов.
    Типы мейоза. При зиготном и споровом мейозе образовавшиеся гаплоидные клетки дают начало спорам (зооспорам). Эти типы мейоза характерны для низших эукариот, грибов и растений. Зиготный и споровый мейоз тесно связан со спорогенезом. При гаметном мейозе из образовавшихся гаплоидных клеток образуются гаметы. Этот тип мейоза характерен для животных. Гаметный мейоз тесно связан с гаметогенезом и оплодотворением. Таким образом, мейоз – это цитологическая основа полового и бесполого (спорового) размножения.
    Отличие мейоза от митоза. Главной особенностью мейоза является конъюгация (спаривание) гомологичных хромосом с последующим расхождением их в разные клетки. Поэтому в первом делении мейоза вследствие образования бивалентов к полюсам клетки расходятся не однохроматидные, а двухроматидные хромосомы. В результате число хромосом уменьшается в два раза, и из диплоидной клетки образуются гаплоидные клетки.
    Биологическое значение мейоза заключается в поддержании постоянства числа хромосом при наличии полового процесса. Кроме того, вследствие кроссинговера происходит рекомбинация – появление новых сочетаний наследственных задатков в хромосомах. Мейоз обеспечивает также комбинативную изменчивость – появление новых сочетаний наследственных задатков при дальнейшем оплодотворении.
    Созревание. В этот период происходит дифференцировка клеток и становление ключевых ферментных систем. Клетка готовится выполнять предназначенные природой функции, постепенно активизируя свой обмен веществ.
    Активное функционирование. Интенсивность реакций метаболизма и сопряженного с ним энергетического обмена в это время максимальны.
    В период активного функционирования интенсивность обмена веществ в клетке максимальна
    Процессы в клетке направлены на обеспечение постоянства внутренней среды и выполнение специфических функций: нейрон воспринимает и передает нервный импульс, эритроцит переносит кислород и так далее.
    Угасание (старение). Этот процесс запрограммирован генетически и, в первую очередь, проявляется уменьшением выработки и активности ферментов в клетке. При этом замедляются биохимические реакции, тормозится метаболизм и энергетический обмен. Период старения клетки характеризуется уменьшением выработки и активности ферментов.
    Стареющие клетки, как правило, имеют неудвоенное количество ДНК, но сохраняют жизнеспособность и некоторую метаболическую активность в течение определенного времени.
    Естественная гибель клетки (апоптоз). К сожалению, до сих пор процесс естественной гибели клеток до конца не изучен.
    Известно, что в клетке из-за блокирования ферментов прекращается синтез белка, а нет белка – нет и жизни. Морфологически апоптоз характеризуется разрушением ядра и цитоплазмы. “Осколки” погибшей клетки поглощаются и перерабатываются специальными клетками иммунной системы – фагоцитами. Но ведь клетки могут погибнуть и под воздействием случайных факторов (механических, химических и любых других). Случайная гибель клеток (а также ткани, органа) в биологии называется некрозом. Важно то, что естественная клеточная гибель (апоптоз) в отличие от некроза не вызывает воспаления в окружающих тканях.
    Апоптоз не вызывает воспаления в окружающих тканях
    В организме запрограммированная клеточная гибель выполняет функцию, противоположную митозу, и, тем самым, регулирует общее число клеток в организме. Апоптоз играет важную роль в защите организма при вирусных инфекциях. В частности, иммунодефицит при ВИЧ-инфекции определяется нарушениями в контроле апоптоза.

  7. Ironfont Ответить

    Имен­но в ин­тер­фа­зе, а не в ми­то­зе, как счи­та­ли ра­нее, про­ис­хо­дит ре­п­ли­ка­ция ДНК (уд­вое­ние хро­мо­сом). Са­ма ин­тер­фа­за под­раз­де­ля­ет­ся на три фа­зы. Пре­син­те­ти­че­ская G1-фа­за пред­ше­ст­ву­ет син­те­зу ядер­ной ДНК и сле­ду­ет сра­зу за пре­ды­ду­щим де­ле­ни­ем. В этой фа­зе в клет­ке син­те­зи­ру­ют­ся ри­бо­нук­леи­но­вые ки­сло­ты (РНК), разл. бел­ки, уве­ли­чи­ва­ет­ся чис­ло ри­бо­сом, ми­то­хон­д­рий. В це­лом на­блю­да­ет­ся ак­тив­ный рост кле­т­ки. В фа­зе син­те­за ДНК (S-фа­зе) про­дол­жа­ет­ся об­ра­зо­ва­ние РНК и бел­ков, про­ис­хо­дит ре­п­ли­ка­ция ядер­ной ДНК. Пост­син­те­ти­че­ская G2-фа­за ха­рак­те­ри­зу­ет­ся окон­ча­тель­ной под­го­тов­кой клет­ки к де­ле­нию, в т. ч. сбор­кой мик­ро­тру­бо­чек, ко­то­рые в даль­ней­шем бу­дут фор­ми­ро­вать ве­ре­те­но де­ле­ния. За фа­за­ми ин­тер­фа­зы сле­ду­ет ми­тоз (М-фа­за). По­ня­тие «К. ц.» вклю­ча­ет в се­бя не толь­ко ин­тер­вал вре­ме­ни от од­но­го кле­точ­но­го де­ле­ния до дру­го­го. Ино­гда клет­ка, за­вер­шив­шая ми­тоз, пре­кра­ща­ет под­го­тов­ку к оче­ред­ным син­те­зу ДНК и ми­то­зу и вхо­дит в со­стоя­ние «вне цик­ла», т. е. в со­стоя­ние про­ли­фе­ра­тив­но­го по­коя, обо­зна­чае­мое как G0-фа­за. Из этой фа­зы она мо­жет вновь вер­нуть­ся в со­стоя­ние К. ц. под влия­ни­ем сти­му­ла к раз­мно­же­нию. Су­ще­ст­ву­ют так­же клет­ки с уд­ли­нён­ной про­дол­жи­тель­но­стью пост­син­те­ти­че­ской фа­зы. Их на­зы­ва­ют G2-по­пу­ля­ци­ей.
    Дли­тель­ность К. ц. варь­и­ру­ет у раз­ных ор­га­низ­мов в ши­ро­ких пре­де­лах – от не­сколь­ких ми­нут до не­сколь­ких су­ток. По­ка­за­но так­же, что раз­ные кле­точ­ные по­пу­ля­ции мо­гут силь­но раз­ли­чать­ся и по про­дол­жи­тель­но­сти отд. фаз цик­ла. Наи­бо­лее ко­рот­ким яв­ля­ет­ся К. ц. бла­сто­ме­ров на ран­них ста­ди­ях эм­брио­наль­но­го раз­ви­тия. В К. ц. этих кле­ток прак­ти­че­ски от­сут­ст­ву­ют G1- и G2-фа­зы, S-фа­за мо­жет длить­ся все­го неск. ми­нут. На за­клю­чит. эта­пе эм­брио­наль­но­го раз­ви­тия жи­вот­ных, напр. у мле­ко­пи­таю­щих, про­ис­хо­дит мас­со­вое всту­п­ле­ние кле­ток в со­стоя­ние по­коя, свя­зан­ное с их диф­фе­рен­ци­ров­кой. Дли­тель­ность К. ц. раз­ли­ча­ет­ся в пре­де­лах од­но­го взрос­ло­го мно­го­кле­точ­но­го ор­га­низ­ма. Напр., клет­ки ре­ге­не­ри­рую­щей пе­че­ни мы­ши де­лят­ся при­мер­но че­рез ка­ж­дые 48 ч, а крипт киш­ки (уг­луб­ле­ний эпи­те­лия в её сли­зи­стой) – че­рез 10,5 ч. Лим­фо­ци­ты че­ло­ве­ка, по­ме­щён­ные в сре­ду для куль­ти­ви­ро­вания кле­ток и об­ра­бо­тан­ные фи­то­гем­аг­глю­ти­ни­ном, на­чи­на­ют раз­мно­жать­ся, и их К. ц. ока­зы­ва­ет­ся рав­ным при­мер­но 24 ча­сам. Наи­бо­лее ва­риа­бель­ной яв­ля­ет­ся G1-фа­за. При диф­фе­рен­ци­ров­ке од­ни ти­пы кле­ток взрос­ло­го ор­га­низ­ма, вы­пол­няя спе­ци­фич. функ­ции, на­хо­дят­ся в G0-фа­зе, но со­хра­ня­ют спо­соб­ность к раз­мно­же­нию, дру­гие – не­об­ра­ти­мо ут­ра­чи­ва­ют её и на­зы­ва­ют­ся тер­ми­наль­но диф­фе­рен­ци­ро­ван­ны­ми.
    Про­грам­ма осу­ще­ст­в­ле­ния про­цес­сов К. ц. вклю­ча­ет слож­ную сис­те­му кон­тро­ля, ко­то­рая обес­пе­чи­ва­ет­ся ра­бо­той ком­плек­сов ре­гу­ля­тор­ных бел­ков. При этом кон­тро­ли­рую­щие сис­те­мы дей­ст­ву­ют как внут­ри клет­ки (эн­до­ген­ные ре­гу­ля­то­ры), так и вне её (эк­зо­ген­ные ре­гу­ля­то­ры). Эн­до­ген­ная ре­гу­ля­ция кле­точ­но­го цик­ла ос­но­ва­на на цик­лич. ак­ти­ва­ции про­те­ин­ки­наз, из­вест­ных как цик­лин-за­ви­си­мые ки­на­зы. Ак­тив­ность по­след­них уве­ли­чи­ва­ет­ся или па­да­ет в хо­де К. ц. Та­кие ко­ле­ба­ния ак­тив­но­сти ве­дут к цик­лич. из­ме­не­ни­ям сте­пе­ни фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния внут­ри­кле­точ­ных бел­ков, ини­ции­рую­щих или ре­гу­ли­рую­щих важ­ней­шие со­бы­тия К. ц.: ре­п­ли­ка­цию ДНК, сег­ре­га­цию хро­мо­сом и ци­то­ки­нез (соб­ст­вен­но де­ле­ние те­ла клет­ки на две). У раз­ных ор­га­низ­мов в раз­ных фа­зах К. ц. ак­тиви­ру­ют­ся разл. ва­ри­ан­ты ком­плек­сов цик­ли­нов и ки­наз. Пре­кра­ще­ние ра­бо­ты та­ких ком­плек­сов свя­за­но с дей­ст­ви­ем ин­ги­би­рую­щих бел­ков или с про­те­о­ли­зом цик­ли­но­во­го ком­по­нен­та ком­плек­са. В це­лом эн­до­ген­ная ре­гу­ля­ция в хо­де К. ц. обес­пе­чи­ва­ет­ся слож­ной сис­те­мой про­цес­сов син­те­за и де­гра­да­ции оп­ре­делён­ных субъ­е­ди­ниц ре­гу­ля­тор­ных ком­плек­сов, про­цес­са­ми фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния и де­фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния этих и др. ре­гу­ля­то­рых бел­ков. Эк­зо­ген­ная ре­гу­ля­ция вклю­ча­ет дей­ст­вие на клет­ки вне­кле­точ­ных ре­гу­ля­тор­ных сиг­на­лов. Для од­но­кле­точ­ных ор­га­низ­мов та­ки­ми сиг­на­ла­ми яв­ля­ют­ся ком­по­нен­ты ок­ру­жаю­щей сре­ды, для мно­го­кле­точ­ных ор­га­низ­мов – син­те­зи­руе­мые разл. клет­ка­ми не­боль­шие бел­ко­вые мо­ле­ку­лы, к ко­то­рым от­но­сят­ся фак­то­ры рос­та и ци­то­ки­ны. На­ру­ше­ние ме­ха­низ­мов эн­до­ген­ной и эк­зо­ген­ной ре­гу­ля­ции К. ц. мо­жет при­во­дить к не­кон­тро­ли­руе­мо­му раз­мно­же­нию кле­ток, что слу­жит при­чи­ной об­ра­зо­ва­ния опу­хо­лей.

  8. Bludfury Ответить

    ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ КЛЕТКИ ВО ВРЕМЕНИ
    Закономерные изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени составляют содержание жизненного цикла клетки (клеточного цикла). Клеточный цикл — это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.
    Важным компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл —комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткой многоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя. В периоды покоя ближайшая судьба клетки не определена: она может либо начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации в определенном функциональном направлении (рис. 2.10).
    Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. У млекопитающих время митоза составляет 1—1,5 ч, 02-периода интерфазы —2—5 ч, S-периода интерфазы — 6—10 ч.
    Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. Таким образом, цикл является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.
    Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом — ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукари-отической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях).
    Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации, б) использование этой информации для создания и поддержания клеточной организации, в) регуляцию считывания наследственной информации, г) удвоение (самокопирование) генетического материала, д) передачу его от материнской клетки дочерним. Химическая организация и строение хромосом описаны в разд. 3.5.2.

    Рис. 2.10. Жизненный цикл клетки многоклеточного организма.
    I — митотический цикл; II — переход клетки в дифференцированное состояние; III— гибель клетки:
    G1 — пресинтетический период, G2 — постсинтетический (предмитотический) период, М —митоз, S — синтетический период, R1 и R2 — периоды покоя клеточного цикла; 2с —количество ДНК в диплоидном наборе хромосом, 4с —удвоенное количество ДНК

  10. VideoAnswer Ответить

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *