У дома Дисбактериоза Клетъчният цикъл. клетъчно делене. Клетъчен жизнен цикъл: фази, периоди. Жизненият цикъл на вируса в клетката гостоприемник Клетъчният цикъл включва 2 етапа

Клетъчният цикъл. клетъчно делене. Клетъчен жизнен цикъл: фази, периоди. Жизненият цикъл на вируса в клетката гостоприемник Клетъчният цикъл включва 2 етапа

Фазите G1, S и G2 от клетъчния цикъл се наричат \u200b\u200bобщо интерфаза. Разделящата клетка прекарва по-голямата част от времето си в интерфазата, защото расте в подготовка за делене. Фазата на митоза е свързана с ядрено делене, последвано от цитокинеза (разделяне на цитоплазмата на две отделни клетки). В края на митотичния цикъл се образуват два различни. Всяка клетка съдържа идентичен генетичен материал.

Времето, необходимо за завършване на клетъчното делене, зависи от вида му. Например, клетките в костния мозък, кожните клетки, клетките в стомаха и червата се делят бързо и непрекъснато. Други клетки се делят при необходимост, замествайки повредените или мъртвите клетки. Тези видове клетки включват бъбречни, чернодробни и белодробни клетки. Други, включително нервните клетки, спират да се делят след узряване.

Периоди и фази на клетъчния цикъл

Диаграма на основните фази на клетъчния цикъл

Двата основни периода на еукариотния клетъчен цикъл включват интерфаза и митоза:

Междуфазна

През този период клетката удвоява собствената си и синтезира ДНК. Смята се, че разделителната клетка прекарва около 90-95% от времето си в интерфаза, която се състои от следните 3 фази:

Фаза G1: интервал от време преди синтеза на ДНК. В тази фаза клетката се увеличава по размер и брой в подготовка за разделяне. в тази фаза са диплоидни, което означава, че има два комплекта хромозоми.
S-фаза: фаза на цикъла, по време на която се синтезира ДНК. Повечето клетки имат тесен времеви прозорец, през който настъпва синтез на ДНК. Съдържанието на хромозоми се удвоява в тази фаза.
Фаза G2: периодът след синтеза на ДНК, но преди началото на митозата. Клетката синтезира допълнителни протеини и продължава да расте по размер.

Фази на митоза

По време на митоза и цитокинеза, съдържанието на майчината клетка се разпределя равномерно между двете дъщерни клетки. Митозата има пет фази: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Цитокинеза

Цитокинезата е процес на разделяне на цитоплазмата в еукариотни клетки, които произвеждат различни дъщерни клетки. Цитокинезата се появява в края на клетъчния цикъл след митоза или.

При деленето на животински клетки цитокинезата възниква, когато съкратителният пръстен образува разцепен жлеб, който притиска клетъчната мембрана наполовина. Изградена е клетъчна плоча, която разделя клетката на две части.

Веднага след като клетката завърши всички фази на клетъчния цикъл, тя се връща към фаза G1 и целият цикъл се повтаря отново. Клетките на тялото също са в състояние да бъдат в латентно състояние, което се нарича фаза Gap 0 (G0) във всяка точка от техния жизнен цикъл. Те могат да останат на този етап за много дълъг период от време, докато не бъдат получени сигнали за преминаване през клетъчния цикъл.

Клетките, които съдържат генетични мутации, постоянно се поставят във фаза G0, за да се предотврати тяхното размножаване. Когато клетъчният цикъл се обърка, нормалният клетъчен растеж се нарушава. Могат да се развият, които да получат контрол върху собствените си сигнали за растеж и да продължат да се възпроизвеждат безпрепятствено.

Клетъчен цикъл и мейоза

Не всички клетки се делят чрез процеса на митоза. Организмите, които се размножават по полов път, също претърпяват тип клетъчно делене, наречен мейоза. Мейозата се появява в и е подобна на процеса на митоза. След пълен клетъчен цикъл обаче в мейозата се образуват четири дъщерни клетки. Всяка клетка съдържа половината от броя на хромозомите на първоначалната (родителска) клетка. Това означава, че половите клетки са. Когато хаплоидните мъжки и женски зародишни клетки се комбинират в процес, наречен, те образуват един, наречен зигота.

Клетъчно делене - набор от процеси, поради които две или повече дъщерни клетки се образуват от една клетка майка. Клетъчното делене е биологичната основа на живота. В случай на едноклетъчни организми, чрез клетъчно делене се образуват нови организми. В многоклетъчните организми клетъчното делене е свързано с безполово и полово размножаване, растеж и възстановяване на много от техните структури. Основната задача на клетъчното делене е предаването на наследствена информация на следващото поколение. Прокариотните клетки нямат образувано ядро, така че тяхното клетъчно делене на две по-малки дъщерни клетки, известни като двоично разделяне, по-лесно и по-бързо. При еукариотите се различават няколко вида клетъчно делене:

митотично разделение - деление, при което две дъщерни клетки с еднакъв набор от хромозоми се образуват от една майчина клетка (за соматични клетки)

мейотично разделяне - разделение, при което четири дъщерни клетки се образуват от една майчина клетка с половин (хаплоиден) набор от хромозоми (при организми със сексуално размножаване)

начинаещ - деление, при което две дъщерни клетки се образуват от една майчина клетка, една от които е по-голяма от другата (например в дрождите)

множествено разделяне (шизогония) - деление, при което много дъщерни клетки се образуват от една клетка-майка (например в маларийния плазмодий).

Клетъчното делене е част от клетъчния цикъл. Клетъчен цикъл - това е периодът на съществуване на клетката от едно разделение в друго. Продължителността на този период е различна за различните организми (например, бактериите - 20-30 минути, за човешките левкоцити - 4-5 дни) и зависи от възрастта, температурата, количеството ДНК, клетъчния тип и други подобни. При едноклетъчните организми клетъчният цикъл съвпада с живота на индивида, а при многоклетъчните организми клетките на тялото, които се делят непрекъснато, съвпадат с митотичния цикъл. Молекулните процеси, които протичат по време на клетъчния цикъл, са последователни. Изпълнението на клетъчния цикъл в обратна посока е невъзможно. Важна характеристика на всички еукариоти е, че фазите на преекспониране на клетъчния цикъл подлежат на точна координация. Една фаза от клетъчния цикъл се заменя с друга в строго установен ред и преди началото на следващата фаза всички биохимични процеси, характерни за предходната фаза, са правилно завършени. Нарушенията в клетъчния цикъл могат да доведат до хромозомни аномалии. Например, част от хромозомите могат да бъдат загубени, разпределени неадекватно между две дъщерни клетки и други подобни. Такива хромозомни аномалии са характерни за раковите клетки. Има два основни класа регулаторни молекули, които насочват клетъчния цикъл. Това са циклини и циклин-зависими киназни ензими. L. Hartwell, R. Hunt и P. Nurse получиха през 2001 г. Нобелова награда за медицина и физиология за откриването на тези централни молекули в регулацията на клетъчния цикъл.

Основните периоди на клетъчния цикъл са интерфаза, митоза и цитокинеза.

Клетъчен цикъл \u003d Интерфаза + митоза + цитокинеза

Междуфазна (лат. Между - между, фаза - външен вид) - периодът между клетъчните деления или от клетъчното делене до нейната смърт.

Продължителността на интерфазата, като правило, е до 90% от времето на целия клетъчен цикъл. Основната характеристика на междуфазните клетки е състоянието на деспирализация на хроматина. В клетките, които са загубили способността да се делят (например неврони), интерфазата ще бъде периодът от последната митоза до смъртта на клетката.

Интерфазата осигурява клетъчен растеж, удвояване на молекулите на ДНК, синтез на органични съединения, възпроизвеждане на митохондрии, натрупва енергия в АТФ, която е необходима за осигуряване на клетъчното делене.

Интерфазата включва пресинтетичния, синтетичния и постсинтетичния периоди. Пресинтетичен период (G1-фаза) - характеризира се с клетъчен растеж. През този период, който е най-дълъг, клетките растат, диференцират се и изпълняват своите функции. В диференцирани клетки, които вече не се делят, няма фаза G1 в клетъчния цикъл. Такива клетки са в период на покой (G0-фаза). Синтетичен период (S-фаза) е период, чието основно събитие е удвояване на ДНК. Всяка хромозома в този период става бихроматидна. Постсинтетичен период (G2-фаза) - периодът на непосредствена подготовка за митоза.

Основни събития по време на междуфазната

период	Основни процеси
Пресинтетичен (G1-фаза, най-дългата, от 10 часа до няколко дни)	■ формиране на основните органели; ■ ядрото произвежда тРНК, тРНК, рРНК; ■ интензивни биосинтетични процеси и засилен растеж на клетките
Синтетични (S-фаза, продължителността му е 6-10 часа)	■ ДНК репликация и синтез на хистони и трансформация на хромозомата в двухроматидни структури; ■ удвояване на центриолите
Постсинтетичен (G2-фаза, продължителността й е 3-4 часа)	■ отделяне, формиране на основните нови органели; ■ разрушаване на цитоскелета; ■ засилен синтез на протеини, липиди, въглехидрати, РНК, АТФ и др. \|

Митозата е основният тип деление на еукариотните клетки. Този раздел се състои от 4 фази ( профаза, метафаза, анафаза, телофаза) и продължава от няколко минути до 2-3 часа.

Цитокинеза (или цитотомия) - разделяне на цитоплазмата на еукариотна клетка, което се случва, след като клетката е разделила ядрото (митоза). В повечето случаи цитоплазмата и органелите на клетката се разпределят приблизително еднакво между дъщерните клетки. Изключение прави оогенезата, по време на която бъдещата яйцеклетка получава почти цялата цитоплазма и органели, докато полярните тела почти не ги съдържат и скоро отмират. В случаите, когато ядреното делене не е придружено от цитокинеза, се образуват многоядрени клетки (например напречни мускулни влакна). Цитокинезата възниква веднага след телофазата. В животинските клетки по време на телофазата плазмената мембрана започва да пълзи навътре при екватора (под действието на микрофиламенти) и разделя клетката наполовина. В растителните клетки на екватора с микрофиламенти се образува малко тяло - фрагмобласт. Митохондриите, EPS, апаратът на Голджи и рибозомите се преместват към него. Мехурчетата от апарата на Голджи се комбинират, образувайки клетъчна плочка, която се разширява и се слива с клетъчната стена на майчината клетка.

БИОЛОГИЯ +Апоптоза е феноменът на програмирана клетъчна смърт. За разлика от друг вид клетъчна смърт - некроза- по време на апоптоза не настъпва разрушаване на цитоплазматичната мембрана и съответно съдържанието на клетката не навлиза в извънклетъчната среда. Характерна особеност е фрагментацията на ДНК от специфичен ензим ендонуклеза на фрагменти. Процесът на апоптоза, който е необходим за физиологичната регулация на броя на клетките в тялото, за унищожаването на старите клетки, за есенното падане на листата, за цитоксичното действие на лимфоцитите убийци, за ембриогенезата на организма и др. Нарушаването на нормалната клетъчна апоптоза води до неконтролирана клетъчна пролиферация и поява на тумор.

Растеж на човешкото тяло поради увеличаване на размера и броя на клетките, докато последната се осигурява от процеса на делене или митоза. Клетъчната пролиферация се случва под въздействието на извънклетъчните растежни фактори и самите клетки преминават през повтаряща се последователност от събития, известни като клетъчен цикъл.

Има четири основни фаза: G1 (пресинтетичен), S (синтетичен), G2 (постсинтетичен) и M (митотичен). Това е последвано от разделянето на цитоплазмата и плазмената мембрана, което води до две еднакви дъщерни клетки. Фазите Gl, S и G2 са част от интерфазата. Репликацията на хромозома се появява по време на синтетичната фаза или S-фазата.
Повечето клетки не подлежи на активно разделяне, тяхната митотична активност се потиска по време на GO фазата, която е част от G1 фазата.

Продължителност на М-фазата е 30-60 минути, докато целият клетъчен цикъл отнема около 20 ч. В зависимост от възрастта, нормалните (нетуморни) човешки клетки претърпяват до 80 митотични цикъла.

Процеси клетъчен цикъл контролирани чрез последователно повтарящо се активиране и инактивиране на ключови ензими, наречени цидин-зависими протеинкинази (CPK), както и техните кофактори, циклини. В този случай под въздействието на фосфокинази и фосфатази се случва фосфорилиране и дефосфорилиране на специални комплекси циклин-CZK, отговорни за началото на определени фази на цикъла.

В допълнение, съответните етапи, подобни на CGK протеините причиняват уплътняване на хромозомите, разкъсване на ядрената обвивка и реорганизация на микротубулите на цитоскелета, за да се образува делително вретено (митотично вретено).

G1-фаза на клетъчния цикъл

G1-фаза - междинен етап между М- и S-фазите, през който се наблюдава увеличаване на количеството на цитоплазмата. Освен това в края на фаза G1 се намира първият контролно-пропускателен пункт, на който се извършва възстановяване на ДНК и се проверяват условията на околната среда (дали са достатъчно благоприятни за преминаване към S-фаза).

В случай, че ядрената ДНК увредена, активността на протеина p53 се увеличава, което стимулира транскрипцията на p21. Последният се свързва със специфичен циклин-CZK-комплекс, който е отговорен за прехвърлянето на клетката в S-фаза и инхибира нейното делене на етапа на Gl-фаза. Това позволява на възстановяващите ензими да възстановят повредени фрагменти на ДНК.

Когато възникнат патологии p53 репликация на протеин на дефектна ДНК продължава, което позволява на делящите се клетки да натрупват мутации и допринася за развитието на туморни процеси. Ето защо p53 често се нарича „пазител на генома“.

G0-фаза на клетъчния цикъл

Клетъчната пролиферация при бозайници е възможна само с участието на тези, секретирани от други клетки извънклетъчни растежни фактори, които упражняват своя ефект чрез каскадна трансдукция на сигнали на протоонкогени. Ако по време на фаза G1 клетката не получи съответните сигнали, тогава тя напуска клетъчния цикъл и преминава в състояние G0, в което може да бъде в продължение на няколко години.

G0 блокът възниква с помощта на протеини, потискащи митозата, един от които е протеин на ретинобластом (Rb протеин), кодиран от нормални алели на гена на ретинобластома. Този протеин се свързва с наклонени регулаторни протеини, блокирайки стимулирането на транскрипцията на гени, необходими за клетъчната пролиферация.

Извънклетъчните растежни фактори унищожават блока чрез активиране Gl-специфични циклинови-CZK-комплекси, които фосфорилират Rb протеина и променят неговата конформация, в резултат на което връзката с регулаторните протеини се прекъсва. В този случай последните активират транскрипцията на гените, кодирани от тях, които задействат процеса на пролиферация.

S фаза на клетъчния цикъл

Стандартно количество двуверижна ДНК във всяка клетка, съответстваща на диплоидния набор от едноверижни хромозоми, обикновено се обозначава като 2С. Наборът 2C се поддържа през цялата G1 фаза и се удвоява (4C) по време на S-фазата, когато се синтезира нова хромозомна ДНК.

От края S-фази и преди М фазата (включително фазата G2), всяка видима хромозома съдържа две тясно свързани ДНК молекули, наречени сестрински хроматиди. По този начин в човешките клетки, от края на S-фазата до средата на М-фазата, има 23 двойки хромозоми (46 видими единици), но 4C (92) двойни спирали от ядрена ДНК.

В процеса митоза има разпределение на едни и същи набори хромозоми върху две дъщерни клетки, така че всяка от тях съдържа 23 двойки 2С ДНК молекули. Трябва да се отбележи, че фазите G1 и G0 са единствените фази на клетъчния цикъл, през които 2С-наборът от ДНК молекули съответства на 46 хромозоми в клетките.

G2-фаза на клетъчния цикъл

Секундата check point, на който се проверява размерът на клетката, е в края на G2 фазата, разположена между S-фазата и митозата. Освен това на този етап, преди да се пристъпи към митоза, се проверява пълнотата на репликацията и целостта на ДНК. Митоза (М-фаза)

1. Профаза... Хромозомите, всяка от които се състои от две еднакви хроматиди, започват да се уплътняват и стават видими вътре в ядрото. На противоположните полюси на клетката вретеновиден апарат започва да се образува от тубулинови влакна около две центрозоми.

2. Прометафаза... Настъпва отделяне на ядрената мембрана. Кинетохорите се образуват около хромозомни центромери. Тубулиновите влакна проникват в ядрото и се концентрират близо до кинетохорите, свързвайки ги с влакна, излъчвани от центрозомата.

3. Метафаза... Напрежението върху влакната принуждава хромозомите да се подредят в средата между полюсите на вретеното, като по този начин образуват метафазната плоча.

4. Анафаза... ДНК на центромера, разделена между сестрински хроматиди, се дублира, хроматидите се отделят и се разминават по-близо до полюсите.

5. Телофаза... Отделени сестрински хроматиди (които отсега нататък се считат за хромозоми) достигат до полюсите. Около всяка от групите се появява ядрена мембрана. Кондензираният хроматин се разсейва и се образуват ядрата.

6. Цитокинеза... Клетъчната мембрана се свива и в средата между полюсите се образува разцепна бразда, която в крайна сметка разделя двете дъщерни клетки.

Центрозомен цикъл

В фаза G1 време има разделяне на двойка центриоли, свързани с всяка центрозома. По време на фазите S и G2 се образува нова дъщерна центриола вдясно от старите центриоли. В началото на М-фазата центрозомата се разделя, две дъщерни центрозоми се отклоняват към полюсите на клетката.

Биологичното значение на клетъчното делене. Новите клетки възникват от разделянето на съществуващите. Ако едноклетъчният организъм се раздели, тогава от него се образуват два нови. Многоклетъчен организъм също започва своето развитие, най-често от една клетка. Чрез множество деления се образуват огромен брой клетки, които изграждат тялото. Клетъчното делене осигурява възпроизводството и развитието на организмите, което означава приемственост на живота на Земята.

Клетъчен цикъл - животът на клетката от момента на нейното формиране в процеса на делене на майчината клетка до нейното собствено деление (включително това деление) или смърт.

По време на този цикъл всяка клетка расте и се развива по такъв начин, че успешно да изпълнява функциите си в тялото. Освен това клетката функционира за определено време, след което или се разделя, образувайки дъщерни клетки, или умира.

При различните видове организми клетъчният цикъл отнема различно време: например в бактерии продължава около 20 минути, ресничести обувки - от 10 до 20 ч. Клетките на многоклетъчните организми в ранните стадии на развитие често се делят и тогава клетъчните цикли се удължават значително. Например, веднага след раждането на човек, мозъчните клетки се разделят огромен брой пъти: 80% от мозъчните неврони се образуват през този период. Повечето от тези клетки обаче бързо губят способността да се делят, а някои оцеляват до естествената смърт на тялото, като изобщо не се делят.

Клетъчният цикъл се състои от интерфаза и митоза (фиг. 54).

Междуфазна- интервалът на клетъчния цикъл между две деления. През цялата интерфаза хромозомите не са спираловидни; те са в клетъчното ядро \u200b\u200bпод формата на хроматин. Обикновено интерфазата се състои от три периода: предсинтетичен, синтетичен и постсинтетичен.

Пресинтетичен период (G,)- най-дългата част от интерфазата. Може да продължи в различни видове клетки от 2 - 3 часа до няколко дни. През този период клетката расте, броят на органелите се увеличава, енергията и веществата се натрупват за последващо удвояване на ДНК - По време на Gj-периода всяка хромозома се състои от една хроматида, т.е. броя на хромозомите ( p) и хроматиди (от) мачове. Набор от хромозоми и хро-

matid (ДНК молекули) на диплоидна клетка в G r периода на клетъчния цикъл може да се изрази чрез писане 2p2s.

В синтетичния период (S)настъпва дублиране на ДНК, както и синтеза на протеини, необходими за последващото образуване на хромозоми. INв същия период се наблюдава удвояване на центриолите.

ДНК се удвоява репликация.По време на репликацията, специални ензими разкъсват две вериги на оригиналната родителска ДНК молекула, прекъсвайки водородните връзки между комплементарните нуклеотиди. Молекулите на ДНК полимераза, основният ензим на репликация, се свързват с отделените вериги. Тогава молекулите на ДНК полимераза започват да се движат по родителските вериги, като ги използват като шаблони, и синтезират нови дъщерни вериги, като подбират нуклеотиди за тях според принципа на комплементарност (фиг. 55). Например, ако част от родителската ДНК верига има нуклеотидна последователност A C G T G A, тогава частта от дъщерната верига ще има формата THCATsT. INследователно репликацията е посочена като реакции на матричен синтез. INв резултат на репликацията се образуват две идентични двуверижни ДНК молекули INсъставът на всеки от тях включва една верига от оригиналната родителска молекула и една новосинтезирана дъщерна верига.

Към края на S-периода всяка хромозома вече се състои от две еднакви сестрински хроматиди, свързани помежду си в зоната на центромера. Броят на хроматидите във всяка двойка хомоложни хромозоми става равен на четири. По този начин, наборът от хромозоми и хроматиди на диплоидна клетка в края на S-периода (т.е. след репликация) се изразява с нотация 2p4s.

Постсинтетичен период (G 2)настъпва след дублиране на ДНК - По това време клетката натрупва енергия и синтезира протеини за предстоящото делене (например белтъкът тубулин за изграждане на микротубули, които впоследствие образуват делително вретено). По време на целия период на С2, наборът от хромозоми и хроматиди в клетката остава непроменен - \u200b\u200b2n4s.

Интерфазата завършва и започва дивизия,в резултат на което се образуват дъщерни клетки. По време на митозата (основният начин на деление на еукариотните клетки), сестринските хроматиди на всяка хромозома се отделят една от друга и попадат в различни дъщерни клетки. Следователно младите дъщерни клетки, влизащи в нов клетъчен цикъл, имат набор 2p2s.

По този начин клетъчният цикъл обхваща периода от появата на клетката до пълното й разделяне на две дъщерни клетки и включва интерфаза (G r, S-, C 2 -периоди) и митоза (вж. Фиг. 54). Такава последователност от периоди на клетъчния цикъл е характерна за постоянно делящите се клетки, например за клетки от растежния слой на епидермиса на кожата, червения костен мозък, лигавицата на стомашно-чревния тракт на животните, клетките на образователната тъкан на растенията. Те са в състояние да споделят на всеки 12 до 36 часа.

За разлика от това, повечето клетки на многоклетъчния организъм поемат по пътя на специализация и след преминаване през част от Gj-периода могат да преминат в т.нар. период на почивка (Go-период).Клетките в G n -периода изпълняват специфичните си функции в организма, в тях протичат метаболизъм и енергийни процеси, но няма подготовка за репликация. Такива клетки, като правило, трайно губят способността си да се делят. Примерите включват неврони, клетки на лещата и много други.

Въпреки това, някои клетки в Gn-периода (например левкоцити, чернодробни клетки) могат да го напуснат и да продължат клетъчния цикъл, преминавайки през всички периоди на интерфаза и митоза. Така че, чернодробните клетки могат отново да придобият способността да се делят след няколко месеца в период на покой.

Клетъчна смърт. Смъртта (смъртта) на отделни клетки или техните групи се среща постоянно при многоклетъчните организми, както и смъртта на едноклетъчните организми. Клетъчната смърт може да бъде разделена на две категории: некроза (от гръцки. некрос - мъртви) и апоптоза, която често се нарича програмирана клетъчна смърт или дори клетъчно самоубийство.

Некроза- смърт на клетки и тъкани в жив организъм, причинена от действието на увреждащи фактори. Причините за некроза могат да бъдат излагане на високи и ниски температури, йонизиращо лъчение, различни химикали (включително токсини, отделяни от патогени). Некротична клетъчна смърт се наблюдава и в резултат на механичното им увреждане, нарушаване на кръвоснабдяването и инервацията на тъканите, в случай на алергични реакции.

В увредените клетки мембранната пропускливост е нарушена, синтезът на протеини спира, други метаболитни процеси спират, разрушаването на ядрото, органелите и накрая се случва цялата клетка. Характеристика на некрозата е, че цели групи клетки претърпяват такава смърт (например, при инфаркт на миокарда, част от сърдечния мускул, съдържаща много клетки, отмира поради спирането на доставката на кислород). Обикновено умиращите клетки се атакуват от левкоцити и в зоната на некроза се развива възпалителна реакция.

Апоптоза- програмирана клетъчна смърт, регулирана от тялото. По време на развитието и функционирането на организма някои от неговите клетки умират без директни увреждания. Този процес протича на всички етапи от живота на организма, дори в ембрионалния период.

В организма на възрастните планираната клетъчна смърт също настъпва постоянно. Милиони клетки умират от кръв, кожен епидермис, лигавица на стомашно-чревния тракт и др. След овулация част от яйчниковите фоликуларни клетки умират, след лактация - клетки на гърдата. В тялото на възрастен човек 50-70 милиарда клетки умират всеки ден в резултат на апоптоза. По време на апоптозата клетката се разпада на отделни фрагменти, заобиколени от плазмалема. Обикновено фрагменти от мъртви клетки се поемат от левкоцити или съседни клетки, без да предизвикват възпалителен отговор. Попълването на изгубените клетки се осигурява чрез разделяне.

По този начин апоптозата прекъсва безкрайността на клетъчните деления. От „раждането си“ до апоптозата клетките претърпяват определен брой нормални клетъчни цикли. След всеки от тях клетката преминава или към нов клетъчен цикъл, или към апоптоза.

1. Какво представлява клетъчният цикъл?

2. Какво се нарича интерфаза? Кои са основните събития, случващи се в периодите G, S - и 0 2 - на интерфазата?

3. Какви клетки се характеризират с G 0 -nepnofl? Какво се случва през този период?

4. Как се извършва репликацията на ДНК?

5. ДНК молекулите, които изграждат хомоложни хромозоми, еднакви ли са? Съставът на сестрински хроматиди? Защо?

6. Какво е некроза? Апоптоза? Какви са приликите и разликите между некрозата и апоптозата?

7. Какво е значението на програмираната клетъчна смърт в живота на многоклетъчните организми?

8. Защо смятате, че преобладаващото мнозинство от живите организми имат ДНК като основен пазител на наследствената информация, докато РНК изпълнява само спомагателни функции?

Глава 1. Химични компоненти на живите организми

§ 1. Съдържанието на химични елементи в организма. Макро и микроелементи
§ 2. Химични съединения в живите организми. Неорганични вещества

Глава 2. Клетка - структурна и функционална единица на живите организми

§ 10. История на откриването на клетката. Създаване на клетъчна теория
§ 15. Ендоплазмен ретикулум. Комплекс Голджи. Лизозоми

Глава 3. Метаболизъм и преобразуване на енергия в тялото

§ 24. Общи характеристики на метаболизма и преобразуването на енергията

Глава 4. Структурна организация и регулиране на функциите в живите организми

Размножаването и развитието на организмите, предаването на наследствена информация и регенерацията се основават на клетъчното делене. Клетката като такава съществува само във времевия интервал между деленията.

Периодът на съществуване на клетката от момента на нейното формиране чрез разделянето на майчината клетка (т.е. самото разделяне също е включено в този период) до момента на нейното собствено делене или смърт се нарича жизненоважен или клетъчен цикъл.

Жизненият цикъл на клетката е разделен на няколко фази:

фаза на разделяне (тази фаза е когато настъпва митотично делене);
фаза на растеж (веднага след деленето започва растеж на клетките, той се увеличава в обем и достига някакъв специфичен размер);
фаза на почивка (на тази фаза съдбата на клетката все още не е определена: клетката може да започне подготовка за разделяне или да следва пътя на специализация);
фаза на диференциация (специализация) (възниква в края на фазата на растеж - по това време клетката получава определени структурни и функционални характеристики);
зрелост фаза (периодът на функциониране на клетките, изпълнение на определени функции, в зависимост от специализацията);
фаза на стареене (периодът на отслабване на жизнените функции на клетката, който завършва с нейното делене или смърт).

Продължителността на клетъчния цикъл и броят на включените в него фази са различни в клетките. Например, клетките на нервната тъкан след края на ембрионалния период спират да се делят и функционират през целия живот на организма и след това умират. Друг пример са клетките на ембриона. На етапа на смачкване те, след като завършат едното деление, незабавно преминават към следващото, заобикаляйки едновременно всички останали фази.

Има следните начини за клетъчно делене:

митоза или кариокинеза - непряко разделение;
мейоза или редукционно разделение - разделяне, което е характерно за фазата на зреене на зародишните клетки или образуването на спори при висшите спорови растения.

Митозата е непрекъснат процес, в резултат на който първо се удвоява, а след това и равномерно разпределение на наследствения материал между дъщерните клетки. В резултат на митозата се появяват две клетки, всяка от които съдържа толкова хромозоми, колкото се съдържат в клетката на майката. Защото хромозомите на дъщерните клетки произхождат от майчините хромозоми чрез прецизна репликация на ДНК, техните гени имат абсолютно същата наследствена информация. Дъщерните клетки са генетично идентични с родителските клетки.
По този начин, по време на митоза, има точен трансфер на наследствена информация от родителските към дъщерните клетки. Броят на клетките в тялото се увеличава в резултат на митозата, която е един от основните механизми за растеж. Трябва да се помни, че клетките с различни хромозомни набори могат да се делят чрез митоза - не само диплоидни (соматични клетки на повечето животни), но и хаплоидни (много водорасли, гаметофити от висши растения), триплоидни (покритосеменни ендосперми) или полиплоидни.

Има много видове растения и животни, които се размножават безполово само чрез едно митотично клетъчно делене, т.е. митозата лежи в основата на безполовото размножаване. Благодарение на митозата клетките се заменят и изгубените части на тялото се регенерират, което винаги присъства в една или друга степен във всички многоклетъчни организми. Митотичното клетъчно делене протича под пълен генетичен контрол. Митозата е централно събитие в митотичния цикъл на клетката.

Митотичен цикъл - комплекс от взаимосвързани и хронологично определени събития, настъпващи по време на подготовката на клетката за деление и по време на самото клетъчно деление. Продължителността на митотичния цикъл може да варира значително при различните организми. Най-кратките митотични цикли се откриват при разцепване на яйца на някои животни (например при златните рибки първите деления на разцепване се случват на всеки 20 минути). Най-често срещаната продължителност на митотичните цикли е 18-20 часа. Има и цикли с продължителност няколко дни. Дори в различни органи и тъкани на един организъм, продължителността на митотичния цикъл може да бъде различна. Например при мишки клетките на епителната тъкан на дванадесетопръстника се делят на всеки 11 часа, на йеюнума на всеки 19 часа и в роговицата на окото на всеки 3 дни.

Кои точно фактори подтикват клетката към митоза не са известни на учените. Съществува предположение, че основната роля тук играе ядрено-цитоплазменото съотношение (съотношението на обемите на ядрото и цитоплазмата). Съществуват също доказателства, че умиращите клетки произвеждат вещества, които могат да стимулират клетъчното делене.

В митотичния цикъл се разграничават две основни събития: междуфазна и себе си разделение .

Новите клетки се формират в два последователни процеса:

митоза, водеща до удвояване на ядрото;
цитокинеза - разделяне на цитоплазмата, при което се появяват две дъщерни клетки, всяка съдържаща по едно дъщерно ядро.

Самото клетъчно делене обикновено отнема 1-3 часа, поради което основната част от живота на клетката протича във фаза. Междуфазна наречен времеви интервал между две клетъчни деления. Продължителността на интерфазата обикновено е до 90% от целия клетъчен цикъл. Интерфазата се състои от три периода: пресинтетичен или G 1, синтетични или S, и постсинтетичен или G 2.

Пресинтетичен периодът е най-дългият интерфазен период, продължителността му варира от 10 часа до няколко дни. Веднага след разделянето се възстановяват характеристиките на организацията на междуфазната клетка: завършва образуването на ядрото, настъпва интензивен синтез на протеини в цитоплазмата, което води до увеличаване на масата на клетките, образува се запас от ДНК прекурсори, ензими, катализиращи реакцията на репликация на ДНК и т.н. Тези. в пресинтетичния период протичат процеси на подготовка за следващия период на интерфазата - синтетичния.

Продължителност синтетични периодът може да се различава: при бактериите това е няколко минути, в клетките на бозайници може да достигне 6-12 часа. В синтетичния период настъпва удвояване на ДНК молекулите - основното събитие на интерфазата. В този случай всяка хромозома става дихроматидна и броят им не се променя. Едновременно с репликацията на ДНК в цитоплазмата настъпва интензивен процес на синтез на протеини, изграждащи хромозомите.

Въпреки факта, че се нарича период G 2 постсинтетичен , процесите на синтез на този етап от интерфазата продължават. Нарича се постсинтетичен само защото започва след края на процеса на ДНК синтез (репликация). Ако в пресинтетичния период се извършва растеж и подготовка за синтез на ДНК, то в постсинтетичния период клетката се подготвя за деление, което също се характеризира с интензивни процеси на синтез. През този период продължава процесът на синтез на протеини, изграждащи хромозомите; синтезират се енергийни вещества и ензими, които са необходими за осигуряване на процеса на клетъчно делене; започва спирализация на хромозомите, синтезират се протеини, които са необходими за изграждането на митотичния апарат на клетката (деление на вретеното); има увеличение на масата на цитоплазмата и обемът на ядрото значително се увеличава. В края на постсинтетичния период клетката започва да се дели.