Головна Дисбактеріоз Клітинний цикл. розподіл клітин. Життєвий цикл клітини: фази, періоди. Життєвий цикл вірусу в клітині господаря Клітинний цикл включає 2 стадії

Клітинний цикл. розподіл клітин. Життєвий цикл клітини: фази, періоди. Життєвий цикл вірусу в клітині господаря Клітинний цикл включає 2 стадії

Фази G1, S та G2 клітинного циклу разом називаються інтерфазою. Клітка, що ділиться, проводить більшу частину свого часу саме в інтерфазі, оскільки при підготовці до поділу вона росте. Фаза мітозу пов'язана з поділом ядерних з наступним цитокінезом (розподіл цитоплазми на дві окремі клітини). Наприкінці мітотичного циклу утворюються дві різні. Кожна клітка містить ідентичний генетичний матеріал.

Час, необхідне завершення поділу клітини залежить від її типу. Наприклад, клітини в кістковому мозку, клітини шкіри, клітини шлунка та кишечника, діляться швидко та постійно. Інші клітини діляться за потреби, замінюючи пошкоджені або мертві клітини. До таких типів клітин відносяться клітини нирок, печінки та легень. Інші, у тому числі нервові клітини, припиняють поділ після дозрівання.

Періоди та фази клітинного циклу

Схема основних фаз клітинного циклу

Два основні періоди клітинного циклу еукаріотів включають інтерфазу та мітоз:

Інтерфаза

Під час цього періоду клітина подвоює свою і синтезує ДНК. За оцінками, клітина, що ділиться, витрачає близько 90-95% свого часу на інтерфазу, яка складається з наступних 3-х фаз:

Фаза G1:проміжок часу до синтезу ДНК. У цій фазі клітина збільшує свої розміри та кількість, готуючись до поділу. у цій фазі диплоїдні, що означає наявність двох наборів хромосом.
S-фаза:етап циклу, протягом якого синтезується ДНК У більшості клітин є вузьке часове вікно, протягом якого відбувається синтез ДНК. Зміст хромосом у цій фазі подвоюється.
Фаза G2:період після синтезу ДНК, але на початок мітозу. Клітина синтезує додаткові білки та продовжує збільшуватися у розмірах.

Фази мітозу

Під час мітозу та цитокінезу вміст материнської клітини рівномірно розподіляється між двома дочірніми клітинами. Мітоз має п'ять фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза та телофаза.

Цитокінез

Цитокінез – процес поділу цитоплазми в еукаріотичних клітинах, які продукують різні дочірні клітини. Цитокінез виникає наприкінці клітинного циклу після мітозу або .

При розподілі клітин тварин цитокінез виникає, коли скорочувальне кільце утворює розщеплену борозну, яка затискає клітинну мембрану навпіл. У будується клітинна платівка, яка ділить клітину на дві частини.

Як тільки клітина завершить всі фази клітинного циклу, вона повертається у фазу G1 і весь цикл знову повторюється. Клітини організму також здатні перебувати у стан спокою, який називається фазою Gap 0 (G0) у будь-який момент свого життєвого циклу. Вони можуть залишатися на цій стадії протягом дуже тривалого періоду часу, поки не надійдуть сигнали проходження через клітинний цикл.

Клітини, які містять генетичні мутації, постійно поміщаються у фазу G0, щоб перешкоджати їх реплікуванню. Коли клітинний цикл йде не так, як треба, порушується нормальне зростання клітин. Можуть розвинутись, які отримують контроль над своїми власними сигналами зростання та продовжують розмножуватися безперешкодно.

Клітинний цикл та мейоз

Не всі клітини діляться через процес мітозу. Організми, які розмножуються статевим шляхом, також піддаються типу клітинного поділу, що називається мейозом. Мейоз виникає і аналогічний процесу мітозу. Однак після повного клітинного циклу в мейозі утворюються чотири дочірні клітини. Кожна клітина містить половину числа хромосом вихідної (батьківської) клітини. Це означає, що статеві клітини є . Коли гаплоїдні чоловічі та жіночі статеві клітини об'єднуються в процесі, що називається, вони утворюють одну, яку називають зиготою.

Розподіл клітини- Сукупність процесів, завдяки яким з однієї материнської клітини утворюється дві або більше дочірніх клітин.Розподіл клітин є біологічною основою життя. У разі одноклітинних організмів завдяки поділу клітин утворюються нові організми. У багатоклітинних організмів з розподілом клітин пов'язане безстатеве та статеве рорзмноження, зростання та відновлення багатьох їх структур. Першочерговим завданням поділу клітини є передача спадкової інформації наступного покоління. Клітини прокаріотів не мають сформованого ядра, тому їх розподіл клітин на дві менших дочірніх, відомий як бінарний поділ,здійснюється простіше та швидше. У еукаріотів виділяють кілька типів поділу клітин:

Мітотичний поділ- поділ, при якому з однієї материнської клітини утворюється дві дочірні клітини з таким же набором хромосом (для соматичних клітин)

мейотичний поділ -поділ, при якому з однієї материнської клітини утворюється чотири дочірні клітини з половинним (гаплоїдним) набором хромосом (у організмів зі статевим розмноженням)

брунькування -поділ, при якому з однієї материнської клітини утворюється дві дочірні клітини, одна з яких за розмірами перевершує іншу (наприклад, у дріжджів)

множинний поділ(шизогонія) – поділ, при якому з однієї материнської клітини утворюється багато дочірніх клітин (наприклад, у малярійного плазмодія).

Розподіл клітини є частиною клітинного циклу. Клітинний цикл- Це період існування клітини від одного поділу до іншого.Тривалість цього періоду різна у різних організмів (наприклад, у бактерій – 20-30 хв, для лейкоцитів людини – 4-5 діб) і залежить від віку, температури, кількості ДНК, типу клітин тощо. У одноклітинних клітинний цикл збігається з життям особини, а багатоклітинних організмів у клітин тіла, які безперервно діляться, збігається з мітотичним циклом. Молекулярні процеси, що відбуваються протягом клітинного циклу, є послідовними. Здійснення клітинного циклу у зворотному напрямку неможливе. Важливою рисою всіх еукаріотів є те, що перебігризних фаз клітинного циклу підлягає точної координації. Одна фаза клітинного циклу змінюється іншою у строго встановленому порядку, причому перед початком наступної фази мають належним чином завершитися всі біохімічні процеси, характерні для попередньої фази. Збої під час клітинного циклу можуть призвести до хромосомних аномалій. Наприклад, частина хромосом може бути втрачена, неадекватно розподілена між двома дочірніми клітинами тощо. Подібні хромосомні порушення характерні для ракових клітин. Існує два основних класи регуляторних молекул, які спрямовують клітинний цикл. Це цикліни та циклін-залежні ферменти-кінази. Л. Гартвел, Р. Хант та П. Нерс отримали Нобелівську премію в галузі медицини та фізіології 2001 року при відкритті цих центральних молекул у регуляції клітинного циклу.

Основними періодами клітинного циклу є інтерфаза, мітоз та цитокінез.

Клітинний цикл= Інтерфаза + Мітоз + Цитокінез

Інтерфаза (лат. Inter - між, phasis - поява) - Період між поділами клітини або від поділу клітини до її загибелі.

Тривалість інтерфази, як правило, становить до 90% часу всього клітинного циклу. Основною ознакою інтерфазних клітин є деспіралізований стан хроматину. У клітин, які втратили здатність до поділу (наприклад, нейронів), інтерфаза буде періодом від останнього мітозу до смерті клітини.

Інтерфаза забезпечує зростання клітин, подвоєння молекул ДНК, синтез органічних сполук, розмноження мітохондрій, у ній відбувається накопичення енергії в АТФ, яка необхідна забезпечення розподілу клітин.

Інтерфаза включає пресинтетичний, синтетичний та постсинтетичний періоди. Пресинтетичний період(G1-фаза) – характеризується зростанням клітини. У цей період, який є найтривалішим, клітини ростуть, диференціюються та виконують свої функції. У диференційованих клітин, які більше не діляться, у клітинному циклі відсутня G1-фаза. Такі клітини перебувають у періоді спокою (G0-фаза). Синтетичний період(S-фаза) – це період, основною подією якого є подвоєння ДНК. Кожна хромосома у цьому періоді стає двороматидною. Постсинтетичний період(G2-фаза) – період безпосередньої підготовки до мітозу.

Основні події під час інтерфази

період	Основні процеси
Пресинтетичний(G1-фаза, найдовша, від 10 год до кількох діб)	■ утворення основних органел; ■ ядерце виробляє мРНК, тРНК, рРНК; ■ інтенсивні процеси біосинтезу та посилене зростання клітин
Синтетичний(S-фаза, її тривалість – 6-10 год)	■ реплікація ДНК та синтез гістонів та перетворення хромосоми у двохроматидні структури; ■ подвоєння центріолей
Постсинтетичний(G2-фаза, її тривалість – 3-4 год)	■ поділ, формування основних нових органел; ■ руйнування цитоскелета; ■ посилений синтез білків, ліпідів, вуглеводів, РНК, АТФ та ін.

Мітоз є основним типом поділу еукаріотів.Цей розділ складається з 4 фаз ( профаза, метафаза, анафаза, телофаза) і триває від кількох хвилин до 2-3 годин.

Цнтокінез(або цитотомія) - поділ цитоплазми еукаріотичної клітини, який відбувається після того, як у клітці відбувся поділ ядра (каріокінез). У більшості випадків цитоплазма та органели клітини розподіляються між дочірніми клітинами приблизно порівну. Винятком є оогенез, в процесі якого майбутня яйцеклітина отримує практично всю цитоплазму та органели, тоді як полярні тільця їх майже не містять і незабаром відмирають. У тих випадках, коли поділ ядра не супроводжується цитокінезом, утворюються багатоядерні клітини (наприклад, поперечнополосовані м'язові волокна). Цитокінез настає відразу після телофази. У тваринних клітинах під час телофази плазматична мембрана починає вгинатися всередину на рівні екватора (під дією мікрониток) і поділяє клітину навпіл. У рослинних клітинах на екваторі з мікрониток утворюється тільце - фрагмобласт.До нього переміщуються мітохондрії, ЕПС, апарат Гольджі, рибосоми. Пухирці від апарату Гольджі поєднуються і утворюється клітинна платівка, яка розростається і зливається з клітинною стінкою материнської клітини.

БІОЛОГІЯ +Апоптоз- Це явище програмованої смерті клітин. На відміну від іншого виду клітинної смерті – некрозу- при апоптозі і не відбувається руйнування цитоплазматичної мембрани і, відповідно, вміст клітини не потрапляє у позаклітинне середовище. Характерною ознакою є фрагментація ДНК специфічним ферментом ендонуклезою на фрагменти. Процес апоптозу з необхідним для фізіологічного регулювання кількості клітин організму, для знищення старих клітин, для осіннього листопада, для цитоксичної дії лімфоцитів-кілерів, для ембріогенезу організму та ін. Порушення нормального апоптозу клітин призводить до неконтрольованого розмноження клітин та появи пухлини.

Зростання тіла людиниобумовлений збільшенням розміру та кількості клітин, при цьому останнє забезпечується процесом поділу, або мітозом. Проліферація клітин відбувається під впливом позаклітинних факторів росту, а самі клітини проходять через послідовність подій, що повторюється, відому як клітинний цикл.

Розрізняють чотири основні фази: G1 (пресинтетична), S (синтетична), G2 (постсинтетична) та М (мітотична). Потім слідує поділ цитоплазми і плазматичної мембрани, внаслідок чого виникають дві однакові дочірні клітини. Фази Gl, S та G2 входять до складу інтерфази. Реплікація хромосом відбувається під час синтетичної фази або S-фази.
Більшість клітинне схильне до активного поділу, їх мітотична активність пригнічується під час фази GO, що входить до складу фази G1.

Тривалість М-фазистановить 30-60 хв, тоді як весь клітинний цикл проходить приблизно 20 год. Залежно від віку нормальні (не пухлинні) клітини людини зазнають до 80 мітотичних циклів.

Процеси клітинного циклуконтролюються послідовно повторюваними активацією та інактивацією ключових ферментів, званих цикдин залежними протеїнкіназами (ЦЗК), а також їх кофакторів - циклінів. При цьому під впливом фосфокіназ і фосфатаз відбуваються фосфорилювання та дефосфорилювання спеціальних циклін-ЦЗК-комплексів, відповідальних за початок тих чи інших фаз циклу.

Крім того, на відповідних стадіях подібні до ЦЗК-білкивикликають ущільнення хромосом, розрив ядерної оболонки та реорганізацію мікротрубочок цитоскелета з метою формування веретена поділу (мітотичного веретена).

G1-фаза клітинного циклу

G1-фаза- проміжна стадія між М- та S-фазами, під час якої відбувається збільшення кількості цитоплазми. Крім того, в кінці фази G1 розташована перша контрольна точка, на якій відбуваються репарація ДНК та перевірка умов довкілля(досить вони сприятливі для переходу до S-фази).

Якщо ядерна ДНКпошкоджено, посилюється активність білка р53, який стимулює транскрипцію р21. Останній зв'язується зі специфічним циклін-ЦЗК-комплексом, відповідальним за переведення клітини в S-фазу, і гальмує її поділ на стадії Gl-фази. Це дозволяє репараційним ферментам виправити пошкоджені фрагменти ДНК.

У разі виникнення патологій білка Р53 реплікація дефективної ДНКтриває, що дозволяє клітинам, що діляться, накопичувати мутації і сприяє розвитку пухлинних процесів. Саме тому білок р53 часто називають «вартовим геному».

G0-фаза клітинного циклу

Проліферація клітин у ссавців можлива лише за участю секретованих іншими клітинами позаклітинних факторів зростання, які мають свій вплив через каскадну сигнальну трансдукцію протоонкогенів. Якщо під час фази G1 клітина не отримує відповідних сигналів, вона виходить із клітинного циклу і перетворюється на стан G0, у якому може бути кілька років.

Блок G0 відбувається за допомогою білків - супресорів мітозу, один з яких - ретинобластомний білок(Rb-білок), що кодується нормальними алелями гена ретинобластоми. Цей білок прикріплюється до особливих регуляторних протеїнів, блокуючи стимуляцію транскрипції генів, необхідні проліферації клітин.

Позаклітинні фактори зростання руйнують блок шляхом активації Gl-специфічних циклін-ЦЗК-комплексів, які фосфорилируют Rb-білок та змінюють його конформацію, в результаті чого розривається зв'язок з регуляторними білками. При цьому останні активують транскрипцію кодованих ними генів, які запускають процес проліферації.

S фаза клітинного циклу

Стандартна кількість подвійних спіралей ДНКу кожній клітині, що відповідає диплоїдному набору одноланцюжкових хромосом, прийнято позначати як 2С. Набір 2С зберігається протягом фази G1 та подвоюється (4С) під час S-фази, коли синтезується нова хромосомна ДНК.

Починаючи з кінця S-фазиі до М-фази (включаючи фазу G2) кожна видима хромосома містить дві щільно пов'язані один з одним молекули ДНК, які називаються сестринськими хроматидами. Таким чином, у клітинах людини, починаючи з кінця S-фази і до середини М-фази, присутні 23 пари хромосом (46 видимих одиниць), але 4С (92) подвійні спіралі ядерної ДНК.

В процесі мітозувідбувається розподіл однакових наборів хромосом за двома дочірніми клітинами таким чином, щоб у кожній з них містилося по 23 пари 2С-молекул ДНК. Слід зазначити, що фази G1 і G0 - єдині фази клітинного циклу, під час яких у клітинах 46 хромосом відповідає 2С-набір молекул ДНК.

G2-фаза клітинного циклу

Друга контрольна точка, на якій перевіряється розмір клітини, знаходиться в кінці фази G2, розташованої між S-фазою та мітозом. Крім того, на цій стадії, перш ніж перейти до мітозу, відбувається перевірка повноти реплікації та цілісності ДНК. Мітоз (М-фаза)

1. Профаза. Хромосоми, кожна з яких складається з двох однакових хроматид, починають ущільнюватись і стають видимими всередині ядра. На протилежних полюсах клітини навколо двох центросом із волокон тубуліна починає утворюватися веретеноподібний апарат.

2. Прометафаза. Відбувається поділ мембрани ядра. Навколо центромір хромосом формуються кінетохори. Волокна тубуліна проникають всередину ядра і концентруються поблизу кінетохор, з'єднуючи їх з волокнами, що виходять із центросом.

3. Метафаза. Натяг волокон змушує хромосоми шикуватися посередині в лінію між полюсами веретена, формуючи тим самим метафазну пластинку.

4. Анафаза. ДНК-центромір, розділена між сестринськими хроматидами, дуплікується, хроматиди поділяються і розходяться ближче до полюсів.

5. Телофаза. Розділені сестринські хроматиди (які відтоді вважають хромосомами) досягають полюсів. Навколо кожної групи виникає ядерна мембрана. Ущільнений хроматин розсіюється і відбувається формування ядерців.

6. Цитокінез. Клітинна мембрана скорочується і посередині між полюсами утворюється борозна дроблення, яка згодом поділяє дві дочірні клітини.

Цикл центросоми

У час фази G1відбувається поділ пари центріолей, зчеплених із кожною центросомою. Протягом S- та G2-фаз праворуч від старих центріолей формується нова дочірня центріоль. На початку М-фази центросома поділяється, дві дочірні центросоми розходяться до полюсів клітини.

Біологічне значення поділу клітин.Нові клітини виникають у результаті розподілу вже існуючих. Якщо ділиться одноклітинний організм, то з нього утворюються два нові. Багатоклітинний організм також починає свій розвиток найчастіше з однієї клітини. Шляхом багаторазових поділів утворюється дуже багато клітин, які й становлять організм. Розподіл клітин забезпечує розмноження та розвитку організмів, отже, безперервність життя Землі.

Клітинний цикл- Життя клітини з моменту її утворення в процесі розподілу материнської клітини до власного розподілу (включаючи цей поділ) або загибелі.

Протягом цього циклу кожна клітина росте та розвивається таким чином, щоб успішно виконувати свої функції в організмі. Далі клітина функціонує певний час, після якого або ділиться, утворюючи дочірні клітини, або гине.

У різних видів організмів клітинний цикл займає різний час: наприклад, у бактерійвін триває близько 20 хв, у інфузорії туфельки- від 10 до 20 год. Клітини багатоклітинних організмів на ранніх стадіяхРозвитки діляться часто, а потім клітинні цикли значно подовжуються. Наприклад, відразу після народження людини клітини головного мозку діляться величезна кількість разів: 80% нейронів головного мозку формується саме в цей період. Однак більшість цих клітин швидко втрачає здатність до поділу, а частина доживає до природної смерті організму, взагалі не поділяючись.

Клітинний цикл складається з інтерфази та мітозу (рис. 54).

Інтерфаза- Проміжок клітинного циклу між двома поділами. Протягом усієї інтерфази хромосоми неспіралізовані, вони знаходяться в ядрі клітини у вигляді хроматину. Як правило, інтерфаза складається з трьох періодів: пре-синтетичного, синтетичного та постсинтетичного.

Пресинтетичний період (G,)- Найбільш тривала частина інтерфази. Він може тривати у різних типів клітин від 2-Зч до кількох діб. Під час цього періоду клітина зростає, в ній збільшується кількість органоїдів, накопичується енергія і речовини для подальшого подвоєння ДНК. д)та хроматид (с)збігається. Набір хромосом і хро-

матид (молекул ДНК) диплоїдної клітини в G r періоді клітинного циклу можна виразити записом 2п2с.

У синтетичному періоді (S)відбувається подвоєння ДНК, і навіть синтез білків, необхідні подальшого формування хромосом. Уцей період відбувається подвоєння центріолей.

Подвоєння ДНК називають реплікацією.У результаті реплікації спеціальні ферменти роз'єднують два ланцюга вихідної материнської молекули ДНК, розриваючи водневі зв'язок між комплементарними нуклеотидами. З ланцюгами, що розійшлися, зв'язуються молекули ДНК-полімерази — головного ферменту реплікації. Потім молекули ДНК-полімерази починають рухатися вздовж материнських ланцюгів, використовуючи їх як матриці, і синтезувати нові дочірні ланцюги, підбираючи для них нуклеотиди за принципом комплементарності (рис. 55). Наприклад, якщо ділянка материнського ланцюга ДНК має послідовність нуклеотидів А Ц Г Т Г А, то ділянка дочірнього ланцюга матиме вигляд ТГЦАЦТ. Уу зв'язку з цим реплікацію відносять до реакцій матричного синтезу Урезультаті реплікації утворюються дві ідентичні дволанцюжкові молекули ДНК- Усклад кожної з них входить один ланцюжок вихідної материнської молекули і один знову синтезований дочірній ланцюжок.

До кінця S-періоду кожна хромосома складається з двох ідентичних сестринських хроматид, з'єднаних один з одним в області центроміри. Кількість хроматид у кожній парі гомологічних хромосом стає рівним чотирьом. Таким чином, набір хромосом та хроматид диплоїдної клітини в кінці S-періоду (тобто після реплікації) виражається записом 2п4с.

Постсинтетичний період (G2)настає після подвоєння ДНК- У цей час клітина накопичує енергію і синтезує білки для майбутнього поділу (наприклад, білок тубулін для побудови мікротрубочок, що згодом утворюють веретено поділу). Протягом всього 2-періоду набір хромосом і хроматид у клітині залишається незмінним - 2п4с.

Інтерфаза завершується, і починається розподіл,внаслідок якого утворюються дочірні клітини. У ході мітозу (основного способу поділу клітин еукаріотів) сестринські хроматиди кожної хромосоми відокремлюються один від одного і потрапляють у різні дочірні клітини. Отже, молоді дочірні клітини, які вступають у новий клітинний цикл, мають набір 2п2с.

Таким чином, клітинний цикл охоплює проміжок часу від виникнення клітини до повного поділу на дві дочірні і включає інтерфазу (G r , S-, С 2 -періоди) і мітоз (див. рис. 54). Така послідовність періодів клітинного циклу характерна для клітин, що постійно діляться, наприклад для клітин росткового шару епідермісу шкіри, червоного кісткового мозку, слизової оболонки шлунково-кишкового тракту тварин, клітин освітньої тканини рослин. Вони здатні ділитися кожні 12-36 год.

На противагу цьому більшість клітин багатоклітинного організму встають на шлях спеціалізації і після проходження частини Gj-періоду можуть переходити в так званий період спокою (Go-період).Клітини, які у G n -периоде, виконують свої специфічні функції у організмі, у яких протікають процеси обміну речовин і, але відбувається підготовка до реплікації. Такі клітини, як правило, назавжди втрачають здатність до поділу. Прикладами можуть служити нейрони, клітини кришталика ока та багато інших.

Однак деякі клітини, що знаходяться в Gn-періоді (наприклад, лейкоцити, клітини печінки), можуть виходити з нього і продовжувати клітинний цикл, пройшовши всі періоди інтерфази та мітозу. Так, клітини печінки можуть знову набувати здатності до поділу через кілька місяців перебування у періоді спокою.

Клітинна загибель.Загибель (смерть) окремих клітин або їх груп постійно зустрічається у багатоклітинних організмів, як і загибель одноклітинних організмів. Загибель клітин можна поділити на дві категорії: некроз (від грец. некрос- Мертвий) і апоптоз, який часто називають програмованою клітинною смертю або навіть клітинним самогубством.

Некроз- відмирання клітин і тканин у живому організмі, викликане дією факторів, що ушкоджують. Причинами некрозу може бути дія високих і низьких температур, іонізуючих випромінювань, різних хімічних речовин (у тому числі токсинів, що виділяються хвороботворними мікроорганізмами). Некротична загибель клітин спостерігається також внаслідок їх механічного пошкодження, порушення кровопостачання та іннервації тканин при алергічних реакціях.

У повре>вденных клітинах порушується проникність мембран, зупиняється синтез білків, припиняються інші процеси обміну речовин, відбувається руйнація ядра, органоїдів і, нарешті, всієї клітини. Особливістю некрозу є те, що такій загибелі піддаються цілі групи клітин (наприклад, при інфаркті міокарда через припинення постачання киснем відмирає ділянку серцевого м'яза, що містить безліч клітин). Зазвичай клітини, що відмирають, піддаються атаці лейкоцитів, і в зоні некрозу розвивається запальна реакція.

Апоптоз- Запрограмована загибель клітин, регульована організмом. У результаті розвитку та функціонування організму частина його клітин гине без безпосереднього ушкодження. Цей процес протікає всіх стадіях життя організму, навіть у ембріональний період.

У дорослому організмі також відбувається запланована загибель клітин. Мільйонами гинуть клітини крові, епідермісу шкіри, слизової оболонки шлунково-кишкового тракту та ін. Після овуляції гине частина фолікулярних клітин яєчника, після лактації – клітини молочних залоз. В організмі дорослої людини щодня внаслідок апоптозу гине 50—70 мільярдів клітин. При апоптозі клітина розпадається окремі фрагменти, оточені плазмалеммой. Зазвичай фрагменти загиблих клітин поглинаються лейкоцитами чи сусідніми клітинами без запуску запальної реакції. Заповнення втрачених клітин забезпечується шляхом розподілу.

Таким чином, апоптоз перериває нескінченність клітинних поділів. Від свого «народження» до апоптозу клітини проходять певну кількість нормальних клітинних циклів. Після кожного з них клітина переходить або до нового клітинного циклу, або апоптозу.

1. Що таке клітинний цикл?

2. Що називається інтерфазою? Які основні події відбуваються в G r , S- та 0 2 -періодах інтерфази?

3. Для яких клітин характерний G0-nepnofl? Що відбувається у цей період?

4. Як здійснюється реплікація ДНК?

5. Чи однакові молекули ДНК, що входять до складу гомологічних хромосом? До складу сестринських хроматидів? Чому?

6. Що таке некроз? Апоптоз? У чому полягає схожість та відмінності некрозу та апоптозу?

7. Яке значення запрограмованої загибелі клітин у житті багатоклітинних організмів?

8. Як ви вважаєте, чому в переважній більшості живих організмів основним зберігачем спадкової інформації є ДНК, а РНК виконує лише допоміжні функції?

Розділ 1. Хімічні компоненти живих організмів

§ 1. Зміст хімічних елементів у організмі. Макро- та мікроелементи
§ 2. Хімічні сполуки у живих організмах. Неорганічні речовини

Глава 2. Клітина - структурна та функціональна одиниця живих організмів

§ 10. Історія відкриття клітини. Створення клітинної теорії
§ 15. Ендоплазматична мережа. Гольджі комплекс. Лізосоми

Глава 3. Обмін речовин та перетворення енергії в організмі

§ 24. Загальна характеристика обміну речовин та перетворення енергії

Розділ 4. Структурна організаціята регулювання функцій у живих організмах

В основі розмноження та розвитку організмів, передачі спадкової інформації, регенерації лежить поділ клітин. Клітина як така існує лише у часовому інтервалі між поділами.

Період існування клітини з моменту початку її утворення шляхом поділу материнської клітини (тобто саме поділ теж включається в цей період) до моменту власного поділу або смерті називають життєвимабо клітинним циклом.

Життєвий циклклітини поділяють на кілька фаз:

фаза розподілу (Ця фаза, коли відбувається мітотичний поділ);
фаза зростання (відразу після поділу починається зростання клітини, вона збільшується в обсязі та досягає якихось певних розмірів);
фаза спокою (у цій фазі доля клітини надалі поки що не визначена: клітина може розпочати підготовку до поділу, або піти шляхом спеціалізації);
фаза диференціювання (спеціалізації) (настає після закінчення фази зростання - в цей час клітина отримує певні структурні та функціональні особливості);
фаза зрілості (період функціонування клітини, виконання тих чи інших функцій залежно від спеціалізації);
фазу старіння (Період ослаблення життєвих функцій клітини, що закінчується її розподілом або смертю).

Тривалість клітинного циклу та кількість фаз, що входять до нього, у клітин різні. Наприклад, клітини нервової тканини після закінчення ембріонального періоду припиняють ділитися та функціонують протягом усього життя організму, а потім гинуть. Інший приклад, клітини зародка. На стадії дроблення вони, завершивши один поділ, відразу ж переходять до наступного, минаючи, причому всі інші фази.

Існують такі способи поділу клітин:

мітоз або каріокінез - Непряме розподіл;
мейоз або редукційний поділ - Поділ, який характерний для фази дозрівання статевих клітин або утворення спор у вищих спорових рослин.

Мітоз - безперервний процес, в результаті якого спочатку відбувається подвоєння, а потім рівномірний розподіл спадкового матеріалу між дочірніми клітинами. В результаті мітозу з'являються дві клітини, кожна з них містить стільки ж хромосом, скільки містилося в материнській клітині. Т.к. Хромосоми дочірніх клітин походять від материнських хромосом за допомогою точної реплікації ДНК, їх гени мають однакову спадкову інформацію. Дочірні клітини ідентичні батьківській клітині генетично.
Таким чином, при мітоз відбувається точна передача спадкової інформації від батьківської до дочірніх клітин. Кількість клітин в організмі в результаті мітозу збільшується, що є одним із головних механізмів росту. Слід пам'ятати, що мітоз можуть ділитися клітини з різним хромосомним набором - не тільки диплоїдні (соматичні клітини більшості тварин), але і гаплоїдні (багато водоростей, гаметофіти вищих рослин), триплоїдні (ендосперм покритонасінних) або поліплоїдні.

Існує багато видів рослин та тварин, які розмножуються безстатевим шляхом за допомогою лише одного мітотичного поділу клітин, тобто. Мітоз лежить в основі безстатевого розмноження. Завдяки мітозу відбувається заміщення клітин та регенерація втрачених частин тіла, яке завжди присутнє тією чи іншою мірою у всіх багатоклітинних організмів. Мітотичний поділ клітини протікає під генетичним контролем. Мітоз є центральною подією мітотичного циклу клітини.

Мітотичний цикл — комплекс взаємопов'язаних між собою та хронологічно детермінованих подій, що відбуваються протягом підготовки клітини до поділу та протягом самого поділу клітини. У різних організмів тривалість мітотичного циклу може сильно змінюватись. Найбільш короткі мітотичні цикли зустрічаються у яєць деяких тварин, що дробляться (наприклад, у золотої рибки перші поділу дроблення відбуваються через кожні 20 хвилин). Найпоширеніша тривалість мітотичних циклів – 18-20 годин. Трапляються і цикли тривалістю кілька діб. Навіть у різних органах та тканинах одного організму тривалість мітотичного циклу може бути різною. Так наприклад, у мишей клітини епітеліальної тканини дванадцятипалої кишки діляться кожні 11 годин, худої кишки - кожні 19 годин, а в рогівці ока - кожні 3 доби.

Які саме чинники спонукають клітину до мітозу вченим не відомі. Існує припущення, що головну роль тут грає ядерно-цитоплазматичне співвідношення (співвідношення обсягів ядра та цитоплазми). Є також дані, що клітини, що відмирають, продукують речовини, які можуть стимулювати поділ клітини.

У мітотичному циклі виділяють дві основні події: інтерфазу і власне поділ .

Нові клітини утворюються в ході двох послідовних процесів:

мітозу, що призводить до подвоєння ядра;
цитокінезу - розділення цитоплазми, при якому з'являються дві дочірні клітини, що містять по одному дочірньому ядру.

На поділ клітини зазвичай йде 1-3 години, отже основна частина життя клітини проходить в інтерфазі. Інтерфазою називається проміжок часу між двома клітинними поділками.Тривалість інтерфази, як правило, становить до 90% від усього клітинного циклу. Інтерфаза складається із трьох періодів: пресинтетичного або G 1 , синтетичного або S, та постсинтетичного або G2.

Пресинтетичний період найтриваліший період інтерфази, його тривалість становить від 10 годин до кількох діб. Відразу після поділу відновлюються риси організації інтерфазної клітини: завершується формування ядерця, відбувається інтенсивний синтез білків у цитоплазмі, що призводить до збільшення маси клітин, утворюється запас попередників ДНК, ферменти, що каталізують реакцію реплікації ДНК і т.д. Тобто. у пресинтетичний період проходять процеси підготовки до наступного періоду інтерфази – синтетичного.

Тривалість синтетичного періоду може відрізнятися: у бактерій - це кілька хвилин, у клітинах ссавців може сягати 6-12 годин. У синтетичний період відбувається подвоєння молекул ДНК – головна подія інтерфази. У цьому кожна хромосома стає двухроматидной, які кількість не змінюється. Одночасно з реплікацією ДНК у цитоплазмі відбувається інтенсивний процес синтезу білків, що входять до складу хромосом.

Незважаючи на те, що період G 2 називають постсинтетичним , Процеси синтезу на цьому етапі інтерфази продовжуються. Постсинтетичним його називають лише тому, що він починається після закінчення процесу синтезу (реплікації) ДНК. Якщо пресинтетичний період здійснюється зростання і підготовка до синтезу ДНК, то постсинтетичний період забезпечується підготовка клітини до поділу, що також характеризується інтенсивними процесами синтезу. У цей час триває процес синтезу білків, які входять до складу хромосом; синтезуються енергетичні речовини та ферменти, які необхідні для забезпечення процесу розподілу клітини; починається спіралізація хромосом, синтезуються білки, необхідні побудови мітотичного апарату клітини (веретена поділу); відбувається зростання маси цитоплазми та сильно збільшується обсяг ядра. Після закінчення постсинтетичного періоду клітина приступає до поділу.