Життєвий цикл клітини. Клітинний цикл - мітоз: опис фаз G0, G1, G2, S З яких періодів складається клітинний цикл

Зростання тіла людиниобумовлений збільшенням розміру і кількості клітин, при цьому останнє забезпечується процесом розподілу, або митозом. Проліферація клітин відбувається під впливом позаклітинних факторів росту, а самі клітини проходять через повторювану послідовність подій, відому як клітинний цикл.

Розрізняють чотири основні фази: G1 (Пресинтетичний), S (синтетична), G2 (постсинтетическом) і М (мітотична). Потім слід поділ цитоплазми і плазматичної мембрани, в результаті чого виникають дві однакові дочірні клітини. Фази Gl, S і 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, в той час як весь клітинний цикл проходить приблизно за 20 год. В залежності від віку нормальні (НЕ пухлинні) клітини людини зазнають до 80 митотических циклів.

процеси клітинного циклуконтролюються послідовно повторюваними активацією і інактивацією ключових ферментів, званих цик дин залежними протєїнкиназамі (ЦЗК), а також їх кофакторів - циклінів. При цьому під впливом фосфокінази і фосфатаз відбуваються фосфорилирование і дефосфорілірованіе особливих циклин-ЦЗК-комплексів, відповідальних за початок тих чи інших фаз циклу.

Крім того, на відповідних стадіях подібні ЦЗК-білкивикликають ущільнення хромосом, розрив ядерної оболонки і реорганізацію микротрубочек цитоскелета з метою формування веретена поділу (митотического веретена).

G1-фаза клітинного циклу

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

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

При виникненні патологій білка р53 реплікація дефективної ДНКтриває, що дозволяє діляться клітинам накопичувати мутації і сприяє розвитку пухлинних процесів. Саме тому білок р53 часто називають «стражем генома».

G0-фаза клітинного циклу

Проліферація клітин у ссавців можлива тільки за участю секретується іншими клітинами позаклітинних факторів росту, Які роблять свій вплив через каскадну сигнальну трансдукції протоонкогенов. Якщо під час фази G1 клітка не отримує відповідних сигналів, то вона виходить з клітинного циклу і переходить в стан G0, в якому може перебувати кілька років.

Блок G0 відбувається за допомогою білків - супресорів мітозу, один з яких - ретінобластомний білок(Rb-білок), який кодується нормальними алелями гена ретинобластоми. Даний білок прикріплюється Кособа регуляторним протеїнів, блокуючи стимуляцію транскрипції генів, необхідних для проліферації клітин.

Позаклітинні чинники зростання руйнують блок шляхом активації Gl-специфічних циклин-ЦЗК-комплексів, Які фосфорилируют Rb-білок і 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 ДНКв кожній клітині, відповідне диплоїдний набір одноланцюгових хромосом, прийнято позначати як 2С. Набір 2С зберігається протягом фази G1 і подвоюється (4С) під час S-фази, коли синтезується нова хромосомная 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, так звані сестринськими хроматидами. Таким чином, в клітинах людини починаючи з кінця S-фази і до середини М-фази присутні 23 пари хромосом (46 видимих ​​одиниць), але 4С (92) подвійніспіралі ядерної ДНК.

В процесі митозавідбувається розподіл однакових наборів хромосом за двома дочірнім клітинам 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 в 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 і митозом. Крім того, на даній стадії, перш ніж перейти до мітозу, відбувається перевірка повноти реплікації і цілісності ДНК. Мітоз (М-фаза)

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

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

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

4. анафаза. ДНК центромер, розділена між сестринськими хроматидами, дупліціруется, хроматиди розділяються і розходяться ближче до полюсів.

5. телофаза. Розділені сестринські хроматиди (які з цього моменту вважають хромосомами) досягають полюсів. Навколо кожної з груп виникає ядерна мембрана. Ущільнений хроматин розсіюється і відбувається формування ядерець.

6. цитокинез. Клітинна мембрана скорочується і посередині між полюсами утворюється борозна дроблення, яка з часом розділяє дві дочірні клітини.

цикл центросоми

під час фази G1відбувається поділ пари центріолей, зчеплених з кожної центросомой. Протягом S- і G2-фаз праворуч від старих центриолей формується нова дочірня центриоль. На початку М-фази центросома розділяється, дві дочірні центросоми розходяться до полюсів клітини.

Цей урок дозволяє самостійно вивчити тему «Життєвий цикл клітини». На нього ми поговоримо, що грає головну роль при клітинному розподілі, що передає генетичну інформацію від одного покоління до іншого. Також ви вивчите весь життєвий циклклітини, який ще називають послідовністю подій, що відбуваються від моменту утворення клітини до її поділу.

Тема: Розмноження та індивідуальний розвиток організмів

Урок: Життєвий цикл клітини

1. Клітинний цикл

Згідно клітинної теорії, нові клітини виникають тільки шляхом ділення попередніх материнських клітин. Хромосоми, в яких містяться молекули ДНК, грають важливу роль в процесах клітинного ділення, оскільки забезпечують передачу генетичної інформації від одного покоління до іншого.

Тому дуже важливо, щоб дочірні клітини отримали однакову кількість генетичного матеріалу, і цілком природно, що перед поділом клітинивідбувається подвоєння генетичного матеріалу, тобто молекули ДНК (рис. 1).

Що ж таке клітинний цикл? Життєвий цикл клітини- послідовність подій, що відбуваються від моменту утворення даної клітини до її поділу на дочірні клітини. Згідно з іншим визначенням, клітинний цикл - життя клітини від моменту її появи в результаті поділу материнської клітини і до її власного розподілу або загибелі.

Протягом клітинного циклу клітина росте і видозмінюється так, щоб успішно виконувати свої функції в багатоклітинних організмі. Цей процес носить назву диференціювання. Потім клітка успішно виконує свої функції протягом певного проміжку часу, після чого приступає до поділу.

Зрозуміло, що всі клітини багатоклітинного організму не можуть ділитися нескінченно, інакше все істоти, в тому числі і людина, були б безсмертними.

Мал. 1. Фрагмент молекули ДНК

Цього не відбувається, тому що в ДНК є «гени смерті», які активуються за певних умов. Вони синтезують певні білки-ферменти, що руйнують структури клітини, її органели. В результаті, клітина стискається і гине.

Така запрограмована клітинна смерть зветься апоптозу. Але в період від моменту появи клітини і до апоптозу, клітина проходить безліч поділів.

2. Етапи клітинного циклу

Клітинний цикл складається з 3-х основних стадій:

1. Интерфаза - період інтенсивного росту і біосинтезу певних речовин.

2. Мітоз, або каріокінез (поділ ядра).

3. Цитокинез (поділ цитоплазми).

Давайте більш детально охарактеризуємо стадії клітинного циклу. Отже, перша - це интерфаза. Интерфаза - найбільш тривала фаза, період інтенсивного синтезу і зростання. У клітці синтезується багато речовин, необхідних для її зростання і здійснення всіх властивих їй функцій. Під час інтерфази відбувається реплікація ДНК.

Мітоз - процес поділу ядра, при якому хроматиди відокремлюються одна від одної і перерозподіляються у вигляді хромосом між дочірніми клітинами.

Цитокинез - процес поділу цитоплазми між двома дочірніми клітинами. Зазвичай під назвою мітоз цитології об'єднують стадію 2 і 3, тобто поділ клітин (каріокінез), і розподіл цитоплазми (цитокинез).

3. Интерфаза

Давайте більш детально охарактеризуємо інтерфазу (рис. 2). Интерфаза складається з 3-х періодів: G1, S і G2. Перший період, пресинтетичний (G1) - це фаза інтенсивного росту клітини.

Мал. 2. Основні стадії життєвого циклу клітини.

Тут відбувається синтез певних речовин, це найбільш тривала фаза, яка слідує за поділом клітин. У цій фазі відбувається накопичення речовин і енергії, необхідної для подальшого періоду, тобто для подвоєння ДНК.

Відповідно до сучасних уявлень, в періоді G1 синтезуються речовини, які пригнічують або стимулюють наступний період клітинного циклу, а саме синтетичний період.

Синтетичний період (S), зазвичай триває від 6 до 10 годин, на відміну від Пресинтетичний періоду, який може тривати до декількох діб і включає подвоєння ДНК, а також синтез білків, наприклад білків гістонів, які можуть формувати хромосоми. До кінця синтетичного періоду, кожна хромосома складається з двох хроматид, з'єднаних один з одним центромеру. В цей же період центріолі подвоюються.

Постсинтетичний період (G2), настає відразу ж після подвоєння хромосом. Він триває від 2-х до 5-ти годин.

В цей же період накопичується енергія, необхідна для подальшого процесу поділу клітини, тобто безпосередньо для мітозу.

У цей період відбувається поділ мітохондрій і хлоропластів, а також синтезуються білки, які згодом будуть утворювати мікротрубочки. Микротрубочки, як ви знаєте, утворюють нитку веретена поділу, і тепер клітина готова до мітозу.

4. Процес подвоєння ДНК

Перш ніж перейти до опису способів поділу клітини, розглянемо процес подвоєння ДНК, який приводить до утворення двох хроматид. Цей процес відбувається в синтетичному періоді. Подвоєння молекули ДНК називають реплікацією або редуплікацією (рис. 3).

Мал. 3. Процес реплікації (редуплікації) ДНК (синтетичний період інтерфази). Фермент ХЕЛІКАЗИ (зелений) розплітає подвійну спіраль ДНК, а ДНК-полімерази (блакитний і помаранчевий) добудовують комплементарні нуклеотиди.

Під час реплікації частина молекули материнської ДНК розплітається на дві нитки за допомогою спеціального ферменту - ХЕЛІКАЗИ. Причому це досягається розривом водневих зв'язків між комплементарними азотистими підставами (А-Т і Г-Ц). Далі до кожного нуклеотиду розійшлися ниток ДНК фермент ДНК полімерази підлаштовує комплементарний йому нуклеотид.

Так утворюються дві дволанцюжкові молекули ДНК, до складу кожної з якої входить один ланцюжок материнської молекули і одна нова дочірня ланцюжок. Ці дві молекули ДНК абсолютно ідентичні.

Розплести для реплікації всю велику молекулу ДНК одночасно неможливо. Тому реплікація починається в окремих ділянках молекули ДНК, утворюються короткі фрагменти, які потім зшиваються в довгу нитку за допомогою певних ферментів.

Тривалість клітинного циклу залежить від типу клітини і від зовнішніх факторів, таких як температура, наявність кисню, наявність поживних речовин. Наприклад, бактеріальні клітини в сприятливих умовахділяться кожні 20 хвилин, клітини епітелію кишечника кожні 8-10 годин, а клітини кінчиків коренів цибулі діляться кожні 20 годин. А деякі клітини нервової системине діляться ніколи.

Виникнення клітинної теорії

У XVII столітті англійський лікар Роберт Гук (рис. 4), використовуючи саморобний світловий мікроскоп, побачив, що пробка та інші рослинні тканини складаються з маленьких осередків, розділених перегородками. Він їх назвав клітинами.

Мал. 4. Роберт Гук

У 1738 році німецький ботанік Маттіас Шлейден (рис. 5) прийшов до висновку, що рослинні тканини складаються з клітин. Рівно через рік зоолог Теодор Шванн (рис. 5) прийшов до такого ж висновку, але тільки щодо тканин тварин.

Мал. 5. Маттіас Шлейден (зліва) Теодор Шванн (праворуч)

Він зробив висновок, що тварини тканини, так само як і рослинні, складаються з клітин і що клітини є основою життя. На підставі клітинних даних вчені сформулювали клітинну теорію.

Мал. 6. Рудольф Вірхов

Через 20 років Рудольф Вірхов (рис. 6) розширив клітинну теорію і прийшов до висновку, що клітини можуть з'являтися з інших клітин. Він писав: «Де існує клітина, там повинна бути і попередня клітина, точно так, як тварини відбуваються тільки від тварини, а рослини - тільки від рослини ... Над усіма живими формами, будь то організми тварин або рослин, або їх складові частини, панує вічний закон безперервного розвитку ».

будова хромосом

Як ви знаєте, хромосоми грають ключову роль в клітинному розподілі, оскільки передають генетичну інформацію від одного покоління до іншого. Хромосоми складаються з молекули ДНК, пов'язаної з білками гистонами. Також до складу рибосом входить невелика кількість РНК.

У клітинах, що діляться хромосоми представлені у вигляді довгих тонких ниток, рівномірно розподілені по всьому об'єму ядра.

Окремі хромосоми не помітні, але їх хромосомний матеріал забарвлюється основними барвниками і називається хроматином. Перед поділом клітини хромосоми (рис. 7) товщають і коротшають, що дозволяє їх добре бачити в світловий мікроскоп.

Мал. 7. Хромосоми в профазі 1 мейозу

У диспергованому, тобто розтягнутому стані, хромосоми беруть участь у всіх процесах біосинтезу або регулюють процеси біосинтезу, а під час клітинного поділу ця їхня функція припиняється.

При всіх формах клітинного ділення ДНК кожної хромосоми реплицируется, так що утворюються дві ідентичні, подвійні полінуклеотидні ланцюга ДНК.

Мал. 8. Будова хромосоми

Ці ланцюги окружаются білковою оболонкою і на початку клітинного ділення мають вигляд ідентичних ниток, що лежать пліч-о-пліч. Кожна нитка зветься хроматиди і з'єднана з другою ниткою неокрашіваемие ділянкою, який носить назву центромери (рис. 8).

Домашнє завдання

1. Що таке клітинний цикл? З яких стадій він складається?

2. Що відбувається з кліткою під час інтерфази? З яких етапів складається интерфаза?

3. Що таке реплікація? Яке її біологічне значення? Коли вона відбувається? Які речовини в ній беруть участь?

4. Як зародилася клітинна теорія? Назвіть імена вчених, які брали участь в її становленні.

5. Що таке хромосома? Яка роль хромосом у клітинному розподілі?

1. Технічна та гуманітарна література.

2. Єдина колекція Цифрових Освітніх Ресурсів.

3. Єдина колекція Цифрових Освітніх Ресурсів.

4. Єдина колекція Цифрових Освітніх Ресурсів.

5. Інтернет-портал Schooltube.

Список літератури

1. Каменський А. А., Кріксунов Е. А., Пасічник В. В. Загальна біологія 10-11 клас Дрофа, 2005.

2. Біологія. 10 клас. Загальна біологія. Базовий рівень / П. В. Іжевський, О. А. Корнілова, Т. Є. Лощіліна і ін. - 2-е изд., Перероблене. - Вентана-Граф, 2010. - 224 стор.

3. Бєляєв Д. К. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 11-е изд., Стереотип. - М .: Просвещение, 2012. - 304 с.

4. Біологія 11 клас. Загальна біологія. Профільний рівень / В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, М. І. Сонін та ін. - 5-е изд., Стереотип. - Дрофа, 2010. - 388 с.

5. Агафонова І. Б., Захарова Е. Т., Сівоглазов В. І. Біологія 10-11 клас. Загальна біологія. Базовий рівень. - 6-е изд., Доп. - Дрофа, 2010. - 384 с.

Життєвий цикл клітини включає початок її освіти і кінець існування в якості самостійної одиниці. Почнемо з того, що клітина з'являється в ході розподілу її материнської клітини, а закінчує своє існування через наступного поділу або загибелі.

Життєвий цикл клітини складається з інтерфази і мітозу. Саме в цьому розглянутий період рівнозначний клітинному.

Життєвий цикл клітини: интерфаза

Це період між двома мітотичними клітинними розподілами. Відтворення хромосом протікає схоже із редуплікацією (напівконсервативної репликацией) молекул ДНК. В інтерфазі ядро ​​клітини оточене особливою двухмембраннойоболонкою, а хромосоми розкручені, і при звичайному світловому мікроскопірованіі непомітні.

При фарбуванні і фіксації клітин відбувається скупчення сильно пофарбованого речовини - хроматину. Варто відзначити, що цитоплазма містить всі необхідні органели. Це забезпечує повноцінне існування клітини.

В життєвому циклі клітини интерфаза супроводжується трьома періодами. Розглянемо кожен з них детальніше.

Періоди життєвого циклу клітини (інтерфази)

Перший з них називається пересінтетіческім. Результат попереднього мітозу - зростання числа клітин. Тут протікає транскрипція новоспечених молекул РНК (інформаційної), а також систематизуються молекули інших РНК, в ядрі і цитоплазмі синтезуються білки. Деякі речовини цитоплазми поступово розщеплюються з формуванням АТФ, її молекули наділені макроергічними зв'язками, вони переносять енергію туди, де її недостатньо. При цьому клітина збільшується, за розмірами вона досягає материнської. Даний період триває довго у спеціалізованих клітин, на його протязі вони здійснюють свої особливі функції.

Другий період відомий як синтетичний(Синтез ДНК). Його блокада може привести до зупинки всього циклу. Тут протікає реплікація молекул ДНК, а також синтез білків, які беруть участь у формуванні хромосом.

ДНК-молекули починають зв'язуватися з білковими, в результаті чого хромосоми потовщуються. Одночасно з цим спостерігається репродукція центриолей, в результаті їх з'являється 2 пари. Нова центриоль у всіх парах розміщується щодо старої під кутом в 90 °. Згодом кожна пара в період наступного мітозу відсувається до клітинних полюсів.

Синтетичний період характеризується як підвищеним ДНК-синтезом, так і різким стрибком формування молекул РНК, а також білків в клітини.

Третій період - постсинтетичний. Він характеризується наявністю підготовки клітини до подальшого поділу (мітотичного). Триває даний період, як правило, завжди менше інших. Іноді він взагалі випадає.

Тривалість генераційні часу

Інакше кажучи, це те, скільки триває життєвий цикл клітини. Тривалість генераційні часу, а також окремо взятих періодів приймає різні значення у різних клітин. Це можна побачити з наведеної нижче таблиці.

період				генераційні час	Тип популяції клітини
пресинтетичний період інтерфази	синтетичний період інтерфази	постсинтетичний період інтерфази	мітоз
					шкірний епітелій
					дванадцяти-палої кишки
					тонкої кишки
					клітини печінки 3-тижневого тваринного

Отже, найкоротший життєвий цикл клітини - у камбіальних. Буває, що зовсім випадає третій період - постсинтетичний. Наприклад, у 3-тижневої щури в клітинах її печінки він зменшується до півгодини, тривалість генераційні часу при цьому становить 21,5 год. Тривалість же синтетичного періоду - найстабільніша.

В інших ситуаціях в першому періоді (пресинтетичному) клітина накопичує властивості для здійснення специфічних функцій, це пов'язано з тим, що її будова стає більш складним. У разі якщо спеціалізація занадто далеко не зайшла, вона може пройти повний життєвий цикл клітини з утворенням 2-х нових в мітозі клітин. У цій ситуації перший період може істотно збільшитися. Наприклад, в клітинах шкірного епітелію миші Генераційні час, а саме 585,6 годин, доводиться на перший період - пресинтетичний, а в клітинах периоста дитинчати пацюка - 102 години з 114.

Головна частина даного часу іменується G0-періодом - це здійснення інтенсивної специфічної функції клітини. Багато клітини печінки перебувають в такому періоді, через що вони втратили свою здатність до мітозу.

У разі якщо буде видалена частина печінки, більшість її клітин перейдуть до повного проживання спочатку синтетичного, потім постсинтетическом періоду, в кінці - митотического процесу. Отже, для різного родуклітинних популяцій вже доведена оборотність такого G0-періоду. В інших ситуаціях ступінь спеціалізації так сильно збільшується, що при типових умовах клітини не можуть вже ділитися мітотично. Зрідка в них протікає ендорепродукція. У деяких вона повторюється неодноразово, хромосоми потовщуються настільки, що їх можна побачити в звичайний світловий мікроскоп.

Таким чином, ми дізналися, що в життєвому циклі клітини интерфаза супроводжується трьома періодами: Пресинтетичний, синтетичним і постсинтетическом.

розподіл клітин

Воно лежить в основі розмноження, регенерації, передачі спадкової інформації, розвитку. Сама по собі клітина існує лише в проміжному періоді між поділами.

Життєвий цикл (поділ клітини) - період існування даної одиниці (починається з моменту її появи за допомогою поділу клітини материнської), в тому числі і сам розподіл. Закінчується власним розподілом або загибеллю.

Фази клітинного циклу

Їх всього шість. Відомі такі фази життєвого циклу клітини:

Тривалість життєвого циклу, а також число фаз в ньому у кожної клітини своє. Так, в нервовій тканині клітини по завершенні початкового ембріонального періоду припиняють ділитися, потім тільки функціонують протягом усього життя самого організму, а згодом гинуть. А ось клітини зародка в стадії дроблення спочатку завершують 1 розподіл, а потім відразу, минаючи інші фази, приступають до наступного.

Способи поділу клітини

З усього два:

1. мітоз- це непрямий поділ клітин.
2. мейоз- це характерне для такої фази, як дозрівання статевих клітин, поділ.

Тепер докладніше дізнаємося, що представляє собою життєвий цикл клітини - мітоз.

Непрямий поділ клітин

Мітоз є непрямий поділ саме соматичних клітин. Це безперервний процес, результат якого - спочатку подвоєння, потім однакове розподіл між дочірніми клітинами спадкового матеріалу.

Біологічне значення непрямого поділу клітин

Воно полягає в наступному:

1. Результат мітозу - освіту двох клітин, кожна містить таку ж кількість хромосом, як і материнська. Їх хромосоми утворюються за допомогою точної реплікації материнського ДНК, через що гени дочірніх клітин включають ідентичну спадкову інформацію. Вони генетично однакові з батьківської кліткою. Отже, можна сказати, що мітоз забезпечує ідентичність передачі спадкової інформації дочірнім клітинам від материнської.

2. Підсумком митозов є певна кількість клітин у відповідному організмі - це один з найважливіших механізмів росту.

3. Велика кількість тварин, рослин розмножується саме безстатевим шляхом за допомогою мітотичного клітинного ділення, тому мітоз становить основу вегетативного розмноження.

4. Саме мітоз забезпечує повну регенерацію втрачених частин, а також заміщення клітин, яке протікає в певній мірі у будь-яких багатоклітинних організмів.

Таким чином, стало відомо, що життєвий цикл соматичної клітини складається з мітозу і інтерфази.

механізм мітозу

Розподіл цитоплазми і ядра - 2 самостійних процесу, які протікають безперервно, послідовно. Але в цілях зручності вивчення що відбуваються в період поділу подій він штучно розмежовується на 4 стадії: про-, мета-, ана-, телофазу. Їх тривалість різна в залежності від типу тканини, зовнішніх чинників, фізіологічного стану. Найбільш тривалими виступають перша і остання.

профаза

Тут спостерігається помітне збільшення ядра. В результаті спирализации відбувається ущільнення, укорочення хромосом. У більш пізньої профазі вже добре видно структуру хромосом: 2 хроматиди, які з'єднані центромерой. Починається пересування хромосом до екватора клітини.

З цитоплазмових матеріалу в профазі (пізньої) утворюється веретено поділу, яке формується за участю центріолей (в тваринних клітинах, у ряду нижчих рослин) або без них (клітини деяких найпростіших, вищих рослин). Згодом від центріолей починають з'являтися 2-типові нитки веретена, точніше:

• опорні, які з'єднують клітинні полюса;
• хромосомні (тягнуть), які перехрещуються в метафазі до хромосомних Центромера.

На завершення цієї фази зникає ядерна оболонка, а хромосоми розташовуються вільно в цитоплазмі. Зазвичай ядро ​​пропадає трохи раніше.

метафаза

Її початок - зникнення ядерної оболонки. Хромосоми спершу шикуються в екваторної площині, утворюючи метафазну пластинку. При цьому хромосомні центромери строго розташовуються в екваторної площині. Нитки веретена приєднуються до хромосомних Центромера, а деякі з них проходять від одного полюса до іншого, не прикріплений.

анафаза

Її початком вважається поділ центромер хромосом. В результаті хроматиди трансформуються в дві відокремлені дочірні хромосоми. Далі останні починають розходиться до клітинних полюсів. Вони, як правило, в цей час приймають особливу V-подібну форму. Така розбіжність здійснюється за допомогою прискорення ниток веретена. У той же час протікає подовження опорних ниток, підсумком чого стає віддалення полюсів друг від друга.

телофаза

Тут хромосоми збираються на клітинних полюсах, потім діспіралізуются. Далі відбувається руйнування веретена поділу. Навколо хромосом утворюється ядерна оболонка дочірніх клітин. Так завершується каріокінез, згодом здійснюється цитокинез.

Механізми потрапляння вірусу в клітину

Їх всього два:

1. За допомогою злиття вірусного суперкапсиду і мембрани клітини. В результаті цього вивільняється нуклеокапсид в цитоплазму. Згодом спостерігається реалізація властивостей геному вірусу.

2. За допомогою піноцитозу (рецепторопосредованного ендоцитозу). Тут відбувається зв'язування вірусу в місці облямованій ямки з рецепторами (специфічними). Остання впячивается всередину клітини, а потім трансформується в так званий облямований бульбашка. Він, в свою чергу, містить поглинений віріон, зливається з тимчасовим проміжним бульбашкою, який називається ендосомамі.

Внутрішньоклітинний розмноження вірусу

Після проникнення в клітину геном вірусу цілком підпорядковує її життя власним інтересам. За допомогою белоксинтезирующей системи клітини і її систем генерацій енергії він втілює власне відтворення, жертвуючи, як правило, життям клітини.

На малюнку нижче представлений життєвий цикл вірусу в клітині хазяїна (ліси Семлики - представник роду Alphvirus). Його геном представлений однонитевой позитивної нефрагментовані РНК. Там вирион оснащений зсуперкапсідом, який складається з ліпідного бішару. За допомогою нього проходить близько 240 копій ряду глікопротеїнових комплексів. Вірусний життєвий цикл починається з абсорбції його на мембрані хазяйської клітини, там він з'єднується з рецептором білка. Проникнення в клітину здійснюється за допомогою піноцитозу.

висновок

У статті було розглянуто життєвий цикл клітини, описані його фази. Докладно розказано про кожен період інтерфази.

клітинний цикл(Cyclus cellularis) - це період від одного до іншого поділу клітини або ж період від ділення клітини до її загибелі. Клітинний цикл поділяється на 4 періоди.

Перший період - митотический;

2-й- постмітотіческіх, або пресинтетичний, він позначається буквою G1;

3-й - синтетичний, він позначається буквою S;

4-й - постсинтетичний, або премітотіческій, він позначається буквою G 2,

а митотический період - буквою М.

Після мітозу настає черговий період G1. У цей період дочірня клітина за своєю масою в 2 рази менше материнської клітини. У цій клітці в 2 рази менше білка, ДНК і хромосом, т. Е. В нормі хромосом в ній повинно бути 2п і ДНК - 2с.

Що ж відбувається в періоді G1? В цей час на поверхні ДНК відбувається транскрипція РНК, які беруть участь в синтезі білків. За рахунок білків збільшується маса дочірньої клітини. В цей час синтезуються попередники ДНК і ферменти, що беруть участь в синтезі ДНК і попередників ДНК. Основні процеси в періоді G1 - синтез білків і рецепторів клітини. Потім настає період S. Протягом цього періоду відбувається реплікація ДНК хромосом. В результаті цього до кінця періоду S зміст ДНК становить 4 с. Але хромосом буде 2п, хоча фактично їх теж буде 4п, але ДНК хромосом в цей період так взаємно переплетені, що кожна сестринська хромосома в материнській хромосомі поки не видно. У міру того як в результаті синтезу ДНК збільшується їх кількість і підвищується транскрипція рибосомних, інформаційних і транспортних РНК, природно зростає і синтез білків. У цей час може відбуватися подвоєння центріолей в клітинах. Таким чином, клітина з періоду S вступає в період G 2. На початку періоду G 2 триває активний процес транскрипції різних РНК і процес синтезу білків, головним чином білків-тубулінів, які необхідні для веретена поділу. Може відбуватися подвоєння центріолей. В мітохондріях інтенсивно синтезується АТФ, яка є джерелом енергії, а енергія необхідна для мітотичного поділу клітини. Після періоду G 2 клітина вступає в мітотичний період.

Деякі клітини можуть виходити з клітинного циклу. Вихід клітини з клітинного циклу позначається буквою G0. Клітка, що увійшла в цей період, втрачає здатність до мітозу. Причому одні клітини втрачають здатність до мітозу тимчасово, інші - постійно.

У тому випадку, якщо клітина тимчасово втрачає здатність до мітотичного поділу, вона піддається початковій диференціювання. При цьому диференційована клітина спеціалізується для виконання певної функції. Після початкової диференціювання ця клітина здатна повернутися в клітинний цикл і вступити в період Gj і після проходження періоду S і періоду G 2 піддатися мітотичного поділу.

Де в організмі знаходяться клітини в періоді G 0? Такі клітини знаходяться в печінці. Але в разі, якщо печінка пошкоджена або частина її видалена оперативним шляхом, тоді всі клітини, які зазнали початковій диференціювання, повертаються в клітинний цикл, і за рахунок їх поділу відбувається швидке відновлення паренхімних клітин печінки.

Стовбурові клітини також знаходяться в періоді G 0, але, коли стовбурова клітинапочинає ділитися, вона проходить всі періоди інтерфази: G1, S, G 2.

Ті клітини, які остаточно втрачають здатність до мітотичного поділу, піддаються спочатку початковій диференціювання і виконують певні функції, а потім остаточної диференціювання. При остаточній диференціювання клітина не може повернутися в клітинний цикл і в кінцевому підсумку гине. Де в організмі знаходяться такі клітини? По-перше, це клітини крові. Гранулоцити крові, які зазнали диференціювання, функціонують протягом 8 діб, а потім гинуть. Еритроцити крові функціонують протягом 120 діб, потім також гинуть (в селезінці). По-друге, це клітини епідермісу шкіри. Клітини епідермісу піддаються спочатку початкової, потім остаточної диференціювання, в результаті якої вони перетворюються на рогові лусочки, які потім злущуються з поверхні епідермісу. В епідермісі шкіри клітини можуть перебувати в періоді G 0, періоді G1, періоді G 2 і в періоді S.

Тканини з часто діляться клітинами уражаються сильніше тканин з рідко діляться клітинами, тому що ряд хімічних і фізичних факторів руйнують мікротубули веретена поділу.

Мітоз

Мітоз принципово відрізняється від прямого поділу або амітозу тим, що під час мітозу відбувається рівномірний розподіл хромосомного матеріалу між дочірніми клітинами. Мітоз ділиться на 4 фази. 1-я фаза називається профазі, 2-я - метафаза, 3-тя - анафазу, 4-я - телофаза.

Якщо в клітці є половинний (гаплоїдний) набір хромосом, що становить 23 хромосоми (статеві клітини), то такий набір позначається символом In хромосом і 1с ДНК, якщо диплоїдний - 2п хромосом і 2с ДНК (соматичні клітини відразу після мітотичного поділу), анеуплоїдних набір хромосом - в аномальних клітинах.

Профаза.Профаза ділиться на ранню і пізню. Під час ранньої профази відбувається спирализация хромосом, і вони стають видні у вигляді тонких ниток і утворюють щільний клубок, т. Е. Утворюється фігура щільного клубка. При настанні пізньої профази хромосоми ще більше спирализуются, в результаті чого закриваються гени ядерцевих організаторів хромосом. Тому припиняються транскрипція рРНК і утворення субодиниць хромосом, і ядерце зникає. Одночасно з цим відбувається фрагментація ядерної оболонки. Фрагменти ядерної оболонки згортаються в невеликі вакуолі. У цитоплазмі зменшується кількість гранулярних ЕРС. Цистерни гранулярних ЕРС фрагментируются на більш дрібні структури. Кількість рибосом на поверхні мембран ЕПС різко зменшується. Це призводить до зменшення синтезу білків на 75%. До цього моменту відбувається подвоєння клітинного центру. Утворилися 2 клітинних центру починають розходитися до полюсів. Кожен з новоутворених клітинних центрів складається з 2 центриолей: материнської і дочірньої.

За участю клітинних центрів починає формуватися веретено поділу, яке складається з мікротубул. Хромосоми продовжують спіраль, і в результаті утворюється пухкий клубок хромосом, розташований в цитоплазмі. Таким чином, пізня профази характеризується пухким клубком хромосом.

Метафаза.Під час метафази стають видимими хроматиди материнських хромосом. Материнські хромосоми вишиковуються в площині екватора. Якщо дивитися на ці хромосоми з боку екватора клітини, то вони сприймаються як екваторіальна платівка(Lamina equatorialis). У тому випадку, якщо дивитися на цю ж пластинку з боку полюса, то вона сприймається як материнська зірка(Monastr). Під час метафази завершується формування веретена поділу. У веретені поділу видно 2 різновиди мікротубул. Одні мікротубули формуються від клітинного центру, т. Е. Від центриоли, і називаються центріолярнимі мікротубул(Microtubuli cenriolaris). Інші мікротубули починають формуватися від кінетохор хромосом. Що таке кінетохор? В області первинних перетяжок хромосом є так звані кінетохор. Ці кінетохор мають здатність індукувати самосборку мікротубул. Ось звідси і починаються мікротубули, які ростуть в сторону клітинних центрів. Таким чином, кінці кінетохорних мікротубул заходять між кінцями центріо- лярних мікротубул.

Анафаза.Під час анафази відбувається одночасне відділення дочірніх хромосом (хроматид), які починають рухатися одні до одного, інші до іншого полюсу. При цьому з'являється подвійна зірка, т. Е. 2 ​​дочірні зірки (diastr). Рух зірок здійснюється завдяки веретену ділення і тому, що самі полюса клітини кілька віддаляються один від одного.

Механізм, руху дочірніх зірок.Цей рух забезпечується тим, що кінці кінетохорних мікротубул ковзають уздовж решт центріолярних мікротубул і тягнуть хроматиди дочірніх зірок в сторону полюсів.

Телофаза.Під час телофази відбувається зупинка руху дочірніх зірок і починають формуватися ядра. Хромосоми піддаються деспіралізаціі, навколо хромосом починає формуватися ядерна оболонка (нуклеолемми). Оскільки деспіралізаціі піддаються фібрили ДНК хромосом, остільки починається транскрипція

РНК на відкритих генах. Так як відбувається деспіралізація фібрил ДНК хромосом, в області ядерцевих організаторів починають транскрибуватися рРНК у вигляді тонких ниток, т. Е. Формується фібрилярний апарат ядерця. Потім до антифібриляторних рРНК транспортуються ри- босомние білки, які комплексируются з рРНК, в результаті чого формуються субодиниці рибосом, т. Е. Утворюється гранулярний компонент ядерця. Це відбувається вже в пізній телофазе. цитотомія,т. е. освіту перетяжки. При утворенні перетяжки по екватору відбувається впячивание цітолемми. Механізм впячивания наступний. По екватору розташовуються тонофіламенти, що складаються з скоротливих білків. Ось ці тонофіламенти і втягують цитолемму. Потім відбувається відділення цітолемми однієї дочірньої клітини від іншої такої ж дочірньої клітини. Так, в результаті мітозу, формуються нові дочірні клітини. Дочірні клітини в 2 рази менше за масою в порівнянні з материнською. У них також менше кількість ДНК - відповідає 2с, і вдвічі менше кількість хромосом - відповідає 2п. Так, мітотичним розподілом, закінчується клітинний цикл.

біологічне значеннямитозаполягає в тому, що за рахунок ділення відбувається зростання організму, фізіологічна і репаративна регенерація клітин, тканин і органів.

Клітинний цикл - це період існування клітини від моменту її утворення шляхом поділу материнської клітини до власного поділу або загибелі.

Тривалість клітинного циклу

Тривалість клітинного циклу у різних клітин варіюється. Швидко розмножуються клітини дорослих організмів, такі як кровотворні або базальні клітини епідермісу і тонкої кишки, можуть входити в клітинний цикл кожні 12-36 ч. Короткі клітинні цикли (близько 30 хв) спостерігаються при швидкому дробленні яєць голкошкірих, земноводних та інших тварин. В експериментальних умовах короткий клітинний цикл (близько 20 год) мають багато ліній клітинних культур. У більшості активно діляться клітин тривалість періоду між митозами становить приблизно 10-24 год.

Фази клітинного циклу

Клітинний цикл еукаріот складається з двох періодів:

Період клітинного росту, званий «интерфаза», під час якого йде синтез ДНК і білків і здійснюється підготовка до поділу клітини.

Періоду клітинного ділення, званий «фаза М» (від слова mitosis - мітоз).

Интерфаза складається з декількох періодів:

G 1 -фази (від англ. gap- проміжок), або фази початкового росту, під час якої йде синтез мРНК, білків, інших клітинних компонентів;

S-фази (від англ. synthesis- синтез), під час якої йде реплікація ДНК клітинного ядра, також відбувається подвоєння центріолей (якщо вони, звичайно, є).

G 2 -фази, під час якої йде підготовка до мітозу.

У диференційованих клітин, які більш не діляться, в клітинному циклі може бути відсутнім G 1 фаза. Такі клітини знаходяться у фазі спокою G 0.

Період клітинного ділення (фаза М) включає дві стадії:

каріокінез (поділ клітинного ядра);

цитокинез (поділ цитоплазми).

У свою чергу, мітоз ділиться на п'ять стадій.

Опис клітинного ділення базується на даних світлової мікроскопії в поєднанні з мікрокінозйомок і на результатах світлової та електронної мікроскопії фіксованих і забарвлених клітин.

Регуляція клітинного циклу

Закономірна послідовність зміни періодів клітинного циклу здійснюється при взаємодії таких білків, як циклін-залежні кінази і цикліни. Клітини, що знаходяться в G 0 фазі, можуть вступати в клітинний цикл при дії на ніхфакторов зростання. Різні чинники зростання, такі як тромбоцитарний, епідермальний, фактор росту нервів, зв'язуючись зі своїми рецепторами, запускають внутрішньоклітинний сигнальний каскад, що приводить в підсумку до транскрипції генів циклінів іціклін-залежних кіназ. Циклін-залежні кінази стають активними лише при взаємодії з відповідними цикліни. Зміст різних циклінів в клітці змінюється протягом усього клітинного циклу. Циклін є регуляторної компонентою комплексу циклін-циклін-залежна кіназа. Кіназа ж є каталітичним компонентом цього комплексу. Кінази не активні без циклінів. на різних стадіяхклітинного циклу синтезуються різні цикліни. Так, зміст цикліну B в ооцитах жаби досягає максимуму до моменту мітозу, коли запускається весь каскад реакцій фосфорилювання, що каталізують комплексом циклін-В / циклін-залежна кіназа. До закінчення мітозу циклин швидко руйнується протеиназами.