Деление клетки. Клеточный цикл. Митоз и мейоз

Образование половых клеток у животных и растений

Необходимо запомнить

ВАЖНО!

В основе любого вида размножения лежит деление клеток. Продолжительность жизни многоклеточного организма превышает время жизни большинства составляющих его клеток. Все клетки многоклеточных организмов должны делиться, чтобы заменять погибающие клетки. Все новые клетки возникают путём деления из уже существующих клеток.

Митоз – основной способ деления клеток. Митоз (от греческого mitos – нить) – непрямое деление клетки. Он обеспечивает равномерную передачу наследственной информации материнской клетки двум дочерним. Именно благодаря этому виду клеточного деления образуются практически все клетки многоклеточного организма.

Митотический (клеточный) цикл состоит из подготовительной стадии интерфазы и собственно деления – митоза (фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза).


Характеристика митоза

Интерфаза – процесс подготовки клетки к делению,  имеет 3 периода.

Пресинтетический период, период до удвоения хромосом, (G1 от англ. Gar – интервал), 2n2с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Клетка интенсивно растёт, в ней синтезируется РНК и различные белки, увеличивается число рибосом, митохондрий.

Синтетический период, период удвоения хромосом, (S – фаза), 2n4с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Происходит удвоение хромосом, в основе которого лежит процесс репликации ДНК, в результате каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Постсинтетический период, период после удвоения хромосом, (G2), 2n4с (n – число хромосом, c – количество ДНК). Клетка готовится к делению, синтезируются белки, из которых будет сформировано веретено деления, запасается энергия в виде АТФ.

Профаза (2n4с). В результате спирализации хромосомы уплотняются, укорачиваются. Формируется веретено деления, ядерная оболочка исчезает, и хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. К центромерам присоединяются нити веретена деления.

Хромосомы начинают передвигаться к экватору клетки. Метафаза (2n4с). Хромосомы выстраиваются в плоскости экватора, образуя так называемую метафазную пластинку.


Анафаза (4n4с). Начинается с деления центромер всех хромосом, в результате чего хроматиды превращаются в две совершенно обособленные, самостоятельные дочерние хромосомы. Затем дочерние хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки.

Телофаза (2n2с). Хромосомы концентрируются на полюсах клетки и деспирализуются. Веретено деления разрушается. Вокруг хромосом формируется оболочка ядер дочерних клеток, затем происходит деление цитоплазмы клетки.

Цитокинез -– деление цитоплазмы. Кариокинез – деление ядра.

Биологическое значение митоза

Митоз обеспечивает постоянство числа хромосом во всех клетках организма. В процессе митоза происходит распределение ДНК хромосом материнской клетки строго поровну между возникающими из неё двумя дочерними клетками.

Мейоз

Два последовательно сменяющих друг друга деления. Между двумя делениями – короткая интерфаза, во время которой не происходит удвоения ДНК. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре гаплоидные. Образуются четыре гаплоидные клетки.

Биологическое значение мейоза

Является механизмом образования гамет животных и спор высших растений. Обеспечивает постоянство кариотипа и вида при половом размножении. Обеспечивает генетическое разнообразие.

Оплодотворение –  процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида. Процесс оплодотворения состоит из нескольких этапов:

1.                 Проникновение сперматозоида в яйцеклетку.


2.                 Слияние гаплоидных ядер обеих гамет, в результате чего образуется зигота (диплоидная клетка).

3.                 Активация зиготы к дроблению и дальнейшему развитию.

Жизненный цикл клетки

Промежуток времени от момента возникновения клетки в результате деления до её гибели или до следующего деления представляет собой жизненный цикл клетки. В это время клетка растёт, специализируется и выполняет свои функции в составе ткани и органов.

Лабораторная работа «Изучение фаз митоза в клетках корешка лука»

Практическая работа «Сравнение процессов митоза и мейоза»

Источник: resh.edu.ru

Жизненный цикл клетки. Митоз и мейоз

Раздел ЕГЭ: 2.7. … Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз — деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза. …



Клеточный цикл (жизненный цикл клетки) — время существования клетки от начала одного деления до начала следующего деления, состоит из интерфазы и собственно процесса деления.

Интерфаза — период между делениями, в котором происходят процессы роста и развития клетки, удвоения ДНК, синтеза белков и органических соединений.

iv>
жизненный цикл клетки


виды деления клеток

Митоз и амитоз

Митоз (непрямое деление клетки) — процесс равномерного распределения между дочерними клетками ядерного наследственного материала.

В результате митоза из одной материнской клетки с диплоидным (двойным) набором хромосом образуются две диплоидные дочерние клетки, содержащие полную генетическую информацию в том же объёме, что и родительская. Митоз обеспечивает сохранность наследственных признаков и увеличение количества клеток или одноклеточных организмов.

Стадии (фазы) митоза:

  • Профаза — спирализация хромосом, уменьшение их функциональной активности; репликация практически не идёт; разрушение оболочки ядра; образование веретена деления; прикрепление хромосом к нитям веретена деления.
  • Метафаза — спирализация хромосом достигает максимума; хромосомы утрачивают свою функциональную активность, образуют экваториальную пластинку.
  • Анафаза — деление центромер; расхождение по нитям веретена сестринских хромосом. Анафаза заканчивается, когда центромеры достигают полюсов клетки.
  • Телофаза — деспирализация хромосом; образование ядерной оболочки; деление цитоплазмы; между дочерними клетками формируется клеточная стенка.

митоз

Амитоз — прямое деление клетки, при котором ядро делится путём перешнуровки без предшествующей перестройки:

  • хромосомы не проходят цикла спирализации;
  • не образуется веретено деления;
  • клетка делится сразу после репликации ДНК;
  • ДНК между дочерними клетками распределяется неравномерно.

Амитоз проходит быстрее, чем митоз. В результате амитоза увеличивается количество дочерних клеток, но одновременно могут появляться двух- и многоядерные клетки. Амитоз характерен для одноклеточных и некоторых клеток многоклеточных организмов (клетки при патологических состояниях).

Мейоз

Мейоз — способ деления эукариотических клеток, в результате которого из одной материнской клетки образуются четыре дочерние с уменьшенным в два раза набором хромосом. На этапе интерфазы (предшествует мейозу) происходит репликация ДНК с последующим удвоением хромосом. Клетки с диплоидным набором хромосом, каждая состоит из одной хромосомной нити (хромонемы). После интерфазы хромосомы становятся удвоенными, а их диплоидное число 2n сохраняется. Центриоли в клеточном центре удваиваются.

Стадии (фазы) мейоза I (редукционное деление):

>
  1. Профаза I — спирализация хромосом; конъюгация; кроссинговер; хроматиды начинают расходиться; биваленты обособляются и располагаются по периферии ядра; ядрышко исчезает.
  2. Метафаза I — начинается с момента разрушения ядерной оболочки; биваленты располагаются в экваториальной плоскости, прикреплённые к нитям веретена деления.
  3. Анафаза I — центромеры каждой пары гомологичных хромосом разъединяются, и к полюсам клетки отходят гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид.
  4. Телофаза I — начинается с достижения хромосомами полюсов клетки (у каждого полюса — п хромосом): происходит редукция числа хромосом; образуется ядерная оболочка; делится цитоплазма; формируется клеточная стенка.

Завершение мейоза I сопровождается образованием двух дочерних клеток, содержащих гаплоидный набор хромосом, которые в свою очередь остаются удвоенными.

Во время кратковременной интерфазы (интеркинеза) не происходит репликация ДНК, нет удвоения хромосомы, две дочерние клетки вступают во второе деление мейоза.

Стадии (фазы) мейоза II (по типу митоза — равное деление):


  1. Профаза II — непродолжительная, так как хроматиды спирализованы.
  2. Метафаза II — образуются экваториальная пластинка, хромосомы, состоящие из двух хроматид, центромерными участками прикрепляются к нитям веретена деления.
  3. Анафаза II — хроматиды расходятся к полюсам клетки.
  4. Телофаза II — образуется ядерная оболочка; делится цитоплазма; формируется клеточная стенка. Образуются четыре гаплоидные клетки.

мейоз

Мейоз II проходит по типу митоза. В результате мейоза из одной клетки с диплоидным набором хромосом после двух последовательных делений образуются 4n клетки.

Черты мейоза

  1. Редукция числа хромосом (если бы не было уменьшения числа хромосом при образовании половых клеток, то из поколения в поколение их количество возрастало бы и был бы утрачен один из важнейших признаков каждого вида — постоянство числа хромосом),
  2. Конъюгация (сближение и переплетение) гомологичных хромосом.
  3. Рекомбинация генетического материала, обусловленная случайным расхождением материнских и отцовских гомологичных хромо сом в дочерние клетки, а также кроссинговером (процессом обмена участками гомологичных хромосом).

Таким образом, мейоз — непрерывный процесс, состоящий из двух последовательных делений ядра и цитоплазмы, перед которыми репликация происходит только один раз. Энергия и вещества, необходимые для обоих делений мейоза, накапливаются во время интерфазы I.

 

Источник: uchitel.pro

Клетка – генетическая единица живого. Хромосомы.
Жизненный цикл клетки. Митоз. Мейоз.

Стадии интерфазыХромосомы – структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию — ДНК(8) и белок (7). Строение хромосомы лучше всего видно в метафазе митоза. Она представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид (1), удерживаемых центромерой (кинетохором) в области первичной перетяжки (2), которая делит хромосому на 2 плеча (3,4). Иногда бывает вторичная перетяжка (5), в результате которой образуется спутник хромосомы (6).

Отдельные участки молекулы ДНК — гены — ответственны за каждый конкретный признак или свойство организма. Наследственная информация из клетки в клетку передается путем удвоения молекулы ДНК (репликации), транскрипции и трансляции. Главная функция хромосом — хранение и передача наследственной информации, носителем которой является молекула ДНК.


Стадии интерфазыПод микроскопом видно, что хромосомы имеют поперечные полосы, которые чередуются в различных хромосомах по-разному. Распознают пары хромосом, учитывая распределение, светлых и темных полос (чередование АТ и ГЦ – пар). Поперечной исчерченностью обладают хромосомы представителей разных видов. У родственных видов, например у человека и шимпанзе, сходный характер чередования полос в хромосомах.

Во всех соматических клетках любого растительного или животного организма число хромосом одинаково. Половые клетки (гаметы) всегда содержат вдвое меньше хромосом, чем соматические клетки данного вида организмов.
В кариотипе человека 46 хромосом – 44 аутосомы и 2 половые хромосомы. Муж-чины гетерогаметны (половые хромосомы ХУ), а женщины гомогаметны (половые хромосомы XX). У-хромосома отличается от Х-хромосомы отсутствием некоторых аллелей. Хромосомы одной пары называются гомологичными, если они в одинаковых локусах (местах расположения) несут аллельные гены.


Стадии интерфазыУ всех организмов, относящихся к одному виду, число хромосом в клетках одинаково. Число хромосом не является видоспецифическим признаком. Однако хромосомный набор в целом видоспецифичен, т. е. свойствен только одному какому-то виду организмов растений или животных.

Кариотип — совокупность внешних количественных и качественных признаков хромосомного набора (число, форма, размер хромосом) соматической клетки, характерных для данного вида.

Деление клеток — биологический процесс, лежащий в основе раз-множения и индивидуального развития всех живых организмов, а также процесс увеличения числа клеток путем деления исходной клетки.

Способы деления клеток:

Стадии интерфазы1. Амитоз — прямое (простое) деление интерфазного ядра путем перетяжки, которое происходит вне митотического цикла, т. е. не сопровождается сложной перестройкой всей клетки, а также спирализацией хромосом. Амитоз может сопровождаться делением клетки, а может ограничиваться лишь делением ядра без разделения цитоплазмы, что приводит к образованию дву- и многоядерных клеток. Клетка, претерпевшая амитоз, в дальнейшем не способна вступить в нормальный митотический цикл. По сравнению с митозом амитоз встречается довольно редко. В норме он наблюдается в высокоспециализированных тканях, клетках, которым предстоит делиться: в эпителии и печени позвоночных, зародышевых оболочках млекопитающих, клетках эндосперма семян растений. Амитоз наблюдается также при необходимости быстрого восстановления тканей (после операций и травм). Амитозом также часто делятся клетки злокачественных опухолей.
2. Митоз — непрямое деление, при котором исходно диплоидная клетка дает две дочерние, также диплоидные клетки; характерен для соматических клеток (клеток тела) всех эукариот (растений и животных); это универсальный тип деления.
3. Мейоз — осуществляется при образовании половых клеток у животных и спор у растений.

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл) – время существования клетки от деления до следующего деления, или от деления до смерти. Для разных типов клеток клеточный цикл различен.

В организме млекопитающих и человека различают следующие три группы клеток, локализующиеся в разных тканях и органах:
— часто делящиеся клетки — малодифференцированные клетки эпителия кишечника, базальные клетки эпидермиса и другие;
— редко делящиеся клетки — клетки печени (гепатоциты), почек (клетки нефронов);
— не делящиеся клетки (нервные клетки центральной нервной системы, меланоциты и другие).

Это деление в значительной степени условно, так как запуск процессов деления осуществляется организмом применительно к конкретным обстоятельствам. К примеру, недавними исследованиями доказано, что нервные клетки на самом деле обновляются, то есть делятся.

Жизненный цикл у часто делящихся клеток – это время их существования от начала деления до следующего деления. Жизненный цикл таких клеток нередко называют митотическим циклом. Такой клеточный цикл подразделяется на два основных периода:
митоз или период деления;
интерфаза – промежуток жизни клетки между двумя делениями.

Интерфаза

Интерфаза – период между двумя делениями, когда клетка готовится к делению: удваивается количество ДНК в хромосомах, увеличивается количество других органоидов, синтезируются белки, происходит рост клетки.

К концу интерфазы каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые в процессе митоза станут самостоятельными хромосомами.

Периоды интерфазы:

1. Пресинтетический период (G1) — период подготовки к синтезу ДНК после завершения митоза. Происходит образование РНК, белков, ферментов син-теза ДНК, увеличивается количество органоидов. Содержание хромосом (п) и ДНК (с) равно 2п2с.

2. Синтетический период (S-фаза). Происходит репликация (удвоение, синтез ДНК). В результате работы ДНК-полимераз для каждой из хромосом хромо-сомный набор становится 2п4с. Так образуются двух хроматидные хромосомы.

3. Постсинтетический период (G2) — время от окончания синтеза ДНК до начала митоза. Завершается подготовка клетки к митозу, удваиваются центриоли, синтезируются белки, завершается рост клетки.

Митоз – это форма деления клеточного ядра, происходит он только в эукариотических клетках. В результате митоза каждое из образующихся дочерних ядер получает тот же набор генов, который имела родительская клетка. В митоз могут вступать как диплоидные, так и гаплоидные ядра. При митозе получаются ядра той же плоидности, что и исходное.

Открыт с помощью светового микроскопа в 1874 г. русским ученым И. Д. Чистяковым в растительных клетках.

В 1878 г. В. Флеммингом и русским ученым П. П. Перемежко этот процесс обнаружен в животных клетках. У животных клеток митоз длится 30-60 мин, у растительных — 2-3 ч.

Стадии интерфазыМитоз состоит из четырех фаз:

1. профаза — двухроматидные хромосомы спирализуются и становятся заметными, ядрышко и ядерная оболочка распадаются, образуются нити веретена деления. Клеточный центр делится на две центриоли, расходящиеся к полюсам.
2. метафаза — фаза скопления хромосом на экваторе клетки: нити веретена деления идут от полюсов и присоединяются к центромерам хромосом: к каждой хро-мосоме подходят две нити, идущие от двух полюсов.
3. анафаза — фаза расхождения хромосом, в которой центромеры делятся, а однохроматидные хромосомы растягиваются нитями веретена деления к полюсам клетки; самая короткая фаза митоза.
4. телофаза — окончание деления, движение хромосом заканчивается, и происходит их деспирализация (раскручивание в тонкие нити), формируется ядрышко, восстанавливается ядерная оболочка, на экваторе закладывается перегородка (у растительных клеток) или перетяжка (у животных клеток), нити веретена деления растворяются.

Цитокинез – процесс разделения цитоплазмы. Клеточная мембрана в центральной части клетки втягивается внутрь. Образуется борозда деления, по мере углубления которой клетка раздваивается.
В результате митоза образуются два новых ядра с идентичными наборами хромосом, точно копирующими генетическую информацию материнского ядра.
В опухолевых клетках ход митоза нарушается.

В результате митоза из одной диплоидной клетки, имеющей двухроматидные хромосомы и удвоенное количество ДНК (2n4с), образуются две дочерние диплоидные клетки с однохроматидными хромосомами и одинарным количеством ДНК (2n2с), которые затем вступают интерфазу. Так образуются соматические клетки (клетки тела) организма растения, животного или человека.

Таблица фаз митоза

Таблица фаз миоза

Мейоз

Стадии интерфазы

меоза, идущего по типу митоза, и которое называется эквационное деление. Интерфазы в данном случае нет, так как хромосомы двухроматидные, молекулы ДНК удвоены.
д) профаза II – завершение г)
е) в метафазе II двухроматидные хромосомы располагаются по экватору, при этом деление происходит сразу в двух дочерних клетках
ж) в анафазе II к полюсам отходят уже однохроматидные хромосомы
з) в телофазе II в четырех дочерних клетках формируются ядра и перегородки между клетками.

Таким образом, в результате мейоза из исходной клетки (2n2c→2n4c) получаются четыре гаплоидные клетки с однохроматидными хромосомами (nc): это либо половые клетки (гаметы) животных, либо споры растений.

Таблица фаз мейоза

Стадии интерфазы

Биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гаметы сливаются. Если бы редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше. Одна-ко это противоречит правилу постоянства числа хромосом.

Развитие половых клеток.

Процесс формирования половых клеток называется гаметогенезом. У многоклеточных организмов различают сперматогенез – формирование мужских половых клеток и овогенез – формирование женских половых клеток. Рассмотрим гаметогенез, происходящий в половых железах животных – семенниках и яичниках.

Стадии интерфазы

развития зародыша. У мхов и папоротников яйцеклетки развиваются в архегониях, у цветковых растений – в семяпочках, локализованных в завязи цветка.

Стадии интерфазы
Стадии интерфазы

 

Опыление — перенос пыльцы с пыльников на рыльце пестика (это не оплодотворе-ние!!!!).

Оплодотворение — это процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида, в результате чего образуется зигота – зародышевая клетка или первая клетка нового организма.

Стадии интерфазы
Стадии интерфазы

 

 

Стадии интерфазы

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник: in-natura.ru

Клеточный цикл

Клеточный цикл – это период жизни клетки от одного деления до другого. Состоит из интерфазы и периодов деления. Продолжительность клеточного цикла у разных организмов разная (у бактерий – 20-30 мин, у клеток эукариот – 10-80 ч).

Интерфаза

Интерфаза (от лат. inter – между, phases – появление) – это период между делениями клетки или от деления до ее гибели. Период от деления клетки до ее гибели характерен для клеток многоклеточного организма, которые после деления утратили способность к нему (эритроциты, нервные клетки и т. п.). Интерфаза занимает приблизительно 90 % времени клеточного цикла.

Интерфаза включает:

1) пресинтетический период (G1) – начинаются интенсивные процессы биосинтеза, клетка растет, увеличивается в размерах. Именно в этом периоде до смерти остаются клетки многоклеточных организмов, которые утратили способность к делению;

2) синтетический (S) – происходит удвоение ДНК, хромосом (клетка становится тетраплоидной), удваиваются центриоли, если они есть;

3) постсинтетический (G2) – в основном прекращаются процессы синтеза в клетке, происходит подготовка клетки к делению.

Деление клетки бывает прямым (амитоз) и непрямым (митоз, мейоз).

Амитоз

Амитоз – прямое деление клеток, при котором не образуется аппарат деления. Ядро делится вследствие кольцевой перетяжки. Не происходит равномерного распределения генетической информации. В природе амитозом делятся макронуклеусы (большие ядра) инфузорий, клетки плаценты у млекопитающих. Амитозом могут делиться клетки раковых опухолей.

Непрямое деление связано с образованием аппарата деления. В аппарат деления входят компоненты, которые обеспечивают равномерное распределение хромосом между клетками (веретено деления, центромеры, если есть – центриоли). Деление клетки условно можно разделить на деление ядра (кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез). Последний начинается к концу деления ядра. Наиболее распространены в природе митоз и мейоз. Иногда встречается эндомитоз – непрямое деление, которое происходит в ядре без разрушения его оболочки.

Митоз

Митоз – это непрямое деление клетки, при котором из материнской образуются две дочерние клетки с идентичным набором генетической информации.

Фазы митоза:

1) профаза – происходит уплотнение хроматина (конденсация), хроматиды спирализируются и укорачиваются (становятся заметными в световой микроскоп), исчезают ядрышки и ядерная оболочка, образуется веретено деления, его нити прикрепляются к центромерам хромосом, центриоли делятся и расходятся к полюсам клетки;

2) метафаза – хромосомы максимально спирализированы и располагаются вдоль экватора (в экваториальной пластинке), гомологичные хромосомы лежат рядом;

3) анафаза – нити веретена деления сокращаются одновременно и растягивают хромосомы к полюсам (хромосомы становятся однохроматидными), самая короткая фаза митоза;

4) телофаза – хромосомы деспирализируются, образуются ядрышки, ядерная оболочка, начинается деление цитоплазмы.

Митоз характерен преимущественно для соматических клеток. Благодаря митозу сохраняется постоянство числа хромосом. Способствует увеличению числа клеток, поэтому наблюдается при росте, регенерации, вегетативном размножении.

Мейоз

Мейоз (от греч. мейозис – уменьшение) – это непрямое редукционное деление клетки, при котором из материнской образуются четыре дочерние, располагающие неидентичной генетической информацией.

Различают два деления: мейоз I и мейоз II. Интерфаза I сходна с интерфазой перед митозом. В постсинтетическом периоде интерфазы процессы синтеза белка не прекращаются и продолжаются в профазе первого деления.

Мейоз I:

профаза I – хромосомы спирализируются, ядрышко и ядерная оболочка исчезают, образуется веретено деления, гомологичные хромосомы сближаются и слипаются вдоль сестринских хроматид (как молния в замке) – происходит конъюгация, при этом образуются тетрады, или биваленты, образуется перекрест хромосом и обмен участками – кроссинговер, потом гомологичные хромосомы отталкиваются одна от другой, но остаются сцепленными в участках, где состоялся кроссинговер; процессы синтеза завершаются;

метафаза I – хромосомы располагаются вдоль экватора, гомологичные –двухроматидные хромосомы располагаются одна напротив другой по обе стороны экватора;

анафаза I – нити веретена деления одновременно сокращаются, растягивают по одной гомологичной двухроматидной хромосоме к полюсам;

телофаза I (если есть) – хромосомы деспирализируются, образуются ядрышко и ядерная оболочка, происходит распределение цитоплазмы (клетки, которые образовались, гаплоидны).

Интерфаза II (если есть): не происходит удвоения ДНК.

Мейоз II:

профаза II – уплотняются хромосомы, исчезают ядрышко и ядерная оболочка, образуется веретено деления;

метафаза II – хромосомы располагаются вдоль экватора;

анафаза II – хромосомы при одновременном сокращении нитей веретена деления расходятся к полюсам;

телофаза II – деспирализируются хромосомы, образуются ядрышко и ядерная оболочка, делится цитоплазма.

Мейоз происходит перед образованием половых клеток. Позволяет при слиянии половых клеток сохранять постоянство числа хромосом вида (кариотип). Обеспечивает комбинативную изменчивость.

Источник: xn—-9sbecybtxb6o.xn--p1ai


Стадии интерфазы

Ученые впервые наблюдали процесс деления клеток в конце 1800-х годов. Последовательное микроскопическое доказательство того, что клетки расходуют энергию и материал на копирование и деление, опровергает широко распространенную теорию о том, что новые клетки возникли в результате самопроизвольного рождения. Ученые начинали понимать феномен клеточного цикла; это процесс, посредством которого клетки «рождаются» в результате деления клеток, а затем живут своей жизнью, занимаясь своими повседневными клеточными действиями, пока не настало время самим делиться клетками.

Существует множество причин, по которым клетка не может пройти через деление. Некоторые клетки в организме человека просто нет; например, большинство нервных клеток в конечном итоге прекращают деление клеток, поэтому человек, который переносит повреждение нерва, может страдать от постоянного двигательного или сенсорного дефицита.

Однако, как правило, клеточный цикл представляет собой процесс, который состоит из двух фаз: интерфазной и митозной. Митоз является частью клеточного цикла, который включает деление клетки, но средняя клетка проводит 90 процентов своей жизни в интерфазе, что просто означает, что клетка живет и растет, а не делится. Есть три подфазы в интерфазе. Это G1-фаза, S-фаза и G2-фаза.

Деление клеток у прокариот и эукариот

Одноклеточные организмы, такие как бактерии, называются прокариотами, и когда они участвуют в делении клеток, их целью является размножение бесполым путем; они создают потомство. Деление прокариотических клеток называется бинарным делением, а не митозом. Прокариоты обычно имеют только одну хромосому, которая даже не содержится в ядерной мембране, и им не хватает органелл, которые есть у других видов клеток. Во время бинарного деления прокариотическая клетка делает копию своей хромосомы, а затем прикрепляет каждую сестринскую копию хромосомы к противоположной стороне своей клеточной мембраны. Затем он начинает образовывать трещину в своей мембране, которая сжимается внутрь в процессе, называемом инвагинацией, пока не разделяется на две идентичные, отдельные клетки. Клетки, которые являются частью митотического клеточного цикла, являются эукариотическими клетками. Это не отдельные живые организмы, а клетки, которые существуют как взаимодействующие единицы более крупных организмов. Клетки в ваших глазах, костях или клетках языка вашей кошки или травинки на лужайке перед вами — все это эукариотические клетки. Они содержат гораздо больше генетического материала, чем прокариот, поэтому процесс деления клеток также намного сложнее.

Первая фаза разрыва

Клеточный цикл получил свое название, потому что клетки постоянно делятся, начиная жизнь заново. Как только клетка делится, это конец фазы митоза, и она немедленно начинает интерфазу снова. Конечно, на практике клеточный цикл происходит плавно, но ученые разграничивают фазы и субфазы внутри процесса, чтобы лучше понять микроскопические строительные блоки жизни. Вновь разделенная ячейка, которая в настоящее время является одной из двух ячеек, которые ранее были одной ячейкой, находится в субфазе G1 интерфазы. G1 — сокращение для фазы «Gap»; будет еще один с надписью G2. Вы также можете увидеть их как G1 и G2. Когда ученые обнаружили под микроскопом напряженную, фундаментальную клеточную работу митоза, они интерпретировали относительно менее драматическую интерфазу как фазу покоя или паузы между клеточными делениями.

Они назвали стадию G1 словом «пробел», используя эту интерпретацию, но в этом смысле это неправильно. На самом деле G1 — это скорее стадия роста, чем стадия отдыха. На этом этапе клетка делает все то, что нормально для ее типа. Если это лейкоцит, он будет выполнять защитные действия для иммунной системы. Если это листовая клетка на растении, она будет выполнять фотосинтез и газообмен. Клетка, вероятно, будет расти. Некоторые клетки растут медленно во время G1, в то время как другие растут очень быстро. Клетка синтезирует молекулы, такие как рибонуклеиновая кислота (РНК) и различные белки. В определенный момент на поздней стадии G1 ячейка должна «решить», следует ли перейти к следующей стадии интерфазы.

Контрольные точки Интерфазы

Молекула, называемая циклин-зависимой киназой (CDK), регулирует клеточный цикл. Эта регуляция необходима для предотвращения потери контроля над ростом клеток. Неконтролируемое деление клеток у животных является еще одним способом описания злокачественной опухоли или рака. CDK обеспечивает сигналы в контрольных точках во время определенных точек клеточного цикла для того, чтобы клетка продолжила или сделала паузу. Определенные факторы окружающей среды способствуют тому, обеспечивает ли CDK эти сигналы. К ним относятся наличие питательных веществ и факторов роста, а также плотность клеток в окружающей ткани. Плотность клеток — это особенно важный метод саморегуляции, используемый клетками для поддержания скорости роста здоровой ткани. CDK регулирует клеточный цикл во время трех стадий интерфазы, а также во время митоза (который также называется М-фазой).

Если ячейка достигает контрольной контрольной точки и не получает сигнала для продолжения цикла ячейки (например, если она находится в конце G1 в фазе и ожидает входа в S-фазу в фазе), возможны две вещи что клетка могла сделать. Во-первых, это может сделать паузу, пока проблема решена. Если, например, какой-то необходимый компонент поврежден или отсутствует, может быть произведен ремонт или добавление, а затем он снова может приблизиться к контрольно-пропускному пункту. Другой вариант для ячейки состоит в том, чтобы войти в другую фазу, называемую G0, которая находится вне цикла ячейки. Это обозначение относится к клеткам, которые будут продолжать функционировать так, как они должны, но не перейдут к S-фазе или митозу и, как таковые, не будут участвовать в делении клеток. Считается, что большинство нервных клеток взрослого человека находятся в фазе G0, поскольку они обычно не переходят в S-фазу или митоз. Клетки в фазе G0 считаются покоящимися, что означает, что они находятся в неделящемся состоянии, или стареющими, что означает, что они умирают.

Во время фазы G1 интерфазы существуют две контрольные контрольные точки, через которые клетка должна пройти, прежде чем продолжить. Каждый оценивает, повреждена ли ДНК клетки, и если это так, ДНК должна быть восстановлена, прежде чем она сможет продолжить работу. Даже когда ячейка готова к переходу в S-фазу интерфазы, есть еще одна контрольная точка, чтобы убедиться, что условия окружающей среды, то есть состояние окружающей среды, непосредственно окружающей ячейку, являются благоприятными. Эти условия включают плотность клеток окружающей ткани. Когда клетка имеет необходимые условия для перехода от фазы G1 к S, белок циклина связывается с CDK, обнажая активную часть молекулы, которая сигнализирует клетке, что пора начинать фазу S. Если ячейка не удовлетворяет условиям для перехода из фазы G1 в фазу S, циклин не активирует CDK, что предотвратит прогрессирование. В некоторых случаях, таких как поврежденная ДНК, белки-ингибиторы CDK будут связываться с молекулами CDK-циклина, чтобы предотвратить прогрессирование, пока проблема не будет устранена.

Синтез генома

Как только ячейка входит в S-фазу, она должна продолжаться до конца клеточного цикла, не возвращаясь или не возвращаясь к G0. Однако на протяжении всего процесса существует больше контрольных точек, чтобы гарантировать, что шаги выполняются должным образом, прежде чем ячейка перейдет к следующей фазе клеточного цикла. «S» в S-фазе означает синтез, потому что клетка синтезирует или создает совершенно новую копию своей ДНК. В клетках человека это означает, что клетка образует совершенно новый набор из 46 хромосом во время S-фазы. Эта стадия тщательно регулируется, чтобы не допустить перехода ошибок на следующую стадию; эти ошибки являются мутациями. Мутации случаются достаточно часто, но правила клеточного цикла предотвращают их появление. Во время репликации ДНК каждая хромосома становится чрезвычайно свернутой вокруг нитей белков, называемых гистонами, уменьшая их длину с 2 нанометров до 5 микрон. Две новые повторяющиеся сестринские хромосомы называются хроматидами. Гистоны связывают две совпадающие хроматиды вместе, плотно наполовину по их длине. Точка, в которой они соединяются, называется центромером. (См. Ресурсы для визуального представления этого.)

Чтобы добавить к сложным движениям, происходящим во время репликации ДНК, многие эукариотические клетки являются диплоидными, что означает, что их хромосомы обычно располагаются парами. Большинство клеток человека являются диплоидными, за исключением репродуктивных клеток; к ним относятся ооциты (яйца) и сперматоциты (сперма), которые являются гаплоидными и имеют 23 хромосомы. Человеческие соматические клетки, которые являются всеми другими клетками организма, имеют 46 хромосом, расположенных в 23 парах. Парные хромосомы называются гомологичной парой. Во время фазы S интерфазы, когда каждая отдельная хромосома из исходной гомологичной пары реплицируется, получающиеся две сестринские хроматиды из каждой исходной хромосомы соединяются, образуя фигуру, которая выглядит как два X, склеенные вместе. Во время митоза ядро ​​расколется на два новых ядра, вытягивая по одному из каждой хроматиды из каждой гомологичной пары от своей сестры.

Подготовка к делению клеток

Если клетка проходит контрольные точки S-фазы, что особенно важно для обеспечения того, чтобы ДНК не была повреждена, чтобы она реплицировалась правильно и чтобы она реплицировалась только один раз, то регуляторные факторы позволяют клетке переходить к следующей стадии интерфазы. Это G2, который обозначает Gap-фазу 2, как и G1. Это также неправильно, так как клетка не ждет, но очень занята на этом этапе. Клетка продолжает делать свою обычную работу. Вспомните эти примеры из G1 клетки листа, выполняющей фотосинтез, или лейкоцита, защищающего организм от патогенов. Он также готовится покинуть интерфазу и войти в митоз (M-фаза), который является второй и последней стадией клеточного цикла, прежде чем он разделится и начнется снова и снова.

Другая контрольная точка во время G2 гарантирует, что ДНК была реплицирована правильно, а CDK позволяет ей двигаться вперед, только если она проходит проверку. Во время G2 клетка реплицирует центромеру, которая связывает хроматиды, образуя то, что называется микротрубочкой. Это станет частью веретена, представляющего собой сеть волокон, которые будут направлять сестринские хроматиды друг от друга и к их надлежащим местам во вновь разделенных ядрах. Во время этой фазы митохондрии и хлоропласты также делятся, когда они присутствуют в клетке. Когда клетка превысила свои контрольные точки, она готова к митозу и закончила три этапа интерфазы. Во время митоза ядро ​​разделится на два ядра, и почти одновременно процесс, называемый цитокинезом, разделит цитоплазму, то есть остальную часть клетки, на две клетки. К концу этих процессов появятся две новые ячейки, готовые снова начать стадию G1 интерфазы.

 

Категория: Медицина | Добавил: fantast (26.02.2019)
Просмотров: 630 | Рейтинг: 0.0/0

Источник: www.winstein.org