Полная версия

Главная arrow География arrow БИОЛОГИЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Самовоспроизведение клеток. Клеточный цикл

Период жизни клетки от момента ее рождения в результате деления материнской клетки до следующего деления или смерти называется жизненным (клеточным) циклом клетки.

Многие клетки высших организмов, вступая на путь специализации, утрачивают частично или полностью способность к делению. Полностью лишены способности делиться высокоспециализированные клетки, например нейроны. Многие специализированные клетки не размножаются в обычных условиях, но при повреждении органов и тканей, в состав которых они входят, их способность к делению восстанавливается. К таким клеткам относятся клетки печени, эндокринных желез и других органов. Отдельную группу составляют неспециализированные клетки, регулярно делящиеся. В нее входят клетки базального слоя многослойного ороговевающего плоского эпителия и др.

Клеточный цикл способных к размножению клеток включает две стадии: интерфазу (стадия между двумя делениями) и период деления. В интерфазе происходит подготовка клетки к делению, причем главным является удвоение ДНК. По продолжительности она составляет большую часть жизненного цикла клетки. Интерфазу подразделяют на предсинтетический (G-Д, синтетический (S) и постсинтетический (G2) периоды (рис. 2.14).

Жизненный цикл клетки. Количество ДНК в хромосомах

Рис. 2.14. Жизненный цикл клетки. Количество ДНК в хромосомах

В периоде G: клетка растет и готовится к синтезу ДНК. В это время синтезируются РНК, белки, необходимые для редупликации ДНК.

S-период — главный в клеточном цикле. В этом периоде в клетке синтезируется ДНК, а к концу периода количество ее удваивается. Одновременно с синтезом ДНК идет синтез РНК и белка. В S-периоде происходит удвоение числа центриолей.

G2-nepuod иначе называется предмитотическим. В этом периоде синтезируются РНК и белки, необходимые для деления клетки.

Далее наступает процесс деления клетки.

Описано три способа деления эукариотических клеток: амитоз (прямое деление), митоз (непрямое деление) и мейоз (редукционное деление).

Амитоз встречается у различных эукариотических клеток, но значительно реже, чем митоз. Амитоз можно наблюдать в стареющих клетках или при различных патологических процессах в них. При амитозе ядро остается в интерфазном состоянии, хромосомы не спирализуются, ядро делится путем перетяжки. Очень часто амитоз заканчивается делением ядра без последующего разделения цитоплазмы, при этом образуются двуядерные клетки.

Митоз — универсальный способ деления эукариотических клеток, широко распространен в природе. В жизни клетки митоз составляет лишь малую часть продолжительности клеточного цикла (в среднем примерно 0,1). Например, цикл эпителиальных клеток кишечника мыши составляет 20—22 ч, а длительность митоза — 1ч.

В митозе выделяют четыре основные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 2.15, 2.16).

В профазе происходят укорочение и утолщение хромосом вследствие их спирализации. В это время хромосомы двойные — состоят из двух хроматид, связанных между собой в области центромеры (удвоение хромосом произошло еще в S-периоде интерфазы). Одновременно с утолщением хромосом исчезают ядрышки и разрушается ядер- ная оболочка. В профазе начинается расхождение центриолей к противоположным концам клетки и образование веретена деления. Полюса веретена определяются положением центриолей.

В метафазе хромосомы, все еще состоящие из двух хроматид, выстраиваются в экваториальной плоскости веретена деления. Нити веретена деления прикрепляются к центромерам. В веретене деления можно выделить два типа нитей: хромосомные, связанные с первичными перетяжками хромосом, и центросомные, соединяющие полюса веретена.

Анафаза — самая короткая фаза митоза. В это время начинают укорачиваться хромосомные нити веретена деления и хроматиды каждой хромосомы удаляются друг от друга по направлению к полюсам. Теперь каждая хромосома состоит из одной хроматиды.

Телофаза характеризуется деспирализацией хромосом, образованием ядерной оболочки и ядрышек, разрушением веретена деления. На стадии телофазы происходит разделение цитоплазмы (цитотомия) и образование перегородки между дочерними клетками. В животной клетке цитотомия совершается путем перетяжки плазматической мембраны в экваториальной плоскости веретена деления.

Схема митоза в животной клетке

Рис. 2.15. Схема митоза в животной клетке:

1,2 — постсинтетический период интерфазы; 3, 4 — профаза; 5 — метафаза; 6 — анафаза; 7,8 — телофаза

У растений деление осуществляется посредством образования клеточной перегородки. Последняя возникает в экваториальной плоскости веретена деления и растет в стороны, достигая клеточной стенки.

Биологическое значение митоза состоит в том, что в результате его каждая дочерняя клетка получает точно такой же набор хромосом, а следовательно, и точно такую же генетическую информацию, какими обладала материнская клетка. Достигается такой результат прежде всего за счет того, что в S-периоде интерфазы происходит редупликация ДНК, удвоение хромосом (образование хроматид) и в последующем их равное распределение между дочерними клетками. Митотическое деление клеток является цитологической основой бесполого размножения, роста и развития организмов.

При различных патологических процессах возможно нарушение нормального течения митоза. Патологический митоз может привести к повреждению или утрате хромосом, появлению в клетке лишних хромосом. Нарушение деления в половых клетках может стать причиной ряда хромосомных заболеваний. Особенно часто патологические митозы наблюдаются в опухолевых клетках. Одной из характерных особенностей опухолевых клеток является их неограниченная способность к делению. Такие клетки характеризуются низким уровнем специализации и относительной независимостью от регуляторных влияний со стороны организма.

Фазы митоза в клетках корешка лука

Рис. 2.16. Фазы митоза в клетках корешка лука:

1 — интерфаза; 2—5 — профаза; 6,7 — метафаза; 8, 9 — анафаза; 10—12 — телофаза

Вопросы для самоконтроля

  • 1. Что такое клеточный цикл?
  • 2. Какие периоды выделяют в интерфазе? Чем они характеризуются?
  • 3. Какие способы деления клеток вы знаете?
  • 4. Чем характеризуются фазы митоза? Чем различаются хромосомы в метафазе и анафазе?
  • 5. Каково биологическое значение митоза?
  • 6. Как клетка готовится к делению?
  • 7. Чем объяснить, что образующиеся в результате митоза клетки идентичны материнской клетке? Что обеспечивает упорядоченное распределение хромосом между дочерними клетками?
  • 8. Какие функции жизни обеспечиваются делением клеток?
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>