Клеточный, или жизненный, цикл клетки – это период времени от появления клетки до ее гибели или до конца следующего клеточного деления. Периоды жизненного цикла соматических клеток: рост и дифференцировка, выполнение специфических функций, подготовка к делению (размножению), деление.
Для большинства клеток характерен митотический цикл – период подготовки ее к делению (интерфаза) и само деление (митоз).
Интерфаза включает три периода: G1 – пресинтетический (илипостмитотический), S – синтетический и G2 – постсинтетический, или премитотический. В период интерфазы изменяется содержание генетического материала в клетке: n – набор хромосом, chr – число хроматид в хромосоме, c – количество ДНК
Сразу после деления клетки начинается пресинтетический период. Содержание генетического материала – 2n1chr2c. В среднем этот период продолжается 12 часов, но может занимать несколько месяцев. В этот период клетка растет, начинает выполнять свои функции, идут активные процессы синтеза РНК, белков, нуклеотидов ДНК, увеличивается число рибосом, накапливается энергия в молекулах АТФ.
В синтетический период происходит репликация молекул ДНК – каждая хроматида достраивает себе подобную. Содержание генетического материала становится 2n2сhr4c. Удваиваются центриоли клеточного центра. Синтезируются РНК, АТФ и белки-гистоны. Клетка продолжает выполнять свои функции. Продолжительность периода – до 8 часов.
В постсинтетический период клетка готовится к митотическому делению. Накапливается энергия, активно синтезируются РНК и преимущественно ядерные белки и белки ахроматинового веретена деления. Содержание генетического материала не изменяется: 2n2chr4с. К концу периода затухают все синтетические процессы, меняется вязкость цитоплазмы, ядерно-цитоплазматическое отношение достигает критической величины. Клетка начинает делиться.
Типы деления клеток
(размножение на клеточном уровне)
Прямое – амитоз политения Непрямое – митоз эндомитозмейоз
При амитозе хроматин в ядре не спирализуется, не образуется веретено деления. Ядро и цитоплазма делятся перетяжкой надвое. Доказано, что генетический материал равномерно распределяется между дочерними клетками. Амитозом делятся обычно неспециализированные клетки: клетки эпителия слизистых оболочек, раковые клетки (в них генетическая информации может распределяться неравномерно) и клетки, участвующие в регенерации. Амитоз может приводить к образованию многоядерных клеток (разделилось ядро, но не разделилась цитоплазма).
Основным способом деления соматических клеток является митоз.
Причины наступления митоза:
• изменение ядерно-цитоплазматического отношения от 1/6 – 1/8 до 1/69 – 1/89;
• наличие «митогенетических лучей», которые стимулируют деление рядом лежащих клеток;
• действие «раневых гормонов», которые выделяют поврежденные клетки и стимулируют деление клеток неповрежденных.
Значение митоза:
- поддержание постоянства числа хромосом, обеспечение генетической преемственности в клеточных популяциях;
- равномерное распределение хромосом и генетической информации между дочерними клетками.
Непрерывный процесс митоза разделяют на 4 стадии: профаза, метафаза, анафаза и телофаза
Профаза начинается со спирализации хроматина: длинные хроматиновые нити укорачиваются и утолщаются, образуя хромосомы. Центриоли расходятся к полюсам клетки, формируются нити веретена деления. Увеличивается объем ядра, растворяются ядрышки и ядерная оболочка. Хромосомы выходят в цитоплазму клетки. Содержание генетического материала 2n2chr4с.
Метафаза: хромосомы ориентируются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку. Нити веретена деления присоединены к центромерам хромосом. Можно видеть, что каждая хромосома состоит из двух хроматид. Содержание генетического материала не изменяется: 2n2chr4с.
Анафаза. Нити веретена деления сокращаются. Хроматиды разделяются в области центромер и расходятся к полюсам клетки. Они называются дочерними хромосомами. Содержание генетической информации – 2n1chr2с у каждого полюса клетки.
В телофазу идет формирование дочерних ядер. Образуются оболочки ядер, хромосомы деспирализуются, теряют четкие очертания, восстанавливаются ядрышки.
Конечный этап митоза – цитокинез (разделение цитоплазмы). Образование оболочек дочерних клеток у животных начинается с периферии материнской клетки, у растений – от центра к периферии. Клеточная мембрана образуется при слиянии пузырьков эндоплазматической сети. Если цитокинез задерживается, образуются многоядерные клетки. Итог митоза:
Воздействия на клетку факторов окружающей среды в период митотического деления могут быть причиной повреждения хромосом, нарушения веретена деления или цитокинеза, что, в свою очередь, приведет к мутациям – полиплоидии или гетероплоидии.
Разновидностями митоза являются эндомитоз, политения и мейоз.
Эндомитоз – это репродукция (удвоение) хромосом без деления ядра. Он приводит к образованию полиплоидных клеток.
При политении происходит многократное удвоение хроматид. Хроматиды не расходятся, образуя политенные (многонитчатые) хромосомы.
Они встречаются в слюнных железах мухи дрозофилы.