Клетъчен цикъл и неговата таблица с периоди. Жизнен цикъл на клетката

Този урок ви позволява самостоятелно да изучавате темата " Жизнен цикълклетки." На него ще говорим за това, което играе Главна роляпо време на клетъчното делене, което прехвърля генетична информация от едно поколение на следващо. Освен това ще изучавате целия жизнен цикъл на клетката, който също се нарича последователност от събития, които се случват от момента, в който клетката се формира до нейното разделяне.

Тема: Възпроизвеждане и индивидуално развитиеорганизми

Урок: Жизнен цикъл на клетката

Според клетъчната теория новите клетки възникват само чрез разделяне на предишни майчини клетки. , които съдържат ДНК молекули, играят важна роляв процесите на делене на клетките, тъй като осигуряват предаването на генетична информация от едно поколение на друго.

Затова е много важно дъщерните клетки да получават еднакво количество генетичен материал и е съвсем естествено преди това клетъчно делененастъпва удвояването на генетичния материал, тоест молекулата на ДНК (фиг. 1).

Какво представлява клетъчният цикъл? Жизнен цикъл на клетката- последователността от събития, настъпващи от момента на образуване на дадена клетка до разделянето й на дъщерни клетки. Според друга дефиниция клетъчният цикъл е животът на клетката от момента, в който тя се появява в резултат на деленето на клетката-майка до нейното собствено делене или смърт.

По време на клетъчен цикълклетката расте и се променя, за да изпълнява успешно функциите си в многоклетъчния организъм. Този процес се нарича диференциация. След това клетката успешно изпълнява функциите си за определен период от време, след което започва да се дели.

Ясно е, че всички клетки многоклетъчен организъмне може да се разделя безкрайно, в противен случай всички същества, включително хората, биха били безсмъртни.

Ориз. 1. Фрагмент от ДНК молекула

Това не се случва, защото в ДНК има „гени на смъртта“, които се активират при определени условия. Те синтезират определени ензимни протеини, които разрушават клетъчните структури и органели. В резултат на това клетката се свива и умира.

Тази програмирана клетъчна смърт се нарича апоптоза. Но в периода от момента на появата на клетката и преди апоптозата, клетката преминава през много деления.

Клетъчният цикъл се състои от 3 основни етапа:

1. Интерфазата е период на интензивен растеж и биосинтеза на определени вещества.

2. Митоза или кариокинеза (ядрено делене).

3. Цитокинеза (разделяне на цитоплазмата).

Нека характеризираме по-подробно етапите на клетъчния цикъл. И така, първият е интерфазен. Интерфазата е най-дългата фаза, период на интензивен синтез и растеж. Клетката синтезира много вещества, необходими за нейния растеж и изпълнението на всичките й присъщи функции. По време на интерфазата се извършва репликация на ДНК.

Митозата е процес на ядрено делене, при който хроматидите се отделят един от друг и се преразпределят като хромозоми между дъщерните клетки.

Цитокинезата е процесът на разделяне на цитоплазмата между две дъщерни клетки. Обикновено под името митоза цитологията комбинира етапи 2 и 3, т.е. клетъчно делене (кариокинеза) и цитоплазмено делене (цитокинеза).

Нека характеризираме интерфазата по-подробно (фиг. 2). Интерфазата се състои от 3 периода: G 1, S и G 2. Първият период, пресинтетичен (G 1) е фаза на интензивен клетъчен растеж.

Ориз. 2. Основните етапи от жизнения цикъл на клетката.

Тук се извършва синтеза на определени вещества; това е най-дългата фаза, която следва клетъчното делене. В тази фаза се натрупват вещества и енергия, необходими за последващия период, тоест за удвояването на ДНК.

Според съвременните концепции в периода G 1 се синтезират вещества, които инхибират или стимулират следващ периодклетъчен цикъл, а именно синтетичен период.

Синтетичният период (S) обикновено продължава от 6 до 10 часа, за разлика от пресинтетичния период, който може да продължи до няколко дни и включва дублиране на ДНК, както и синтез на протеини, като хистонови протеини, които могат да образуват хромозоми. До края на синтетичния период всяка хромозома се състои от две хроматиди, свързани помежду си чрез центромера. През същия период центриолите се удвояват.

Постсинтетичният период (G 2) настъпва веднага след удвояването на хромозомата. Продължителността му е от 2 до 5 часа.

През същия този период се натрупва енергията, необходима за по-нататъшния процес на клетъчно делене, тоест директно за митозата.

През този период се извършва разделянето на митохондриите и хлоропластите и се синтезират протеини, които впоследствие ще образуват микротубули. Микротубулите, както знаете, образуват нишката на вретеното и клетката вече е готова за митоза.

Преди да преминем към описание на методите за клетъчно делене, нека разгледаме процеса на дублиране на ДНК, което води до образуването на две хроматиди. Този процес протича в синтетичния период. Удвояването на една ДНК молекула се нарича репликация или редупликация (фиг. 3).

Ориз. 3. Процесът на репликация (редупликация) на ДНК (синтетичен период на интерфаза). Ензимът хеликаза (зелено) развива двойната спирала на ДНК, а ДНК полимеразите (синьо и оранжево) допълват комплементарните нуклеотиди.

По време на репликацията част от молекулата на майчината ДНК се разплита на две вериги с помощта на специален ензим - хеликаза. Освен това, това се постига чрез разкъсване на водородни връзки между комплементарни азотни бази (AT и G-C). След това, за всеки нуклеотид от разклонените ДНК вериги, ензимът ДНК полимераза настройва комплементарен нуклеотид към него.

Това създава две двуверижни ДНК молекули, всяка от които включва една верига на родителската молекула и една нова дъщерна верига. Тези две ДНК молекули са абсолютно идентични.

Невъзможно е да развиете цялата голяма ДНК молекула едновременно за репликация. Следователно репликацията започва в отделни участъци на молекулата на ДНК, образуват се къси фрагменти, които след това се зашиват в дълга верига с помощта на определени ензими.

Продължителността на клетъчния цикъл зависи от вида на клетката и външни факторикато температура, наличие на кислород, присъствие хранителни вещества. Например бактериалните клетки при благоприятни условия се делят на всеки 20 минути, чревните епителни клетки на всеки 8-10 часа, а клетките от върха на корена на лука се делят на всеки 20 часа. И някои клетки нервна системаникога не споделяйте.

Появата на клетъчната теория

През 17 век английският лекар Робърт Хук (фиг. 4), използвайки самоделен светлинен микроскоп, видял, че коркът и другите растителни тъкани се състоят от малки клетки, разделени от прегради. Той ги нарече клетки.

Ориз. 4. Робърт Хук

През 1738 г. немският ботаник Матиас Шлайден (фиг. 5) стига до извода, че растителните тъкани се състоят от клетки. Точно година по-късно зоологът Теодор Шван (фиг. 5) стига до същото заключение, но само по отношение на животинските тъкани.

Ориз. 5. Матиас Шлейден (вляво) Теодор Шван (вдясно)

Той стигна до заключението, че животинските тъкани, подобно на растителните, са съставени от клетки и че клетките са в основата на живота. Въз основа на клетъчни данни учените формулираха клетъчната теория.

Ориз. 6. Рудолф Вирхов

20 години по-късно Рудолф Вирхов (фиг. 6) разширява клетъчната теория и стига до извода, че клетките могат да възникнат от други клетки. Той пише: „Където съществува клетка, трябва да има предишна клетка, точно както животните произлизат само от животно, а растенията само от растение... Всички живи форми, независимо дали животински или растителни организми, или техните съставни части, са доминиран от вечния закон на непрекъснатото развитие."

Хромозомна структура

Както знаете, хромозомите играят ключова роля в клетъчното делене, защото предават генетична информация от едно поколение на следващо. Хромозомите се състоят от ДНК молекула, свързана с хистонови протеини. Рибозомите също съдържат малко количество РНК.

В делящите се клетки хромозомите са представени под формата на дълги тънки нишки, равномерно разпределени в целия обем на ядрото.

Индивидуалните хромозоми не се различават, но техният хромозомен материал се оцветява с основни багрила и се нарича хроматин. Преди клетъчното делене хромозомите (фиг. 7) се удебеляват и скъсяват, което им позволява да се видят ясно под светлинен микроскоп.

Ориз. 7. Хромозоми в профаза 1 на мейозата

В разпръснато, т.е. разтегнато състояние, хромозомите участват във всички биосинтетични процеси или регулират биосинтетичните процеси, а по време на клетъчното делене тази функция е спряна.

При всички форми на клетъчно делене, ДНК на всяка хромозома се репликира, така че да се образуват две идентични, двойни полинуклеотидни вериги на ДНК.

Ориз. 8. Хромозомна структура

Тези вериги са заобиколени от протеинова обвивка и в началото на клетъчното делене изглеждат като еднакви нишки, разположени една до друга. Всяка нишка се нарича хроматид и е свързана с втората нишка чрез неоцветяваща област, наречена центромера (Фиг. 8).

Домашна работа

1. Какво представлява клетъчният цикъл? От какви етапи се състои?

2. Какво се случва с клетката по време на интерфазата? От какви етапи се състои интерфазата?

3. Какво е репликация? Какво е неговото биологично значение? Кога се случва? Какви вещества са включени в него?

4. Как започна клетъчна теория? Назовете учените, участвали в неговото формиране.

5. Какво е хромозома? Каква е ролята на хромозомите в клетъчното делене?

1. Техническа и хуманитарна литература ().

2. Единна колекция от цифрови образователни ресурси ().

3. Единна колекция от цифрови образователни ресурси ().

4. Единна колекция от цифрови образователни ресурси ().

Библиография

1. Каменски А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Обща биология 10-11 клас Дропа, 2005г.

2. Биология. 10 клас. Обща биология. Основно ниво / П. В. Ижевски, О. А. Корнилова, Т. Е. Лощилина и др. - 2-ро изд., преработено. - Вентана-Граф, 2010. - 224 с.

3. Беляев Д.К. Биология 10-11 клас. Обща биология. Базово ниво на. - 11-то изд., стереотип. - М.: Образование, 2012. - 304 с.

4. Биология 11 клас. Обща биология. Профилно ниво / В. Б. Захаров, С. Г. Мамонтов, Н. И. Сонин и др. - 5 изд., стереотип. - Дропла, 2010. - 388 с.

5. Агафонова И. Б., Захарова Е. Т., Сивоглазов В. И. Биология 10-11 клас. Обща биология. Базово ниво на. - 6-то изд., доп. - Дропла, 2010. - 384 с.

Периодът на живот на клетката от момента на нейното раждане в резултат на делене на майчината клетка до следващото делене или смърт се нарича жизнен (клетъчен) цикъл на клетката.

Клетъчният цикъл на клетките, способни да се възпроизвеждат, включва два етапа: - ИНТЕРФАЗА (етап между деленията, интеркинеза); - ПЕРИОД НА ДЕЛЕНИЕ (митоза). В интерфазата клетката се подготвя за делене - синтез на различни вещества, но основното е удвояването на ДНК. По отношение на продължителността, той съставлява по-голямата част от жизнения цикъл. Интерфазата се състои от 3 периода: 1) Пресинтетичен - G1 (ji one) - настъпва веднага след края на деленето. Клетката расте, натрупва различни вещества (богати на енергия), нуклеотиди, аминокиселини, ензими. Подготовка за синтез на ДНК. Една хромозома съдържа 1 ДНК молекула (1 хроматид). 2) Синтетичен – S материалът се дублира – ДНК молекулите се репликират. Интензивно се синтезират протеини и РНК. Броят на центриолите се удвоява.

3) Постсинтетичен G2 – премитотичен, синтезът на РНК продължава. Хромозомите съдържат 2 свои копия - хроматиди, всяка от които носи 1 ДНК молекула (двуверижна). Клетката е готова за делене; хромозомата е спорализирана.

Амитоза - директно делене

Митоза – непряко деление

Мейоза – редукционно делене

Амитоза– среща се рядко, особено в стареещи клетки или когато патологични състояния(възстановяване на тъканите), ядрото остава в интефазово състояние, хромозомите не се спорализират. Ядрото е разделено чрез стесняване. Цитоплазмата може да не се раздели, тогава се образуват двуядрени клетки.

МИТОЗА- универсален метод на разделяне. В жизнения цикъл е само малка част. Цикълът на котешките чревни епитемни клетки е 20–22 часа, митозата е 1 час. Митозата се състои от 4 фази.

1) ПРОФАЗА - настъпва скъсяване и удебеляване на хромозомите (спирализация); Хромозомите се състоят от 2 хроматиди (удвояване по време на интерфазата). Ядрото и ядрената мембрана се разпадат, цитоплазмата и кариоплазмата се смесват. Разделените клетъчни центрове се отклоняват по дългата ос на клетката към полюсите. Образува се вретено на делене (състоящо се от еластични протеинови нишки).

2) МЕТОФАЗА - хромозомите са разположени в една и съща равнина по екватора, образувайки метафазна плоча. Вретеното се състои от 2 вида нишки: някои свързват клетъчни центрове, вторите (техният брой = броят на хромозомите е 46) са прикрепени, единият край към центрозомата (клетъчен център), другият към центромера на хромозомата. Центромерата също започва да се дели на 2. Хромозомите (в края) се разделят в центромера.

3) АНАФАЗА – най-кратката фаза на митозата. Нишките на вретеното започват да се скъсяват и хроматидите на всяка хромозома се отдалечават една от друга към полюсите. Всяка хромозома се състои само от 1 хроматид.

4) ТЕЛОФАЗА - хромозомите са концентрирани в съотв клетъчни центрове, деспирализирам. Образуват се нуклеоли и ядрена мембрана и се образува мембрана, която разделя сестринските клетки една от друга. Сестринските клетки се разделят.

Биологично значениеМитозата е, че в резултат на това всяка дъщерна клетка получава точно същия набор от хромозоми и следователно точно същата генетична информация, която е притежавала майчината клетка.

7. МЕЙОЗА – ДЕЛЕНИЕ, УЗРЯВАНЕ НА ЗАРОДИШНИТЕ КЛЕТКИ

Същността на сексуалното размножаване е сливането на две ядра от зародишни клетки (гамети) на сперматозоид (съпруг) и яйцеклетка (съпруги). По време на развитието зародишните клетки претърпяват митотично делене, а по време на узряването - мейотично делене. Следователно зрелите зародишни клетки съдържат хаплоиден набор от хромозоми (p): P + P = 2P (зигота). Ако гаметите са имали 2n (диплоидни), тогава потомците ще имат тетраплоид (2n+2n) = 4n брой хромозоми и т.н. Броят на хромозомите в родителите и потомството остава постоянен. Броят на хромозомите се намалява наполовина чрез мейоза (гаметогенеза). Състои се от 2 последователни раздела:

Редуктивна

Еквационален (изравняващ)

без интерфаза между тях.

ПРОФАЗА 1 Е РАЗЛИЧНА ОТ ПРОФАЗАТА НА МИТОЗАТА.

1. Лептонема (тънки нишки) в ядрото, диплоиден набор (2p) от дълги тънки хромозоми 46 бр.

2. Zygonema – хомоложни хромозоми (сдвоени) – 23 двойки при човека са конюгирани (ципа) „прилягащи” ген към ген са свързани по цялата дължина 2p – 23 бр.

3. Пахинема (дебели нишки) хомолог. хромозомите са тясно свързани (бивалентни). Всяка хромозома се състои от 2 хроматиди, т.е. двувалентен - от 4 хроматиди.

4.Diplonema (двойни вериги) конюгиране на хромозомите се отблъскват една друга. Има усукване, а понякога и обмен на счупени части от хромозоми - кръстосване (кросинговър) - това рязко увеличава наследствената променливост, нови комбинации от гени.

5. Диакинеза (преместване в далечината) - профазата завършва, хромозомите се спрализират, ядрената мембрана се разпада и започва втората фаза - метафаза на първо делене.

Метафаза 1 – бивалентите (тетрадите) лежат по екватора на клетката, образува се вретеното (23 двойки).

Анафаза 1 - не само един хроматид, а две хромозоми се придвижват към всеки полюс. Връзката между хомоложните хромозоми е отслабена. Сдвоените хромозоми се отдалечават една от друга към различни полюси. Образува се хаплоиден набор.

Телофаза 1 - единичен хаплоиден набор от хромозоми е сглобен на полюсите на вретеното, в който всеки тип хромозома е представен не от двойка, а от 1-ва хромозома, състояща се от 2 хроматиди, цитоплазмата не винаги е разделена.

Мейоза 1-деленето води до образуването на клетки, носещи хаплоиден набор от хромозоми, но хромозомите се състоят от 2 хроматиди, т.е. имат двойно повече ДНК. Следователно клетките вече са готови за 2-ро делене.

Мейоза 2деление (еквивалент). Всички етапи: профаза 2, метафаза 2, анафаза 2 и телофаза 2. Протича като митоза, но хаплоидните клетки се делят.

В резултат на деленето майчините двойноверижни хромозоми се разделят, за да образуват едноверижни дъщерни хромозоми. Всяка клетка (4) ще има хаплоиден набор от хромозоми.

ЧЕ. в резултат на 2 метотични деления възниква:

Наследствената променливост се увеличава поради различни комбинации от хромозоми в дъщерните комплекти

Броят на възможните комбинации от хромозомни двойки = 2 на степен n (броят на хромозомите в хаплоидния набор е 23 - хора).

Основната цел на мейозата е да създаде клетки с хаплоиден набор от хромозоми - това се постига чрез образуването на двойки хомоложни хромозоми в началото на 1-вото мейотично делене и последващото разминаване на хомолозите в различни дъщерни клетки. Образуването на мъжки зародишни клетки е сперматогенеза, а образуването на женски зародишни клетки е оогенеза.

Клетъчен цикъл(cyclus cellularis) е периодът от едно клетъчно делене до друго или периодът от клетъчното делене до нейната смърт. Клетъчният цикъл е разделен на 4 периода.

Първият период е митотичен;

2-ри - постмитотичен или пресинтетичен, той се обозначава с буквата G1;

3-ти - синтетичен, той се обозначава с буквата S;

4-ти - постсинтетичен или премитотичен, той се обозначава с буквата G 2,

и митотичният период е представен с буквата М.

След митозата започва следващият G1 период. През този период масата на дъщерната клетка е 2 пъти по-малка от масата на майчината клетка. Тази клетка има 2 пъти по-малко протеин, ДНК и хромозоми, т.е. нормално трябва да има 2p хромозоми и 2c ДНК.

Какво се случва в периода G1? По това време на повърхността на ДНК се извършва транскрипция на РНК, която участва в синтеза на протеини. Благодарение на протеините масата на дъщерната клетка се увеличава. По това време се синтезират прекурсори на ДНК и ензими, участващи в синтеза на ДНК и прекурсори на ДНК. Основните процеси в периода G1 са синтеза на протеини и клетъчни рецептори. След това идва периодът S. По време на този период се извършва репликация на хромозомите. В резултат на това до края на периода S съдържанието на ДНК е 4c. Но ще има 2n хромозоми, въпреки че всъщност ще има и 4n, но ДНК на хромозомите през този период е толкова преплетена, че всяка сестринска хромозома в майчината хромозома все още не се вижда. Тъй като броят им се увеличава в резултат на синтеза на ДНК и се увеличава транскрипцията на рибозомните, информационните и транспортните РНК, естествено се увеличава протеиновият синтез. По това време може да настъпи удвояване на центриолите в клетките. Така клетка от периода S влиза в периода G 2. В началото на периода G 2 продължава активен процестранскрипция на различни РНК и процес на синтез на протеини, главно тубулинови протеини, които са необходими за вретеното на делене. Може да възникне дублиране на центриоли. Митохондриите интензивно синтезират АТФ, който е източник на енергия, а енергията е необходима за митотичното клетъчно делене. След периода G2 клетката навлиза в митотичния период.

Някои клетки могат да излязат от клетъчния цикъл. Изходът на клетка от клетъчния цикъл се обозначава с буквата G0. Клетка, навлизаща в този период, губи способността си да претърпи митоза. Освен това някои клетки губят способността си за митоза временно, други за постоянно.

Ако една клетка временно загуби способността си да претърпи митотично делене, тя претърпява първоначална диференциация. В този случай диференцирана клетка се специализира за изпълнение на специфична функция. След първоначалната диференциация, тази клетка е в състояние да се върне към клетъчния цикъл и да навлезе в периода Gj и след преминаване през периода S и периода G2, да претърпи митотично делене.

Къде в тялото са разположени клетките в периода G0? Такива клетки се намират в черния дроб. Но ако черният дроб е повреден или част от него е отстранена хирургично, тогава всички клетки, които са претърпели първоначална диференциация, се връщат в клетъчния цикъл и поради тяхното делене, бързо възстановяванечернодробни паренхимни клетки.

Стволовите клетки също са в период G 0, но кога стволови клеткизапочва да се дели, преминава през всички периоди на интерфаза: G1, S, G 2.

Тези клетки, които най-накрая губят способността за митотично делене, претърпяват първоначална диференциация и изпълняват определени функции, а след това окончателна диференциация. При крайната диференциация клетката не е в състояние да се върне към клетъчния цикъл и в крайна сметка умира. Къде в тялото се намират тези клетки? Първо, това са кръвни клетки. Кръвните гранулоцити, които са претърпели диференциация, функционират в продължение на 8 дни и след това умират. Червените кръвни клетки функционират 120 дни, след което също умират (в далака). На второ място, това са клетките на епидермиса на кожата. Епидермалните клетки претърпяват първоначална, след това окончателна диференциация, в резултат на което се превръщат в рогови люспи, които след това се отлепват от повърхността на епидермиса. В епидермиса на кожата клетките могат да бъдат в период G0, период G1, период G2 и период S.

Тъканите с често делящи се клетки са по-засегнати от тъканите с рядко делящи се клетки, тъй като редица химически и физически факториунищожават микротубулите на вретеното.

МИТОЗА

Митозата е фундаментално различна от директното делене или амитозата по това, че по време на митозата има равномерно разпределение на хромозомния материал между дъщерните клетки. Митозата е разделена на 4 фази. 1-вата фаза се нарича профаза, 2-ро - метафаза, 3-ти - анафаза, 4-ти - телофаза.

Ако една клетка има половин (хаплоиден) набор от хромозоми, съставляващ 23 хромозоми (полови клетки), тогава този набор се обозначава със символа In хромозоми и 1c ДНК, ако е диплоиден - 2p хромозоми и 2c ДНК (соматични клетки непосредствено след митотично делене ), анеуплоиден набор от хромозоми - в анормални клетки.

Профаза.Профазата се дели на ранна и късна. По време на ранната профаза настъпва спирализация на хромозомите и те стават видими под формата на тънки нишки и образуват плътна топка, т.е. образува се плътна топка. С настъпването на късната профаза хромозомите се спират още повече, в резултат на което гените за организаторите на нуклеоларните хромозоми се затварят. Следователно транскрипцията на rRNA и образуването на хромозомни субединици спират и ядрото изчезва. В същото време се получава фрагментация на ядрената мембрана. Фрагменти от ядрената мембрана се сгъват в малки вакуоли. Количеството гранулиран EPS в цитоплазмата намалява. Гранулираните EPS резервоари са фрагментирани на по-малки структури. Броят на рибозомите на повърхността на ER мембраните рязко намалява. Това води до намаляване на протеиновия синтез със 75%. В този момент клетъчният център се удвоява. Получените 2 клетъчни центъра започват да се разминават към полюсите. Всеки от новообразуваните клетъчни центрове се състои от 2 центриоли: майка и дъщеря.

С участието на клетъчните центрове започва да се образува вретено на делене, което се състои от микротубули. Хромозомите продължават да се въртят спираловидно, което води до образуването на хлабава топка от хромозоми, разположена в цитоплазмата. По този начин късната профаза се характеризира с разхлабена топка от хромозоми.

Метафаза.По време на метафазата хроматидите на майчините хромозоми стават видими. Майчините хромозоми се подреждат в екваториалната равнина. Ако погледнете тези хромозоми от екватора на клетката, те се възприемат като екваториална плоча(ламина екваториална). Ако погледнете същата плоча от страната на полюса, тогава тя се възприема като майка звезда(монастр). По време на метафазата образуването на вретено е завършено. В вретеното се виждат два вида микротубули. Някои микротубули се образуват от клетъчния център, т.е. от центриола, и се наричат центриоларни микротубули(microtubuli cenriolaris). Други микротубули започват да се образуват от кинетохорите на хромозомите. Какво представляват кинетохорите? В областта на първичните хромозомни стеснения има така наречените кинетохори. Тези кинетохори имат способността да индуцират самосглобяване на микротубули. Тук започват микротубулите, които растат към клетъчните центрове. Така краищата на кинетохорните микротубули се простират между краищата на центриоларните микротубули.

Анафаза.По време на анафазата се получава едновременно разделяне на дъщерни хромозоми (хроматиди), които започват да се движат, някои към единия, а други към другия полюс. В този случай се появява двойна звезда, т.е. 2 дъщерни звезди (диастр). Движението на звездите се осъществява благодарение на вретеното и факта, че самите полюси на клетката се отдалечават малко един от друг.

Механизъм, движения на дъщерни звезди.Това движение се осигурява от факта, че краищата на кинетохорните микротубули се плъзгат по краищата на центриоларните микротубули и издърпват хроматидите на дъщерните звезди към полюсите.

Телофаза.По време на телофазата движението на дъщерните звезди спира и ядрата започват да се формират. Хромозомите претърпяват деспирализация и около хромозомите започва да се образува ядрена обвивка (нуклеолема). Тъй като ДНК фибрилите на хромозомите претърпяват деспирализация, започва транскрипцията

РНК върху открити гени. Тъй като настъпва деспирализация на фибрилите на хромозомната ДНК, рРНК под формата на тънки нишки започва да се транскрибира в областта на нуклеоларните организатори, т.е. образува се фибриларният апарат на ядрото. След това рибозомните протеини се транспортират до рРНК фибрилите, които се комплексират с рРНК, което води до образуването на рибозомни субединици, т.е. образува се гранулиран компонент на ядрото. Това се случва вече в края на телофазата. цитотомия,т.е. образуване на стеснение. Когато се образува стеснение по екватора, цитолемата инвагинира. Механизмът на инвагинация е следният. Тонофиламентите, състоящи се от контрактилни протеини, са разположени по екватора. Тези тонофиламенти прибират цитолемата. Тогава цитолемата на една дъщерна клетка се отделя от друга подобна дъщерна клетка. Така в резултат на митозата се образуват нови дъщерни клетки. Дъщерните клетки имат 2 пъти по-малка маса в сравнение с майчините. Те също имат по-малко ДНК - съответства на 2c, и половината от броя на хромозомите - съответства на 2p. Така митотичното делене завършва клетъчния цикъл.

Биологично значение на митозатае, че поради деленето се получава растеж на тялото, физиологична и репаративна регенерация на клетки, тъкани и органи.

Материали от Wikipedia - свободната енциклопедия

Клетъчен цикъл- това е периодът на съществуване на една клетка от момента на образуването й чрез делене на клетката-майка до нейното собствено делене или смърт.

Продължителност на клетъчния цикъл на еукариотите

Продължителността на клетъчния цикъл варира в различните клетки. Бързо възпроизвеждащи се клетки на възрастни организми, като хематопоетични или базални клетки на епидермиса и тънко черво, могат да влизат в клетъчния цикъл на всеки 12-36 часа. Кратки клетъчни цикли (около 30 минути) се наблюдават по време на бързото раздробяване на яйцата на бодлокожите, земноводните и други животни. При експериментални условия много линии от клетъчни култури имат кратък клетъчен цикъл (около 20 часа). За повечето активно делящи се клетки периодът между митозите е приблизително 10-24 часа.

Фази на еукариотния клетъчен цикъл

Еукариотният клетъчен цикъл се състои от два периода:

• Период на клетъчен растеж, наречен „интерфаза“, по време на който се синтезират ДНК и протеини и се извършва подготовка за клетъчно делене.
• Периодът на клетъчно делене, наречен "фаза М" (от думата митоза - митоза).

Интерфазата се състои от няколко периода:

• G 1-фаза (от английски. празнина- интервал), или началната фаза на растеж, по време на която се извършва синтеза на иРНК, протеини и други клетъчни компоненти;
• S-фаза (от английски. синтез- синтез), по време на който се извършва репликация на ДНК на клетъчното ядро, възниква и удвояване на центриолите (ако съществуват, разбира се).
• G 2 фаза, по време на която се извършва подготовка за митоза.

В диференцирани клетки, които вече не се делят, може да няма G 1 фаза в клетъчния цикъл. Такива клетки са във фаза на покой G0.

Периодът на клетъчно делене (фаза М) включва два етапа:

• кариокинеза (разделяне на клетъчното ядро);
• цитокинеза (разделяне на цитоплазмата).

От своя страна митозата е разделена на пет етапа.

Описанието на клетъчното делене се основава на данни от светлинна микроскопия в комбинация с микрокинофотография и на резултатите от светлинна и електронна микроскопия на фиксирани и оцветени клетки.

Регулиране на клетъчния цикъл

Редовната последователност от промени в периодите на клетъчния цикъл възниква чрез взаимодействието на протеини като циклин-зависими кинази и циклини. Клетките във фазата G0 могат да влязат в клетъчния цикъл, когато са изложени на растежни фактори. Различни факторирастежни фактори, като тромбоцитни, епидермални и нервни растежни фактори, чрез свързване към техните рецептори, задействат вътреклетъчна сигнална каскада, което в крайна сметка води до транскрипция на циклинови гени и циклин-зависими кинази. Циклин-зависимите кинази стават активни само когато взаимодействат със съответните циклини. Съдържанието на различни циклини в клетката се променя през целия клетъчен цикъл. Циклинът е регулаторен компонент на комплекса циклин-циклин-зависима киназа. Киназата е каталитичният компонент на този комплекс. Киназите не са активни без циклини. На различни етапиПо време на клетъчния цикъл се синтезират различни циклини. По този начин съдържанието на циклин В в ооцитите на жаба достига максимум по време на митозата, когато се стартира цялата каскада от реакции на фосфорилиране, катализирана от комплекса циклин В/циклин-зависима киназа. До края на митозата циклинът бързо се разрушава от протеиназите.

Контролни точки на клетъчния цикъл

За да се определи завършването на всяка фаза от клетъчния цикъл, е необходимо наличието на контролни точки. Ако клетката „премине“ контролната точка, тогава тя продължава да се „движи“ през клетъчния цикъл. Ако някои обстоятелства, като увреждане на ДНК, попречат на клетката да премине през контролно-пропускателен пункт, който може да се сравни с вид контролно-пропускателен пункт, тогава клетката спира и не настъпва друга фаза от клетъчния цикъл, поне докато Препятствията, които са попречили на клетки от преминаване през КПП са премахнати. Има най-малко четири контролни точки в клетъчния цикъл: контролна точка в G1, която проверява за непокътната ДНК преди навлизане в S фаза, контролна точка в S фаза, която проверява за правилна репликация на ДНК, контролна точка в G2, която проверява за пропуснати лезии, когато преминавайки предишни точки за проверка или получени в следващите етапи на клетъчния цикъл. Във фазата G2 се открива пълнотата на репликацията на ДНК и клетките, в които ДНК е недостатъчно репликирана, не навлизат в митоза. На контролната точка на монтажа на шпиндела се проверява дали всички кинетохори са прикрепени към микротубулите.

Нарушения на клетъчния цикъл и образуване на тумори

Нарушаването на нормалната регулация на клетъчния цикъл е причина за повечето солидни тумори. В клетъчния цикъл, както вече беше споменато, преминаването на контролни точки е възможно само ако предишните етапи са завършени нормално и няма повреди. За туморни клеткиХарактерни промени в компонентите на контролните точки на клетъчния цикъл. Когато контролните точки на клетъчния цикъл са инактивирани, се наблюдава дисфункция на няколко туморни супресори и протоонкогени, по-специално p53, pRb, Myc и Ras. Протеинът p53 е един от транскрипционните фактори, който инициира синтеза на протеина p21, който е инхибитор на комплекса CDK-циклин, което води до спиране на клетъчния цикъл в G1 и G2 периодите. Така клетка, чиято ДНК е увредена, не навлиза в S фаза. При мутации, водещи до загуба на гени на протеин p53, или при техните промени, не настъпва блокиране на клетъчния цикъл, клетките влизат в митоза, което води до появата на мутантни клетки, повечето от които са нежизнеспособни, други пораждат към злокачествени клетки.

Напишете отзив за статията "Клетъчен цикъл"

Литература

1. Kolman, J., Rehm, K., Wirth, Y., (2000). „Визуална биохимия“,
2. Ченцов Ю., (2004). „Въведение в клетъчната биология“. М.: ICC "Akademkniga"
3. Kopnin B.P., „Механизми на действие на онкогени и туморни супресори“

Връзки

Клетъчен цикъл Фази Други фази Регулатори

Откъс, характеризиращ клетъчния цикъл

„Жители на Москва!
Вашите нещастия са жестоки, но Негово Величество Императорът и Кралят иска да спре техния ход. Ужасни примери са ви научили как той наказва непокорството и престъплението. Предприети са строги мерки за спиране на безредиците и възстановяване на безопасността на всички. Бащината администрация, избрана измежду вас, ще съставлява вашата община или градско управление. Ще се грижи за вас, за вашите нужди, за вашата полза. Членовете му се отличават с червена лента, която ще се носи през рамо, а градският управник ще има бял пояс отгоре. Но освен по време на службата си, те ще имат само червена панделка около лявата си ръка.
Градската полиция е създадена според предишното положение и чрез нейната дейност съществува по-добър ред. Правителството назначи двама генерални комисари, или началници на полицията, и двадесет комисари, или частни съдебни изпълнители, разположени във всички части на града. Ще ги познаете по бялата панделка, която ще носят около лявата си ръка. Някои църкви от различни деноминации са отворени и в тях безпрепятствено се извършват богослужения. Вашите съграждани се връщат всеки ден по домовете си и са дадени заповеди да намерят в тях помощ и защита след нещастие. Това са средствата, които правителството използва, за да възстанови реда и да облекчи вашето положение; но за да постигнете това, е необходимо да обедините усилията си с него, така че да забравите, ако е възможно, вашите нещастия, които сте преживели, да се предадете на надеждата за по-малко жестока съдба, да сте сигурни, че неизбежно и срамно смърт очаква онези, които се осмелят да посегнат на вашата личност и на останалото ви имущество и в крайна сметка нямаше съмнение, че те ще бъдат запазени, тъй като такава е волята на най-великия и най-справедливия от всички монарси. Войници и жители, независимо от коя нация сте! Възстановете общественото доверие, източникът на щастието на държавата, живейте като братя, оказвайте си взаимна помощ и защита един на друг, обединете се, за да опровергаете намеренията на злонамерени хора, подчинявайте се на военните и гражданските власти и скоро сълзите ви ще спрат да текат .”
Що се отнася до продоволственото снабдяване на войските, Наполеон заповядва всички войски да се редуват да отиват в Москва a la maraude [плячкосване], за да набавят провизии за себе си, така че по този начин да се осигури армията за бъдещето.
От религиозна страна, Наполеон нареди ramener les popes [да се върнат свещениците] и да се възобновят службите в църквите.
По отношение на търговията и храната за армията, навсякъде беше поставено следното:
Прокламация
„Вие, спокойни жители на Москва, занаятчии и работници, които нещастията са отстранили от града, и вие, разсеяни фермери, които безпочвен страх все още задържа на полето, слушайте! Тишината се връща в тази столица и в нея се възстановява редът. Вашите сънародници излизат смело от убежищата си, виждайки, че са уважавани. Всяко насилие, извършено над тях и тяхното имущество, се наказва незабавно. Негово Величество Императорът и Кралят ги защитава и сред вас не смята никого за свой враг, освен тези, които не се подчиняват на заповедите му. Той иска да сложи край на вашите нещастия и да ви върне в дворовете и семействата ви. Съобразете се с благотворителните му намерения и елате при нас без никаква опасност. Жители! Върнете се с увереност в домовете си: скоро ще намерите начини да задоволите нуждите си! Занаятчии и работливи майстори! Върнете се към вашите занаяти: чакат ви къщи, магазини, охрана, а за труда си ще получите дължимото! И вие, селяни, най-после излезте от горите, където се скрихте ужасени, върнете се без страх в колибите си, с пълната увереност, че ще намерите защита. В града са създадени складове, където селяните могат да донесат своите излишни запаси и земни растения. Правителството предприе следните мерки, за да ги гарантира свободна продажба: 1) Считано от тази дата, селяните, фермерите и тези, които живеят в околностите на Москва, могат без никаква опасност да носят доставките си в града, независимо от семейството им, в две определени складови зони, тоест на Моховая и в Охотни Ряд. 2) Тези хранителни продукти ще бъдат закупени от тях на такава цена, каквато купувачът и продавачът се договорят; но ако продавачът не получи справедливата цена, която иска, тогава той ще бъде свободен да ги върне обратно в своето село, което никой не може да му попречи да направи при никакви обстоятелства. 3) Всяка неделя и сряда се определят седмично за големи търговски дни; защо достатъчен брой войски ще бъдат разположени във вторник и събота по всички главни пътища, на такова разстояние от града, за да защитават тези каруци. 4) Същите мерки ще бъдат взети, за да няма препятствия по пътя обратно на селяните с техните каруци и коне. 5) Средствата ще бъдат използвани незабавно за възстановяване на нормалната търговия. Жители на града и селата, и вие, работници и занаятчии, независимо от коя нация сте! Вие сте призовани да изпълните бащинските намерения на Негово Величество Императора и Краля и да допринесете с него за общото благоденствие. Вдигнете уважение и доверие на краката му и не се колебайте да се обедините с нас!“
За повдигане на морала на войските и народа непрекъснато се провеждаха прегледи и се раздаваха награди. Императорът яздеше на кон по улиците и утешаваше жителите; и въпреки цялата загриженост държавни дела, сам посещава създадените по негово нареждане театри.
По отношение на благотворителността, най-добрата доблест на коронованите хора, Наполеон също направи всичко, което зависеше от него. На благотворителните институции той поръчва надпис Maison de ma mere [Домът на майка ми], обединявайки чрез този акт нежното синовно чувство с величието на добродетелта на монарха. Той посети сиропиталището и като остави сирачетата, които спаси, да целунат белите му ръце, любезно разговаря с Тутолмин. След това, според красноречивия разказ на Тиер, той наредил заплатите на войските му да бъдат раздадени на руски, направени от него, с фалшиви пари. Relevant l"emploi de ces moyens par un acte digue de lui et de l"armee Francaise, il fit distribuer des secours aux incendies. Mais les vivres etant trop precieux pour etre donnes a des etrangers la plupart ennemis, Napoleon aima mieux leur fournir de l "argent afin qu"ils se fournissent au dehors, et il leur fit distribuer des rubles papiers. [Издигайки използването на тези мерки до действие, достойно за него и за френската армия, той нареди разпределението на ползите на изгорените. Но тъй като доставките на храна бяха твърде скъпи, за да се дават на хора от чужда земя и в по-голямата си част враждебни, Наполеон счете за най-добре да им даде пари, за да могат да си набавят храна отстрани; и той нареди да им бъдат предоставени книжни рубли.]

Фазите G1, S и G2 на клетъчния цикъл се наричат ​​общо интерфаза. Делителната клетка прекарва по-голямата част от времето си в интерфаза, докато расте в подготовка за делене. Фазата на митозата включва ядрено отделяне, последвано от цитокинеза (разделяне на цитоплазмата на две отделни клетки). В края на митотичния цикъл се образуват две различни. Всяка клетка съдържа идентичен генетичен материал.

Времето, необходимо за завършване на деленето на клетката, зависи от нейния тип. Например клетки в костен мозък, клетките на кожата, клетките на стомаха и червата се делят бързо и постоянно. Други клетки се делят според нуждите, замествайки повредени или мъртви клетки. Тези видове клетки включват клетки от бъбреците, черния дроб и белите дробове. Други, включително нервни клетки, спират да се делят след узряване.

Периоди и фази на клетъчния цикъл

Схема на основните фази на клетъчния цикъл

Двата основни периода на еукариотния клетъчен цикъл включват интерфаза и митоза:

Интерфаза

През този период клетката се удвоява и синтезира ДНК. Изчислено е, че делящата се клетка прекарва около 90-95% от времето си в интерфаза, която се състои от следните 3 фази:

• Фаза G1:периодът от време преди синтеза на ДНК. По време на тази фаза клетката се увеличава по размер и брой в подготовка за делене. в тази фаза те са диплоидни, което означава, че имат два комплекта хромозоми.
• S-фаза:етап от цикъла, по време на който се синтезира ДНК. Повечето клетки имат тесен прозорец от време, през който се осъществява синтеза на ДНК. Хромозомното съдържание се удвоява в тази фаза.
• Фаза G2:периодът след синтеза на ДНК, но преди началото на митозата. Клетката синтезира допълнителни протеини и продължава да расте по размер.

Фази на митоза

По време на митозата и цитокинезата съдържанието на майчината клетка се разпределя равномерно между двете дъщерни клетки. Митозата има пет фази: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза.

• Профаза:на този етап настъпват промени както в цитоплазмата, така и в делящата се клетка. кондензира в отделни хромозоми. Хромозомите започват да мигрират към центъра на клетката. Ядрената обвивка се разпада и на противоположните полюси на клетката се образуват вретеновидни влакна.
• Прометафаза:фаза на митоза при еукариотите соматични клеткислед профаза и преди метафаза. В прометафазата ядрената мембрана се разпада на множество „мембранни везикули“ и хромозомите вътре се образуват протеинови структуринаречени кинетохори.
• Метафаза:на този етап ядрената напълно изчезва, образува се вретено и хромозомите се намират върху метафазната плоча (равнина, която е еднакво отдалечена от двата полюса на клетката).
• Анафаза:на този етап сдвоените хромозоми () се разделят и започват да се движат към противоположните краища (полюси) на клетката. Вретеното на делене, което не е свързано с вретеното, разширява и удължава клетката.
• Телофаза:На този етап хромозомите достигат нови ядра и генетичното съдържание на клетката се разделя по равно на две части. Цитокинезата (еукариотно клетъчно делене) започва преди края на митозата и завършва малко след телофазата.

Цитокинеза

Цитокинезата е процесът на отделяне на цитоплазмата в еукариотните клетки, който произвежда различни дъщерни клетки. Цитокинезата възниква в края на клетъчния цикъл след митоза или.

По време на деленето на животинските клетки цитокинезата възниква, когато контрактилният пръстен образува разделен жлеб, който прищипва клетъчната мембранана половина. Изгражда се клетъчната пластинка, която разделя клетката на две части.

След като клетката завърши всички фази на клетъчния цикъл, тя се връща към фазата G1 и целият цикъл се повтаря отново. Клетките на тялото също са способни да навлязат в състояние на покой, наречено фаза Gap 0 (G0), във всеки момент от техния жизнен цикъл. Те могат да останат на този етап много дълго време. дълъг периодвреме до получаване на сигнали за преминаване през клетъчния цикъл.

Клетки, които съдържат генетични мутации, са постоянно поставени във фаза G0, за да се предотврати тяхното репликиране. Когато клетъчният цикъл се обърка, нормалният клетъчен растеж се нарушава. Могат да се развият така, че да получат контрол върху собствените си сигнали за растеж и да продължат да се възпроизвеждат без контрол.

Клетъчен цикъл и мейоза

Не всички клетки се делят чрез процеса на митоза. Организмите, които се размножават сексуално, също претърпяват вид клетъчно делене, наречено мейоза. Мейозата възниква в и е подобна на процеса на митоза. Въпреки това, след пълен клетъчен цикъл, мейозата произвежда четири дъщерни клетки. Всяка клетка съдържа половината от броя хромозоми на оригиналната (родителска) клетка. Това означава, че половите клетки са . Когато хаплоидните мъжки и женски полови клетки се съберат в процес, наречен , те образуват една, наречена зигота.