Когда в жизненном цикле клетки происходит цитокинез

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 мая 2020; проверки требуют 6 правок.

Кле́точный цикл – период существования клетки от момента её образования путём деления материнской клетки до собственного деления или гибели.

Длительность клеточного цикла эукариот[править | править код]

Длительность клеточного цикла у разных клеток разная. Быстро размножающиеся клетки взрослых организмов, такие как кроветворные или базальные клетки эпидермиса и тонкой кишки, могут входить в клеточный цикл каждые 12-36 ч. Короткие клеточные циклы (около 30 мин) наблюдаются при быстром дроблении яиц иглокожих, земноводных и других животных. В экспериментальных условиях короткий клеточный цикл (около 20 ч) имеют многие линии клеточных культур. У большинства активно делящихся клеток длительность периода между митозами составляет примерно 10-24 ч.

Фазы клеточного цикла эукариот[править | править код]

Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:

• период клеточного роста (интерфаза), во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки. Состоит из нескольких стадий:
  • G1-фазы (от англ. gap – промежуток), или фазы начального роста, во время которой идет синтез мРНК, белков, других клеточных компонентов;
  • S-фазы (от англ. synthesis – синтез), во время которой идет репликация ДНК клеточного ядра, также происходит удвоение центриолей (если есть).
  • G2-фазы, во время которой идет подготовка к митозу.

Дифференцировавшиеся клетки, которые более не делятся, находятся в фазе покоя G0 (имея столько же ДНК, как в G1);

• период клеточного деления (фаза М, от слова mitosis – митоз). Включает две стадии:
  • кариокинез (деление клеточного ядра). Митоз, в свою очередь, делится на пять стадий.
  • цитокинез (деление цитоплазмы).

Описание клеточного деления базируется на данных световой микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой и на результатах световой и электронной микроскопии фиксированных и окрашенных клеток.

Регуляция клеточного цикла[править | править код]

Закономерная последовательность смены периодов клеточного цикла осуществляется при взаимодействии таких белков, как циклин-зависимые киназы и циклины. Клетки, находящиеся в фазе G0, могут вступать в клеточный цикл при действии на них факторов роста. Разные факторы роста, такие как тромбоцитарный, эпидермальный, фактор роста нервов, связываясь со своими рецепторами, запускают внутриклеточный сигнальный каскад, приводящий в итоге к транскрипции генов циклинов и циклин-зависимых киназ. Циклин-зависимые киназы становятся активными лишь при взаимодействии с соответствующими циклинами. Содержание различных циклинов в клетке меняется на протяжении всего клеточного цикла. Циклин является регуляторной компонентой комплекса циклин-циклин-зависимая киназа. Киназа же является каталитическим компонентом этого комплекса. Киназы не активны без циклинов. На разных стадиях клеточного цикла синтезируются разные циклины. Так, содержание циклина B в ооцитах лягушки достигает максимума к моменту митоза, когда запускается весь каскад реакций фосфорилирования, катализируемых комплексом циклин-В/циклин-зависимая киназа. К окончанию митоза циклин быстро разрушается протеиназами.

Контрольные точки клеточного цикла[править | править код]

Для определения завершения каждой фазы клеточного цикла необходимо наличие в нем контрольных точек. Если клетка «проходит» контрольную точку, то она продолжает «двигаться» по клеточному циклу. Если же какие-либо обстоятельства, например, повреждение ДНК, мешают клетке пройти через контрольную точку, которую можно сравнить со своего рода контрольным пунктом, то клетка останавливается и другой фазы клеточного цикла не наступает, по крайней мере, до тех пор, пока не будут устранены препятствия, не позволявшие клетке пройти через контрольный пункт. Существует как минимум четыре контрольных точки клеточного цикла: точка в G1, где проверяется интактность ДНК, перед вхождением в S-фазу, сверочная точка в S-фазе, в которой проверяется правильность репликации ДНК, сверочная точка в G2, в которой проверяются повреждения, пропущенные при прохождении предыдущих сверочных точек, либо полученные на последующих стадиях клеточного цикла. В G2-фазе детектируется полнота репликации ДНК, и клетки, в которых ДНК недореплицирована, не входят в митоз. В контрольной точке сборки веретена деления проверяется, все ли кинетохоры прикреплены к микротрубочкам.

Нарушения клеточного цикла и образование опухолей[править | править код]

Увеличение синтеза белка p53 ведет к индукции синтеза белка p21 – ингибитора клеточного цикла

Нарушение нормальной регуляции клеточного цикла является причиной появления большинства твердых опухолей. В клеточном цикле, как уже говорилось, прохождение контрольных пунктов его возможно только в случае нормального завершения предыдущих этапов и отсутствия поломок. Для опухолевых клеток характерны изменения компонентов сверочных точек клеточного цикла. При инактивации сверочных точек клеточного цикла наблюдается дисфункция некоторых опухолевых супрессоров и протоонкогенов, в частности p53, pRb, Myc и Ras. Белок p53 является одним из факторов транскрипции, который инициирует синтез белка p21, являющегося ингибитором комплекса CDK-циклин, что приводит к остановке клеточного цикла в периоде G1 и G2. Таким образом клетка, у которой повреждена ДНК, не вступает в S-фазу. При мутациях, приводящих к потере генов белка p53, или при их изменениях, блокады клеточного цикла не происходит, клетки вступают в митоз, что приводит к появлению мутантных клеток, большая часть из которых нежизнеспособна, другая – дает начало злокачественным клеткам.

Литература[править | править код]

1. Кольман Я., Рем К., Вирт Ю. (2000). ‘Наглядная биохимия’,
2. Ченцов Ю. С. (2004). ‘Введение в клеточную биологию’. М.: ИКЦ «Академкнига»
3. Копнин Б. П. ‘Механизмы действия онкогенов и опухолевых супрессоров’

Ссылки[править | править код]

• действия онкогенов и опухолевых супрессоров – обзор (недоступная ссылка)
• [www.xumuk.ru/biochem/380.html/наглядная биохимия]

((“Клеточный цикл- это время появления в результате деления до оброзования дочерних клеток”

))

Источник

Что такое жизненный цикл клетки

Определение

Это последовательность процессов, осуществляемых клеткой во временном промежутке между ее образованием и делением или гибелью (в случаях с нервными клетками или эритроцитами, когда клетка не делится).

Простыми словами – это вся жизнь клетки.

Примечание

Это может быть разный по длительности временной интервал.

Пример

Жизнь эукариотической клетки может продолжаться и 20 минут, и несколько лет.

Человеческие лейкоциты живут 4-5 суток, клетки костного мозга всего 8 – 12 часов, а клетки кожи целых 10 – 20 суток.

Примечание

Такой цикл (оканчивающийся делением) свойствен клеткам всех одноклеточных организмов и большинства многоклеточных.

На жизненный цикл клетки влияют окружающие клетки и жидкости организма.

Процессы, характеризующие цикл

Рост

Клетка увеличивается и готовится к воспроизведению второго набора ДНК-молекул.

Развитие

В этот период клетка занимается синтезированием необходимых веществ, удвоением молекул ДНК.

Дифференциация

Это видоизменение клетки для того, чтобы она могла пройти все необходимые для ее жизнедеятельности процессы своевременно и полноценно. Продолжается до момента наступления зрелости. Тогда молекулы ДНК удвоены. И клетка может перейти к делению.

Функционирование

Это выполнение клеткой предназначенных для нее функций до момента деления.

Примеры выполняемых клеткой функций:

• выделяет секреты;
• переносит кислород;
• передает сигналы.

Примечание

Все эти этапы могут быть разными по продолжительности в разных клетках, даже находящихся в одном и том же организме.

Периоды, их характеристики

Интерфаза

Определение

Временной период жизни клетки, когда она готовится к делению, но еще не делится.

В это время клетки саморегулируются, поддерживая свое внутреннее состояние на стабильном уровне. И выполняют свои функции.

Этот процесс, согласно исследованиям, самый длительный. Это состояние большей части клеток организма. Лишь 1% из них в это же время находится в митозе, остальные – в интерфазе.

Пример

Лейкоцитам свойственно находиться в интерфазе больше 24 часов, тогда как другие процессы занимают у них временной промежуток, эквивалентный десяти минутам.

Интерфаза делится на три фазы.

1. Пресинтетическая. Больше других по длительности. На этом этапе происходит рост, дифференцирование клеток. Они выполняют свои функции. Ядра клеток содержат наборы хромосом, в каждом из которых есть одна молекула ДНК. Генетическая информация в ДНК работает во всю мощь, синтезируя РНК и белки.
2. Синтетическая. Начинается с момента появления специальных белков-активаторов, которые запускают синтез ДНК. Теперь клетка уже не может вернуться к предыдущему периоду, должно будет произойти деление. Здесь происходит удвоение ДНК (соответственно, удваивается и набор генов, и количество белков). У каждой хромосомы на этом этапе уже две хроматиды – дочерние молекулы ДНК. Пока они соединены.
3. Постсинтетическая. Происходит подготовка клеток непосредственно к делению – митозу. Усиленно синтезируются АТФ, белки, углеводы, липиды и РНК. Происходит формирование новых органелл. Клетка сильно увеличивается в размерах. Идет синтез специальных белков-регуляторов, без которых невозможен переход к делению. Происходит важнейший процесс подготовки клетки к делению – ее спирализация.

На этом этапе рост клетки полностью завершается.

Митоз

Этап непосредственного деления клетки. В случае митоза это деление непрямого типа. Свойственно в большинстве своем эукариотическим организмам. Длится примерно 1 час. Весь этап состоит из четырех фаз:

1. Профаза. Происходит спирализация ДНК: преобразование бесформенного хроматина в клетках. Он оформляется в виде четких структур. Затем происходит распад оболочки ядра. Хромосомы попадают в цитоплазму. Следующий шаг – перемещение центриолей. Они оказываются у полюсов клетки. Так происходит образование центров веретена деления.

Источник: 900igr.net

2. Метафаза. Хромосомы оказываются в зоне экватора клетки. В каждую входит две хроматиды, которые соединяют центромеры. Далее следует соединение с ними нитей веретена деления.

Источник: 900igr.net

3. Анафаза. Длится меньше других по времени. Происходит распад хромосом на две отдельные дочерние. Они оттягиваются нитями веретена к полюсам клетки. Но на этом этапе еще не достигают их.

Источник: 900igr.net

4. Телофаза. Хроматиды добираются до полюсов клетки и располагаются на них. Начинается деспирализация: хромосомы превращаются снова в бесформенный хроматин. Происходит формирование ядра и его оболочки, разрушение нитей веретена деления. Цитоплазма в этой фазе делится (процесс, называемый цитокинезом). Результатом деления является образование двух дочерних клеток.

Источник: 900igr.net

Примечание

Митоз происходит одинаково в любых живых клетках (животных, растений, человека), что свидетельствует о единстве всего живого на земле. В этом заключается особое значение митоза.

Цитокинез

Процесс деления цитоплазмы. Образованная еще на этапе митоза перетяжка углубляется и постепенно перетягивается, разделяя материнскую клетку на две дочерние, идентичные материнским по набору компонентов.

Источник: 900igr.net

Примечание

Бывает, что этап цитокинеза не наступает. Тогда образуется клетка с несколькими ядрами – многоядерная.

Мейоз как способ деления клеток

Описание

Название процесса происходит от греческого слова со значением «уменьшение». Предполагается деление ядра на четыре дочерних вместо двух при миотическом делении. В каждом из них заключено в два раза меньше хромосом, чем в материнском. Каждый набор хромосом разный. У животных образуются гаметы, а у растений – споры.

Стадии

Характеризуется двумя процессами деления, идущими друг за другом – мейотическими делениями. Каждое из них состоит из четырех стадий: профазы, метафазы, анафазы, телофазы.

Первое деление – редукционное. Из одной исходной клетки образуются две дочерние.

Примечание

Далее для удобства фазы каждого деления будут помечены соответствующим номером, обозначающим их принадлежность к первому или второму делению: 1 или 2.

Профаза 1 длится дольше других. Подразделяется еще на пять уровней:

• лептотена – увеличивается ядро, начинают спирализироваться хромосомы;
• зиготена – две хромосомы одной формы и размера (материнская и отцовская) плотно прилегают друг к другу центромерами.
• пахитена – происходит обмен генетическими данными между соединившимися хромосомами, который называется кроссинговером («перекрещиванием» с английского), продолжается спирализация;
• диплотена – хромосомы расходятся, происходит их спирализация и укорачивание.

Метафаза 1 характеризуется распределением соединенных (бивалентных) хромосом на экваторе клетки и прикреплением к ним нитей веретена деления.

Анафаза 1 характеризуется расхождением по полюсам клетки хромосом, а не хроматид, как при митозе.

Телофаза 1 – тоже образуются две хроматиды, но так как хромосомы прошли процесс кроссинговера (обмена генетическими частями), то эти хроматиды не идентичны родительским и друг другу.

Второе мейотическое деление – эквационное. Сходно митозу.

Интерфаза 2 свойственна только животным клеткам. Отличается тем, что молекулы ДНК не удваиваются.

Профаза 2 – происходит утолщение и укорачивание хромосом, разрушение ядра и оболочки, образование веретена деления.

Метафаза 2 – происходит выстраивание хромосом на экваторе, отхождение нитей к полюсам, образование пластинки.

Анафаза 2 – деление центромер и оттягивание разделившихся хромосом.

Телофаза 2 – деспирализация хромосом. Они перестают быть видимыми. Исчезновение нитей, формирование ядерной оболочки и клеточной стенки (растения). Исходная клетка разделилась на четыре дочерние.

Мейоз делает более широким разнообразие формирующихся организмов за счет перекрещивания хромосом и обмена генетическим материалом между ними.

Нервная клетка, ее жизненный цикл

Нервной клеткой называют нейрон.

Определение

Это специальная клетка – единица нервной системы.

Нейрон является электрически возбудимым. Его функция – принимать, обрабатывать, хранить, передавать и выводить информацию. Для этого используются электрические и химические сигналы.

Строение: тело клетки, дендриты и аксон.

Соединяясь друг с другом, нейроны образуют нервную сеть.

Классификация:

• рецепторные (получение сигналов извне и передача их внутрь системы);
• эффекторные (передача сигналов изнутри системы внешним клеткам);
• вставочные (расположены и функционируют внутри нервной системы).

Жизненный цикл

Представляет собой последовательность из нескольких этапов:

• пролиферация исходных клеток – разрастание сети посредством деления клеток;
• миграция – клетки перемещаются, чтобы найти себе постоянное место;
• дифференцировка новых клеток – определение их функций в организме;
• образование нового нейрона.

Все эти процессы наиболее активны в период пренатального развития. Отвечают за то, чтобы наполнить формирующийся мозг. В это время клетки активно делятся.

Деление. До недавнего времени в науке существовало мнение, что у взрослых нервные клетки не делятся, находятся в статичном состоянии, затем отмирают без возможности восстановления. Однако недавно эта теория была научным сообществом опровергнута на основе многих исследований. Было доказано, что нейрогенез (образование новых клеток-нейронов) может происходить. В последние 10 лет (2010 – 2020 годы) ученые выявили это относительно птиц, затем млекопитающих, в том числе у человека. Теория пока не доказана окончательно. Существует мнение, что это просто вспомогательные нервные клетки.

Но сторонники нового взгляда утверждают, что, согласно установленному механизму развития нервных клеток, гибнет только 50% новообразованных. Остальные при благополучных условиях (синаптических контактах и трофической поддержке) выживают и могут долго существовать.

Возможность регенерации этих клеток мозга очень важна, влияет на обучение и память, лечение соответствующих заболеваний.

Источник