Жизненный цикл клетки рост

Что такое жизненный цикл клетки

Простыми словами — это вся жизнь клетки.

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.

Периоды, их характеристики

Интерфаза

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.

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

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

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.

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.

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.

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз – деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза

Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки – это время существованя клетки с момента первого деления до следующего деления, или до последнего деления (смерти клетки). 

Клетки делятся несколькими способами: 

• Амитоз. Деление клетки осуществляется в интерфазе. В данном случае хромосомы не конденсируются, не образуется веретено деления, и ядерная оболочка не распадается. При амитозе ядро вытягивается и делится на две части путём перетяжки. Таким образом делятся, например, клетки злокачественных опухолей. 
• Митоз. Непрямое деление, в результате которого, из одной клетки образуются две идентичные ей дочерние. Так делятся соматические клетки.
• Мейоз. Этот способ деления осуществляется, когда происходит образование половых гамет.

Интерфаза

Митотический цикл состоит из двух последовательных стадий.

Непосредственно перед  делением клетка проходит интерфазу, или стадию покоя, функциональное значение которой в том, что во время неё синтезируется ДНК. Длительность стадии покоя составляет 90% и более в течение всего цикла клеточного деления. 

Интерфаза представлена тремя периодами:

Митоз – деление соматических клеток

Митоз – это непрерывный процесс деления клеток, который подразделяется на 4 последовательных стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

1. Профаза. Содержание генетического материала: 2n4c. В этой фазе происходит конденсация хромосом в ядре, хроматиды спирализуются и образуется ахроматиновое веретено (веретено деления). Распадается ядерная оболочка. Ядрышки исчезают (но это необязательное условие, бывают исключения). Центриоли клеточного центра начинают расходиться к полюсам клетки и образуют центры организации микротрубочек. У высших растений нет центриолей, однако микротрубочки образуются. 
2. Метафаза. Набор хромосом: 2n4c. Характеризуется расположением сильно сконденсированных хромосом на экваторе клетки, образованием метафазной пластинки в области центромеры. Ядерная оболочка полностью исчезла. Ахроматиновое веретено полностью сформировано. Хромосомы удерживаются благодаря силе натяжения микротрубочек полюсов. Количество хромосом в эту фазу легко подсчитать, они уплотнены и имеют определённую форму. 
3. Анафаза. Содержание генетического материала: 4n4c. Самая короткая по продолжительности фаза, она начинается в момент, когда центромеры хромосом делятся на две части. Здесь происходит разделение хроматид с последующим их движением к своим полюсам и прикрепление к укороченным микротрубочкам. Расхождение происходит вследствие укорочения микротрубочек, образующих нити веретена деления. 
4. Телофаза. Содержание генетического материала: 2n2c. В этой фазе движение хромосом заканчивается, и они концентрируются на полюсах клетки и раскручиваются в тонкие нити. Формируется ядрышко, путём слияния мембранных пузырьков образуется ядерная оболочка, исчезают нити веретена деления. Образуются перетяжка, с помощью которой клетка делится на две части. 

Рис. 1 Фазы метоза

Мейоз

Мейоз – это процесс деления клетки, при котором число хромосом уменьшается вдвое, происходит образование гаплоидных клеток. 

Данный процесс проходит в  двух последовательных деления, первое из которых принято называть редукционным (мейоз I), а второе эквационным (мейоз II). Эквационное деление также можно назвать уравнительным, оно позволяет сохранить гаплоидный набор хромосом. Второе деление по механизму протекания схоже с митозом, однако здесь к полюсам расходятся сестринские хроматиды.

Так же, как и митоз, мейоз начинается после интерфазы.  Количество ДНК перед первым делением составляет 2n4c, где n – хромосомы, с – молекулы ДНК. Это обозначает, что каждая хромосома состоит из двух хроматид и имеет гомологичную пару. После первого деления, перед вторым, количество ДНК в каждой дочерней клетке уменьшается до 1n2c. Результатом мейоза после второго деления является образование четырёх гаплоидных клеток. Мейоз представлен такими же четырьмя фазами, как и митоз, однако протекающие процессы в двух этих делениях существенно отличаются. 

Мейоз I

• Профаза I. 2n4c. Это самая длительная и сложная фаза мейоза. Здесь гомологичные хромосомы сближаются, образуя так называемые биваленты, между ними происходит обмен участками ДНК. Связь бивалента сохраняется до анафазы I. Сближение хромосом называют конъюгацией, обмен участками наследственной информации – кроссинговером. Гомологичные хромосомы соединены между собой. Ядерная оболочка растворяется. Начинает своё формирование мейотическое веретено деления. Центриоли расходятся к полюсам клетки.  
• Метафаза I. 2n4c. На этом этапе веретено деления окончательно сформировано. Биваленты расположены в области экватора, при этом они выстроены друг напротив друга по экватору  так, что экваториальная плоскость оказывается между парами гомологичных хромосом. 
• Анафаза I. 2n4c. Биваленты разъединяются и хромосомы расходятся к противоположным полюсам клетки. Вследствие кроссинговера, прошедшего в профазе, хроматиды этих хромосом не идентичны друг другу. 
• Телофаза I. n2c×2. Хромосомы деспирализуются в хроматин. Происходит формирование ядерной оболочки, клетки делится на две части. У растений образуется клеточная стенка, у животных же происходит впячивание мембраны. 

Рис. 2 Мейоз I

Мейоз II

Перед эквационным делением интерфаза называется интеркинезом, так как удвоения наследственного материала (ДНК) не происходит. 

• Профаза II. 1n2c×2. Короткая по продолжительности фаза. На этом этапе разрушается ядерная оболочка, снова исчезают ядра и ядрышки,  происходит конденсация хромосом, формируется веретено деления.
• Метафаза II. 1n2c×2. К каждой из двухроматидных хромосом прикрепляются нити веретена деления с разных полюсов. В плоскости перпендикулярной экватору метафазы первого деления образуется метафазная пластинка. 
• Анафаза II. 2n2c×2. Центромеры делятся. Однохроматидные хромосомы расходятся к разным полюсам. Теперь сестринские хроматиды являются сестринскими хромосомами. 
• Телофаза II. 1n1c×4. В эту фазу происходит деспирализация хромосом, исчезает веретено деления, формируется ядерная оболочка, образуются ядра и ядрышки. Далее следует цитокинез, вследствие которого формируется 4 гаплоидные клетки с одинарным набором хромосом (1n1c). 

Рис. 3 Мейоз II

Источники изображений:
Рис. 1 — wikia.org 
Рис 2,  рис. 3 —  900igr.net

Смотри также:

• Клетка – генетическая единица живого. Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции. Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки
• Развитие половых клеток у растений и животных. Деление клетки – основа роста, развития и размножения организмов. Роль мейоза и митоза
• Современная клеточная теория, ее основные положения