Жизненный цикл клетки. Митоз

Жизненный цикл клетки — это период ее жизни от деления до деления.

Клетки размножаются путем удвоения своего содержимого с последующим делением пополам.

Клеточное деление лежит в основе роста, развития и регенерации тканей многоклеточного организма.

Клеточный цикл подразделяют на хромосомный, сопровождающийся точным копированием и распределением генетического материала, и цитоплазматический, состоящий из роста клетки и последующего цитокинеза — деления клетки после удвоения других клеточных компонентов.

Длительность клеточных циклов у разных видов, в разных тканях и на разных стадиях варьируется от одного часа (у эмбриона) до года (в клетках печени взрослого человека).

Фазы клеточного цикла

Интерфаза — период между двумя делениями, подразделяющийся на пресинтетический — G1, синтетический — S, постсинтетический — G2.

G1-фаза — самый длительный период (от 10 ч до нескольких суток). Заключается в подготовке клеток к удвоению хромосом. Сопровождается синтезом белков, РНК, увеличивается количество рибосом, митохондрий. В этой фазе происходит рост клетки.

S-фаза (6—10 ч) — сопровождается удвоением хромосом. В данной фазе синтезируются некоторые белки.

G2-фаза (3—6 ч) — сопровождается конденсацией хромосом. В течение указанной фазы синтезируются белки микротрубочек, формирующих веретено деления.

Митоз (М-фаза) — это форма деления клеточного ядра. В результате митоза каждое из образующихся дочерних ядер получает тот же набор генов, который имела родительская клетка. В митоз могут вступать как диплоидные, так и гаплоидные ядра.

При митозе получаются ядра той же плоидности, что и исходное.

Понятие «митоз» применимо только для эукариот.

Профаза сопровождается образованием веретена деления из микротрубочек цитоплазматического скелета клетки и связанных с ними белков. Хромосомы хорошо видны и состоят из двух хроматид.

Прометафаза сопровождается распадом ядерной мембраны. Часть микротрубочек веретена присоединяются к кине-тохорам (комплексам белок-центромера).

Метафаза — все хромосомы выстраиваются по экватору клетки, образуя метафазную пластинку.

Анафаза — хроматиды расходятся к полюсам клетки с одинаковой скоростью. Микротрубочки укорачиваются.

Телофаза — дочерние хроматиды подходят к полюсам клетки. Микротрубочки исчезают. Вокруг конденсированных хроматид формируется ядерная оболочка.

Цитокинез — процесс разделения цитоплазмы. Клеточная мембрана в центральной части клетки втягивается внутрь. Образуется борозда деления, по мере углубления которой клетка раздваивается.

В некоторых случаях цитокинеза после митоза не происходит.

В результате митоза образуются два новых ядра с идентичными наборами хромосом, точно копирующими генетическую информацию материнского ядра.

В опухолевых клетках ход митоза нарушается.

Мейоз

Мейоз — это процесс деления клеточных ядер, приводящий к уменьшению числа хромосом вдвое. Мейоз состоит из двух последовательных делений (редукционного и эквацион-ного), которым предшествует однократная репликация ДНК. Интерфаза мейоза аналогична интерфазе митоза.

Редукционное деление

Профаза I — состоит из пяти стадий: лептотены, зиготе-ны, пахитены, диплотены, диакинеза.

Лептотена — реплицированные хромосомы конденсируются.

Зиготена — начинается конъюгация гомологичных хромосом. Образуются биваленты, или тетрады, состоящие из четырех сестринских хроматид.

Пахитена — стадия, на которой происходит кроссинго-вер.

Диплотена — конъюгировавшие хромосомы разделяются, хромосомы бивалента отодвигаются друг от друга, но продолжают быть связанными хиазмами — местами, где произошел кроссинговер.

Диакинез — ядерная оболочка и ядрышки исчезают. Отчетливо видно, что каждый бивалент состоит из четырех хроматид. Сестринские хроматиды соединены центромерой, несестринские — хиазмами. По этим точкам можно определить только факт произошедшего кроссинговера, ибо наблюдать его нельзя.

Метафаза I — хромосомы выстраиваются по экватору веретена деления. Центромеры обращены к полюсам.

Анафаза I — нити веретена сокращаются, гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки, где формируются гаплоидные наборы хромосом (два набора на клетку). На этой стадии возникают хромосомные рекомбинации, повышающие степень изменчивости потомков.

Телофаза I — формируются клетки с гаплоидным набором хромосом и удвоенным количеством ДНК. Формируется ядерная оболочка. Веретено разрушается. В конце телофазы I в результате цитокинеза формируется диада. В каждую клетку попадает две сестринские хроматиды, соединенные центромерой.

Эквационное деление состоит из профазы II, метафазы II, анафазы II, телофазы II и цитокинеза.

Клетки, содержащие гаплоидный набор хромосом, состоящих из двух хроматид, образуют клетки с гаплоидным набором хромосом, состоящих из одной хроматиды. Таким образом, из одной диплоидной клетки (овогония, или спер-матогония) образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

Биологическое значение мейоза заключается в образовании клеток, участвующих в половом размножении, в поддержании генетического постоянства видов. Мейоз служит основой комбинативной изменчивости организмов. Нарушения мейоза у человека могут привести к таким патологиям, как болезнь Дауна, идиотия и др.