Клеточный цикл. деление клетки.
совокупность и последовательность процессов, происходящих в клетке в период от конца одного деления до конца другого деления или до смерти клетки, наз – клеточным циклом или жизненным циклом клетки.
Жизненный цикл
М- митоз, G1 –пресинтетический, S – синтетический, G2 – постсинтетический, Gо – период пролиферативного покоя.
Большую часть клеточного цикла занимает интерфаза – подготовка к следующему делению. в интерфазе 3 периода – G1,S,G2.
У млекопитающих длительность S – периода интерфазы составляет 6-10 часов, G2 –периода 2-5 часов, митоза 1-1,5 часа, G1-периода около 11-13 часов.
В пресинтетическом(постметатический)(после миотоза хромосомы в клетке. однохроматидные. количество ген материала в клетке 2n2c)периоде протек след процессы:
1) завершается формирование ядрышка, 2) осуществляется синтез белков РНК и АТФ, 3) образуется химические предшественники ДНК, ферменты катализирующие реакцию репликации. 4) осуществляется рост клетки за счёт цитоплазмы до достижения ими нормальных размеров. 5) восстанавливается набор клеточных органелл, бывший в материнской клетке до её деления.
В пресинтетический период хромосомы представляют собой тонкие хроматиновые нить, каждая из которых состоит из одной хроматиды. Формула ген материала имеет выражение 2n2c, где буквы обозначают количество хромосом(n) и ДНК (с), в гаплойдном наборе.
В синтетическом (основной процесс – синтез ДНК (репликация) в результате чего все хромосомы станов 2хроматидными, а набор ген материала 2n4c). периоде осуществляется: 1) рост клетки в основном за счёт ядра, 2)удвоение ДНК, которое запускается белками – активаторами S-фазы, поступившими в ядро из цитоплазмы. 3)усиление биосинтеза РНК и белков, в том числе, когезинов, удвоение количества белков-гистонов, необходимых для построения хроматина. 4) удвоение центриолей клеточного центра; клетка продолжает выполнять свои специфические функции.
В постсинтетический (премитотический) (2n4c) период протекают следующие процессы: 1)интенсивный синтез РНК, АТФ и белков, особенно тубулинов, участвующих в формировании веретена деления, 2) увеличение массы цитоплазмы и рост объема ядра, 3) трансформация центра организации трубочек. 4) накопление и активация фактора, стимулирующего митоз, 4) усиление деления митохондрии.
(в конце периода происход расхожден центриолей в полюса клетки. этот процесс можно отнести к крайне профазе митоза)
метатический цикл- цикл состоящий из митоза и интерфазы. такой цикл хар-н для клеток простейших, а в многоклеточном организме для клеток растущих или пролиферирующих популяций.
для большинства клеток многоклет организма хар-на стадия Gо (пролиферативного покоя).
В этой стадии клетки утрачивают способность к делению и приобретают специализацию за счёт синтеза определённых белков.
«Путь гибели». клетки стабильных популяций закладываются в организме однократно и уже никогда больше не восстанавливаются, только расходуются в течении жизни. (это нервные клетки, кардиомиоциты, оогонии(женск пол клетки).
Пролиферация – увеличение коллич клеток за счёт их деления.
2 стадии: - первичная (деление не дифференцир клеток) и – вторичная (деление ранее дифференцир клеток).
примеры дифференцировки: у нейтронов появл отростки – аксоны и дендриты. – эритробласты утрач ядро и превращ в эритроциты.
Gопериод заканчивается выходом в конец G1периода вблизи точки рескрипции(-период когда клет цикла после которого клетка необратимо вовлекается в деление) с последующим делением клетки.
пример: гепатоциты могут делится если даже печень отделена.
ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ:
1) митоз, или непрямое деления: Основной способ деления эукриотич клеток. Врезультате митоза образ 2е аналогичные клетки. (несущие одинаковый набор хромосом.)
2) амитоз, или прямое деление. Деление ядра претяжкой в время интерфазы. Равное распределение генетического материала не гарантируется. Характерен для некоторых одноклеточных.
3) мейоз или редукционное деление. При этом делении происходит редукция числа хромосом вдвое или переход клеток из диплойдного в гаплойдное состояния.
МИТОЗ:
- основной способ деления эукриотич клеток при которой из одной диплойдной материнской клетки образ 2е идентичные дочерние диплойдные клетки.
При митозе происходит точное распределение последовательного и цитоплазматического материала. Митоз хар-ся чередование процессов: кариокинеза (деления ядра) и цитокинеза (деления цитоплазмы).
В митоз вступают диплойдные клетки с двухроматидными хромосомами. В результате митоза образ 2е диплойдные клетки с однохроматидными хромосомами.
1) профаза.(ранняя) – расхождение центриолей к полюсам клетки. От центриолей начинается полимеризация микротрубочек веретена деления. Хромосомы спирализуются становясь видными в световой микроскоп. происходит фрагментация ядерной оболочки. исчезает ядрышко.
профаза.(поздняя) – ядерная оболочка полностью исчезает. К центромере каждой хромосомы прикрепляются по 2 микротрубочки веретена деления. Хромосомы начинают перемещатся к экватору клетки. (формир веретена деления).
2)метафаза –Максимально спирализованные хромосомы выстраиваются на экваторе образуя метафазную пластинку. Полностью сформировано веретено деления. (закрепление центриолей а мембране клетки)
3) анафаза –центромеры расшепляются вдоль. Каждая хроматида становится однохроматидной хромосомой. Набор ген материала в клетке 4n4c. Однохроматидные хромосомы расходятся к полюсам клетки (за счет согласованной работы нитей веретена деления.)
4) телофаза(ранняя) -хромосомы начин деспирилизоватся вокруг них формируется ядерные оболочки, восстанавливаются ядрышки что свидетельствует о начале синтетических процессов.
телофаза (поздняя) – или цитокинез. по разному происходит в клетках растений и животных.
У животных: в живот клетке между ядрами образ перетяжка за счет элементов цитоскелета.
У растений: в клетках растений между ядрами образуется пластинка – фрагмопласт. Она образ за счет слияния пузырьков гольджи и содержит в себе элементы клеточной мембраны и клеточную стенку.
Мейоз
происход в жизн цикле организмов размножающихся половым путём, при мейозе из одной диплойдной клетки образ 4 гаплойдные клетки. Мейоз сост из 2х послед делений.
В мейоз вступает клетка с набором генетич материала 2n4c. в результ редукцион дел образ 2 гаплойдные клетки с двухроматидными хромосомами. В результате эквацион делен образ 4е гаплойдные клетки с однохроматидными хромосомами.
(1) редукционное (Первое мейотическое) деление.
профаза 1: Спирализация и уплотнение хромосом.(пахитема) Гомологичные хромосомы сближаются своими парными участками, то есть начинается процесс конъюгации.(зиготена) Хромососомные пары называются бивалентами. Каждый бивалент имеет 4 хроматиды. Гомологичные хромосомы переплетаются соответствующими участками хроматид (пахитема) (процесс кроссинговера). В результате кроссинговера происходит обмен гомологичными участками хромосом и "перемешивание" генов. Разрушается ядерная оболочка и формируется веретено деления.
(диплотена- происход фрагментация ядерн оболочки, к центромере кажд хромосомы присоед по одной микротрубочке веретена деления.;
диакинез – биваленты направлл к экватору клетки, гомологич хромосомы начин отделятся друг от друга в районе центромеры.)
метафаза 1: Завершение формирования веретена деления. В бивалентах от каждой центромеры идет только одна нить к одному из полюсов клетки. Биваленты устанавливаются в плоскости экватора веретена деления. образуя метафазную пластинку.
анафаза 1: Гомологичные хромосомы разделяются и расходятся к полюсам клетки. В результате этого процесса хромосомы разделяются на два гаплоидных набора, концентрирующихся у полюсов клетки. Каждый гаплоидный набор состоит из группы парных хроматид.
телофаза 1: У полюсов клетки собирается одиночный (гаплоидный) набор хромосом. Каждый вид хромосом представлен в этой группе одной хромосомой, состоящей из двух хроматид. Вокруг хромосом восстанавливаются ядерные оболочки.
выводы:после первого деления мейоза образуются группы гаплоидных наборов деойпых хромосом. Но набор ДНК является диплоидным, так как хромосомы двойные! В процессе же митоза к полюсам клетки расходятся хроматиды, которые после расхождения называются хромосомами. Между делениями мейоза удвоения ДНК не происходит!
(2) эквационное (второе мейотическое) деление:
профаза 2: В растительных клетках эта фаза отсутствует. У животных является непродолжительной. Разрушаются ядрышки и ядерные мембраны. Хроматиды укорачиваются и утолщаются. Формируется веретено деления.
метафаза 2:От центромеров каждой двойной хромосомы к полюсам клетки отходят нити веретена деления. Хромосомы выстраиваются по экватору веретена деления.
анафаза 2:Центромеры разделяются и каждая хроматида называется теперь хромосомой. Дочерние хромосомы растягиваются нитями веретена деления к полюсам.
телофаза 2: Хромосомы деспирализуются и растягиваются. Нити веретена деления разрушаются. Происходит удвоение центриолей. Вокруг каждой группы хромосом (гаплоидной!) образуется ядерная оболочка.
выводы:Далее следуем разделение цитоплазмы. В результате мейоза из каждой диплоидной клетки образуется 4 клетки с гаплоиднымнабором хромосом. Благодаря мейозу поддерживается постоянство хромосомного составаорганизмов при половом размножении. Другим значением мейоза является повышение биологического разнообразия,которое возникает при «смешивании» участков гомологичных хромосом^ в результате кроссинговера.