Клеточный цикл. Прямое и непрямое деление клетки
Время жизни клетки от одного деления до другого называют клеточным циклом
Длительность клеточных циклов в разных тканях человеческого организма различна. Эмбриональные клетки, к примеру, делятся каждый час, клетки эпителия кишки – один-два раза в сутки, клетки печени – один раз в год, а нервные клетки практически не делятся. Схематично клеточный цикл изображён на рис.
На
фазу митоза приходится примерно 10%
времени клеточного цикла эукариотической
клетки, а 90% – на интерфазу. Интерфаза
состоит из трёх периодов: G1 –
пресинтетический, длительностью до
нескольких суток; S – синтетический,
обычно продолжается 3–5 часов; G2 –
постсинтетический, длится 6–8 часов. В
развитии многоклеточного организма
постоянно происходит чередование
интерфазы и деления клетки. Однако по
мере роста и развития организма возникает
необходимость в специализации и
дифференцировке клеток.
При прямом делении ядро без видимых изменений делится на две равные части. В организме человека такое деление встречается крайне редко, например у некоторых клеток крови. Основным же является непрямое деление. Этот процесс состоит из нескольких фаз. Период жизни клетки между двумя последовательными делениями в десятки, а то и в сотни раз продолжительнее самого деления.
Перед началом деления в клетке происходит ряд важных подготовительных процессов. Каждая хромосома достраивается за счет имеющихся в ядре веществ и становится двойной. В течение первой фазы ядро увеличивается в объеме, разбухает, хромосомы каждой пары отделяются друг от друга и рассредоточиваются по всей клетке. Из клеточного центра образуется так называемое веретено деления. На следующей стадии заканчивается образование веретен деления, хромосомы выстраиваются друг против друга в плоскости экватора клетки и к ним прикрепляются нити веретена деления. В эту фазу хромосомы видны особенно хорошо. Затем каждая из лежащих друг против друга хромосом теряет взаимные связи. Хромосомы начинают удаляться к противоположным полюсам клетки. В заключительную фазу хромосомы неразличимы, происходит образование двух ядер. На теле клетки возникает перетяжка. Постепенно углубляясь, она разделяет клетку надвое. Так непрямое деление обеспечивает точное распределение хромосом между двумя дочерними клетками. В ядрах каждой из них вновь оказывается по 46 хромосом – носителей наследственных признаков и свойств организма. Поэтому дочерние клетки похожи друг на друга и на материнскую клетку.
Митоз и его фазы
Митоз — основной способ деления эукариотических клеток, при котором сначала происходит удвоение, а затем равномерное распределение между дочерними клетками наследственного материала.
Митоз представляет собой непрерывный процесс, в котором выделяют четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Перед митозом происходит подготовка клетки к делению, или интерфаза. Период подготовки клетки к митозу и собственно митоз вместе составляют митотический цикл. Ниже приводится краткая характеристика фаз цикла.
Интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, или постмитотического, — G1, синтетического — S, постсинтетического, или премитотического, — G2.
Пресинтетический период (2n 2c, где n — число хромосом, с — число молекул ДНК) — рост клетки, активизация процессов биологического синтеза, подготовка к следующему периоду.
Синтетический период (2n 4c) — репликация ДНК.
Постсинтетический период (2n 4c) — подготовка клетки к митозу, синтез и накопление белков и энергии для предстоящего деления, увеличение количества органоидов, удвоение центриолей.
Профаза (2n 4c) — демонтаж ядерных мембран, расхождение центриолей к разным полюсам клетки, формирование нитей веретена деления, «исчезновение» ядрышек, конденсация двухроматидных хромосом.
Метафаза (2n 4c) — выстраивание максимально конденсированных двухроматидных хромосом в экваториальной плоскости клетки (метафазная пластинка), прикрепление нитей веретена деления одним концом к центриолям, другим — к центромерам хромосом.
Анафаза (4n 4c) — деление двухроматидных хромосом на хроматиды и расхождение этих сестринских хроматид к противоположным полюсам клетки (при этом хроматиды становятся самостоятельными однохроматидными хромосомами).
Телофаза (2n 2c в каждой дочерней клетке) — деконденсация хромосом, образование вокруг каждой группы хромосом ядерных мембран, распад нитей веретена деления, появление ядрышка, деление цитоплазмы (цитотомия). Цитотомия в животных клетках происходит за счет борозды деления, в растительных клетках — за счет клеточной пластинки.
Митотический цикл, митоз
Митотический цикл, митоз: 1 — профаза; 2 — метафаза; 3 — анафаза; 4 — телофаза.
Биологическое значение митоза. Образовавшиеся в результате этого способа деления дочерние клетки являются генетически идентичными материнской. Митоз обеспечивает постоянство хромосомного набора в ряду поколений клеток. Лежит в основе таких процессов, как рост, регенерация, бесполое размножение и др.