Смерть клетки.

Различают две фермы гибели клеток - нек­роз и апоптоз.

Некроз вызывается главным образом раз­личными внешними факторами (химическими или физическими), которые нарушают прони­цаемость мембран и клеточную энергетику. В результате нарушается ионный состав клетки, происходит набухание мембранных органоидов, прекращается синтез АТФ, нуклеиновых кислот, белков, происходит деградация ДНК, активация лизосомных ферментов, что в итоге приводит к растворению, "самоперевариванию" клетки — ли­зису. Этот процесс преобладает при старении клетки.

Апоптоз начинается с активации в ядре ге­нов, ответственных за самоуничтожение клетки (генетической программы смерти). Программа такого самоуничтожения может включаться при воздействии на клетку сигнальных молекул или наоборот, прекращении действия регулирую­щего сигнала. Апоптоз широко распространён в эмбриогенезе, в процессе которого в организме образуется гораздо больше клеток,, чем. нужно для взрослого организма, Примером запро­граммированной гибели клеток во взрослом ор­ганизме является атрофия молочной железы после окончания лактации, гибель клеток жёлтого тела в конце менструального цикла или бере­менности. Процесс апоптоза, значительно отли­чается от некроза. В начале апоптоза синтез РНК и белка не снижается, в цитоплазме клетки возрастет содержание, ионов кальция, акти­вируются эндонуклеазы, под действием которых происходит расщепление ДНК на нуклеосомные фрагменты. При этом хроматин конденсируется, образуя грубые скопления по периферии ядра. Затем. ядра начинают фрагментироваться, распадаться на «микроядра», каждое из которых покрыто ядерной оболочкой. При этом цито­плазма также начинает фрагментироваться и от клетки отшнуровываются крупные фрагменты, часто содержащие «микроядра» - апоптические тельца. При этом клетка как бы рассыпа­ется на фрагменты, а апоптические тельца по­глощаются фагоцитами или некротизируются и постепенно растворяются.

Деление клеток

Митоз, кариокинез или непрямое деление - универсальный способ деления любых живот­ных клеток. При этом удвоившиеся и конденси­рованные хромосомы переходят в компактную форму митотических хромосом. Затем образу­ется веретено деления, которое, обеспечивает разделение и расхождение хромосом к противо­положным полюсам клетки. Митоз заканчивает­ся делением тела клетку (цитотомия). Биоло­гическая сущность митоза, заключается в равно­мерном распределении генетического материала между дочерними клетками. Процесс митоза подразделяется на несколько основных фаз - профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Профаза. ДНК в результате суперспирзлизации начинает выявляться под микроскопом в ядре клетки в виде палочковидных телец - хро­мосом. Процессы транскрипции в них прекра­щаются. Затем происходит исчезновение (де­зинтеграция) ядрышек и ядерной оболочки. Центриоли расходятся к полюсам клетки, образуется митотическое веретено (веретено деле­ния), его нити прикрепляются к кинетохорам хромосом.

Метафаза. В этот период заканчивается об­разование веретена деления, а хромосомы вы­страиваются в экваториальной плоскости клет­ки, образуя метафазную пластинку хромосом (вид сбоку) или материнскую звезду (вид с полюсов клетки). К концу метафазы завершает­ся процесс разделения сестринских хроматид, и они остаются связанными между собой только в области центромера. Метафаза по про­должительности занимает 30% времени всего митоза.

Анафаза. Хромосомы растягиваются к полюсам клетки с помощью микротрубочек веретена деления со скоростью 0,2-0,5 мкм/мин, что связано с деполимеризацией и укорочением микро­трубочек и работой белков-транслокаторов. Это самая короткая фаза митоза, занимающая по продолжительности лишь 5-10% от всего време­ни митоза.

Телофаза. Начинается с остановки разо­шедшихся к полюсам хромосом (ранняя телофа­за) и заканчивается созданием новых интерфазных ядер и разделением материнской клетки на две дочерние в результате цитотомии (поздняя телофаза). При этом хромосомы деконденсируются, образуются ядерные оболочки и форми­руются новые ядрышки.

Поскольку митоз очень сложный и тонкий про­цесс, во время деления клетки очень чувстви­тельны к воздействию физико-химических фак­торов (облучение, токсические вещества, лекар­ственные препараты). При повреждении верете­на деления может произойти или задержка ми­тоза в метафазе, или рассеивание хромосом. При нарушениях репродукции центриолей могут возникать многополюсные и асимметричные ми­тозы. Нарушения процесса цитотомии приводят к появлению гигантских ядер или многоядерных клеток.

Плоидность - число наборов хромосом в клетке, обозначаемое буквой n. Пропорциональное содержание ДНК в клетке обозначается бук­вой с. В половых клетках набор хромосом гаплоидный (1n и 1с), а в соматических клетках на­бор хромосом обычно диплоидный (2n и 2с). Среди соматических клеток встречаются и полиплоидные, в которых набор хромосом больше: тетраплоидный (4n) и даже октаплоидиый (8n).

Полиплоидия - образование клеток с повы­шенным (больше диплоидного) содержанием хромосом. Такие клетки появляются в ре­зультате отсутствия или незавершенности отдельных этапов митоза, при блокаде цитотомии. При этом после прохождения S и G2- периодов клетки вступают в митоз с тетраплоидным набо­ром хромосом, проходят все его фазы, но не де­лятся на две дочерние. Особый способ полиплоидизации - эндорепродукция. При этом в клетке происходит несколько циклов редуплика­ции ДНК (S-периодов), без последующего обра­зования митотических хромосом и митоза: Это приводит к прогрессивному увеличению количе­ства ДНК в ядре.

Двуядерные и многоядерные клетки образу­ются тогда, когда в результате митоза происхо­дит образование двух или более ядер, но без последующей цитотомии.

Мейоз

Мейоз - способ деления, в результате кото­рого образуются клетки с гаплоидным набором хромосом (половые клетки). Оба деления мейоза происходят как обычный митоз, однако в профазе первого деления происходит обмен ге­нами между гомологичными хромосомами (кроссинговер), между первым и вторым деле­нием нет интерфазы и поэтому не происходит редупликации ДНК. Биологическое значение мейоза заключается в том, что образовавшиеся мужские и женские половые клетки несут генети­ческую информацию от отца и матери и при слиянии этих клеток образуется зигота с дипло­идным набором хромосом, несущая равное ко­личество генетической информации от обоих родителей.

Внутриклеточная регенерация - восстанов­ление, замена структурных компонентов клетки. В процессе жизнедеятельности клетки происхо­дит постоянное изнашивание и обновление её структурных компонентов: в течение нескольких часов или дней постепенно, полностью обнов­ляются все молекулы биополимеров, из которых построены мембраны и немембранные компо­ненты клетки. Постепенно все структурные ком­поненты клетки замещаются на новые. Это осо­бенно важно для клеток, которые не способны размножаться и регенерировать на клеточном уровне (нервные клетки, клетки сердца), их структурные компоненты на протяжении долгой жизни клетки могут обновляться многократно. Даже в относительно стабильных молекулах ДНК происходит постоянная замена (репарация) ее повреждённых фрагментов.

Адаптация клеток - процесс приспособления клеток к изменяющимся условиям существова­ния. Например, мышечные клетки приспосабли­ваются к повышенной физической нагрузке, нервные клетки - к повышенной умственной нагрузке, клетки печени и почек - к воздействию токсических веществ, клетки кожи - к повышен­ному ультрафиолетовому облучению. При этом в клетках усиливаются процессы биосинтеза белка, увеличиваются размеры ядра, ядрышек, площадь поверхности ядерной оболочки, интен­сивность транспортных и всех необходимых об­менных процессов. Увеличиваются также коли­чество и размеры органелл, необходимых для усиленной работы клетки. Все это приводит к увеличению размеров самой клетки (гипертро­фия клетки). Адаптация клеток имеет важней­шее значение для сохранения их жизнедеятель­ности в изменённых условиях существования, в том числе и при различных заболеваниях орга­низма.