10. Митотический цикл клетки.

11. Митотический цикл клетки. Характеристика периодов. Митоз, его биологическое значение. Амитоз.

Жизненный цикл - это время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или естественной смерти.

Клеточный цикл состоит из нескольких периодов, продолжительность которых в сумме составляет 10-50 часов и зависит от множества факторов.

Митотический цикл - это совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клеток. Он состоит из двух основных периодов - интерфазы и митоза.

Интерфаза - это период жизни клеток между двумя циклами деления (период подготовки клетки к делению), подразделяется на несколько периодов:

1. Пресинтетический период (G1) – наступает сразу после деления клеток. Количество хромосом и содержание ДНК – 2n2c. Продолжительность от неск. часов до неск. суток.

2. Синтетический период (S) – важнейший период в жизни клетки. Длительность 6-10 часов. Идет репликация ДНК, активный синтез белков, РНК, удвоение центриолей. К концу периода количество ДНК увеличивается, при том что количество хромосом не меняется - 2n4c. Без этой стадии останавливается весь клеточный цикл!!!

3. Постсинтетический период (G2) – период активной подготовки к делению. Длительность 2-6 часов. Количество хромосом и ДНК - 2n4c. Продолжается синтез белков, особенно необходимых для формирования веретена деления, синтезируется много АТФ.

(Go) – клетки, которые перестали делиться:

1. Камбиальные или стволовые клетки - длительное время находится в фазе G0, но сохраняют способность к делению. Способны дифференцироваться в различных направлениях.

2. Полустволовые клетки - в отличие от стволовых дифференцируются только в определенном направлении.

3. Клетки находятся в периоде G0, при этом дифференцируются и необратимо теряют способность к делению. Так ведут себя нервные клетки, которые после дифференцировки утрачивают спосо6ность к дальнейшему делению, поэтому срок их G0-периода фактически сопоставим со сроком жизни организма. Также не спосо6ны к делению во взрослом состоянии мышечные клетки сердца. В таких клеточных популяциях происходит постоянное уменьшение количества клеток.

4. По мере старения организма резко увеличивается вероятность перехода клеток в стадию G0. Большинство клеток (в том числе и стволовые) утрачивают способность к делению, переходит в стадию G0 и, пробыв некоторое время в состоянии покой, стареет и погибает.

Митоз, или кариокинез, или непрямое деление - стадия жизненного цикла клеток, в течение которого происходит деление клетки с образованием двух генетически идентичных дочерних клеток.

Набор хромосом одинаков! Митоз обеспечивает рост организма, регенерацию тканей, бесполое размножение.

При удвоении клеток происходят два события:

• расхождение реплицированных хромосом

• разделение клеточного тела – цитотомия

Митоз состоит из нескольких последовательно сменяющих друг друга стадий:

• ПРОФАЗЫ – 2n4c. В результате спирализации хромосомы уплотняются, укорачиваются. В поздней профазе хорошо видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой. Хромосомы начинают передвигаться к клеточному экватору. Формируется веретено деления, ядерная оболочка исчезает, и хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. Ядрышко обычно исчезает чуть раньше.

• МЕТАФАЗЫ - 2n4c. Образуется метафазная пластинка. Морфология метафазной пластинки в клетках животных, как правило, отличается упорядоченным расположением хромосом: центромерные участки обращены к центру веретена, а плечи — к периферии клетки.

• АНАФАЗЫ - 4n4c - самая короткая стадия. Начинается с деления центромер всех хромосом, в результате чего хроматиды превращаются в две совершенно обособленные, самостоятельные дочерние хромосомы. Затем дочерние хромосомы начинают расходиться к полюсам клетки.

• ТЕЛОФАЗЫ - 2n2c. Хромосомы концентрируются на полюсах клетки и деспирализуются. Веретено деления разрушается. Вокруг хромосом формируется оболочка ядер дочерних клеток, затем происходит деление цитоплазмы клетки (или цитокинез).

Митоз в растительных клетках имеет два принципиальных отличия:

• образование веретена деления идет без помощи клеточного центра (которого у большинства высших растений нет)

• при цитокинезе формирование перегородки идет внутри клетки за счет цитоплазматических пузырьков, образующихся в АГ; они концентрируются в середине клетки, сливаются в срединную пластинку, которая растет до тех пор изнутри оболочки делящейся клетки. После этого каждая из дочерних клеток начинает формировать первичную клеточную оболочку.

Типы митоза и репродукции клеток:

1. Если образование веретена и само митотическое деление протекает внутри ядра без разрушения ядерной оболочки, то такой тип митоза называют закрытым.

2. Митоз с распадом ядерной оболочки, соответственно, называется открытым.

3. Митоз с распадом оболочки только на полюсах веретена, с образованием «полярных окон» — полузакрытым

1. Симметричный митоз – получаются две одинаковые клетки

2. Асимметричный митоз – в генетически одинаковых клетках деление цитоплазмы происходит не неравно.

3. Амитоз (прямое деление клетки) – деление клетки

4. Полиплоидия – многократное увеличение числа хромосом в результате:

- нерасхождения сестринских хроматид в анафазе митоза

- нарушения цитокинеза, - блокирования перехода из фазы G2 к митозу

Для перехода клетки в любую стадию жизненного цикла необходимо присутствие специальных управляющих белков - активаторов фаз клеточного цикла. Такие белки получили название циклины. С ними связаны специальные ферменты - циклинзависимые киназы (Cdk). Изменение активности циклинов (по разным причинам) может серьезно повлиять на жизнедеятельность клетки, вплоть до возникновения раковых опухолей или гибели клеток.