20. Современное состояние клеточной теории.
История цитологии тесно связана с изобретением и усовершенствованием. Первый микроскоп был создан в конце 16 века голландцами. Впервые применил его Роберт Гук - увидел, что пробка состоит из полостей, окруженных стенками (назвал клеткой). До 1830 г. представление о клетке: главное в клетке целлюлозная оболочка 183 3 - Броун описывает ядро клетки. Пуркинье вводит термин – протоплазма. Постепенно накапливалось большое количество сведений и фактов. Одно из крупнейших обобщений 19 века стала клеточная теория. Она была изложена в трудах Шванна (1838 г):
1- все живое состоит из клеток. Клетка элементарная биологическая единица
2- клетки растений и животных гомологичны 1858г-Вирхов
3- всякая клетка от клетки
4- многоклеточный организм - это сумма клеток или клеточное государство. Дальнейшие исследования позволили подтвердить клеточную теорию. И сейчас, принимая в виду весь накопленный материал, доказательства клеточная теория имеет вид:
1. все организмы состоят из клеток(клетка элементарная единица живого)
2. клетки одноклеточных и многоклеточных животных и растений сходны по строению, химическому составу, принципам обмена веществ и основным проявлением жизнедеятельности. Т.е клетка - элементарная, структурная, функциональная и генетическая единица живого.
3. все живые организмы развиваются из одной или группы клеток. Каждая новая клетка образуется в результате деления исходной клетки.
Клетка- это элементарная живая система способная к самообразованию, саморегулированию
4) многоклеточные организмы представляют собой сложные ассоциации клеток и их производных, объединенные в системы тканей и органов и связанные между собой клеточными, гуморальными и нервными механизмами регуляции.
21. Жизненный цикл клетки.
Клеточный цикл - это жизнь клетки от одного деления до другого или до смерти. У одноклеточных животных совпадает с жизнью особи, как и у нейронов. В непрерывно размножающихся клетках совпадает с митотическим циклом. Жизненный цикл состоит из двух фаз - собственно деления клетки и промежутка между делениями - интерфазы. На интерфазу падает до 90% продолжительности клеточного цикла. В свою очередь митоз и интерфаза подразделяются на ряд периодов. Ключевой стадией интерфазы, после которой возможно деление клеток, называется синтетическим периодом (S-период) - промежуток времени, когда удваивается ДНК ядра (Интересно отметить, что удвоение ДНК митохондрии и хлоропластов может и не совпадать с S-периодом - оно происходит независимо от ядра). В большинстве случаев между предыдущим делением и началом S-периода существует промежуток времени Gi - постмитотический (пресинтетический) период. В это время происходит активный рост и функционирование клетки, обусловленные довольно интенсивным синтезом РНК, возобновлением транскрипции и накоплением синтезированных белков, а также подготовка к синтезу ДНК. В S-период происходит удвоение ДНК через удвоение числа хроматид. В Сг-период (премитотнческнй, постсинтетический) происходит подготовка к делению клетки, в том числе синтез белков веретена деления. В середине Сг-периода синтез РНК достигает максимальной интенсивности. Во время митоза синтез РНК прекращается полностью, а синтез белка составляет не более V* от интерфазного уровня. Установлено, что для прохождения клеткой цикла необходимо последовательное включение определенных генов. Синтез белков, обеспечивающих каждую стадию цикла, осуществляется чаще всего заранее. п - количество хромосом; с - количество ДНК. Митоз начинается с конденсации хромосом, в интерфазе можно лишь наблюдать распределенный материал хромосом - хроматин. Параллельно начинает формироваться митотический аппарат (ахроматиновая фигура). Центриоли клеточного центра реплицируются и расходятся к противоположным полюсам. Формируется веретено деления. Ядрышки (места синтеза рибосом) исчезают. Это происходит в профазе. В поздней профазе ядерная оболочка разрушена. В метафазе хромосомы перемещаются на экватор клетки. К кннетохорам прикрепляются нити веретена. Хроматиды разъединяются, оставаясь связанными в области центромер. Максимальная конденсация. На стадии анафазы хроматиды (сестринские хромосомы) полностью разъединяются и расходятся к противоположным полюсам. В телофазе деспирализация хромосом, формируется ядерная оболочка, митотический аппарат разрушается и происходит цитокинез. Деление клеток может происходить и с помощью амитоза без формирования мнтотнческого аппарата путем перешнуровывания клетки. Например, у растений в клетках эндосперма или паренхиме клубней, а у животных в мочевом пузыре. В нервной, мышечной ткани, например, клетки вообще не делятся. Существуют группы клеток (# стволовые), которые постоянно делятся, а их потомки перестают делиться, некоторое время функционируют и отмирают (# клетки крови, кишечника, в проводящей системе растений). Выход клеток из цикла может быть необратимым, но многие клетки, не размножающиеся в обычных условиях, могут приобрести эту способность вновь. Клетки печени, например, в норме почти не делятся, но после удаления части органа вступают в клеточный цикл и делятся 1-2 раза. Выход клеток из цикла происходит в естественных условиях сразу после митоза: вместо Gi они вступают в Go-период, или состояние покоя. Это время выполнения клеткой специализированных функций. Возвращение клеток в цикл (если оно возможно) начинается со вступления их под действием стимулирующих агентов в Gi-период.
В мейозе между двумя делениями отсутствует S-период. У прокариот, например у E.coli клетки делятся каждые 20 минут, а репликация (S-период) длится 40 мин: каждый последующий раунд репликации начинается до завершения предыдущего; репликация идет дихотомически. Продолжительность клеточного цикла у бактерий может составлять всего 20-30 минут, а у клеток эукариот обычно длится не менее 10-12 ч, часто сутки и более. Исключение составляют быстроделящиеся клетки самых ранних зародышей, весь цикл у них может проходить за 1S-20 минут. В эмбриональном развитии во время дробления клеточный цикл минимальный за счет отсутствия Gi и у большинства Gr периода, в связи с этим с каждым делением клетки становятся мельче. Продолжительность цикла зависит от типа клеток, их возраста, гормонального баланса, количества ДНК в ядре, температуры и т. д. Жизнь клетки от момента ее возникновения в результате деления материнской клетки до ее собственного деления или смерти называется жизненным (или клеточным) циклом. В
течении жизни клетки растут, дифференцируются, выполняют специфические функции, размножаются и служат источником пополнения гибнущих в организме клеток. Период G'-самый вариабельный по продолжительности. В это время в клетки активируются процессы биологического синтеза, в первую очередь структурных и функциональных белков. Клетка растет и готовится к следующему периоду. Период S - главный в мнтотическом цикле. В делящихся клетках млекопитающих он длится около 6-10 ч. клетка продолжает синтезировать РНК, белки, осуществляется синтез ДНК.
Период G2 относительно короток, в клетках млекопитающих он составляет порядка 2-5 ч. В это время количество центриолей, митохондрий и пластид удваивается, идут активные метаболические процессы, накапливаются белки н энергия для предстоящего деления. Клетка приступает к делению.