Временная организация клетки

В результате процессов обмена веществ и энергии клетка все время изменяется. После митоза происходит ее развитие, получившее название жизненного цикла клетки, котоpый пpодолжается до ее смерти или вступления в митоз. В соответствии со специализацией клетки имеют разную продолжительность жизни. Например, нервные клетки функционируют на протяжении всей жизни многоклеточного организма, не делясь. Другие клетки – крови, эпидермиса – быстро погибают и поэтому в этих тканях идет непрерывное клеточное размножение. Совокупность процессов, происходящих в этих клетках от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух новых клеток, называется митотическим циклом. Он состоит из двух стадий – интерфазы и стадии деления.

Интерфаза делится на три периода: пресинтетический, синтетический и постсинтетический.

Пресинтетический период следует непосредственно после деления. В это время в клетке накапливается РНК; белки, идущие на построение клеточных структур. Это наиболее длительный период и длится он 12-24 часа. В клетке в этот период определяется набор хромосом и количество ДНК соответственно 2n2c. Синтетический период характеризуется синтезом ДНК и редупликацией хромосомных структур, поэтому к концу его содержание ДНК удваивается. Кроме того, в этот период происходит также синтез РНК и белка. Продолжительность этого периода 6-10 часов. Набор хромосом и количество ДНК – 2n4c.

Постсинтетический период интересен тем, что в это время в клетке происходит накопление энергии и продолжается синтез РНК и белков, преимущественно ядерных. Длится этот период 3-4 часа. Далее клетка выполняет свои функции или приступает к делению, которое может быть прямым (амитоз) и непрямым (митоз).

Амитоз – прямое, простое, неполноценное деление клетки. В наиболее простой форме оно протекает следующим образом. На ядре интерфазной клетки (pис. 11) появляется перетяжка, которая постепенно становится более глубокой и в конце концов приводит к разделению ядра на две части.

Иногда этот процесс останавливается, и образуется двухъядерная клетка. В других случаях вслед за ядром делится и гиалоплазма и возникают две дочерние клетки. Амитозом делятся преимущественно бактерии, сине-зеленые водоросли, клетки печени и эпителия. При амитозе не происходит точного распределения ядерного материала между дочерними клетками, т. е. одинаковой наследственной информации вследствие случайного расположения перетяжки в ядре. Поэтому многие ученые и называют амитоз неполноценным делением, а ряд ученых вообще отрицают наличие такого способа деления клеток.

Митоз – непрямое, сложное деление, приводящее к образованию генетически равноценных клеток и сохранению преемственности в ряду поколений. Митоз представляет собой непрерывный биологический процесс. Различают 5 фаз митоза: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу и телофазу. Эти фазы связаны незаметными переходами. Каждая предыдущая обуславливает переход к последующей (pис. 12).

В профазе хромосомы спирализуются, утолщаются, укорачиваются и ядро приобретает вид клубка спутанных нитей. Одновременно ядрышки исчезают, лизируется ядерная оболочка и хромосомы оказываются погруженными в гиалоплазму. Центриоли удваиваются, расходятся к полюсам клетки, между ними натягиваются длинные нити ахроматинового веретена, т.е. формируется веретено деления. Ахроматиновые нити прикрепляются к центромерам хромосом.

В прометафазе гиалоплазма в центре клетки имеет незначительную вязкость. Погруженные в нее хромосомы начинают перемещаться к экватору клетки.

В метафазе хромосомы находятся в упорядоченном состоянии в области экватора клетки. Между хроматидами возникают с концов силы отталкивания и четко видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой лишь в области центромеры. Поэтому на метафазных пластинках хромосомы имеют х-образную форму, хорошо видны, благодаря чему именно в этой стадии проводится изучение кариотипов (подсчет числа, изучение формы).

В анафазе каждая хромосома расщепляется и в области центромеры, резко сокращаются нити ахроматинового веретена и растягивают хроматиды каждой хромосомы к полюсам. Расхождение хроматид происходит быстро и одновременно как «по команде».

В телофазе хроматиды (дочерние хромосомы) деспирализуются, удлиняются, становятся тоньше, перепутываются в клубок. Вокруг них формируется ядерная оболочка, образуются ядрышки.

Далее происходит цитокинез – деление цитоплазмы. В животных клетках этот процесс начинается с образования в экваториальной зоне перетяжки, которая углубляясь, отделяет сестринские клетки друг от друга. В растительных клетках образование перегородки начинается во внутренней области материнской клетки за счет слияния канальцев эндоплазматической сети, аппарата Гольджи и микротрубочек.

Продолжительность каждой фазы митоза различна – от нескольких минут до сотен часов, что зависит от многих причин: типа клетки, физиологического состояния организма, внешних факторов и др.

Затем каждая дочерняя клетка вступает в интерфазу.

Удвоение ДHК иногда не сопpовождается pазделением ядpа и цитоплазмы. Поэтому в клетке под ядеpной оболочкой пpоисходит кpатное увеличение числа хpомосом. Это явление получило название эндомитоза. В pезультате эндомитоза обpазуются полиплоидные клетки.

Описано явление, пpи котоpом в хpомосоме пpоисходит увеличение числа хpомонем, за счет чего хpомосомы увеличиваются в pазмеpе и называются политенными. Число хpомосом в клетке остается неизменным.