Клеточный цикл, его периодизация. Митоз, механизмы регуляции митотической активности. Проблемы клеточной пролиферации в медицине.

Жизненный цикл – это время существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или естественной гибели. У клеток сложного организма (например, человека) жизненный цикл клетки может быть различным. Высокоспециализированные клетки (эритроциты, нервные клетки, клетки поперечнополосатой мускулатуры) не размножаются. Их жизненный цикл состоит из рождения, выполнения предназначенных функций, гибели (гетерокаталитической интерфазы).

Клеточный цикл или митотический цикл, включает следующее:

· Пролиферативный период (митотический цикл);

· Гетеро-синтетический период (выполнение функции чередуется с покоем, дифференцировка и специализация).

Митотический цикл включает следующие части:

· Интерфаза. Занимает 90% времени и включает три периода: G₁ – пресинтетический период (постмитотический) – активный синтез всех белков, построение структур, рост клетки; S– синтетический – синтез ДНК, продолжается синтез белков, накопление АТФ и активная работа клетки; G₂ - постсинтетический, премитотический – снижается активность клетки, синтез сократительных белков, удвоение пластид, митохондрий и клеточного центра, набухает ядро и к концу клетка выключается из работы и таким образом интерфаза закончена.

· Митоз – разделительная фаза (10% времени). В митозе можно выделить 4 фазы:

1. В профазе происходит перестройка всей структуры ядра для деления. Ядро увеличивается в объеме, хромосомы становятся видимыми вследствие спирализации, постепенно исчезает ядрышко, растворяется ядерная оболочка, центриоли попарно расходятся к полюсам. Между полюсами протягиваются нити ахроматинового веретена — формируется аппарат, обеспечивающий расхождение хромосом к полюсам клетки. Считывание генетической информации с молекул ДНК становится невозможным: синтез РНК прекращается, ядрышко исчезает. После окончательного распада ядерной оболочки хромосомы беспорядочно размещаются в цитоплазме.

2. В метафазе спирализация хромосом достигает максимума. Отчетливо видна структура хромосом, их легко сосчитать и изучить их индивидуальные особенности. На этой стадии видно, что каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных между собой только в области центромеры. Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости клетки. Образуется экваториальная (метафазная) пластинка. Веретено деления уже полностью сформировано и состоит из нитей, соединяющих полюса с центромерами хромосом.

3. В анафазе вязкость цитоплазмы уменьшается, центромерыразъединяются и каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, тянут хромосомы к полюсам клетки. Таким образом, в анафазе хроматиды, удвоенных еще в интерфазе хромосом, точно расходятся к полюсам клетки. В этот момент в клетке находятся два двойных набора хромосом. Число хромосом в соматических клетках всегда парное {диплоидное).Оно образуется после слияния двух половых клеток, в которых всегда бывает одинарное {гаплоидное) число хромосом. Каждый гаплоидный набор обозначается через п, а диплоидный —через 2п. Количество ДНК, соответствующее диплоидному набору хромосом, обозначается как 2с. Два диплоидных набора хромосом, образовавшиеся на стадии анафазы, обозначаются как 4и4с.

4. Телофаза — заключительная фаза митоза. Хромосомы деспирализуются, становятся плохо заметными, но не исчезают. На каждом полюсе клетки вокруг хромосом образуется ядерная оболочка из мембранных структур цитоплазмы. Воссоздаются ядрышки.

На заключительном этапе клеточного деления происходит цитокинез — деление цитоплазматической части клетки. Этот процесс заканчивается образованием в экваториальной зоне клетки перетяжки, которая разделяет делящуюся клетку на две дочерние меньших размеров.

Пролиферация – это увеличение числа клеток путём митоза приводящая к росту ткани.

Дифференцировка – это приобретение свойств зрелых клеток. Специализация – это выполнение специфических функций зрелыми клетками.

Интеграция – это объединение различных клеток в единую систему.

Некроз – это случайная гибель клеток. Апоптоз – это генетически запрограммированная гибель вследствие прекращения митозов и распада хромосом.

Биологическое значение митоза:

· Генетическая стабильность

· Главный механизм регенерации

· Лежит в основе роста и развития многоклеточных организмов

· Основной способ бесполого размножения одноклеточных

Регуляция митоза - у животных обнаружены биологически активные вещества (кейлоны), которые показывают насколько они способны ингибировать деление клеток и синтез ДНК.