Способы репродукции клеток

Время существования клетки от ее образования до следующего деления или смерти называют жизненным циклом клетки.

Существуют хромосомные и нехромосомные способы деления клеток. К хромосомным способам репрдукции клеток относятся митоз, мейоз (для половых) и эндомитоз.

Наиболее характерным способом размножения для соматических клеток является митоз. Он состоит из интерфазы – подготовки клетки к делению и собственно деления.

Интерфаза включает три периода: постмитотический (пресинтетический), синтетический и постсинтетический (или премитотический).

Постмитотический период наступает сразу же после деления клетки и характеризуется тем, что в этот период клетка работает на себя, синтезируя вещества, необходимые для ее роста. В этот период синтезируются функциональные и структурные белки, увеличивается количество РНК, восстанавливаются органоиды. Происходит и синтез ферментов, необходимых для синтетического периода интерфазы.

Синтетический период – удвоение количества ДНК. Без этого периода клетка не сможет вступить в следующее деление.

Постсинтетический период. Клетка синтезирует белки тубулины, необходимые для образования микротрубочек веретена деления; синтезирует и накапливает энергию за счет синтеза АТФ. В этот же период происходит удвоение клеточного центра.

Митоз.

В митозе различают профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Профаза – самая длительная по времени фаза митоза. В клетке начинается спирализация хромосом, которые вначале видны в виде тонких нитей (ранняя профаза), а затем утолщаются и укорачиваются (поздняя профаза). Происходит растворение ядерной оболочки, в результате чего хромосомы свободно располагаются в цитоплазме. Ядрышки исчезают. Центриоли расходятся к полюсам клетки и начинается формирование веретена деления.

Метафаза характеризуется выстраиванием хромосом по экватору в виде экваториальной пластинки или материнской звезды. Заканчивается формирование веретена деления, микротрубочки которого присоединяются к центромерам хромосом. Сестринские хромосомы обособляются, между ними появляется щель и они остаются прикрепленными только в области центромер.

Анафаза – самая короткая фаза митоза. Хромосомы одновременно теряют связь друг с другом в области центромер и синхронно расходятся к полюсам клетки.

Телофаза начинается с момента остановки хромосом на полюсах клетки. Вокруг идентичных наборов хромосом восстанавливается ядерная оболочка, хромосомы деспирализуются, аоявляются ядрышки, веретено деления и центриоли исчезают. После этого начинается процесс цитотомии – деления цитоплазмы материнской клетки. В животных клетках перетяжка формируется с периферии клетки к центру путем впячивания плазмолеммы. У растительных клеток перетяжка образуется из центра клетки, перемещаясь к ее периферии.

Биологическое значение митоза состоит в том, что митоз обеспечивает наследственную передачу признаков и свойств в ряду поколений клеток при развитии многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки единого организма генетически одинаковы. Митотическое деление клеток лежит в основе всех форм бесполого размножения как у одноклеточных, так и у многоклеточных организмов. Митоз обусловливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост, развитие и восстановление тканей и органов и бесполое размножение организмов.

Эндомито́з — процесс удвоения числа хромосом, за которым не следует деления ядра и самой клетки. В процессе эндомитоза (в отличие от многих форм митоза) не происходит разрушения ядерной оболочки и ядрышка, не происходит образование веретена деления и не реорганизуется цитоплазма, но при этом (как и при митозе) хромосомы проходят циклы спирализации и деспирализации. Повторные эндомитозы приводят к возникновению полиплоидных ядер, отчего в клетке увеличивается содержание ДНК.

Также эндомитозом называют многократное удвоение молекул ДНК в хромосомах без увеличения числа самих хромосом; как результат образуются политенные хромосомы. При этом происходит значительное увеличение количества ДНК в ядрах.

Мейоз - способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в два раза. Мейоз — обязательное звено полового процесса и условие формирования половых клеток. Биологическое значение мейоза заключается в поддержании постоянства кариотипа.

В жизненном цикле эукариотических клеток многоклеточного организма можно выделить несколько периодов (фаз), каждый из которых характеризуется определенными морфологическими и функциональными особенностями:
- фаза размножения и роста
- фаза дифференцировки
- фаза нормальной активности
- фаза старения и смерти клетки
В жизненном цикле клетки можно также выделить митотический цикл, включающий подготовку клетки к делению и само деление, после которого клетка может вступить в митотический цикл или прекратить рост и перейти в фазу дифференцировки и нормальной активности (стадия G0).
Дифференцировка – это процесс формирования морфологических особенностей клеток, обеспечивающих выполнение специфических функций. По степени специализации клетки можно разделить на недифференцированные и дифференцированные. Но только дифференцированные клетки могут полноценно выполнять свои функции.

После определенного периода нормального функционирования у клетки начинается период старения, который морфологически проявляется:
- уменьшением объема клетки
- увеличением содержания крупных лизосом
- накоплением пигментных и жировых включений
- появлением вакуолей в цитоплазме и ядре

Дегенерация — постепенные и качественныеизменения организма или его частей (органов, тканей, клеток), которые ведут за собой или полную гибель, или, по крайней мере, функциональную гибель, т. е. неспособность исполнять свои нормальные физиологические отправления, данных элементов. Явления дегенерации, или перерождения, непрерывно совершаются в течение всей жизни организма, составляя одно из его жизненных проявлений. Современной медициной установлено, что изменения в клетках зависят от местного или общего нарушения обмена веществ — дистрофии.

Гибель клетки – завершающий этап клеточного цикла, эволюционно обоснованный (как механизм клеточного гомеостаза и условие нормальной жизнедеятельности тканей) и генетически закрепленный процесс. У соматических клеток имеется апрограммированный предел возможных делений. В последнее время активно изучается особый участок хромосом - теломера, содержащий ген «бессмертия». Как полагают ученые, активность гена определяет количество последовательных митозов, но это количество у нормальных клеток ограничено. У опухолевых клеток функция гена нарушена, и они могут делиться неограниченное число раз.
При гибели клетки можно выделить два различных механизма ее развития: некроз и апоптоз.

Некроз возникает под действием резко выраженных повреждающих факторов (температурных, гипоксия, химические и механические воздействия, и т.д.). Другими словами, некроз – «смерть в результате несчастного случая». На начальном этапе наблюдаются изменения органоидов клетки (набухание митохондрий и уменьшение в них крист, распад цистерн платинчатого комплекса), нарушения проницаемости плазмолеммы, повреждение мембран лизосом и выделение гидролаз. Наблюдаются изменения и ядра клетки – кариопикноз, кариорексис, кариолизис. Остаточные продукты распада клеток привлекают лейкоциты и макрофаги, вокруг очага некроза возникает воспалительная реакция.

Апоптоз, или запрограммированная смерть клетки, представляет собой процесс, посредством которого внутренние или внешние факторы, активируя генетическую программу приводят к гибели клетки и ее эффективному удалению из ткани. Апоптоз — это биохимически специфический тип гибели клетки, который характеризуется активацией нелизосомальных эндогенных эндонуклеаз, которые расщепляют ядерную ДНК на маленькие фрагменты. Морфологически апоптоз проявляется гибелью единичных, беспорядочно расположенных клеток, что сопровождается формированием округлых, окруженных мембраной телец(“апоптотические тельца”), которые тут же фагоцитируются окружающими клетками. Это энергозависимый процесс, посредством которого удаляются нежелательные и дефектные клетки организма. Он играет большую роль в морфогенезе и является механизмом постоянного контроля размеров органов. При снижении апоптоза происходит накопление клеток, пример — опухолевый рост. При увеличении апоптоза наблюдается прогрессивное уменьшение количества клеток в ткани, пример — атрофия.

Приложение №2.

1. Установите соответствие:

Вид хроматина: Степень его конденсации:

1) Эухроматин а) Участки конденсированного хроматина

интерфазного ядра

2) Гетерохроматин б) Зоны полной деконденсации хроматина

2. Выберите правильный ответ: Ядрышко синтезирует:

1. Лизосомы

2. Рибосомы

3. Липиды

4. Ферменты