Лекция по Биологии на тему "Жизненный цикл клетки". (1 курс спо, биология)

Лекция 7. Жизненный цикл клетки. 1.Клеточный цикл 2.Митоз. Цитокинез. 1.Клеточный цикл Жизненный цикл клетки отражает все закономерные структурно­функциональные изменения,  происходящие с клеткой во времени. 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). Важнейшим компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл. Он  представляет собой комплекс взаимосвязанных и согласованных явлений во время деления клетки,  а также до и после него. Митотический цикл – это совокупность процессов, происходящих в клетке от одного деления до следующего и заканчивающихся образованием двух клеток следующей  генерации. Кроме этого, в понятие жизненного цикла входят также период выполнения клеткой  своих функций и периоды покоя. В это время дальнейшая клеточная судьба неопределенна: клетка  может начать делиться (вступает в митоз) либо начать готовиться к выполнению специфических  функций. Митоз – это основной тип деления соматических эукариотических клеток. Процесс деления  включает в себя несколько последовательных фаз и представляет собой цикл. Его  продолжительность различна и составляет у большинства клеток от 10 до 50 ч. При этом у клеток  тела человека продолжительность самого митоза составляет 1–1,5 ч, в2­периода интерфазы – 2–3 ч, S­периода интерфазы – 6—10 ч. Биологическое значение жизненного цикла Обеспечивает преемственность генетического материала в ряду клеток дочерних генераций;  приводит к образованию клеток, равноценных как по объему, так и по содержанию генетической  информации. Фазы клеточного цикла: 1) пресинтетическая (G1). Идет сразу после деления клетки. Синтеза ДНК еще не происходит.  Клетка активно растет в размерах, запасает вещества, необходимые для деления: белки (гистоны,  структурные белки, ферменты), РНК, молекулы АТФ. Происходит деление митохондрий и  хлоропластов (т. е. структур, способных к ауторепродукции). Восстанавливаются черты  организации интерфазной клетки после предшествующего деления; 2) синтетическая (S). Происходит удвоение генетического материала путем репликации ДНК. Она  происходит полуконсервативным способом, когда двойная спираль молекулы ДНК расходится на  две цепи и на каждой из них синтезируется комплементарная цепочка. В итоге образуются две идентичные двойные спирали ДНК, каждая из которых состоит из одной  новой и старой цепи ДНК. Количество наследственного материала удваивается. Кроме этого,  продолжается синтез РНК и белков. Также репликации подвергается небольшая часть митохонд­ риальной ДНК (основная же ее часть реплицируется в G2 период); 3) постсинтетическая (G2). ДНК уже не синтезируется, но происходит исправление недочетов,  допущенных при синтезе ее в S период (репарация). Также накапливаются энергия и питательные  вещества, продолжается синтез РНК и белков (преимущественно ядерных). S и G2 непосредственно связаны с митозом, поэтому их иногда выделяют в отдельный период –  препрофазу. После этого наступает собственно митоз, который состоит из четырех фаз. Деление клеток ­ процесс, лежащий в основе размножения и индивидуального развития всех  живых организмов. Основную роль в делении клеток играет ядро. На окрашенных препаратах  клетки содержимое ядра в состоянии покоя представлено хроматином, который различим в виде  тонких тяжей (фибрилл), мелких гранул и глыбок. Основу хроматина составляют нуклеопротеины ­ длинные нитевидные молекулы ДНК (хроматиды), соединенные со специфическими белками­ гистонами. В процессе деления ядра нуклеопротеины спирализуются, укорачиваются и становятся видны а световой микроскоп в виде компактных палочковидных хромосом. У каждой хромосомы  есть первичная перетяжка (утонченный неспирализованный участок) ­ центромера, которая делит  хромосому на два плеча. 2.  Митоз. Цитокинез.  Митоз ­ это непрямое деление клеток, широко распространенное в природе. Благодаря митозу  обеспечивается равномерное распределение генетического материала между двумя дочерними  клетками. Митоз состоит из четырех последовательных фаз. Период жизни клетки между двумя  ми­готическими делениями называется интерфазой. Она в десятки раз продолжительнее митоза. В  эту фазу происходит синтез молекул АТФ и белков, удваоение ДНК, удваиваются некоторые  органоиды клетки.  Основные стадии митоза. 1. Редупликация (самоудвоение) генетической информации материнской клетки и равномерное  распределение ее между дочерними клетками. Это сопровождается изменениями структуры и  морфологии хромосом, в которых сосредоточено более 90 % информации эукариотической клетки. 2. Митотический цикл состоит из четырех последовательных периодов: пресинтетического (или  постмитотического) G1, синтетического S, постсинтетического (или премитотического) G2 и  собственно митоза. Они составляют автокаталитическую интерфазу (подготовительный период). В  профазе начинается спирализация ДНК. Утолщенные и укораченные нити ДНК состоят из двух  хроматид, К концу профазы ядерная мембрана и ядрышки исчезают. Центриоли клеточного центра  расходятся к полюсам, формируется веретено деления. В метафазе происходит окончательная  спирализация хромосом, их центромеры располагаются по экватору, прикрепляясь к нитям  веретена деления. В анафазе центромеры делятся, сестринские хроматиды отделяются друг от  друга и за счет сокращения нитей веретена отходят к противоположным полюсам клетки. В  телофазе хромосомы раскручиваются, вокруг них образуются ядерные мембраны. В центре  материнской клетки образуется перетяжка, происходит деление цитоплазмы. Так из одной  материнской клетки образуются две дочерние. Значение митоза: обеспечивает точную передачу  наследственной информации каждой из дочерних клеток. Описано три способа деления  эукариотических клеток: амитоз (прямое деление), митоз (непрямое деление) и мейоз  (редукционное деление). Амитоз – относительно редкий и малоизученный способ деления клетки. Описан он для стареющих  и патологически измененных клеток. При амитозе интерфазное ядро делится путем перетяжки,  равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. Нередко ядро делится  без последующего разделения цитоплазмы и образуются двуядерные клетки. Клетка, претерпевшая  амитоз, в дальнейшим не способна вступать в нормальный митотический цикл. Поэтому амитоз  встречается, как правило, в клетках и тканях, обреченных на гибель, например, в клетках  зародышевых оболочек   Контрольные вопросы: 1.Перечислите жизненный цикл клеток. Значение циклов клеток. 2.Сформулируйте определение «деление клеток». 3.Сформулируйте определение «митоз». Перечислите основные стадии митоза.