Понятие о жизненном цикле клетки

Что такое жизненный цикл клетки

Простыми словами — это вся жизнь клетки.

На жизненный цикл клетки влияют окружающие клетки и жидкости организма.

Процессы, характеризующие цикл

Рост

Клетка увеличивается и готовится к воспроизведению второго набора ДНК-молекул.

Развитие

В этот период клетка занимается синтезированием необходимых веществ, удвоением молекул ДНК.

Дифференциация

Это видоизменение клетки для того, чтобы она могла пройти все необходимые для ее жизнедеятельности процессы своевременно и полноценно. Продолжается до момента наступления зрелости. Тогда молекулы ДНК удвоены. И клетка может перейти к делению.

Функционирование

Это выполнение клеткой предназначенных для нее функций до момента деления.

Примеры выполняемых клеткой функций:

• выделяет секреты;
• переносит кислород;
• передает сигналы.

Периоды, их характеристики

Интерфаза

В это время клетки саморегулируются, поддерживая свое внутреннее состояние на стабильном уровне. И выполняют свои функции.

Этот процесс, согласно исследованиям, самый длительный. Это состояние большей части клеток организма. Лишь 1% из них в это же время находится в митозе, остальные — в интерфазе.

Интерфаза делится на три фазы.

1. Пресинтетическая. Больше других по длительности. На этом этапе происходит рост, дифференцирование клеток. Они выполняют свои функции. Ядра клеток содержат наборы хромосом, в каждом из которых есть одна молекула ДНК. Генетическая информация в ДНК работает во всю мощь, синтезируя РНК и белки.
2. Синтетическая. Начинается с момента появления специальных белков-активаторов, которые запускают синтез ДНК. Теперь клетка уже не может вернуться к предыдущему периоду, должно будет произойти деление. Здесь происходит удвоение ДНК (соответственно, удваивается и набор генов, и количество белков). У каждой хромосомы на этом этапе уже две хроматиды — дочерние молекулы ДНК. Пока они соединены. 
3. Постсинтетическая. Происходит подготовка клеток непосредственно к делению — митозу. Усиленно синтезируются АТФ, белки, углеводы, липиды и РНК. Происходит формирование новых органелл. Клетка сильно увеличивается в размерах. Идет синтез специальных белков-регуляторов, без которых невозможен переход к делению. Происходит важнейший процесс подготовки клетки к делению — ее спирализация.

На этом этапе рост клетки полностью завершается.

Митоз

Этап непосредственного деления клетки. В случае митоза это деление непрямого типа. Свойственно в большинстве своем эукариотическим организмам. Длится примерно 1 час. Весь этап состоит из четырех фаз:

1. Профаза. Происходит спирализация ДНК: преобразование бесформенного хроматина в клетках. Он оформляется в виде четких структур. Затем происходит распад оболочки ядра. Хромосомы попадают в цитоплазму. Следующий шаг — перемещение центриолей. Они оказываются у полюсов клетки. Так происходит образование центров веретена деления.

2. Метафаза. Хромосомы оказываются в зоне экватора клетки. В каждую входит две хроматиды, которые соединяют центромеры. Далее следует соединение с ними нитей веретена деления.

3. Анафаза. Длится меньше других по времени. Происходит распад хромосом на две отдельные дочерние. Они оттягиваются нитями веретена к полюсам клетки. Но на этом этапе еще не достигают их.

4. Телофаза. Хроматиды добираются до полюсов клетки и располагаются на них. Начинается деспирализация: хромосомы превращаются снова в бесформенный хроматин. Происходит формирование ядра и его оболочки, разрушение нитей веретена деления. Цитоплазма в этой фазе делится (процесс, называемый цитокинезом). Результатом деления является образование двух дочерних клеток.

Цитокинез

Процесс деления цитоплазмы. Образованная еще на этапе митоза перетяжка углубляется и постепенно перетягивается, разделяя материнскую клетку на две дочерние, идентичные материнским по набору компонентов.

Мейоз как способ деления клеток

Описание

Название процесса происходит от греческого слова со значением «уменьшение». Предполагается деление ядра на четыре дочерних вместо двух при миотическом делении. В каждом из них заключено в два раза меньше хромосом, чем в материнском. Каждый набор хромосом разный. У животных образуются гаметы, а у растений — споры.

Стадии

Характеризуется двумя процессами деления, идущими друг за другом — мейотическими делениями. Каждое из них состоит из четырех стадий: профазы, метафазы, анафазы, телофазы.

Первое деление — редукционное. Из одной исходной клетки образуются две дочерние.

Профаза 1 длится дольше других. Подразделяется еще на пять уровней: 

• лептотена — увеличивается ядро, начинают спирализироваться хромосомы;
• зиготена — две хромосомы одной формы и размера (материнская и отцовская) плотно прилегают друг к другу центромерами.
• пахитена — происходит обмен генетическими данными между соединившимися хромосомами, который называется кроссинговером («перекрещиванием» с английского), продолжается спирализация;
• диплотена — хромосомы расходятся, происходит их спирализация и укорачивание.

Метафаза 1 характеризуется распределением соединенных (бивалентных) хромосом на экваторе клетки и прикреплением к ним нитей веретена деления.

Анафаза 1 характеризуется расхождением по полюсам клетки хромосом, а не хроматид, как при митозе.

Телофаза 1 — тоже образуются две хроматиды, но так как хромосомы прошли процесс кроссинговера (обмена генетическими частями), то эти хроматиды не идентичны родительским и друг другу.

Второе мейотическое деление — эквационное. Сходно митозу.

Интерфаза 2 свойственна только животным клеткам. Отличается тем, что молекулы ДНК не удваиваются.

Профаза 2 — происходит утолщение и укорачивание хромосом, разрушение ядра и оболочки, образование веретена деления.

Метафаза 2 — происходит выстраивание хромосом на экваторе, отхождение нитей к полюсам, образование пластинки.

Анафаза 2 — деление центромер и оттягивание разделившихся хромосом.

Телофаза 2 — деспирализация хромосом. Они перестают быть видимыми. Исчезновение нитей, формирование ядерной оболочки и клеточной стенки (растения). Исходная клетка разделилась на четыре дочерние.

Мейоз делает более широким разнообразие формирующихся организмов за счет перекрещивания хромосом и обмена генетическим материалом между ними. 

Нервная клетка, ее жизненный цикл

Нервной клеткой называют нейрон.

Нейрон является электрически возбудимым. Его функция — принимать, обрабатывать, хранить, передавать и выводить информацию. Для этого используются электрические и химические сигналы.

Строение: тело клетки, дендриты и аксон.

Соединяясь друг с другом, нейроны образуют нервную сеть.

Классификация:

• рецепторные (получение сигналов извне и передача их внутрь системы);
• эффекторные (передача сигналов изнутри системы внешним клеткам);
• вставочные (расположены и функционируют внутри нервной системы). 

Жизненный цикл

Представляет собой последовательность из нескольких этапов:

• пролиферация исходных клеток — разрастание сети посредством деления клеток;
• миграция — клетки перемещаются, чтобы найти себе постоянное место;
• дифференцировка новых клеток — определение их функций в организме;
• образование нового нейрона.

Все эти процессы наиболее активны в период пренатального развития. Отвечают за то, чтобы наполнить формирующийся мозг. В это время клетки активно делятся.

Деление. До недавнего времени в науке существовало мнение, что у взрослых нервные клетки не делятся, находятся в статичном состоянии, затем отмирают без возможности восстановления. Однако недавно эта теория была научным сообществом опровергнута на основе многих исследований. Было доказано, что нейрогенез (образование новых клеток-нейронов) может происходить. В последние 10 лет (2010 — 2020 годы) ученые выявили это относительно птиц, затем млекопитающих, в том числе у человека. Теория пока не доказана окончательно. Существует мнение, что это просто вспомогательные нервные клетки. 

Но сторонники нового взгляда утверждают, что, согласно установленному механизму развития нервных клеток, гибнет только 50% новообразованных. Остальные при благополучных условиях (синаптических контактах и трофической поддержке) выживают и могут долго существовать.

Возможность регенерации этих клеток мозга очень важна, влияет на обучение и память, лечение соответствующих заболеваний.