Закономерности существования клеток во времени

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Закономерности существования клеток во времени

1. Жизненный цикл клетки: определение и периодизация

Клеточный цикл - это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти. Жизненный (клеточный) цикл включает: митотический цикл; период выполнения клеткой специальных функций; период покоя.

2. Типы клеточной пролиферации

Митотический (пролиферативный) цикл - комплекс взаимосвязанных и детерминированных хронологических событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. В митотическом цикле выделяют два периода: интерфаза и собственно митоз (М). Интерфаза подразделяется на пресинтетический (G1), синтетический (S) и постсинтетический (G2) периоды. Собственно митоз включает четыре фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Физиологическая - естественное восстановление клеток и тканей в онтогенезе. Например, смена эритроцитов, кожного эпителия.

Репаративная - восстановление после повреждения или гибели клеток и тканей.

Патологическая - разрастание тканей не идентичных здоровым тканям. Например, разрастание рубцовой ткани на месте ожога, хряща - на месте перелома, размножение клеток соединительной ткани - на месте мышечной ткани сердца, раковая опухоль.

3. Периодизация митотического цикла и его протяжённость во времени

Периодизация митотического цикла:

а) репродуктивная фаза (интерфаза):

- пресинтетический (G1) период;

- синтетический (S) период;

- постсинтетический (G2) период;

б) разделительная фаза (митоз):

- профаза;

- метафаза;

- анафаза;

- телофаза.

Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов.

4. Интерфаза, её периоды и процессы, происходящие в них

Периодизация интерфазы:

- пресинтетический (G1) период - завершаются процессы телофазы предыдущего деления (восстанавливаются черты организации интерфазной клетки, завершается формирование ядрышка), из цитоплазмы в ядро поступает значительное количество белка, а в цитоплазме интенсифицируется его синтез, что способствует набору массы клетки; если дочерней клетке предстоит вступить в следующий митотический цикл, синтез приобретает направленный характер, осуществляя подготовку клетки к следующему периоды интерфазы;

- синтетический (S) период - происходит удвоение количества наследственного материала клетки, интенсивно образуются ДНК и белок, а количество гистонов удваивается;

- постсинтетический (G2) период - происходит интенсивный синтез РНК и особенно белка, завершается удвоение массы цитоплазмы по сравнению с началом интерфазы, происходит удвоение центриолей клеточного центра.

5. Редупликация ДНК, её механизмы

Репликация происходит полуконсервативным способом, т.е. обе цепи ДНК разделяются, и на каждой синтезируется комплементарная ей цепь. Репликация осуществляется под контролем ряда ферментов и протекает в несколько этапов.

Процесс начинается с раскручивания двойной спирали молекулы ДНК ферментом геликазой, затем цепи ДНК связываются с дестабилизирующими белками или SSB белками, которые растягивают цепи с разные стороны и удерживают их в виде вилки, она имеет название репликационной вилки. Перед репликационной вилкой возникает супернапряжение, которое снимается ферментом тополимеразой, она разрывает одну из цепей и эта цепь начинает своободно вращаться вокруг другой, после этого в дело вступает еще один фенмент - ДНК-полимераза, который осуществяет синтез цепи. Причем ДНК-полимераза работает только в одном направлении 5'--> 3'. Поскольку две цепи молекулы ДНК антипараллельны то есть направление 5'--> 3' у них противоположно, то ДНК-полимераза может непрерывно синтезировать только одну из двух цепей, которая называется лидирующей, отстающая же цепь синтезируется отдельными фрагментами РНК-полимеразы, которые называются фрагменты Оказаки синтез на отстающей цепи осуществяется по типу шитья "назад иголкой " затем эти фрагменты сшиваются ферментом лигаза и конечным итогом процесса репликации явялется образование двух, идентичных материнской, молекул ДНК.

Таблица 1 Периодизация митоза и характеристика его фаз

6. Динамика количества хромосом и ДНК в митотическом цикле

Динамика количества хромосом в митотическом цикле:

а) репродуктивная фаза (интерфаза):

- пресинтетический (G1) период - 2n2c;

- синтетический (S) период - 2n4c (после удвоения);

- постсинтетический (G3) период - 2n4c;

б) разделительная фаза (митоз):

- профаза - 2n4c;

- метафаза - 2n4c;

- анафаза - 4n4c (по 2n2c у каждого полюса клетки);

- телофаза - 2n2c.

7. Биологическое значение митоза

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.

8. Понятия об эндомитозе и политении

Эндомитоз - кратное увеличение числа хромосом без дальнейшего разделения клетки. Встречается в клетках печени животных характеризующихся повышенной функциональной деятельностью, а также в клетках слюнных желез некоторых насекомых.

Политения - кратное увеличение содержания ДНК в отдельных хромосомах при сохранении их диплоидного количества. И эндомитоз, и политения приводят к образованию полиплоидных клеток, отличающихся кратным увеличением объема наследственного материала.

9. Регуляция митотической активности клеток в организме

Многие гормоны играют в механизме регулирования митотической активности клеток организма существенную роль. Например, концентрация адреналина уменьшается во время сна, тогда как количество митозов в этот период возрастает. Секреция гормона роста, напротив, увеличивается в ночные часы, причем существует «ночной пик» его концентрации в крови. Возможно, увеличение концентрации гормона роста в ночные часы имеет отношение к механизму стимуляции митозов.

Большая группа гормонов -- ФСГ, АКТГ, меланотропин, пролактин, тиреотропин, эстрогены, андрогены, эритропоэтин -- обладает способностью стимулировать митозы в специализированных тканях-мишенях.

Существуют также данные и о других факторах, определяющих митотическую активность, причем гормоны, как видно, участвуют в механизмах регуляции и этих систем поддержания размеров нормальной клеточной популяции.

10. Изменения клеточной пролиферации в онтогенезе

Об интенсивности пролиферации судят по количеству митозов, приходящихся на 1000 подсчитанных клеток. Если учесть, что сам митоз в среднем длится около 1 ч, а весь митотаческий цикл в соматических клетках в среднем протекает 22--24 ч, то становится ясно, что для определения интенсивности обновления клеточного состава тканей необходимо подсчитать количество митозов в течение одних или нескольких суток. Оказалось, что количество делящихся клеток не одинаково в разные часы суток. Так был открыт суточный ритм клеточных делений.

Суточный ритм количества митозов обнаружен не только в нормальных, но и в опухолевых тканях. Он является отражением более общей закономерности, а именно ритмичности всех функций организма. Одна из современных областей биологии -- хронобиология -- изучает, в частности, механизмы регуляции суточных ритмов митотической активности, что имеет весьма важное значение для медицины. Существование самой суточной периодичности количества митозов указывает на регулируемость физиологической регенерации организмом. Кроме суточных существуют лунные и годичные циклы обновления тканей и органов.

клетка интерфаза редупликация митоз

11. Биологические ритмы митотической активности клетка

Выражением регуляции митоза в связи с взаимодействием организма и среды служит суточный ритм деления клеток. В большинстве органов ночных животных максимум митоза отмечается утром, а минимум -- в ночное время. У дневных животных и человека отмечается обратная динамика суточного ритма. Суточный ритм митоза -- следствие цепной реакции, в которую вовлекаются ритмические изменения внешней среды (освещённость, температура, режим питания и др.), ритм функциональной активности клеток и изменения процессов обмена веществ.

12. Понятие об амитозе. Его механизмы

Наряду с непрямым делением или митозом существует прямое деление - амитоз. Встречается прямое деление у прокариот, а также в больных, поврежденных (злокачественные опухоли) и некоторых специализированных эукариотических клетках (у растений в эндосперме, у животных - в печени, хрящах, роговице глаза, скелетных мышцах, фиброцитах, эпителии мочевого пузыря и т.д.). Нередко амитоз инициируется повреждением тканей разными агентами. При амитозе происходит разделение ядра путем перетяжки или путем образования перегородки без сложной перестройки наследственного материала, и затем деление цитоплазмы. Часто амитоз может не сопровождаться плазматомией и приводит лишь к увеличению числа ядер в клетке. Такой амитоз приводит к образованию многоядерных клеток опухолей. Вопросы полноценности амитоза как способа деления ядер, состояния хромосомного аппарата при амитозе и возможности смены амитоза митозом до настоящего времени не решены.

Размещено на Allbest.ru