Раздел 1. Цитологические и биохимические основы наследственности. Тема 1. 2способы деления эукариотических клеток.

Тема 1.2 Способы деления эукариотических клеток.

1 Новые клетки возникают в результате деления уже существующих. Если делится одноклеточный организм, то из него образуются два новых. Многоклеточный организм также начинает свое развитие чаще всего с одной клетки. Путем многократных делений образуется огромное количество клеток, которые и составляют организм. Деление клеток обеспечивает размножение и развитие организмов, а значит, непрерывность жизни на Земле.

Клеточный цикл — жизнь клетки с момента ее образования в процессе деления материнской клетки до собственного деления (включая это деление) или гибели.

В течение этого цикла каждая клетка растет и развивается таким образом, чтобы успешно выполнять свои функции в организме. Далее клетка функционирует определенное время, по истечении которого либо делится, образуя дочерние клетки, либо погибает.

У различных видов организмов клеточный цикл занимает разное время: например, у бактерий он длится около 20 мин, у инфузории туфельки — около 36 ч. Клетки многоклеточных организмов на ранних стадиях развития делятся часто, а затем клеточные циклы значительно удлиняются. Высокодифференцированные клетки теряют способность к делению, а некоторые клетки постоянно делятся (эпителиальные, клетки крови).

Весь смысл деления клетки заключается в равноменром распределении генетического материала по дочерним клеткам. Поэтому любому делению клетки предшествует редукционное деление (удвоение) ДНК.

Клеточный цикл состоит из интерфазы и собственно деления. Обозначения: n – гаплоидный набор хромосом, с — число нитей ДНК.

Интерфаза — промежуток клеточного цикла между двумя делениями. В течение всей интерфазы хромосомы неспирализованы, они находятся в ядре клетки в виде хроматина. Интерфазу делят на 3 этапа (схема):

1. Пресинтетический G1 2n2c

резко активизируются все метаболические процессы в клетке: биосинтез белков жиров и углеводов, увеличивается число рибосом, митохондрий и пластид, синтезируются РНК.

2. Синтетический S 2n2c → 2n4c

активность метаболических процессов достигает максимума и происходит удвоение ДНК. Происходит удвоение центриолей клеточного центра, идет активный синтез белков-гистонов. К концу S-периода каждая хромосома состоит уже из двух идентичных сестринских хроматид, соединенных друг с другом в области центромеры.

3. Постсинтетический G2 2n4c

непосредственная подготовка клетки к делению. Активно синтезируются белки необходимые во время деления клетки, активно синтезируются и запасаются АТФ. Синтезируются белки-тубулины, из которых построены микротрубочки веретена деления.

Интерфаза завершается, и начинается собственно деление M, в результате которого образуются дочерние клетки. В ходе митоза (основного способа деления клеток эукариот) сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и попадают в разные дочерние клетки. Следовательно, молодые дочерние клетки, вступающие в новый клеточный цикл, имеют набор 2п2с.

В противоположность этому большинство клеток многоклеточного организма встают на путь специализации и после прохождения части G-периода могут переходить в так называемый период покоя (Go-период). Клетки, пребывающие в Gо-периоде, выполняют свои специфические функции в организме, в них протекают процессы обмена веществ и энергии, но не происходит подготовка к репликации. Такие клетки, как правило, навсегда утрачивают способность к делению. Примерами могут служить нейроны, клетки хрусталика глаза и др. Некоторые клетки, находящиеся в Gо-периоде (например, лейкоциты, клетки печени), могут выходить из него и продолжать клеточный цикл, пройдя все периоды интерфазы и митоз. Так, клетки печени могут снова приобретать способность к делению спустя несколько месяцев пребывания в периоде покоя.

Простое бинарное деление характерно только для клеток прокариот. Бактериальные клетки содержат одну хромосому — кольцевую молекулу ДНК- Перед делением клетки происходит репликация и образуются две одинаковые молекулы ДНК, каждая из которых прикреплена к цитоплазматической мембране. При делении клетки цитоплазматическая мембрана врастает между двумя молекулами ДНК таким образом, что в итоге делит клетку надвое. В каждой образовавшейся клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК

Для эукариотических клеток характерны другие способы деления: митоз, амитоз, мейоз.

Митоз — непрямое деление клетки. Амитоз — прямое деление клетки. Мейоз — редукционное деление половых клеток.

Амитоз. Осуществляется путем прямого деления клеточного ядра перетяжкой. При амитозе не образуется веретено деления и не происходит спирализация хроматина, поэтому наследственный материал распределяется между дочерними ядрами неравномерно, случайным образом. Амитозом делятся клетки с ослабленной физиологической активностью, стареющие, обреченные на гибель. Кроме того, амитоз наблюдается при различных патологических процессах, таких как рост злокачественных опухолей, воспаление и др. Для таких клеток становится невозможным возврат в нормальный клеточный цикл.