Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.
Жизненный цикл клетки: определение и периоды интерфазы
Содержание:
Жизненный цикл клетки
Определение жизненного цикла
Почти все клетки характеризуются наличием определенного жизненного цикла.
Что такое жизненный цикл клетки?
Жизненный цикл — это промежуток жизни клетки, который начинается в момент ее возникновения и заканчивается, когда завершается деление или клетка гибнет.
На протяжении жизненного цикла в клетке происходит множество различных процессов:
- рост;
- развитие;
- дифференциация;
- функционирование и др.
Из каких этапов состоит клеточный цикл?
Клеточный цикл включает продолжительный период интерфазы, а также короткие периоды митоза и цитокинеза.
К примеру, лейкоциты характеризуются 10-минутными митозом и цитокинезом, а также более чем 24-часовым промежутком интерфазы.
Интерфаза — это период жизни клетки, на протяжении которого она не делится.
В этот промежуток времени клетки нацелена на поддержание своего гомеостаза и выполнение определенных функций.
В ходе исследований различных групп клеток отдельного организма ученые пришли к выводу, что почти все они находятся в интерфазе. Только 1% клеток задействуется в процессе митоза.
Цикл клетки с делением в конце — характерная особенность большинства разновидностей клеток многоклеточного организма и всех одноклеточных организмов.
Клетки различаются длительностью не только всего цикла, но и отдельных его периодов. Причем эти различия встречаются даже в различных тканях одного организма.
Продолжительность клеточного цикла у людей для эпителиальных клеток — от 10 до 20 суток, для лейкоцитов — 4-5 суток, для клеток костного мозга — от 8 до 12 часов.
Сколько будет жить клетка закладывается генетически и передается по наследству.
Существует определенный этап жизнедеятельности клетки, когда происходит образование специальных белковых молекул. Определенная их концентрация указывает на необходимость деления или гибели.
Периоды интерфазы
Интерфаза является периодом жизненного цикла клетки, который характеризуется ее жизнью, функционированием и подготовкой к делению.
Окончание предыдущего цитокенеза — это начало интерфазы и всего клеточного цикла.
Пресинтетический период
Первый период интерфазы называется пресинтетическим или G₁. Он характеризуется тем, что закодированная в ДНК генетическая информация находится в состоянии максимального функционирования. ДНК отвечает за синтез РНК и белков. Это наиболее длительный период, во время которого происходит рост клеток, дифференциация с выполнением соответствующих функций.
Ядра клеток содержат диплоидный набор хромосом: в каждой из них находится одна молекула ДНК. Генетическая формула клетки в этот период выглядит так: 2n2c (n обозначает гаплоидный набор хромосом, а с — количество копий ДНК).
Синтетический период
Следующий период — синтетический или S. В этот период происходит синтез и удвоение ДНК. Как результат — каждая хромосома включает два хроматида и две дочерние молекулы ДНК (они соединены в участке центромеры). Происходит увеличение количества генов в два раза. Количество белков хроматина тоже увеличивается. Генетическая формула имеет вид — 2n4c.
Важный момент во время подготовки клетки к делению — репликация ДНК. Именно репликация составляет основу и бесполого, и полового размножения. Поэтому только в этом случае можно говорить о непрерывности жизни.
Начало синтетического периода связано с началом синтеза ДНК. Как только начинается удвоение ДНК, клетка теряет возможность вернуться на предыдущий период и имеет только один вариант — деление.
Начало синтетического периода также называют точкой рестрикции. Запуск синтеза ДНК происходит после появления специальных сигнальных молекул белков-активаторов этой фазы. В конце периода, после полной репликации ДНК, происходит разрушение белка-активатора и переход клетки к следующему периоду.
Клетки, у которых «разрешение» на деление отсутствует, не могут пройти точку рестрикции. Поэтому такие клетки на некоторое время переходят в состояние «покоя» или в G₀-фазу. В это время они поддерживают свой метаболизм и выполняют определенные функции.
Нейроны и мышечные клетки способны функционировать на протяжении всей жизни организма.
Постсинтетический период
Следующий этап — постсинтетический или G₂. На этом этапе клетки готовятся к процессу митоза. Цитоскелет постепенно разрушается, осуществляется конденсация и спирализация хроматина. Отмечается усиление синтеза АТФ, белков, РНК, липидов и углеводов. Также происходит формирование новых клеточных органелл.
Клетки существенно увеличиваются в размерах. Кроме того, осуществляется синтез специальных белков-регуляторов, которые способствуют тому, чтобы клетка из этого этапа перешла к делению.
Постсинтетический период плавно перетекает в профазу митоза. Это момент, когда с помощью светового микроскопа впервые можно заметить хромосомы, сформированные из хроматина.
Окружающие клетки и гуморальные факторы организма контролирует жизненный цикл клеток многоклеточного организма. Большая роль в процессе регуляции отводится также специальным белкам, которые образует сама клетка под влиянием собственной генетической программы.
Какие процессы происходят в клетке в период интерфазы?
Если перечислять, какие процессы происходят в клетке в период интерфазы и готовят клетку к делению, то обязательно стоит упомянуть спирализацию и сокращение половинок хромосом (хроматид), удвоение центриолей, синтез белков будущего ахроматинового веретена, синтез высокоэнергетических соединений (в частности, АТФ).
Рост клетки завершается. Клетка готова вступить в профазу следующего митоза.
Цитокенез
За митозом следует такой этап клеточного цикла как цитокенез или деление цитоплазмы.
Начинается все с образования по экватору материнской клетки животных организмов перетяжки. Она, в частности, формируется еще в телофазе митоза. Микрофилламенты цитоскелета, образующие сократительное кольцо, формируют перетяжку деления. Кольцо постепенно становится меньше, а перетяжка все больше углубляется по всему периметру. Через определенный промежуток времени происходит деление материнской клетки на две дочерние.
Цитоскелет принимает активное участие в образовании перетяжки и ее углублении, в полном делении дочерних клеток. По окончании цитокенеза в дочерних клетках есть все компоненты материнской клетки.
В случае, если после митоза не происходит цитокенез, образуются многоядерные клетки.
Навигация по статьям