Раздел 1

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

1.2. Молекулярно-генетический и клеточный уровни организации жизни

1.2.4. Организация клеток во времени

Клетки организма испытывают действия различных вредных факторов, изнашиваются и стареют. Поэтому каждая отдельная клетка в конечном результате должна погибнуть. Чтобы организм продолжал жить, он должен продуцировать новые клетки с той же скоростью, с которой погибают старые. Поэтому деление клетки - это обязательное условие жизни для всех живых организмов.

Одним из основных типов деления клеток является митоз. Митоз - это деление ядра клетки, когда образуются две дочерние клетки с набором хромосом, который имеет материнская клетка. За делением ядра проходит деление цитоплазмы. Митотическое деление приводит к увеличению числа клеток, что обеспечивает процессы роста, регенерации и замещения клеток во всех высших животных и растений. У одноклеточных организмов митоз является механизмом бесполого размножения.

Хромосомы выполняют главную роль в процессе деления клеток, поскольку обеспечивают передачу наследственной информации и участвуют в регуляции метаболизма клеток.

Последовательность процессов, которые перебегают между образованием клетки и ее делением на дочерние клетки называют клеточным циклом. В интерфазе цикла удваивается количество ДНК в хромосомах.

Митоз обеспечивает генетическую стабильность последующих поколений клеток.

1.2.4.1. Жизненный и клеточный цикл клеток

В жизни клетки различают жизненный цикл и клеточный цикл.

Жизненный цикл значительно длиннее - это период от образования клетки в результате деления материнской клетки и к следующего деления или гибели клетки. В течение жизни клетки растут, дифференцируются, выполняют специфические функции.

Клеточный цикл значительно короче. Это собственно процесс подготовки к делению (интерфаза) и сам деление (митоз). Поэтому этот цикл называют еще мітотичним.

Такая периодизация (на жизненный и митотический цикл) достаточно условна, поскольку жизнь клетки - непрерывный, неделимый процесс. Так, в эмбриональный период, когда клетки быстро делятся, жизненный цикл совпадает с клеточным (мітотичним). После дифференцировки клеток, когда каждая из них выполняет специфическую функцию, жизненный цикл более длительный от митотического.

Клеточный цикл состоит из интерфазы, митоза и цитокінезу (рис. 1.73). Продолжительность клеточного цикла в разных организмов разная.

Рис. 1.73. Клеточный цикл.

Интерфаза - это подготовка клетки к разделения, на ее долю приходится 90 % всего клеточного цикла. На этой стадии происходят наиболее активные металлические процессы. Ядро имеет гомогенный вид - оно заполнено тонкой сеткой, которая состоит из переплетенных между собой достаточно длинных и тонких нитей - хромонем. Ядро соответствующей формы, окружено двухслойной ядерной мембраной с порами диаметром около 40 мкм. В інтерфазному ядре проходит подготовка к делению Інтерфазу разделяют на определенные периоды: G₁ - период, который предшествует репликация ДНК; S-период репликации ДНК; G₂ - период с момента окончания до начала репликации митоза. Продолжительность каждого периода можно определить, воспользовавшись методом радіоавтографії.

Пресинтетичний период (G₁ - от. англ. gap - интервал) наступает сразу за делением. Здесь происходят такие биохимические процессы: синтез макромолекулярных соединений, необходимых для построения хромосом и ахроматинового аппарата (ДНК, РНК, гистонов и других белков), возрастает количество рибосом и митохондрий, происходит накопление энергетического материала для осуществления структурных перестроек и сложных движений во время разделения. Клетка интенсивно растет и может выполнять свою функцию. Набор генетического материала будет 2п2с.

В синтетическом периоде (S) удваивается ДНК, каждая хромосома в результате репликации создает себе подобную структуру. Проходит синтез РНК и белков, митотического аппарата и точное удвоение центріоль. Они расходятся в разные стороны, образуя два полюса. Набор генетического материала составляет 2п4с.

Далее наступает післясинтетичний период (G₂) - клетка запасается энергией. Синтезируются белки ахроматинового веретена, идет подготовка к митоза. Генетический материал составляет 2п4с.

После достижения клеткой определенного состояния: накопление белков, удвоение количества ДНК и др. она готова к делению - митоза.