Жизненный цикл клетки

Самая удобная и увлекательная подготовка к ЕГЭ

Совокупность хромосом, содержащихся в ядре, называется хромосомным набором. Число хромосом в клетке и их форма постоянны для каждого вида живых организмов.

Пшеница твёрдая	28	Гидра	32
Пшеница мягкая	42	Дождевой червь	36
Рожь	14	Таракан	48
Кукуруза	20	Пчела	16
Подсолнечник	34	Дрозофила	8
Картофель	48	Кролик	44
Огурец	14	Шимпанзе	48
Яблоня	34	Человек	46

Соматические клетки обычно диплоидны (содержат двойной набор хромосом — 2n). В этих клетках хромосомы представлены парами. Диплоидный набор хромосом клеток конкретного вида живых организмов, характеризующийся числом, размером и формой хромосом, называют кариотипом.

Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными. Одна из них унаследована от отцовского организма, другая — от материнского. Хромосомы разных пар называются негомологичными.

Они отличаются друг от друга размерами, формой, местами расположения первичных и вторичных перетяжек. Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называются аутосомами. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называются половыми, или гетерохромосомами.

В клетке человека содержится 46 хромосом или 23 пары: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как X- и Y-хромосомы. Женщины имеют две X-хромосомы, а мужчины одну Х- и одну Y-хромосому.
Половые клетки гаплоидны (содержат одинарный набор хромосом — n).

В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Хромосомный набор

Хромосомный набор — совокупность хромосом, содержащихся в ядре. В зависимости от хромосомного набора клетки бывают соматическими и половыми.

Соматические и половые клетки

Тип	Хромосомный набор	Характеристика
Соматические	2n	Диплоидны — содержат двойной набор хромосом. В этих клетках хромосомы представлены парами. Хромосомы, принадлежащие к одной паре, называются гомологичными.
Половые	1n	Гаплоидны — содержат одинарный набор хромосом. В этих клетках хромосомы представлены в единственном числе и не имеют пары в виде гомологичной хромосомы.

Клеточный цикл

Клеточный цикл (жизненный цикл клетки) — существование клетки от момента её возникновения в результате деления материнской клетки до её собственного деления или смерти. Продолжительность клеточного цикла зависит от типа клетки, её функционального состояния и условий среды.

Клеточный цикл включает митотический цикл и период покоя.
В период покоя (G0) клетка выполняет свойственные ей функции и избирает дальнейшую судьбу — погибает либо возвращается в митотический цикл.

В непрерывно размножающихся клетках клеточный цикл совпадает с митотическим циклом, а период покоя отсутствует.
Митотический цикл состоит из четырёх периодов: пресинтетического (постмитотического) — G1, синтетического — S, постсинтетического (премитотического) — G2, митоза — М.

Первые три периода — это подготовка клетки к делению (интерфаза), четвёртый период — само деление (митоз).

Интерфаза — подготовка клетки к делению — состоит из трёх периодов.

Периоды интерфазы

Периоды	Число хромосом и хроматид	Процессы
Пресинтетический (G1)	2n2c	Увеличивается объем цитоплазмы и количество органоидов, происходит рост клетки после предыдущего деления.
Синтетический (S)	2n4c	Происходит удвоение генетического материала (репликация ДНК), синтез белковых молекул, с которыми связывается ДНК, и превращение каждой хромосомы в две хроматиды.
Постсинтетический (G2)	2n4c	Усиливаются процессы биосинтеза, происходит деление митохондрий и хлоропластов, удваиваются центриоли.

Деление эукариотических клеток

Основой размножения и индивидуального развития организмов является деление клетки.
Эукариотические клетки имеют три способа деления:

• амитоз (прямое деление),
• митоз (непрямое деление),
• мейоз (редукционное деление).

Амитоз — редкий способ деления клетки, характерный для стареющих или опухолевых клеток. При амитозе ядро делится путём перетяжки и равномерное распределение наследственного материала не обеспечивается. После амитоза клетка не способна вступать в митотическое деление.

Митоз

Митоз — тип клеточного деления, в результате которого дочерние клетки получают генетический материал, идентичный тому, который содержался в материнской клетке. В результате митоза из одной диплоидной клетки образуется две диплоидные, генетически идентичные материнской.

Митоз состоит из четырёх фаз.

Фазы митоза

Фазы	Число хромосом и хроматид	Процессы
Профаза	2n4c	Хромосомы спирализуются, центриоли (у животных клеток) расходятся к полюсам клетки, распадается ядерная оболочка, исчезают ядрышки, и начинает формироваться веретено деления.
Метафаза	2n4c	Хромосомы, состоящие из двух хроматид, прикрепляются своими центромерами (первичными перетяжками) к нитям веретена деления. При этом все они располагаются в экваториальной плоскости. Эта структура называется метафазной пластинкой.
Анафаза	2n2c	Центромеры делятся, и нити веретена деления растягивают отделившиеся друг от друга хроматиды к противоположным полюсам. Теперь разделённые хроматиды называются дочерними хромосомами.
Телофаза	2n2c	Дочерние хромосомы достигают полюсов клетки, деспирализуются, нити веретена деления разрушаются, вокруг хромосом образуется ядерная оболочка, ядрышки восстанавливаются. Два образовавшихся ядра генетически идентичны. После этого следует цитокинез (деление цитоплазмы), в результате которого образуются две дочерние клетки. Органоиды распределяются между ними более или менее равномерно.

Биологическое значение митоза:

• достигается генетическая стабильность;
• увеличивается число клеток в организме;
• происходит рост организма;
• возможны явления регенерации и бесполого размножения у некоторых организмов.

Мейоз

Мейоз — тип клеточного деления, сопровождающийся редукцией числа хромосом. В результате мейоза из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных, генетически отличающиеся от материнской. В ходе мейоза происходит два клеточных деления (первое и второе мейотические деления), причём удвоение числа хромосом происходит только перед первым делением.

Как и митоз, каждое из мейотических делений состоит из четырёх фаз.

Фазы мейоза

Фазы	Число хромосом и хроматид	Процессы
Профаза I	2n4c	Происходят процессы, аналогичные процессам профазы митоза. Кроме того, гомологичные хромосомы, представленные двумя хроматидами, сближаются и «слипаются» друг с другом. Этот процесс называется конъюгацией. При этом происходит обмен участков гомологичных хромосом — кроссинговер (перекрест хромосом), то есть обмен наследственной информацией. После конъюгации гомологичные хромосомы отделяются друг от друга.
Метафаза I	2n4c	Происходят процессы, аналогичные процессам метафазы митоза.
Анафаза I	1n2c	В отличие от анафазы митоза, центромеры не делятся и к полюсам клетки отходит не по одной хроматиде от каждой хромосомы, а по одной хромосоме, состоящей из двух хроматид и скреплённой общей центромерой.
Телофаза I	1n2c	Образуются две клетки с гаплоидным набором.
Интерфаза	1n2c	Короткая. Репликации (удвоения) ДНК не происходит и, следовательно, диплоидность не восстанавливается.
Профаза II	1n2c	Аналогичны процессам во время митоза.
Метафаза II	1n2c	Аналогичны процессам во время митоза.
Анафаза II	1n1c	Аналогичны процессам во время митоза.
Телофаза II	1n1c	Аналогичны процессам во время митоза.

Биологическое значение мейоза:

• основа полового размножения;
• основа комбинативной изменчивости.

Деление прокариотических клеток

У прокариот митоза и мейоза нет. Бактерии размножаются бесполым путём — делением клетки при помощи перетяжек или перегородок, реже почкованием. Этим процессам предшествует удвоение кольцевой молекулы ДНК.
Кроме того, для бактерий характерен половой процесс — конъюгация.

При конъюгации по специальному каналу, образующемуся между двумя клетками, фрагмент ДНК одной клетки передаётся другой клетке, то есть изменяется наследственная информация, содержащаяся в ДНК обоих клеток.

Поскольку количество бактерий при этом не увеличивается, для корректности используют понятие «половой процесс», но не «половое размножение».

Источник: https://examer.ru/ege_po_biologii/teoriya/cikl_kletki

10 класс. Биология. Жизненный цикл клетки – Жизненный цикл клетки

Со­глас­но кле­точ­ной тео­рии, новые клет­ки воз­ни­ка­ют толь­ко путем де­ле­ния преды­ду­щих ма­те­рин­ских кле­ток. Хро­мо­со­мы, в ко­то­рых со­дер­жат­ся мо­ле­ку­лы ДНК, иг­ра­ют важ­ную роль в про­цес­сах кле­точ­но­го де­ле­ния, по­сколь­ку обес­пе­чи­ва­ют пе­ре­да­чу ге­не­ти­че­ской ин­фор­ма­ции от од­но­го по­ко­ле­ния к дру­го­му.

По­это­му очень важно, чтобы до­чер­ние клет­ки по­лу­чи­ли оди­на­ко­вое ко­ли­че­ство ге­не­ти­че­ско­го ма­те­ри­а­ла, и вполне есте­ствен­но, что перед де­ле­ни­ем клет­ки про­ис­хо­дит удво­е­ние ге­не­ти­че­ско­го ма­те­ри­а­ла, то есть мо­ле­ку­лы ДНК (рис. 1).

Что же такое кле­точ­ный цикл? Жиз­нен­ный цикл клет­ки – по­сле­до­ва­тель­ность со­бы­тий, про­ис­хо­дя­щих от мо­мен­та об­ра­зо­ва­ния дан­ной клет­ки до ее де­ле­ния на до­чер­ние клет­ки. Со­глас­но дру­го­му опре­де­ле­нию, кле­точ­ный цикл – жизнь клет­ки от мо­мен­та ее по­яв­ле­ния в ре­зуль­та­те де­ле­ния ма­те­рин­ской клет­ки и до ее соб­ствен­но­го де­ле­ния или ги­бе­ли.

В те­че­ние кле­точ­но­го цикла клет­ка рас­тет и ви­до­из­ме­ня­ет­ся так, чтобы успеш­но вы­пол­нять свои функ­ции в мно­го­кле­точ­ном ор­га­низ­ме. Этот про­цесс носит на­зва­ние диф­фе­рен­ци­ров­ки. Затем клет­ка успеш­но вы­пол­ня­ет свои функ­ции в те­че­ние опре­де­лен­но­го про­ме­жут­ка вре­ме­ни, после чего при­сту­па­ет к де­ле­нию.

По­нят­но, что все клет­ки мно­го­кле­точ­но­го ор­га­низ­ма не могут де­лить­ся бес­ко­неч­но, иначе все су­ще­ства, в том числе и че­ло­век, были бы бес­смерт­ны­ми.

Рис. 1. Фраг­мент мо­ле­ку­лы ДНК

Этого не про­ис­хо­дит, по­то­му что в ДНК име­ют­ся «гены смер­ти», ко­то­рые ак­ти­ви­ру­ют­ся при опре­де­лен­ных усло­ви­ях. Они син­те­зи­ру­ют опре­де­лен­ные бел­ки-фер­мен­ты, раз­ру­ша­ю­щие струк­ту­ры клет­ки, её ор­га­нел­лы. В ре­зуль­та­те, клет­ка сжи­ма­ет­ся и по­ги­ба­ет.

Такая за­про­грам­ми­ро­ван­ная кле­точ­ная смерть носит на­зва­ние апо­пто­за. Но в пе­ри­од от мо­мен­та по­яв­ле­ния клет­ки и до апо­пто­за, клет­ка про­хо­дит мно­же­ство де­ле­ний.

 2. Этапы клеточного цикла

Кле­точ­ный цикл со­сто­ит из 3-х глав­ных ста­дий:

1.     Ин­тер­фа­за – пе­ри­од ин­тен­сив­но­го роста и био­син­те­за опре­де­лен­ных ве­ществ.

2.     Митоз, или ка­рио­ки­нез (де­ле­ние ядра).

3.     Ци­то­ки­нез (де­ле­ние ци­то­плаз­мы).

Да­вай­те более по­дроб­но оха­рак­те­ри­зу­ем ста­дии кле­точ­но­го цикла. Итак, пер­вая – это ин­тер­фа­за. Ин­тер­фа­за – наи­бо­лее про­дол­жи­тель­ная фаза, пе­ри­од ин­тен­сив­но­го син­те­за и роста. В клет­ке син­те­зи­ру­ет­ся много ве­ществ, необ­хо­ди­мых для ее роста и осу­ществ­ле­ния всех свой­ствен­ных ей функ­ций. Во время ин­тер­фа­зы про­ис­хо­дит ре­пли­ка­ция ДНК.

Митоз – про­цесс де­ле­ния ядра, при ко­то­ром хро­ма­ти­ды от­де­ля­ют­ся друг от друга и пе­ре­рас­пре­де­ля­ют­ся в виде хро­мо­сом между до­чер­ни­ми клет­ка­ми.

Ци­то­ки­нез – про­цесс раз­де­ле­ния ци­то­плаз­мы между двумя до­чер­ни­ми клет­ка­ми. Обыч­но под на­зва­ни­ем митоз ци­то­ло­гии объ­еди­ня­ют ста­дию 2 и 3, то есть де­ле­ние клет­ки (ка­рио­ки­нез), и де­ле­ние ци­то­плаз­мы (ци­то­ки­нез).

 3. Интерфаза

Да­вай­те более по­дроб­но оха­рак­те­ри­зу­ем ин­тер­фа­зу (рис. 2). Ин­тер­фа­за со­сто­ит из 3-х пе­ри­о­дов: G1, S и G2. Пер­вый пе­ри­од, пре­син­те­ти­че­ский (G1) – это фаза ин­тен­сив­но­го роста клет­ки.

Рис. 2. Ос­нов­ные ста­дии жиз­нен­но­го цикла клет­ки.

Здесь про­ис­хо­дит син­тез опре­де­лен­ных ве­ществ, это наи­бо­лее про­дол­жи­тель­ная фаза, ко­то­рая сле­ду­ет за де­ле­ни­ем кле­ток. В этой фазе про­ис­хо­дит на­коп­ле­ние ве­ществ и энер­гии, необ­хо­ди­мой для по­сле­ду­ю­ще­го пе­ри­о­да, то есть для удво­е­ния ДНК.

Со­глас­но со­вре­мен­ным пред­став­ле­ни­ям, в пе­ри­о­де G1 син­те­зи­ру­ют­ся ве­ще­ства, ко­то­рые ин­ги­би­ру­ют либо сти­му­ли­ру­ют сле­ду­ю­щий пе­ри­од кле­точ­но­го цикла, а имен­но син­те­ти­че­ский пе­ри­од.

Син­те­ти­че­ский пе­ри­од (S), обыч­но длит­ся от 6 до 10 часов, в от­ли­чие от пре­син­те­ти­че­ско­го пе­ри­о­да, ко­то­рый может длить­ся до несколь­ких суток и вклю­ча­ет удво­е­ние ДНК, а также син­тез бел­ков, на­при­мер бел­ков ги­сто­нов, ко­то­рые могут фор­ми­ро­вать хро­мо­со­мы. К концу син­те­ти­че­ско­го пе­ри­о­да, каж­дая хро­мо­со­ма со­сто­ит из двух хро­ма­тид, со­еди­нен­ных друг с дру­гом цен­тро­ме­ром. В этот же пе­ри­од цен­три­о­ли удва­и­ва­ют­ся.

Пост­син­те­ти­че­ский пе­ри­од (G2), на­сту­па­ет сразу же после удво­е­ния хро­мо­сом. Он длит­ся от 2-х до 5-ти часов.

В этот же пе­ри­од на­кап­ли­ва­ет­ся энер­гия, необ­хо­ди­мая для даль­ней­ше­го про­цес­са де­ле­ния клет­ки, то есть непо­сред­ствен­но для ми­то­за.

В этот пе­ри­од про­ис­хо­дит де­ле­ние ми­то­хон­дрий и хло­ро­пла­стов, а также син­те­зи­ру­ют­ся белки, ко­то­рые впо­след­ствии будут об­ра­зо­вы­вать мик­ро­тру­боч­ки. Мик­ро­тру­боч­ки, как вы зна­е­те, об­ра­зу­ют нить ве­ре­те­на де­ле­ния, и те­перь клет­ка го­то­ва к ми­то­зу.

 4. Процесс удвоения ДНК

Пре­жде чем пе­рей­ти к опи­са­нию спо­со­бов де­ле­ния клет­ки, рас­смот­рим про­цесс удво­е­ния ДНК, ко­то­рый при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию двух хро­ма­тид. Этот про­цесс про­ис­хо­дит в син­те­ти­че­ском пе­ри­о­де. Удво­е­ние мо­ле­ку­лы ДНК на­зы­ва­ют ре­пли­ка­ци­ей или ре­ду­пли­ка­ци­ей (рис. 3).

Рис. 3. Про­цесс ре­пли­ка­ции (ре­ду­пли­ка­ции) ДНК (син­те­ти­че­ский пе­ри­од ин­тер­фа­зы). Фер­мент хе­ли­ка­за (зе­ле­ный) рас­пле­та­ет двой­ную спи­раль ДНК, а ДНК-по­ли­ме­ра­зы (го­лу­бой и оран­же­вый) до­стра­и­ва­ют ком­пле­мен­тар­ные нук­лео­ти­ды.

Во время ре­пли­ка­ции часть мо­ле­ку­лы ма­те­рин­ской ДНК рас­пле­та­ет­ся на две нити с по­мо­щью спе­ци­аль­но­го фер­мен­та – хе­ли­ка­зы.

При­чем это до­сти­га­ет­ся раз­ры­вом во­до­род­ных свя­зей между ком­пле­мен­тар­ны­ми азо­ти­сты­ми ос­но­ва­ни­я­ми (А-Т и Г-Ц).

Далее к каж­до­му нук­лео­ти­ду разо­шед­ших­ся нитей ДНК фер­мент ДНК по­ли­ме­ра­зы под­стра­и­ва­ет ком­пле­мен­тар­ный ему нук­лео­тид.

Так об­ра­зу­ют­ся две двух­це­по­чеч­ные мо­ле­ку­лы ДНК, в со­став каж­дой из ко­то­рой вхо­дит одна це­поч­ка ма­те­рин­ской мо­ле­ку­лы и одна новая до­чер­няя це­поч­ка. Эти две мо­ле­ку­лы ДНК аб­со­лют­но иден­тич­ны.

Рас­пле­сти для ре­пли­ка­ции всю боль­шую мо­ле­ку­лу ДНК од­но­вре­мен­но невоз­мож­но. По­это­му ре­пли­ка­ция на­чи­на­ет­ся в от­дель­ных участ­ках мо­ле­ку­лы ДНК, об­ра­зу­ют­ся ко­рот­кие фраг­мен­ты, ко­то­рые затем сши­ва­ют­ся в длин­ную нить при по­мо­щи опре­де­лен­ных фер­мен­тов.

Про­дол­жи­тель­ность кле­точ­но­го цикла за­ви­сит от типа клет­ки и от внеш­них фак­то­ров, таких как тем­пе­ра­ту­ра, на­ли­чие кис­ло­ро­да, на­ли­чие пи­та­тель­ных ве­ществ.

На­при­мер, бак­те­ри­аль­ные клет­ки в бла­го­при­ят­ных усло­ви­ях де­лят­ся каж­дые 20 минут, клет­ки эпи­те­лия ки­шеч­ни­ка каж­дые 8–10 часов, а клет­ки кон­чи­ков кор­ней лука де­лят­ся каж­дые 20 часов.

А неко­то­рые клет­ки нерв­ной си­сте­мы не де­лят­ся ни­ко­гда.

Воз­ник­но­ве­ние кле­точ­ной тео­рии

В XVII веке ан­глий­ский врач Ро­берт Гук (рис. 4), ис­поль­зуя са­мо­дель­ный све­то­вой мик­ро­скоп, уви­дел, что проб­ка и дру­гие рас­ти­тель­ные ткани со­сто­ят из ма­лень­ких ячеек, раз­де­лен­ных пе­ре­го­род­ка­ми. Он их на­звал клет­ка­ми.

Рис. 4. Ро­берт Гук

В 1738 году немец­кий бо­та­ник Мат­ти­ас Шлей­ден (рис. 5) при­шел к вы­во­ду, что рас­ти­тель­ные ткани со­сто­ят из кле­ток. Ровно через год зоо­лог Тео­дор Шванн (рис. 5) при­шел к та­ко­му же вы­во­ду, но толь­ко от­но­си­тель­но тка­ней жи­вот­ных.

Рис. 5. Мат­ти­ас Шлей­ден (слева) Тео­дор Шванн (спра­ва)

Он за­клю­чил, что жи­вот­ные ткани, так же как и рас­ти­тель­ные, со­сто­ят из кле­ток и что клет­ки яв­ля­ют­ся ос­но­вой жизни. На ос­но­ва­нии кле­точ­ных дан­ных уче­ные сфор­му­ли­ро­ва­ли кле­точ­ную тео­рию.

Рис. 6. Ру­дольф Вир­хов

Через 20 лет Ру­дольф Вир­хов (рис. 6) рас­ши­рил кле­точ­ную тео­рию и при­шел к за­клю­че­нию, что клет­ки могут по­яв­лять­ся из дру­гих кле­ток.

Он писал: «Где су­ще­ству­ет клет­ка, там долж­на быть и пред­ше­ству­ю­щая клет­ка, точно так, как жи­вот­ные про­ис­хо­дят толь­ко от жи­вот­но­го, а рас­те­ния – толь­ко от рас­те­ния… Над всеми жи­вы­ми фор­ма­ми, будь то ор­га­низ­мы жи­вот­ных или рас­те­ний, или их со­став­ные части, гос­под­ству­ет веч­ный закон непре­рыв­но­го раз­ви­тия».

Стро­е­ние хро­мо­сом

Как вы зна­е­те, хро­мо­со­мы иг­ра­ют клю­че­вую роль в кле­точ­ном де­ле­нии, по­сколь­ку пе­ре­да­ют ге­не­ти­че­скую ин­фор­ма­цию от од­но­го по­ко­ле­ния к дру­го­му. Хро­мо­со­мы со­сто­ят из мо­ле­ку­лы ДНК, свя­зан­ной с бел­ка­ми ги­сто­на­ми. Также в со­став ри­бо­сом вхо­дит неболь­шое ко­ли­че­ство РНК.

В де­ля­щих­ся клет­ках хро­мо­со­мы пред­став­ле­ны в виде длин­ных тон­ких нитей, рав­но­мер­но рас­пре­де­лен­ных по всему объ­е­му ядра.

От­дель­ные хро­мо­со­мы не раз­ли­чи­мы, но их хро­мо­сом­ный ма­те­ри­ал окра­ши­ва­ет­ся ос­нов­ны­ми кра­си­те­ля­ми и на­зы­ва­ет­ся хро­ма­ти­ном. Перед де­ле­ни­ем клет­ки хро­мо­со­мы (рис. 7) утол­ща­ют­ся и уко­ра­чи­ва­ют­ся, что поз­во­ля­ет их хо­ро­шо ви­деть в све­то­вой мик­ро­скоп.

Рис. 7. Хро­мо­со­мы в про­фа­зе 1 мей­о­за

В дис­пер­ги­ро­ван­ном, то есть рас­тя­ну­том со­сто­я­нии, хро­мо­со­мы участ­ву­ют во всех про­цес­сах био­син­те­за или ре­гу­ли­ру­ют про­цес­сы био­син­те­за, а во время кле­точ­но­го де­ле­ния эта их функ­ция при­оста­нав­ли­ва­ет­ся.

При всех фор­мах кле­точ­но­го де­ле­ния ДНК каж­дой хро­мо­со­мы реп­ли­ци­ру­ет­ся, так что об­ра­зу­ют­ся две иден­тич­ные, двой­ные по­ли­нук­лео­тид­ные цепи ДНК.

Рис. 8. Стро­е­ние хро­мо­со­мы

Эти цепи окру­жа­ют­ся бел­ко­вой обо­лоч­кой и в на­ча­ле кле­точ­но­го де­ле­ния имеют вид иден­тич­ных нитей, ле­жа­щих бок о бок. Каж­дая нить носит на­зва­ние хро­ма­ти­ды и со­еди­не­на со вто­рой нитью неокра­ши­ва­ю­щим­ся участ­ком, ко­то­рый носит на­зва­ние цен­тро­ме­ры (рис. 8).

источник конспекта – http://interneturok.ru/ru/school/biology/10-klass/undefined/zhiznennyy-tsikl-kletki

источник видео – http://www..com/watch?v=JdEEbJydaqE

источник видео – http://www..com/watch?v=N9vMeBtaLwQ

источник видео – http://www..com/watch?v=S_q7prRYHFE

источник видео – http://www..com/watch?v=kHSU3MxRuYc

источник презентации – http://prezentacii.com/biologiya/14211-zhiznennyy-cikl-kletki-mitoz-amitoz-10-klass.html

Источник: https://www.kursoteka.ru/course/3754/lesson

Жизненный цикл клетки

У значительного большинства клеток существует определённый жизненный цикл.

Определение 1

Жизненный цикл – это период жизни клетки от её появления до окончания деления или гибели.

Этот цикл характеризуется большим количеством процессов, происходящих в клетке: рост, развитие, дифференциация, функционирование и т.п.

Клеточный цикл состоит из длительного периода интерфазы, а также коротких периодов митоза и цитокинеза.

Пример 1

У лейкоцитов митоз и цитокинез длятся 10 минут, а стадия интерфазы – более 24 часов.

Интерфаза – это период жизни клеток, в течение которого не происходит их деление.

Замечание 1

В этот период жизненного цикла клетки поддерживают свой гомеостаз и выполняют определённые функции.

Исследование различных групп клеток отдельного организма свидетельствует, что большинство из них находятся в интерфазе. Лишь небольшая часть клеток – около 1% – может быть задействована на это время в митозе.

Клеточный цикл, который оканчивается делением, свойствен для большинства разновидностей клеток многоклеточного организма и для всех одноклеточны

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Все разновидности клеток имеют разную длительность как всего цикла, так и отдельных его периодов, даже в различных тканях одного и того же организма.

Пример 2

У человека длительность клеточного цикла для клеток эпителия кожи составляет 10-20 суток, для лейкоцитов – 4-5 суток, для клеток костного мозга – 8-12 часов.

Длительность жизни клетки запрограммирована генетически и наследуется.

На определённом этапе жизнедеятельности в клетках образуются специальные белковые молекулы, определённая концентрация которых сигнализирует о необходимости деления или гибели.

Интерфаза. Периоды интерфазы

Определение 2

Интерфаза – это период жизненного цикла клетки, во время которого она живёт, функционирует и готовится к делению.

Началом интерфазы и всего клеточного цикла можно считать момент окончания предыдущего цитокинеза.

Первый период интерфазы – пресинтетический, или $G_1$. На протяжении этого периода генетическая информация, закодированная в ДНК, находится в состоянии максимального функционирования – ДНК руководит синтезом РНК и белков.

В этот период, который является наиболее длительным, клетки растут, дифференцируются и выполняют свои функции. В ядрах таких клеток содержится диплоидный набор хромосом, каждая из которых состоит из одной молекулы ДНК.

Генетическая формула клетки в этот период – $2n2c$, где $n$ – гаплоидный набор хромосом, $c$ – количество копий ДНК.

Во время следующего, синтетического, периода ($S$) синтезируется и удваивается ДНК. В результате каждая хромосома уже состоит из двух хроматид, из двух дочерних молекул ДНК, соединённых в участке центромеры. Количество генов увеличивается вдвое. Удваивается и количество белков хроматина. Генетическая формула в этот период – $2n4c$.

Репликация ДНК является очень важным моментом во время подготовки клетки к делению. Только репликация лежит в основе как бесполого, так и полового размножения, а, значит, и непрерывности жизни.

Начало синтеза ДНК является началом $S$-периода. После начала удвоения ДНК клетка уже не может возвратиться к $G_1$- периоду и обязательно должна поделиться.

Момент начала фазы $S$ называется точкой рестрикции. Синтез ДНК запускается с появлением специальных сигнальных молекул белков-активаторов $S$-фазы.

В конце $S$- фазы, после полной репликации ДНК, белок-активатор разрушается, и клетка может переходить к следующему периоду. Клетки, не имеющие «разрешения» на деление, не способны пройти точку рестрикции.

Такие клетки на определённый период времени останавливаются в состоянии «покоя» – в $G_0$-фазе, поддерживая метаболизм и выполняя свои функции.

Нейроны и мышечные клетки могут функционировать на протяжении всей жизни организма.

В постсинтетическом периоде $G_2$ клетки готовятся к митозу. Происходит постепенное разрушение цитоскелета, начинается конденсация и спирализация хроматина. Усиливается синтез АТФ, белков, РНК, липидов и углеводов. Формируются новые органеллы клетки.

Размеры клетки значительно увеличиваются. Синтезируются специальные белки-регуляторы, которые способствуют переходу клетки из фазы $G_2$ к делению. Период $G_2$ переходит в профазу митоза.

Это тот момент клеточного цикла, когда впервые в световой микроскоп можно увидеть хромосомы, сформировавшиеся из хроматина.

Жизненный цикл клеток многоклеточного организма контролируется окружающими клетками и гуморальными факторами организма. Существенную роль в регуляции играют также специальные белки, которые образуются клеткой под влиянием собственной генетической программы.

К числу важнейших изменений в клетке, которые происходят в интерфазе и готовят клетку к делению, относятся спирализация и сокращение половинок хромосом (хроматид), удвоение уентриолей, синтез белков будущего ахроматинового веретена, синтез высокоэнергетических соединений (в основном, АТФ). Клетка завершает свой рост и готова вступить в профазу следующего митоза.

Цитокинез

Следующий после митоза этап клеточного цикла – цитокинез – деление цитоплазмы.

По экватору материнской клетки животных организмов образуется перетяжка. Эта структура образуется ещё в телофазе митоза. Перетяжка деления формируется из микрофилламентов цитоскелета, которые образуют сократительное кольцо.

Оно постепенно уменьшается, и перетяжка всё более углубляется по всему периметру. Через некоторое время материнская клетка делится на две дочерние. В образовании перетяжки и её углублении, а также в полном делении дочерних клеток активное участие берёт цитоскелет.

После цитокинеза обе доерние клетки содержат все компоненты материнской клетки.

Замечание 2

Если после митоза не происходит цитокинез, то образуются многоядерные клетки.

Источник: https://spravochnick.ru/biologiya/citologiya_-_nauka_o_stroenii_i_funkcii_kletok/zhiznennyy_cikl_kletki/

Книга: Естествознание и основы экологии

Период жизнедеятельности клетки, в котором происходят все процессы обмена веществ, называется жизненным циклом клетки.

Клеточный цикл состоит из интерфазы и деления.

Интерфаза  – это период между двумя делениями клетки. Она характеризуется активными процессами обмена веществ, синтезом белка, РНК, накоплением питательных веществ клеткой, ростом и увеличением объема. К концу интерфазы происходит удвоение ДНК (репликация). В результате каждая хромосома содержит две молекулы ДНК и состоит из двух сестринских хроматид. Клетка готова к делению.

Деление клетки.  Способность к делению – это важнейшее свойство клеточной жизнедеятельности. Механизм самовоспроизведения срабатывает уже на клеточном уровне. Наиболее распространенным способом деления клетки является митоз (рис. 55).

Рис. 55.  Интерфаза (А) и фазы митоза (Б): 1 – профаза; 2 – метафаза; 3 – анафаза; 4 – телофаза

Митоз  – это процесс образования двух дочерних клеток, идентичных исходной материнской клетке.

Митоз состоит из четырех последовательных фаз, обеспечивающих равномерное распределение генетической информации и органелл между двумя дочерними клетками.

1.  В профазе  ядерная мембрана исчезает, хромосомы максимально спирализуются, становятся хорошо заметными. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Центриоли клеточного центра расходятся к полюсам и образуют веретено деления.

2.  В метафазе  хромосомы располагаются в экваториальной зоне, нити веретена деления соединены с центромерами хромосом.

3. Анафаза  характеризуется расхождением сестринских хроматид-хромосом к полюсам клетки. У каждого полюса оказывается столько же хромосом, сколько их было в исходной клетке.

4.  В телофазе  происходит деление цитоплазмы и органоидов, в центре клетки образуется перегородка из клеточной мембраны и возникают две новые дочерние клетки.

Весь процесс деления длится от нескольких минут до 3 ч в зависимости от типа клеток и организма. Стадия деления клетки по времени в несколько раз короче ее интерфазы. Биологический смысл митоза заключается в обеспечении постоянства числа хромосом и наследственной информации, полной идентичности исходных и вновь возникающих клеток.

В природе существует два типа размножения организмов: бесполое и половое.

Бесполое размножение  – это образование нового организма из одной клетки или группы клеток исходного материнского организма. В этом случае в размножении участвует только одна родительская особь, которая передает свою наследственную информацию дочерним особям.

В основе бесполого размножения лежит митоз. Существует несколько форм бесполого размножения.

Простое деление,  или деление надвое, характерно для одноклеточных организмов. Из одной клетки путем митоза образуются две дочерние клетки, каждая из которых становится новым организмом.

Почкование  – это форма бесполого размножения, при которой от родительской особи отделяется дочерний организм. Такая форма характерна для дрожжей, гидры и некоторых других животных.

У споровых растений (водорослей, мхов, папоротников) размножение происходит с помощью спор,  специальных клеток, образующихся в материнском организме. Каждая спора, прорастая, дает начало новому организму.

Вегетативное размножение  – это размножение отдельными органами, частями органов или тела. Оно основано на способности организмов восстанавливать недостающие части тела – регенерации.  Встречается у растений (размножение стеблями, листьями, побегами), у низших беспозвоночных животных (кишечнополостных, плоских и кольчатых червей).

Половое размножение  – это образование нового организма при участии двух родительских особей. Новый организм несет наследственную информацию от обоих родителей.

При половом размножении происходит слияние половых клеток – гамет  мужского и женского организма. Половые клетки формируются в результате особого типа деления.

В этом случае, в отличие от клеток взрослого организма, которые несут диплоидный (двойной) набор хромосом, образующиеся гаметы имеют гаплоидный (одинарный) набор. В результате оплодотворения парный, диплоидный набор хромосом восстанавливается.

Одна хромосома из пары является отцовской, а другая – материнской. Гаметы образуются в половых железах или в специализированных клетках в процессе мейоза.

Мейоз  – это такое деление клетки, при котором хромосомный набор клетки уменьшается вдвое (рис. 56). Такое деление называется редукционным.

Рис. 56.  Фазы мейоза: А – первое деление; Б – второе деление. 1, 2 – профаза I; 3 – метафаза I; 4 – анафаза I; 5 – телофаза I; 6 – профаза II; 7 – метафаза II; 8 – анафаза II; 9 – телофаза II

Для мейоза характерны те же стадии, что и для митоза, но процесс состоит из двух последовательных делений (мейоз I и мейоз II). В результате образуется не две, а четыре клетки.

Биологический смысл мейоза заключается в обеспечении постоянства числа хромосом у вновь образующихся организмов при оплодотворении.

Женская половая клетка – яйцеклетка,  всегда крупная, содержит много питательных веществ, часто неподвижная.

Мужские половые клетки – сперматозоиды,  мелкие, часто подвижные, имеют жгутики, их образуется значительно больше, чем яйцеклеток. У семенных растений мужские гаметы неподвижны и называются спермиями.

Оплодотворение  – процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого образуется зигота.

Из зиготы развивается зародыш, который дает начало новому организму.

Оплодотворение бывает наружным и внутренним. Наружное оплодотворение  характерно для обитателей вод. Половые клетки выходят во внешнюю среду и сливаются вне организма (рыбы, земноводные, водоросли).

Внутреннее оплодотворение  характерно для наземных организмов. Оплодотворение происходит в женских половых органах.

Зародыш может развиваться как в теле материнского организма (млекопитающие), так и вне его – в яйце (птицы, пресмыкающиеся, насекомые).

Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии гамет восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм несет наследственную информацию и признаки двух родителей. Это увеличивает разнообразие признаков организмов, повышает их жизнестойкость.

Page 3

§ 50. Система классификации живых организмов В настоящее время органический мир Земли насчитывает около 1,5 млн видов животных, 0,5 млн видов растений, около 10 млн микроорганизмов. § 51. Бактерии. Грибы. Лишайники Бактерии. Это одноклеточные прокариотические организмы. Величина их колеблется от 0,5 до 10–13 мкм.

Впервые бактерии наблюдал в микроскоп Антони ван Левенгук в XVII в. § 52. Растения, их строение. Вегетативные органы Растениями называют фотосинтезирующие живые организмы, относящиеся к эукариотам. Они имеют клеточную целлюлозную оболочку, запасное питательное вещество в виде крахмала, малоподвижны или неподвижны и растут в течение всей жизни. § 53.

Генеративные органы растений Генеративные органы – цветок, плод и семя – обеспечивают половое размножение растений. 1. Строение цветка (рис. § 54. Систематика растений. Низшие растения Растительный мир очень разнообразен. Наряду с многоклеточными существуют и одноклеточные организмы. Они относятся к наиболее примитивным, эволюционно более древним формам. § 55.

Высшие споровые растения Подцарство высших растений объединяет многоклеточные растительные организмы, тело которых расчленено на органы – корень, стебель, листья. § 56. Семенные растения Голосеменные растения. Современные голосеменные растения представлены около 700 видами деревьев и кустарников. § 57. Царство животных.

Простейшие На Земле обитает более 2 млн животных, и список этот постоянно пополняется. Наука, изучающая строение, поведение, особенности жизнедеятельности животных, называется зоологией. § 58. Царство животных. Многоклеточные: губки и кишечнополостные Губки. Это самые простые многоклеточные организмы (рис. 78).

Примитивность их организации подтверждается отсутствием тканей и органов, хотя тело простейших состоит из различных типов клеток. § 59. Плоские, круглые и кольчатые черви Плоские черви. Плоские черви – это животные с двусторонней симметрией тела. Тело сплюснуто в спинно-брюшном направлении, поэтому внешне они похожи на лист, пластинку или ленту. § 60.

Членистоногие Это самый многочисленный тип животных. Он объединяет более 1,5 млн видов, причем наибольшее количество составляют насекомые. § 61. Моллюски и иглокожие Моллюски. Это достаточно большой тип животных, насчитывающий около 100 тыс. видов. Обитают они как в воде, так и на суше (рис. § 62. Хордовые. Рыбы Хордовые. Численность типа хордовых невелика – 45 тыс.

видов и составляет всего 3 % общего числа видов животных. § 63. Земноводные и пресмыкающиеся Земноводные (амфибии). Это немногочисленная группа наиболее примитивных наземных позвоночных (рис. 87). В зависимости от стадии развития часть жизни большинство из них проводит в воде. § 64. Птицы Птицы – это высшие позвоночные животные, приспособившиеся к полету.

Распространены они по всему земному шару и насчитывают до 9 тыс. § 65. Млекопитающие, или звери Млекопитающие – это наиболее высокоорганизованный класс позвоночных животных.

Для них характерны высокоразвитая нервная система (за счет увеличения объема больших полушарий и образования коры); относительно постоянная температура тела; четырехкамерное сердце; наличие диафрагмы – мышечной перегородки, разделяющей брюшную и грудную полости; развитие детенышей в теле матери и вскармливание молоком (см.
§ 49. Формы размножения организмов§ 50. Система классификации живых организмов

Источник: https://ours-nature.ru/b/book/11/page/8-7-stroenie-i-osobennosti-zhiznedeyatelnosti-zhivih-organizmov/69-48-zhiznenniy-tsikl-kletki

Жизненный цикл клетки. Структурные элементы интерфазного ядра. Репродукция клеток. Реакция клеток на внешнюю среду

— это время существования клетки от деления до следующего деления,или от деления до смерти. Для разных типов клеток клеточный цикл различен.

 Жизненный цикл у часто делящихся клеток — это время их существования от начала деления до следующего деления.

Жизненный цикл таких клеток нередко называют митотическим циклом. Такой клеточный цикл подразделяется на два основных периода:

• митоз или период деления;
• интерфаза — промежуток жизни клетки между двумя делениями.

Структурные элементы интерфазного ядра

Структурные элементы ядра бывают четко выражены только в определенный период клеточного цикла в интерфазе.

В период деления клетки (в период митоза или мейоза) одни структурные элементы исчезают, другие существенно преобразуются.

Классификация структурных элементов интерфазного ядра:

• хроматин;
• ядрышко;
• кариоплазма;
• кариолемма.

 Хроматин

представляет собой вещество, хорошо воспринимающее краситель (хромос), откуда и произошло его название. Хроматин состоит из хроматиновых фибрилл, толщиной 20—25 нм, которые могут располагаться в ядре рыхло или компактно. На этом основании различают два вида хроматина:

• эухроматин — рыхлый или деконденсированный хроматин, слабо окрашивается основными красителями;
• гетерохроматин — компактный или конденсированный хроматин, хорошо окрашивается этими же красителями.

При подготовке клетки к делению в ядре происходит спирализация хроматиновых фибрилл и превращение хроматина в хромосомы. После деления в ядрах дочерних клеток происходит деспирализация хроматиновых фибрилл и хромосомы снова преобразуются в хроматин. Следовательно, хроматин и хромосомы представляют собой различные фазы одного и того же вещества.

 Гистоновые белки

связаны с ДНК и образуют полимерные цепи дезоксирибонуклеопротеида (ДНП), которые и представляют собой хроматиновые фибриллы, отчетливо видимые при электронной микроскопии.

 Ядрышко

— сферическое образование (1—5 мкм в диаметре) хорошо воспринимающее основные красители и располагающееся среди хроматина. В одном ядре может содержаться от 1 до 4-х и даже более ядрышек. В молодых и часто делящихся клетках размер ядрышек и их количество увеличены. Ядрышко не является самостоятельной структурой.

Оно формируется только в интерфазе в определенных участках некоторых хромосом — ядрышковых организаторах, в которых содержатся гены, кодирующие молекулу рибосомальной РНК. В области ядрышкового анализатора осуществляется транскрипция с ДНК рибосомальной РНК.

В ядрышке происходит соединение рибосомальной РНК с белком и образование субъединиц рибосом.

Микроскопически в ядрышке различают:

• фибриллярный компонент — локализуется в центральной части ядрышка и представляет собой нити рибонуклеопротеида (РНП);
• гранулярный компонент — локализуется в периферической части ядрышка и представляет скопление субъединиц рибосом.

 Кариоплазма

(нуклеоплазма) или ядерный сок состоит из воды, белков и белковых комплексов (нуклеопротеидов, гликопротеидов), аминокислот, нуклеотидов, сахаров. Под световым микроскопом кариоплазма бесструктурна, но при электронной микроскопии в ней определяются гранулы (15 нм), состоящие из рибонуклеопротеидов.

Белки кариоплазмы являются в основном белками-ферментами, в том числе ферментами гликолиза, осуществляющих расщепление углеводов и образование АТФ. Негистоновые (кислые) белки образуют в ядре структурную сеть (ядерный белковый матрикс), которая вместе с ядерной оболочкой принимает участие в создание внутреннего порядка, прежде всего в определенной локализации хроматина.

При участии кариоплазмы осуществляется обмен веществ в ядре, взаимодействие ядра и цитоплазмы.

 Кариолемма

(нуклеолемма) — ядерная оболочка отделяет содержимое ядра от цитоплазмы (барьерная функция), в то же время обеспечивает регулируемый обмен веществ между ядром и цитоплазмой. Ядерная оболочка принимает участие в фиксации хроматина.

 Функции ядер соматических клеток:

• хранение генетической информации, закодированной в молекулах ДНК;
• репарация (восстановление) молекул ДНК после их повреждения с помощью специальныхрепаративных ферментов;
• редупликация (удвоение) ДНК в синтетическом периоде интерфазы;
• передача генетической информации дочерним клеткам во время митоза;
• реализация генетической информации, закодированной в ДНК, для синтеза белка и небелковых молекул: образование аппарата белкового синтезаинформационной, рибосомальной и транспортной РНК.

 Функции ядер половых клеток:

• хранение генетической информации;
• передача генетической информации при слиянии женских и мужских половых клеток.

Способы размножения (репродукции) клеток

Различают два основных способа размножения клеток:

• митоз (кариокенез) — непрямое деление клеток, которое присуще в основном соматическим клеткам;
• мейоз или редукционное деление — характерно только для половых клеток.

Отмеченные выше два основных периода в жизненном цикле часто делящихся клеток (митоз и интерфаза) в свою очередь подразделяются на фазы или периоды. Митоз подразделяется на 4 фазы:

• профаза;
• метофаза;
• анафаза;
• телофаза.

В каждой фазе происходят определенные структурные преобразования.

 Профаза

характеризуется морфологическими изменениями ядра и цитоплазмы. В ядре происходит: конденсация хроматина и образование хромосом, состоящих из двух хроматид, исчезновение ядрышка, распад кариолеммы на отдельные пузырьки.

В цитоплазме отмечается редупликация (удвоение) центриолей и расхождение их к противоположным полюсам клетки, формирование из микротрубочек веретена деления, репродукция зернистой эндоплазматической сети, а также уменьшение числа свободных и прикрепленных рибосом.

 В метафазе

происходит образование метафазной пластинки, или материнской звезды, неполное обособление сестринских хроматид друг от друга.

 Анафаза

характеризуется полным обособлением (расхождением) хроматид и образованием двух равноценных диплоидных наборов хромосом, расхождением хромосомных наборов к полюсам митотического веретена и расхождением самих полюсов.

 Телофаза

характеризуется деконденсацией хромосом каждого хромосомного набора, формированием из пузырьков ядерной оболочки, цитотомиейперетяжкой двуядерной клетки на две дочерние самостоятельные клетки, появлением ядрышка в ядрах дочерних клеток.

 Интерфаза подразделяется на 3 периода:

• J1, или пресинтетический;
• S, или синтетический;
• J2, или постсинтетический.

Каждый период характеризуется прежде всего некоторыми функциональными особенностями. В J1 (пресинтетическом) периоде происходит:

• усиленное формирование синтетического аппарата клетки — увеличение числа рибосом, а также количества различных видов РНК (информационной, рибосомальной, транспортных);
• усиление синтеза белков, необходимых для роста клетки;
• подготовка клетки к синтетическому периоду — синтез ферментов, необходимых для образования новых молекул ДНК.

 Реакция клеток на внешние воздействия

Описанная морфология клеток не является стабильной (постоянной). При воздействии на организм различных неблагоприятных факторов в строении различных структур проявляются различные изменения.

В зависимости от факторов воздействия изменения клеточных структур проявляются неодинаково в клетках разных органов и тканей. При этом изменения клеточных структур могут быть адаптивными (приспособительными) и обратимыми, или же дезадаптивными, необратимыми (патологическими).

Однако определить четкую грань между адаптивными и дезадаптивными изменениями не всегда возможно, так как приспособительные изменения могут перейти в патологические.

Поскольку объектом изучения гистологии являются клетки, ткани и органы здорового организма человека, то здесь будут рассмотрены прежде всего адаптивные изменения клеточных структур. Изменения отмечаются как в строении ядра, так и цитоплазмы.

 Изменения в ядре — набухание ядра и сдвиг его на периферию клетки, расширение перинуклеарного пространства, образование инвагинаций кариолеммы (впячивание внутрь ядра его оболочки), конденсация хроматина. К патологическим изменениям ядра относят:

• пикноз — сморщивание ядра и коагуляция (уплотнение) хроматина;
• кариорексис — распад ядра на фрагменты;
• кариолизис — растворение ядра.

Изменения в цитоплазме — уплотнение, а затем набухание митохондрий, дегрануляция зернистой эндоплазматической сети (слущивание рибосом), а затем и фрагментация канальцев на отдельные вакуоли, расширение цистерн, а затем распад на вакуоли пластинчатого комплекса Гольджи, набухание лизосом и активация их гидролаз, увеличение числа аутофагосом, в процессе митоза — распад веретена деления и развитие патологических митозов.

Изменения цитоплазмы могут быть обусловлены структурными изменениями плазмолеммы, что приводит к усилению ее проницаемости и гидратации гиалоплазмы, нарушением обмена веществ, что сопровождается снижением содержания АТФ, снижением расщепления или увеличением синтеза включений (гликогена, липидов) и их избыточном накоплении.

После устранения неблагоприятных воздействий на организм реактивные (адаптивные) изменения структур исчезают и морфология клетки восстанавливается. При развитии патологических (дезадаптивных) изменений даже после устранения неблагоприятных воздействий структурные изменения нарастают и клетка погибает.

Источник: https://alexmed.info/2016/12/12/%D0%B6%D0%B8%D0%B7%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9-%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB-%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%8D%D0%BB/