для чего в клеточном цикле предусмотрена интерфаза

Клеточный цикл. Интерфаза. Амитоз. Митоз и мейоз

Клеточный цикл

Клеточный цикл – это период жизни клетки от одного деления до другого. Состоит из интерфазы и периодов деления. Продолжительность клеточного цикла у разных организмов разная (у бактерий – 20-30 мин, у клеток эукариот – 10-80 ч).

Интерфаза

Интерфаза (от лат. inter – между, phases – появление) – это период между делениями клетки или от деления до ее гибели. Период от деления клетки до ее гибели характерен для клеток многоклеточного организма, которые после деления утратили способность к нему (эритроциты, нервные клетки и т. п.). Интерфаза занимает приблизительно 90 % времени клеточного цикла.

Интерфаза включает:

1) пресинтетический период (G₁) – начинаются интенсивные процессы биосинтеза, клетка растет, увеличивается в размерах. Именно в этом периоде до смерти остаются клетки многоклеточных организмов, которые утратили способность к делению;

2) синтетический (S) – происходит удвоение ДНК, хромосом (клетка становится тетраплоидной), удваиваются центриоли, если они есть;

3) постсинтетический (G₂) – в основном прекращаются процессы синтеза в клетке, происходит подготовка клетки к делению.

Деление клетки бывает прямым (амитоз) и непрямым (митоз, мейоз).

Амитоз

Амитоз – прямое деление клеток, при котором не образуется аппарат деления. Ядро делится вследствие кольцевой перетяжки. Не происходит равномерного распределения генетической информации. В природе амитозом делятся макронуклеусы (большие ядра) инфузорий, клетки плаценты у млекопитающих. Амитозом могут делиться клетки раковых опухолей.

Непрямое деление связано с образованием аппарата деления. В аппарат деления входят компоненты, которые обеспечивают равномерное распределение хромосом между клетками (веретено деления, центромеры, если есть – центриоли). Деление клетки условно можно разделить на деление ядра (кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез). Последний начинается к концу деления ядра. Наиболее распространены в природе митоз и мейоз. Иногда встречается эндомитоз – непрямое деление, которое происходит в ядре без разрушения его оболочки.

Митоз

Митоз – это непрямое деление клетки, при котором из материнской образуются две дочерние клетки с идентичным набором генетической информации.

Фазы митоза:

2) метафаза – хромосомы максимально спирализированы и располагаются вдоль экватора (в экваториальной пластинке), гомологичные хромосомы лежат рядом;

3) анафаза – нити веретена деления сокращаются одновременно и растягивают хромосомы к полюсам (хромосомы становятся однохроматидными), самая короткая фаза митоза;

Митоз характерен преимущественно для соматических клеток. Благодаря митозу сохраняется постоянство числа хромосом. Способствует увеличению числа клеток, поэтому наблюдается при росте, регенерации, вегетативном размножении.

Мейоз

Мейоз (от греч. мейозис – уменьшение) – это непрямое редукционное деление клетки, при котором из материнской образуются четыре дочерние, располагающие неидентичной генетической информацией.

Различают два деления: мейоз I и мейоз II. Интерфаза I сходна с интерфазой перед митозом. В постсинтетическом периоде интерфазы процессы синтеза белка не прекращаются и продолжаются в профазе первого деления.

Мейоз I:

– метафаза I – хромосомы располагаются вдоль экватора, гомологичные –двухроматидные хромосомы располагаются одна напротив другой по обе стороны экватора;

– анафаза I – нити веретена деления одновременно сокращаются, растягивают по одной гомологичной двухроматидной хромосоме к полюсам;

Интерфаза II (если есть): не происходит удвоения ДНК.

Мейоз II:

– метафаза II – хромосомы располагаются вдоль экватора;

– анафаза II – хромосомы при одновременном сокращении нитей веретена деления расходятся к полюсам;

Мейоз происходит перед образованием половых клеток. Позволяет при слиянии половых клеток сохранять постоянство числа хромосом вида (кариотип). Обеспечивает комбинативную изменчивость.

Источник

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз

Содержание:

Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз. Митоз – деление соматических клеток. Мейоз. Фазы митоза и мейоза

Жизненный цикл клетки

Жизненный цикл клетки – это время существованя клетки с момента первого деления до следующего деления, или до последнего деления (смерти клетки).

Клетки делятся несколькими способами:

Интерфаза

Митотический цикл состоит из двух последовательных стадий.

Непосредственно перед делением клетка проходит интерфазу, или стадию покоя, функциональное значение которой в том, что во время неё синтезируется ДНК. Длительность стадии покоя составляет 90% и более в течение всего цикла клеточного деления.

Интерфаза представлена тремя периодами:

Митоз – деление соматических клеток

Митоз – это непрерывный процесс деления клеток, который подразделяется на 4 последовательных стадий: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Мейоз

Мейоз – это процесс деления клетки, при котором число хромосом уменьшается вдвое, происходит образование гаплоидных клеток.

Данный процесс проходит в двух последовательных деления, первое из которых принято называть редукционным (мейоз I), а второе эквационным (мейоз II). Эквационное деление также можно назвать уравнительным, оно позволяет сохранить гаплоидный набор хромосом. Второе деление по механизму протекания схоже с митозом, однако здесь к полюсам расходятся сестринские хроматиды.

Так же, как и митоз, мейоз начинается после интерфазы. Количество ДНК перед первым делением составляет 2n4c, где n – хромосомы, с – молекулы ДНК. Это обозначает, что каждая хромосома состоит из двух хроматид и имеет гомологичную пару. После первого деления, перед вторым, количество ДНК в каждой дочерней клетке уменьшается до 1n2c. Результатом мейоза после второго деления является образование четырёх гаплоидных клеток. Мейоз представлен такими же четырьмя фазами, как и митоз, однако протекающие процессы в двух этих делениях существенно отличаются.

Мейоз I

Мейоз II

Перед эквационным делением интерфаза называется интеркинезом, так как удвоения наследственного материала (ДНК) не происходит.

Источник

Митоз и мейоз

Жизненный цикл клетки (клеточный цикл)

С момента появления клетки и до ее смерти в результате апоптоза (программируемой клеточной гибели) непрерывно продолжается жизненный цикл клетки.

Интенсивно образуются рибосомы, синтезируется АТФ и все виды РНК, ферменты, клетка растет.

Митоз является непрямым способом деления клетки, наиболее распространенным среди эукариотических организмов. По продолжительности занимает около 1 часа. К митозу клетка готовится в период интерфазы путем синтеза белков, АТФ и удвоения молекулы ДНК в синтетическом периоде.

Митоз состоит из 4 фаз, которые мы далее детально рассмотрим: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Напомню, что клетка вступает в митоз с уже удвоенным (в синтетическом периоде) количеством ДНК. Мы рассмотрим митоз на примере клетки с набором хромосом и ДНК 2n4c.

ДНК максимально спирализована в хромосомы, которые располагаются на экваторе клетки. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, соединенных центромерой (кинетохором). Нити веретена деления прикрепляются к центромерам хромосом (если точнее, прикрепляются к кинетохору центромеры).

Попробуйте самостоятельно вспомнить фазы митоза и описать события, которые в них происходят. Особенное внимание уделите состоянию хромосом, подчеркните сколько в них содержится молекул ДНК (хроматид).

Мейоз

В результате мейоза из диплоидных клеток (2n) получаются гаплоидные (n). Мейоз состоит из двух последовательных делений, между которыми практически отсутствует пауза. Удвоение ДНК перед мейозом происходит в синтетическом периоде интерфазы (как и при митозе).

Помимо типичных для профазы процессов (спирализация ДНК в хромосомы, разрушение ядерной оболочки, движение центриолей к полюсам клетки) в профазе мейоза I происходят два важнейших процесса: конъюгация и кроссинговер.

Кроссинговер является важнейшим процессом, в ходе которого возникают рекомбинации генов, что создает уникальный материал для эволюции, последующего естественного отбора. Кроссинговер приводит к генетическому разнообразию потомства.

Биваленты (комплексы из двух хромосом) выстраиваются по экватору клетки. Формируется веретено деления, нити которого крепятся к центромере (кинетохору) каждой хромосомы, составляющей бивалент.

Мейоз II весьма напоминает митоз по всем фазам, поэтому если вы что-то подзабыли: поищите в теме про митоз. Главное отличие мейоза II от мейоза I в том, что в анафазе мейоза II к полюсам клетки расходятся не хромосомы, а хроматиды (дочерние хромосомы).

Сейчас мы возьмем клетку, в которой 4 хромосомы. Попытайтесь самостоятельно описать фазы и этапы, через которые она пройдет в ходе мейоза. Проговорите и осмыслите набор хромосом в каждой фазе.

Бинарное деление надвое

При благоприятных условиях бактерии делятся каждые 20 минут. В случае, если условия не столь благоприятны, то больше времени уходит на рост и развитие, накопление питательных веществ. Интервалы между делениями становятся длиннее.

Амитоз встречается в раковых (опухолевых) клетках, воспалительно измененных, в старых клетках.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Жизненный цикл клетки: определение и периоды интерфазы

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:

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.

Источник

Для чего в клеточном цикле предусмотрена интерфаза

Светлана Смирнова запись закреплена

Клеточный цикл, его периодизация и характеристика. Значение интерфазы и митоза. Проблема клеточной пролиферации в медицине. Понятие о митотической активности ткани. Ингибиторы и стимуляторы митоза. Роль кейлонов.

Клеточный цикл, его периодизация и характеристика. Значение интерфазы и митоза.

В жизни клетки различают жизненный цикл и клеточный цикл.

Жизненный цикл значительно длиннее – это период от образования клетки вследствие деления материнской клетки и к следующему делению илиd к гибели клетки. В течение жизнь клетки растут, дифференцируются, выполняют специфические функции.

Клеточный цикл значительно короче. Этот собственно процесс подготовки к делению (интерфаза) и само деление (митоз). Поэтому этот цикл называют еще митотическим.

Такая периодизация (на жизненный и митотический цикл) довольно условная, поскольку жизнь клетки – беспрерывный, неделимый процесс. Так, в эмбриональный период, когда клетки быстро делятся, жизненный цикл совпадает с клеточным (митотичним). После дифференцирования клеток, когда каждая из них выполняет специфическую функцию, жизненный цикл длиннее митотического.

Клеточный цикл состоит из интерфазы, митоза и цитокинеза.

Интерфаза – это подготовка клетки к делению, на ее частицу приходится 90 % всего клеточного цикла. На этой стадии происходят наиболее активные метаболические процессы. Ядро имеет гомогенный вид — оно заполнено тонкой сеткой, которая состоит из переплетенных между собою довольно длинных и тонких нитей хромонем. Ядро соответствующей формы, окруженное двухслойной ядерной мембраной с порами диаметром близко 40 мкм. В интерфазному ядре проходит подготовка к делению. Интерфазу разделяют на определенные периоды: G, – период, который передует репликации ДНК; S – период репликации ДНК; G2 – период с момента окончания репликации к началу митоза.

Пресинтетический период (G1 – вид. англ. gap – интервал). Происходят такие биохимические процессы: синтез макромолекулярных соединений, необходимых для построения хромосом и ахроматинового аппарата (ДНК, РНК, гистонив и других белков), возрастает количество рибосом и митохондрий, происходит накопления энергетического материала для осуществления структурных перестроек и сложных движений во время деления. Клетка интенсивно растет и может выполнять свою функцию. Набор генетического материала будет 2п2с (2n – диплоидный набор хромосом, 2с – диплоидный набор ДНК).

В синтетическом периоде (S) удваивается ДНК, каждая хромосома вследствие репликации создает себе подобную структуру. Набор генетического материала составляет 2п4с.

Далее наступает потсинтетический период (G2) – клетка запасается энергией. Синтезируются белки ахроматинового веретена, идет подготовка к митозу. Генетический материал составляет 2n4с.

После достижения клеткой определенного состояния: накопления белков, удвоения количества ДНК и др. она готова к делению – митозу.

В результате митоза происходит точное равномерное распределение наследственного материала. Вследствие митоза каждая дочерняя клетка получает полный набор хромосом со строгим количеством ДНК и за их составом идентичная материнской клетке.

Митоз (кариокинез) наступает после интерфазы и условно делится на такие фазы: 1) профаза, 2) метафаза, 3) анафаза, 4) телофаза

Профаза – начальная фаза митоза. Характеризуется тем, что ядро увеличивается в размерах, и из хромановой сетки, в результате спирализации и укорочения, хромосомы из длинных, тонких, невидимых нитей в конце профазы становятся короткими, толстыми и размещаются в виде видимого клубка. Хромосомы сокращаются и состоят из двух половинок — хроматид. Хроматиды обвиваются одна вокруг другой, соединяются попарно центромерами. Профаза завершается исчезновением ядрышка, центриоли расходятся к полюсам с образованием фигуры веретена. Из белка тубулина формируются микротрубочки – нити веретена деления. Вследствие растворения ядерной мембраны хромосомы размещаются в цитоплазме. От центромер прикрепляются нити веретена с обеим полюсам клетки. Генетический материал составляет 2n4с.

Метафаза начинается движением хромосом по направлению к экватору. Постепенно хромосомы (каждая состоит из двух хроматид) размещаются в плоскости экватора, образовывают так называемую метафазну пластинку. В этой фазе можно подсчитать число хромосом в клетке с помощью цитогенетичеркого метода генетики. Набор генетического материала составляет 2n4с.

Метафазную пластинку используют в цитогенетичних исследованиях для определения числа и формы хромосом.

В анафазе сестринские хроматиды отходят одна от другой, разделяется соединяющая их центромера. Все центромеры делятся одновременно. Каждая хроматида с отдельной центромерой становится дочерней хромосомой. На каждом полюсе клетки в конце анафазы находится диплоидное количество хромосом и ДНК. Набор генетического материала в клетке в целом составляет 4n4с.

Частота митоза в разных тканях и в разных организмах резко отличная. Например, в красном костном мозге человека каждую секунду происходит 10 млн. митозов. На данное время точно не известно, какие факторы побуждают клетку к митозу, но считают, что в этом существенную роль играет соотношения объемов ядра и цитоплазмы (ядерно-цитоплазматичне соотношение). Увеличения объема клетки связанное с синтезом белков, нуклеинових кислот, липидов и других химических компонентов клетки. Поэтому наступает момент, когда поверхность ядра становится недостаточной для обеспечения обмена веществ между ядром и цитоплазмой, необходимых для дальнейшего роста. Деление клетки значительно увеличивает поверхность как самой клетки, так и ее ядра, не увеличивая при этом их объема; поэтому считают, что фактор, который ограничивает ядерно-цитоплазматичне соотношение, каким-то чином побуждает клетку к митотичного делению.

Биологическое значение митоза. Митоз – наиболее распространенный способ репродукции клеток животных, растений, простейших. Это основа роста и вегетативного размножения всех эукариотив – организмов, которые имеют ядро. Основная его роль состоит в точном воспроизведении клеток, обеспечении равномерного распределения хромосом материнской клетки между возникающими из нее двумя дочерними клетками и поддержании постоянства числа и формы хромосом во всех клетках растений и животных.

Амитоз преобладает у некоторых одноклеточных организмов и бактерий. Этот также способ деления соматичних клеток, но в отличие от митоза, прямое деление интерфазного ядра клетки происходит путем перетяжки простой перепонкой. При амитозе распределение наследственного материала между дочерними клетками может быть равномерным или неравномерным. Вследствие этого получаются или одинаковые, или неодинаковые за размером клетки. Поэтому такие клетки наследственно неполноценные.

Клеточный цикл- совокупность процессов включающих период подготовления клетки к делению и само деление. Состоит из двух стадий – стадия покоя (интерфаза) и стадия деления (митоз)

Интерфаза предшествует митозу и в ней осуществляется синтез ДНК. Подготовление клетки к делению состоит из 3 периудов 1)Пресинтетический 2)Синтетический 3)Постсинтетический

1.Пресинтетический период – идет активный синтез белков, РНК, АТФ. Увеличив количество органойдов и размеров клетки. Молекула ДНК деспирализованы, на них синтезируются РНК длительность 12-24 часа.

2. Синтетический период- происходит синтез ДНК самоудвоение молекул т.е построение второйхроматиныиз свободных нуклеотидов по принципу комплементарности образуется двухроматидная хромосома.Продолжаетсясинтез РНК и белков.

3. Постсинтетический период – активный синтез белка и АТФ необходимы для деления. Синтез ДНК приостанавливается и накапливается энергия. Подготовка к делению завершена.

Биологическое значение митоза- этот тип деления приводит к распределению наследственного материала, по дочерним клеткам поровну.

Источник