Жизненный цикл клеток

Клеточный или жизненный цикл – это время существования клетки от деления до следующего деления или от деления до естественной гибели клеток.

Для разных типов клеток жизненный цикл различен. В организме человека различают:

1) 1 тип – часто делящиеся клетки (эпителий кишечника, базальные клетки эпидермиса)

2) 2 тип – редко делящиеся клетки (клетки печени, стволовые клетки ККМ)

3) Неделящиеся клетки (нервные клетки, меланоциты).

Жизненный цикл у часто делящихся клеток подразделяется на два основных периода:

1) митоз или период деления

2) интерфаза – промежуток жизни клетки между двумя делениями.

Прежде чем приступить к характеристике каждого периода клеточного цикла, необходимо рассмотреть способы размножения клеток

СПОСОБЫ РЕПРОДУКЦИИ КЛЕТОК:

1. Митоз – кариокинез – непрямое деление с равномерным распределением генетической информации, характерно для соматических клеток. Митоз включат 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Профаза:

- спирализация хроматина, образование хромосом

- исчезновение ядрышка

- распад кариолеммы

- редупликация центриолей, расхождение их к полюсам

- формирование микротрубочек веретена деления

- редукция зернистой ЭПС

Метафаза:

- образование метафазой пластинки или материнской звезды

- обособление сестринских хроматид друг от друга

Анафаза:

- полное обособление хроматид и образование 2 –х диплоидных наборов хромосом

- расхождение хромосомных наборов к полюсам

Телофаза:

- деконденсация хромосом

- формирование ядерной оболочки

- цитотомия

- появление ядрышек в дочерних клетках

Биологическое значение митоза: за счёт деления происходит рост организма, физиологическая и репаративная регенерация клеток, тканей и органов.

За телофазой митоза следует интерфаза, которая включает три периода: G1, S, G2.

G1 – пресинтетический период – характеризуется:

- усиленным формированием синтетического аппарата клетки (увеличение рибосом, синтез РНК)

- усиление синтеза белков, необходимых для роста

- подготовка к синтетическому периоду – синтез ферментов, необходимых для редупликации ДНК.

S – синтетический период – происходит удвоение ДНК

G2 – постсинтетический период – характеризуется усиленным синтезом информационной РНК, белков-тубулинов, необходимых для формирования веретена деления в митозе.

Описанные закономерности клеточного цикла характерны, прежде всего, для часто делящихся клеток.

Жизненный цикл часто делящихся клеток выглядит следующим образом:

М - G1 - S - G2 – М.

Для редко делящихся клеток характерен выход из клеточного цикла. Этот период обозначается буквой G0 и наступает вслед за митозом. Клетка подвергается начальной дифференцировке и специализируется для выполнения определённой функции. В этом периоде клетка может функционировать в течение нескольких лет, не вступая в S период.

Жизненный цикл редко делящихся клеток выглядит следующим образом:

1) митоз

2) G1 – период

3) G0 – период

4) S – период

5) G2 – период

Большинство клеток нервной ткани по выходе из митоза ещё в эмбриональном периоде, в дальнейшем не делятся. Клетка растёт, затем длительно функционирует, стареет и погибает. Однако в течение жизненного цикла такие клетки постоянно регенерируют по внутриклеточному типу – происходит обновление структурных компонентов цитоплазмы.

Жизненный цикл неделящихся клеток выглядит следующим образом:

1) митоз

2) рост

3) длительное функционирование

4) старение

5) смерть

Кроме рассмотренного способа размножения клеток - митоза - различают ещё:

1. Мейоз – редукционное деление, в дочерних клетках оказывается половинный (гаплоидный) набор хромосом, характерно для половых клеток.
2. Амитоз – прямое деление без равномерного распределения генетической информации. Сначала появляется перетяжка ядра, которая делит его на неравные части, затем перетяжкой делится цитоплазма. Амитоз характерен для стареющих и патологически изменённых клеток.
3. Эндорепродукция (полиплоидия) – процесс увеличения количества хромосом в ядре клетки. В процессе полиплоидии задействованы 2 механизма:

- блокирование одной из фаз митоза

- нарушение цитотомии во время телофазы

При эндорепродукции увеличения числа клеток не происходит, но увеличивается количество ДНК, число органелл, а, следовательно, увеличивается функциональная способность полиплоидной клетки. Способностью к эндорепродукции обладают не все клетки. Наиболее характерна эндорепродукция для клеток печени, а также для гландулоцитов слюнных желез, поджелудочной железы. Резко выраженная полиплоидия присуща мегакариоцитам ККМ.

Реакция клеток на внешние воздействия:

При воздействии неблагоприятных внешних физических, химических и биологических факторов на клетку в ней возникают структурные и функциональные нарушения. В зависимости от интенсивности, продолжительности и характера воздействия такая клетка может либо адаптироваться к новым условиям и возвратиться в исходное состояние, либо погибнуть. Поэтому изменения клеточных структур делятся на:

1) адаптивные (приспособительные)

2) дизадаптивные (необратимые).

Изменения отмечаются как в строении ядра, так и в цитоплазме.

Со стороны ядра:

Адаптивные:

1) набухание ядра и сдвиг его на периферию

2) расширение перинуклеарного пространства

3) образование складок кариолеммы

Дизадаптивные:

1) пикноз – сморщивание ядра

2) кариорексис – распад ядра на фрагменты

3) кариолизис- растворение ядра

Со стороны цитоплазмы:

Адаптивные:

1) уплотнение и набухание митохондрий

2) дегрануляция зернистой ЭПС

3) расширение цистерн и распад КГ на вакуоли

4) набухание лизосом и активация их гидролаз

5) увеличение числа аутофагосом

Дизадаптивные:

1.Аутолиз