Фазы роста клеток: эмбриональная, растяжения, дифференцировки

Онтогенез клетки — это период от возникновения клетки до ее смерти. Физиологическая основа роста на каждой фазе различна.

Эмбриональная фаза. Клетка начинает свое существование благодаря делению клетки меристематической ткани. На этой фазе клетки любого органа и любого растения поразительно похожи друг на друга. Они мелкие, изодиаметрические, имеют тонкие клеточные стенки и цитоплазму с крупными ядром и ядрышком. После деления начинается рост цитоплазмы, в результате каждая дочерняя клетка вырастает до размеров материнской. При этом количество всех органелл и молекул таких веществ, как ДНК, РНК, белки, липиды и прочие удваивается, т. е. восстанавливается их первоначальное количество, бывшее в материнской клетке до ее деления.

Величина дыхательного коэффициента больше единицы, так как в клетках интенсивно идут не только аэробные, но и анаэробные процессы.

После достижения размера материнской клетки новая клетка может снова разделиться и таким образом остаться на эмбриональной фазе или перейти в фазу растяжения. Клетка, остающаяся на эмбриональной фазе, называется инициальной. Она может еще делиться 5—6 раз, после чего тоже растягивается.

Фаза растяжения. На этой фазе клетка быстро растет в длину. Клетка, имевшая размер 5—10 мкм, увеличивается в 10—50 и даже в 100 раз со скоростью до 100 % в час. На первом этапе в клетке, готовящейся к растяжению, расширяются цистерны эндоплазматического ретикулума, из которых возникают вакуоли; свободные рибосомы образуют полирибосомы или прикрепляются к мембранам ЭПР; быстрее синтезируются белки, пектиновые вещества, РНК; увеличивается отношение РНК/белок; накапливается крахмал; увеличивается интенсивность дыхания и число митохондрий. Второй этап — собственно растяжение — связан прежде всего с образованием крупной центральной вакуоли. Из расширяющихся цистерн эндоплазматического ретикулума возникают маленькие вакуоли. При этом тонопласт начинает захватывать с помощью эндоцитоза старые митохондрии, кусочки цитоплазмы, крупные молекулы. Затем с образовавшимися вакуолями соединяются лизосом органелл под действием этих ферментов разрушаются. В результате в вакуолях увеличивается концентрация осмотически активных веществ и в них начинает поступать вода. Вакуоли быстро увеличиваются и, наконец, сливаются друг с другом, образуя одну или несколько центральных вакуолей. На третьем этапе, после того как растяжение произошло, объем клетки надо зафировать. Восстанавливаются ранее разорвавшиеся химические связи между молекулами целлюлозы и пектиновых веществ. Идет интенсивное образование микрофибрилл целлюлозы. На четвертом этапе изменяется соотношение гормонов, что приводит к торможению растяжения клетки. Основной путь дыхания во время этой фазы роста — гликолиз и цикл Кребса. Усиливается также пентозофосфатный окислительный путь, который поставляет НАДФН и рибозы для синтеза нуклеиновых кислот. Дыхательный коэффициент равен

Дифференцировка — это возникновение структурных и функциональных различий между клетками. В результате дифференцировки растянувшиеся клетки превращаются в специализированные в строгом соответствии с функцией той ткани, в состав которой данная клетка будет входить. Структурная дифференцировка — это возникновение различий по морфологическим признакам. Биохимическая дифференцировка — это возникновение различий в составе белков-ферментов, в способности к синтезу запасных веществ или вторичных метаболитов и в других изменениях в клетке, влияющих на обмен веществ.