В основі розмноження і розвитку організмів, передачі спадкової інформації, регенерації лежить поділ клітин. Клітка як така існує лише в тимчасовому інтервалі між поділами.
Період існування клітини c моменту початку її утворення шляхом поділу материнської клітини (тобто саме розподіл теж включається в цей період) до моменту власного поділу або смерті називають життєвим або клітинним циклом.
Життєвий цикл клітини поділяють на кілька фаз:
- фаза поділу (ця фаза, коли відбувається мітотичний поділ);
- фаза зростання (відразу після ділення починається ріст клітини, вона збільшується в об'ємі і досягає якихось певних розмірів);
- фаза спокою (в цій фазі доля клітини в подальшому поки не визначена: клітина може почати підготовку до поділу, або піти по шляху спеціалізації);
- фаза диференціювання (спеціалізації) (настає після закінчення фази зростання - в цей час клітина отримує певні структурні і функціональні особливості);
- фаза зрілості (період функціонування клітини, виконання тих чи інших функцій в залежності від спеціалізації);
- фазу старіння (період ослаблення життєвих функцій клітини, який закінчується її поділом або загибеллю).
Тривалість клітинного циклу і число фаз, що входять в нього, у клітин різні. Наприклад, клітини нервової тканини після закінчення ембріонального періоду припиняють ділитися і функціонують протягом усього життя організму, а потім гинуть. Інший приклад, клітини зародка. На стадії дроблення вони, завершивши одну поділку, відразу ж переходять до наступного, минаючи, при цьому, всі інші фази.
Існують наступні способи поділу клітин:
- мітоз або каріокінез - непрямий поділ;
- мейоз або редукційний поділ - поділ, який характерний для фази дозрівання статевих клітин або утворення спор у вищих спорових рослин.
Мітоз - безперервний процес, в результаті якого спершу відбувається подвоєння, а потім рівномірний розподіл спадкового матеріалу між дочірніми клітинами. В результаті мітозу з'являються дві клітини, кожна з них містить стільки ж хромосом, скільки містилося в материнській клітині. Оскільки хромосоми дочірніх клітин походять від материнських хромосом за допомогою точної реплікації ДНК, їх гени мають абсолютно однакову спадкову інформацію. Дочірні клітини ідентичні батьківській клітині генетично.
Таким чином, при мітозі відбувається точна передача спадкової інформації від батьківської до дочірнім клітинам. Кількість клітин в організмі в результаті мітозу збільшується, що є одним з головних механізмів зростання. Слід пам'ятати, що митозом можуть ділитися клітини з різним хромосомним набором - не тільки диплоїдні (соматичні клітини більшості тварин), але і гаплоїдні (багато водорості, гаметофити вищих рослин), триплоїдні (ендосперм покритонасінних) або поліплоїдні.
Існує багато видів рослин і тварин, які розмножуються безстатевим шляхом за допомогою лише одного мітотичного поділу клітин, тобто мітоз лежить в основі безстатевого розмноження. Завдяки митозу відбувається заміщення клітин і регенерація втрачених частин тіла, яке завжди присутнє в тій чи іншій мірі у всіх багатоклітинних організмів. Мітотичний поділ клітини протікає під повним генетичним контролем. Мітоз є центральною подією митотического циклу клітини.
Мітотичний цикл - комплекс взаємопов'язаних між собою і хронологічно детермінованих подій, що відбуваються протягом підготовки клітини до поділу і протягом самого поділу клітини. У різних організмів тривалість мітотичного циклу може сильно варіюватися. Найбільш короткі митотические цикли зустрічаються у дробящихся яєць деяких тварин (наприклад, у золотої рибки перші розподілу роздрібнення відбуваються через кожні 20 хвилин). Найпоширеніша тривалість митотических циклів - 18-20 годин. Зустрічаються і цикли тривалістю кілька діб. Навіть в різних органах і тканинах одного організму тривалість мітотичного циклу може бути різна. Так наприклад, у мишей клітини епітеліальної тканини дванадцятипалої кишки діляться кожні 11 годин, тонкої кишки - кожні 19 годин, а в рогівці ока - кожні 3 доби.
Які саме чинники спонукають клітину до мітозу вченим не відомі. Є припущення, що головну роль тут відіграє ядерно-цитоплазматическое співвідношення (співвідношення обсягів ядра і цитоплазми). Є також дані, що відмирають клітини продукують речовини, які можуть стимулювати поділ клітин.
У мітотичного циклу виділяють два основних події: інтерфазу і власне сам розподіл.
Нові клітини утворюються в ході двох послідовних процесів:
- мітозу, що призводить до подвоєння ядра;
- цітокінеза - поділу цитоплазми, при якому з'являються дві дочірні клітини, які містять по одному дочірньому ядра.
На сам розподіл клітини зазвичай йде 1-3 години, отже основна частина життя клітини проходить в інтерфазі. Інтерфазойназивается проміжок часу між двома клітинними розподілами. Тривалість інтерфази, зазвичай, становить до 90% від усього клітинного циклу. Интерфаза складається з трьох періодів: Пресинтетичний або G1. синтетичного або S, і постсинтетическом або G2.
Схема клітинного циклу
Пресинтетичний період найтриваліший період інтерфази, його тривалість становить від 10 годин до декількох діб. Відразу після поділу відновлюються риси організації інтерфазних клітини: завершується формування ядерця, відбувається інтенсивний синтез білків в цитоплазмі. приводить до того, що збільшується маси клітин, утворюється запас попередників ДНК, ферменти, що каталізують реакцію реплікації ДНК і т.д. Тобто в пресинтетичний період проходять процеси підготовки до наступного періоду інтерфази - синтетичному.
Тривалість синтетичного періоду може відрізнятися: у бактерій - це кілька хвилин, в клітинах ссавців може доходити до 6-12 годин. У синтетичний період відбувається подвоєння молекул ДНК - головна подія інтерфази. При цьому кожна хромосома стає двухроматідной, а їх число не змінюється. Одночасно з реплікацією ДНК в цитоплазмі відбувається інтенсивний процес синтезу білків, що входять до складу хромосом.
Незважаючи на те, що період G2 називають постсинтетическом. процеси синтезу на цьому етапі інтерфази тривають. Постсинтетическом його називають лише тому, що починається він після закінчення процесу синтезу (реплікації) ДНК. Якщо в пресинтетичний період здійснюється зростання і підготовка до синтезу ДНК, то в постсинтетичний період забезпечується підготовка клітини до поділу, що також характеризується інтенсивними процесами синтезу. У цей період триває процес синтезу білків, що входять до складу хромосом; синтезуються енергетичні речовини і ферменти, які необхідні для забезпечення процесу поділу клітини; починається спирализация хромосом, синтезуються білки, необхідні для побудови мітотичного апарату клітини (веретена поділу); відбувається зростання маси цитоплазми і сильно збільшується обсяг ядра. По закінченню постсинтетическом періоду клітина приступає до поділу.
Читайте також:
- ембріональний розвиток
- мінливість
- мітоз
- Основні положення еволюційного вчення Ч. Дарвіна
