Життєвий цикл клітини: фази, періоди. Життєвий цикл вірусу в клітині господаря

Життєвий цикл клітини включає початок її освіти і кінець існування в якості самостійної одиниці. Почнемо з того, що клітина з'являється в ході поділу її материнської клітини, а закінчує своє існування з причини такого поділу або загибелі. Життєвий цикл клітини складається з інтерфази і мітозу. Саме в цьому розглянутий період рівнозначний клітинному.

Життєвий цикл клітини: інтерфаза

Це період між двома митотическими клітинними поділками. Відтворення хромосом протікає схоже із редупликацией (полуконсерватвербної реплікацією) молекул ДНК. В інтерфазі ядро клітини оточене особливою двухмембранной оболонкою, а хромосоми розкручені, і при звичайному світловому мікроскопірованіі непомітні.




При фарбуванні і фіксації клітин відбувається скупчення сильно пофарбованого речовини - хроматину. Варто відзначити, що цитоплазма містить всі необхідні всіх органел. Це забезпечує повноцінне існування клітини. У життєвому циклі клітини інтерфаза супроводжується трьома періодами. Розглянемо кожен з них детальніше.

Періоди життєвого циклу клітини (інтерфази)

Перший з них називається пересинтетическим . Результат попереднього мітозу – зростання числа клітин. Тут протікає транскрипція новоспечених молекул РНК (інформаційної), а також систематизуються молекули інших РНК в ядрі і цитоплазмі синтезуються білки. Деякі речовини цитоплазми поступово розщеплюються з утворенням АТФ, її молекули наділені макроэргическими зв'язками, вони переносять енергію туди, де її недостатньо. При цьому клітина збільшується, за розмірами вона досягає материнської. Цей період триває довго у спеціалізованих клітин, на його протягом вони здійснюють свої особливі функції.




Другий період відомий як синтетичний (синтез ДНК). Його блокада може призвести до зупинки всього циклу. Тут протікає реплікація молекул ДНК, а також синтез білків, які беруть участь у формуванні хромосом. ДНК-молекули починають зв'язуватися з білковими, в результаті чого хромосоми товщають. Одночасно з цим спостерігається репродукція центриолей, в результаті їх з'являється 2 пари. Нова центриоль у всіх парах розміщується щодо старої під кутом в 90°. Згодом кожна пара в період наступного мітозу відсувається до клітинних полюсів. Синтетичний період характеризується як підвищеним ДНК-синтезом, так і різким стрибком формування молекул РНК, а також білків клітини. Третій період – постсинтетический . Він характеризується наявністю підготовки клітини до подальшого поділу (митотическому). Триває цей період, як правило, завжди менше за інших. Іноді він взагалі випадає.

Тривалість генерационного часу

Інакше кажучи, це те, скільки триває життєвий цикл клітини. Тривалість генерационного часу, а також окремо взятих періодів приймає різні значення у різних клітин. Це можна побачити з таблиці нижче.

Період



Генерационное час



Тип популяції клітини



пресинтетический період інтерфази



синтетичний період інтерфази



постсинтетический період інтерфази



мітоз



528



30



46



38



5856



шкірний епітелій



475



45



1



05



110



дванадцяти-палої кишки



95



75



075



1



1875



тонкої кишки



9



9



05



3



215



клітини печінки 3-тижневого тваринного

Отже, самий короткий життєвий цикл клітини – у камбіальних. Буває, що зовсім випадає третій період – постсинтетический. Наприклад, у 3-тижневої щури в клітинах її печінці він зменшується до півгодини, тривалість генерационного часу при цьому становить 215 ч. Тривалість ж синтетичного періоду - найстабільніша. В інших ситуаціях у першому періоді (пресинтетическом) клітина накопичує властивості для здійснення специфічних функцій, це пов'язано з тим, що її будова стає більш складним. У разі якщо спеціалізація занадто далеко не зайшла, вона може пройти повний життєвий цикл клітини з утворенням 2-х нових митозе клітин. У цій ситуації перший період може істотно збільшитися. Наприклад, у клітинах шкірного епітелію миші генерационное час, а саме 5856 годин, що припадає на перший період – пресинтетический, а в клітинах періосту дитинча щури – 102 години 114. Головна частина цього часу іменується G0-періодом – це здійснення інтенсивної специфічної функції клітини. Багато клітини печінки перебувають у такому періоді, через що вони втратили свою здатність до митозу. У разі якщо буде видалена частина печінки, більшість її клітин перейдуть до повного проживання спочатку синтетичного, а потім постсинтетичного періоду, в кінці – мітотичного процесу. Отже, для різного роду клітинних популяцій вже доведена оборотність такого G0-періоду. В інших ситуаціях ступінь спеціалізації так сильно збільшується, що при типових умовах клітини не можуть ділитися митотически. Зрідка в них протікає эндорепродукция. У деяких вона повторюється не один раз, хромосоми товщають настільки, що їх можна побачити у звичайний світловий мікроскоп. Таким чином, ми дізналися, що в життєвому циклі клітини інтерфаза супроводжується трьома періодами: пресинтетическим, синтетичним і постсинтетическим.

Поділ клітин

Воно лежить в основі розмноження, регенерації, передачі спадкової інформації, розвитку. Сама по собі клітина існує лише в проміжному періоді між поділками. Життєвий цикл (поділ клітини) – період існування даної одиниці (починається з моменту її появи допомогою поділу материнської клітини), в тому числі і сам поділ. Закінчується власним поділом або загибеллю.

Фази клітинного циклу

Їх усього шість. Відомі наступні фази життєвого циклу клітини:

Поділ . Тут протікає мітотичний поділ.

Зростання . Після поділу клітина збільшується в обсязі. Вона досягає певних розмірів.

Спокій . В цей час подальша доля ще не визначена: клітина готується до поділу, або до спеціалізації.

Диференціація . По закінченні фази росту клітина набуває відповідні структурні, функціональні особливості.

Зрілість . Клітина виконує певні функції, виходячи з її спеціалізації.

Старіння . Ослаблення клітинних життєвих функцій. Далі – або ділення, або загибель.

Тривалість життєвого циклу, а також число фаз в ньому у кожної клітини своє. Так, в нервової тканини клітини по завершенні початкового ембріонального періоду припиняють ділитися, потім тільки функціонують протягом усього життя самого організму, а згодом гинуть. А от клітини зародка на стадії дроблення спочатку завершують 1 ділення, а потім відразу, минаючи інші фази, приступають до наступного.

Способи поділу клітини

З усього два:

Мітоз – це непрямий поділ клітин.

Мейоз – це характерне для такої фази, як дозрівання статевих клітин, поділ.

Тепер докладніше дізнаємося, що являє собою життєвий цикл клітини – мітоз.

Непрямий поділ клітин

Мітоз являє собою непрямий поділ саме соматичних клітин. Це безперервний процес, результат якого – спочатку подвоєння, потім однакову розподіл між дочірніми клітинами спадкового матеріалу.

Біологічне значення непрямого ділення клітин

Воно полягає в наступному: 1. Результат мітозу – утворення двох клітин, кожна містить таку саму кількість хромосом, як і материнська. Їх хромосоми утворюються за допомогою точної реплікації материнської ДНК, з огляду на що гени дочірніх клітин містять ідентичну спадкову інформацію. Вони генетично однакові з батьківського кліткою. Отже, можна сказати, що мітоз забезпечує ідентичність передачі спадкової інформації дочірнім клітинам від материнської. 2. Підсумком мітозів є певна кількість клітин у відповідному організмі – це один з найважливіших механізмів зростання. 3. Велика кількість тварин, рослин розмножується саме безстатевим шляхом допомогою мітотичного клітинного ділення, тому мітоз становить основу вегетативного розмноження. 4. Саме мітоз забезпечує повну регенерацію загублених частин, а також заміщення клітин, яке протікає в певній мірі в усіх багатоклітинних організмів. Таким чином, стало відомо, що життєвий цикл соматичної клітини складається з мітозу та інтерфази.

Механізм мітозу

Поділ цитоплазми і ядра – 2 самостійних процесу, які протікають безперервно, послідовно. Але в цілях зручності вивчення відбуваються в період поділу подій він штучно розмежовується на 4 стадії: про - мета-, ана-, телофазу. Їх тривалість різна в залежності від типу тканини, зовнішніх факторів, фізіологічного стану. Найтривалішими виступають перша і остання.

Профаза

Тут спостерігається помітне збільшення ядра. У підсумку спіралізаціі відбувається ущільнення, укорочення хромосом. У більш пізньої профазі вже добре видна структура хромосом: 2 хроматиди, які з'єднані центромерой. Починається рух хромосом до екватора клітини. З цитоплазменного матеріалу в профазі (пізньої) утворюється веретено поділу, яке формується при участі центриолей (в тваринних клітинах, у ряду нижчих рослин), або без них (клітини деяких найпростіших, вищих рослин). Згодом від центриолей починають з'являтися 2-типові нитки веретена, точніше:

опорні, які з'єднують клітинні полюса;

хромосомні (тягнучі), які перехрещуються в метафазі до хромосомним центромерам.

У завершенні цієї фази зникає ядерна оболонка, а хромосоми розташовуються вільно в цитоплазмі. Зазвичай ядро пропадає трохи раніше.

Метафаза

Її початок – зникнення ядерної оболонки. Хромосоми спершу шикуються в экваторной площині, утворюючи метафазную платівку. При цьому хромосомні центромери розташовуються строго в экваторной площині. Нитки веретена приєднуються до хромосомним центромерам, а деякі з них проходять від одного полюса до іншого, не прикріплюючись.

Анафаза

Її початком вважається поділ центромер хромосом. У підсумку хроматиди трансформуються в дві відокремлені дочірні хромосоми. Далі останні починають розходиться до клітинних полюсів. Вони, як правило, у цей час приймають особливу V-подібну форму. Така розбіжність здійснюється за допомогою прискорення ниток веретена. У той же час протікає подовження опорних ниток, підсумком чого стає віддалення полюсів друг від друга.

Телофаза

Тут хромосоми збираються на клітинних полюсах, потім диспирализуются. Далі відбувається руйнування веретена поділу. Навколо хромосом утворюється ядерна оболонка дочірніх клітин. Так завершується кариокинез, згодом здійснюється цитокинез.

Механізми потрапляння вірусу в клітину

Їх усього два: 1. За допомогою злиття вірусного суперкапсида і мембрани клітини. В результаті цього вивільняється нуклеокапсид у цитоплазму. Згодом спостерігається реалізація властивостей геному вірусу. 2. За допомогою пиноцитоза (рецепторопосредованного эндоцитоза). Тут відбувається зв'язування вірусу в місці облямованої ямки з рецепторами (специфічними). Остання впячивается всередину клітини, а потім трансформується в так званий облямований пухирець. Він, у свою чергу, містить поглинений віріон, зливається з тимчасовим проміжним бульбашкою, який називається эндосомой.

Внутрішньоклітинне розмноження вірусу

Після проникнення в клітину геном вірусу цілком підпорядковує її життя власним інтересам. За допомогою белоксинтезирующей системи клітини і її систем генерацій енергії він втілює власне відтворення, жертвуючи, як правило, життям клітки. На малюнку нижче представлений життєвий цикл вірусу в клітині господаря (ліси Семлики – представник роду Alphvirus). Його геном представлений однонитковою позитивної нефрагментированной РНК. Там віріон оснащений суперкапсидом, який складається з ліпідного бішару. Через нього проходить близько 240 копій ряду глікопротеїнові комплексів. Вірусний життєвий цикл починається з абсорбції його на мембрані господарської клітки, там він з'єднується з рецептором білка. Проникнення в клітину здійснюється за допомогою пиноцитоза.

Висновок

У статті було розглянуто життєвий цикл клітини, описані його фази. Докладно розказано про кожному періоді інтерфази.