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

Життєвий цикл клітини включає початок її освіти і кінець існування в якості самостійної одиниці. Почнемо з того, що клітина з`являється в ході розподілу її материнської клітини, а закінчує своє існування через наступного поділу або загибелі.

Життєвий цикл клітини складається з інтерфази і мітозу. Саме в цьому розглянутий період рівнозначний клітинному.

Життєвий цикл клітини: интерфаза

Це період між двома мітотичними клітинними поділами. Відтворення хромосом протікає схоже із редуплікацією (напівконсервативної репликацией) молекул ДНК. В інтерфазі ядро клітини оточене особливою двухмембраннойоболонкою, 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 органели. Це забезпечує повноцінне існування клітини.

В життєвому циклі клітини интерфаза супроводжується трьома періодами. Розглянемо кожен з них детальніше.

Періоди життєвого циклу клітини (інтерфази)

Перший з них називається пересінтетіческім. 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 формуванням АТФ, її молекули наділені макроергічними зв`язками, вони переносять енергію туди, де її недостатньо. При цьому клітина збільшується, за розмірами вона досягає материнської. Даний період триває довго у спеціалізованих клітин, на його протязі вони здійснюють свої особливі функції.

Другий період відомий як синтетичний (Синтез ДНК). Його блокада може привести 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 потовщуються. 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 в клітини.

Третій період - постсинтетичний. Він характеризується наявністю підготовки клітини до подальшого поділу (мітотичного). Триває даний період, як правило, завжди менше інших. Іноді він взагалі випадає.

Тривалість генераційні часу

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

Отже, найкоротший життєвий цикл клітини - у камбіальних. Буває, що зовсім випадає третій період - постсинтетичний. Наприклад, у 3-тижневої щури в клітинах її печінки він зменшується до півгодини, тривалість генераційні часу при цьому становить 21,5 год. Тривалість же синтетичного періоду - найстабільніша.

В інших ситуаціях в першому періоді (пресинтетичному) 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 в мітозі клітин. У цій ситуації перший період може істотно збільшитися. Наприклад, в клітинах шкірного епітелію миші Генераційні час, а саме 585,6 годин, доводиться на перший період - пресинтетичний, а в клітинах периоста дитинчати пацюка - 102 години з 114.

Головна частина даного часу іменується G0-періодом - це здійснення інтенсивної специфічної функції клітини. Багато клітини печінки перебувають в такому періоді, через що вони втратили свою здатність до мітозу.

У разі якщо буде видалена частина печінки, більшість її клітин перейдуть до повного проживання спочатку синтетичного, потім постсинтетическом періоду, в кінці - митотического 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 вже ділитися мітотично. Зрідка в них протікає ендорепродукція. У деяких вона повторюється неодноразово, хромосоми потовщуються настільки, що їх можна побачити в звичайний світловий мікроскоп.

Таким чином, ми дізналися, що в життєвому циклі клітини интерфаза супроводжується трьома періодами: Пресинтетичний, синтетичним і постсинтетическом.

розподіл клітин

Воно лежить в основі розмноження, регенерації, передачі спадкової інформації, розвитку. Сама по собі клітина існує лише в проміжному періоді між поділами.

Життєвий цикл (поділ клітини) - період існування даної одиниці (починається з моменту її появи за допомогою поділу клітини материнської), в тому числі і сам розподіл. Закінчується власним розподілом або загибеллю.

Фази клітинного циклу

Їх всього шість. Відомі такі фази життєвого циклу клітини:

1. розподіл. Тут протікає мітотичний поділ.
2. Зріст. Після поділу клітина збільшується в об`ємі. Вона досягає певних розмірів.
3. спокій. У цей час подальша доля ще не визначена: клітина готується або до поділу, або до спеціалізації.
4. диференціація. Після закінчення фази зростання клітина набуває відповідні структурні, функціональні особливості.
5. зрілість. Клітка виконує певні функції, виходячи з її спеціалізації.
6. старіння. Ослаблення клітинних життєвих функцій. Далі - або поділ, або загибель.

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

Способи поділу клітини

З усього два:

1. мітоз - це непрямий поділ клітин.
2. мейоз - це характерне для такої фази, як дозрівання статевих клітин, поділ.

Тепер докладніше дізнаємося, що представляє собою життєвий цикл клітини - мітоз.

Непрямий поділ клітин

Мітоз є непрямий поділ саме соматичних клітин. Це безперервний процес, результат якого - спочатку подвоєння, потім однакове розподіл між дочірніми клітинами спадкового матеріалу.

Біологічне значення непрямого поділу клітин

Воно полягає в наступному:

1. Результат мітозу - освіту двох клітин, кожна містить таку ж кількість хромосом, як і материнська. Їх хромосоми утворюються за допомогою точної реплікації материнського ДНК, через що гени дочірніх клітин включають ідентичну спадкову інформацію. Вони генетично однакові з батьківської кліткою. Отже, можна сказати, що мітоз забезпечує ідентичність передачі спадкової інформації дочірнім клітинам від материнської.

2. Підсумком митозов є певна кількість клітин у відповідному організмі - це один з найважливіших механізмів росту.

3. Велика кількість тварин, рослин розмножується саме безстатевим шляхом за допомогою мітотичного клітинного ділення, тому мітоз становить основу вегетативного розмноження.

4. Саме мітоз забезпечує повну регенерацію втрачених частин, а також заміщення клітин, яке протікає в певній мірі у будь-яких багатоклітинних організмів.

Таким чином, стало відомо, що життєвий цикл соматичної клітини складається з мітозу і інтерфази.

механізм мітозу

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

профаза

Тут спостерігається помітне збільшення ядра. В результаті спирализации відбувається ущільнення, укорочення хромосом. У більш пізній профазі вже добре видно структуру хромосом: 2 хроматиди, які з`єднані центромерой. Починається пересування хромосом до екватора клітини.

З цитоплазмових матеріалу в профазі (пізньої) утворюється веретено поділу, яке формується за участю центріолей (в тваринних клітинах, у ряду нижчих рослин) або без них (клітини деяких найпростіших, вищих рослин). Згодом від центріолей починають з`являтися 2-типові нитки веретена, точніше:

• опорні, які з`єднують клітинні полюса;
• хромосомні (тягнуть), які перехрещуються в метафазі до хромосомних Центромера.

На завершення 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 екваторної площині, утворюючи метафазну пластинку. При цьому хромосомні центромери строго розташовуються в екваторної площині. Нитки веретена приєднуються до хромосомних Центромера, а деякі з них проходять від одного полюса до іншого, не прикріплений.

анафаза

Її початком вважається поділ центромер хромосом. В результаті хроматиди трансформуються в дві відокремлені дочірні хромосоми. Далі останні починають розходиться до клітинних полюсів. Вони, як правило, в 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 діспіралізуются. Далі відбувається руйнування веретена поділу. Навколо хромосом утворюється ядерна оболонка дочірніх клітин. Так завершується каріокінез, згодом здійснюється цитокинез.

Механізми потрапляння вірусу в клітину

Їх всього два:

1. За допомогою злиття вірусного суперкапсиду і мембрани клітини. В результаті цього вивільняється нуклеокапсид в цитоплазму. Згодом спостерігається реалізація властивостей геному вірусу.

2. За допомогою піноцитозу (рецепторопосредованного ендоцитозу). Тут відбувається зв`язування вірусу в місці облямованій ямки з рецепторами (специфічними). Остання впячивается всередину клітини, а потім трансформується в так званий облямований бульбашка. Він, в свою чергу, містить поглинений віріон, зливається з тимчасовим проміжним бульбашкою, який називається ендосомамі.

Внутрішньоклітинний 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 клітини.

На малюнку нижче представлений життєвий цикл вірусу в клітині хазяїна (ліси Семлики - представник роду Alphvirus). Його геном представлений однонитевой позитивної нефрагментовані РНК. Там вирион оснащений зсуперкапсідом, який складається з ліпідного бішару. За допомогою нього проходить близько 240 копій ряду глікопротеїнових комплексів. Вірусний життєвий цикл починається з абсорбції його на мембрані хазяйської клітини, там він з`єднується з рецептором білка. Проникнення в клітину здійснюється за допомогою піноцитозу.

висновок

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