Деление клеток про- и эукариот. Жизненный цикл клетки. Фазы митоза. Амитоз

1. Деление клеток про- и эукариот Жизненный цикл клетки Фазы митоза Амитоз

2. Жизненный цикл клетки

• Жизненный цикл клетки – это период
индивидуальной жизни клетки от ее
образования до деления на две другие.

3. Жизненный цикл клетки

• Жизнь образовавшейся после деления клетки
может развиваться по двум сценариям:
• 1. рост и последующее деление. Ткани, клетки
которых не утрачивают способности к делению,
называются меристемами, стволовыми
клетками.
• 2. рост, развитие – дифференцировка, период
функциональной активности, гибель
(индивидуальная или вместе с организмом).
• Способность к делению имеют только молодые,
недифференцированные клетки
Меристемы растений

4. Жизненный цикл клетки

Запрограммированная клеточная смерть
называется апоптозом. Она
осуществляется при помощи лизосом.
Апоптоз происходит во время
нормального развития, но может быть
результатом рака, ВИЧ, болезни
Альцгеймера, инфаркта, инсульта.
Во время нормального развития
организма апоптоз возникает в клетках
Апоптоз во время нормального развития
при формировании формы или
конечности мыши. Клетки, подвергшиеся
структуры органа. Например, при
апоптозу (слева) мечены желтым. Та же
образовании конечности мыши
конечность (справа) через один день.
некоторые клетки подвергаются
апоптозу и образуются пальцы.
Другим примером апоптоза в
нормальном развитии является
метаморфоз головастика лягушки. Под
воздействием тиреоидного гормона при
метаморфозе запускается апоптоз, и
хвост головастика исчезает.

5. Жизненный цикл клетки

• Длительность клеточного цикла варьирует у разных
организмов в широких пределах. Самые короткие
клеточные циклы обнаружены у дробящихся яиц
некоторых животных. Например, у золотой рыбки
первые деления дробления совершаются каждые 20
минут. Довольно распространены клеточные циклы
длительностью 18-20 ч. Встречаются циклы,
которые продолжаются несколько суток.
• При изучении длительности клеточных циклов эпителиальных клеток
мыши выяснилось, что:
• в двенадцатиперстной кишке эпителиальные клетки делятся
каждые 11 часов,
• в тощей кишке – примерно через 19 часов,
• в роговице глаза – через 3 суток,
• в кожном эпителии от деления до деления проходит больше 24
суток.

6. Простое деление у прокариот

В клетках прокариот единственная кольцевая
молекула ДНК прикреплена к плазматической
мембране участком, в котором начинается
двунаправленная репликация. Одновременно с
этим происходит рост клетки, причем встраивание
нового мембранного материала идет в
ограниченном пространстве плазматической
мембраны — между точками прикрепления двух
частично реплицированных молекул ДНК (рис.
63).
По мере роста мембраны реплицированные
молекулы ДНК постепенно отдаляются друг от
друга. Когда реплицированные молекулы ДНК
окончательно отдалятся друг от друга, происходит
разделение материнской клетки на две дочерние.
У прокариот деление клетки осуществляется без
участия митотического веретена, тем более, что
элементы цитоскелета у них все равно отсутствуют.
Такое деление и называется простым.

7. Жизненный цикл клетки

• У эукариот рост клетки
осуществляется до деления
клетки, а не во время деления,
как у прокариот. Период между
делениями называется
интерфазой. Она занимает
около 90% клеточного цикла.
Клеточный цикл
Интерфаза
Деление
• В интерфазе происходят важнейшие события: идет активный
рост молодой клетки, осуществляется биосинтез и накопление
белков, РНК, а также репликация ДНК.
• Интерфаза состоит из 3-х периодов.

8. Интерфаза

1 период – пресинтетический, G1 (от англ. Grow – расти или gap интервал).
Это наиболее продолжительный период интерфазы (от 2-3 часов до
нескольких суток). В это время клетка активно растет, в ней идут процессы
биосинтеза, образуются новые органоиды, клетка готовится к синтезу ДНК
– активно синтезируются ее мономеры, гистоновые и негистоновые белки.
В клетке хорошо заметны ядро и ядрышки; хромосомы находятся в
деспирализованном (раскрученном) состоянии - в форме хроматина клубка тонких нитей, различимых только под электронным микроскопом.
Различают гетерохроматин - спирализованные и уплотненные, а потому
заметные в световой микроскоп, участки хромосом. В генетическом
отношении гетерохроматин инертен. Он содержит гены, которые уже или
еще не используются данной клеткой. Генетически активными являются
деспирализованные участки хромосом - т.н. эухроматин, который в
обычный световой микроскоп не виден.

9.

10. Интерфаза

• 2 период – синтетический, S.
Происходит:
• 1. Репликация хромосом, которая
занимает от нескольких минут у
бактерий до 6-10 часов у
млекопитающих. В результате
удвоения каждая хромосома состоит
из 2-х идентичных половинок –
дочерних хроматид, которые
соединены друг с другом в районе
центромеры.
Хромосома после репликации
Центромера
• 2. Продолжается синтез РНК и
белков.
• 3. Удвоение центриолей клеточного
центра, деление митохондрий,
увеличивается количество других
органоидов клетки.
Дочерние хроматиды

11. Интерфаза

• 3 период – премитотический, G2 – это время от
момента удвоения ДНК до начала митоза (обычно 25 часов).
• В этот период завершается подготовка клетки к
делению, активно синтезируются различные белки, в
том числе тубулиновые, из которых образуются нити
веретена деления, а так же и-РНК и белки,
необходимые для G1-периода после деления клетки.

12. Митоз - непрямое деление у эукариот

Время, которое клетка тратит непосредственно на деление,
составляет обычно 1-3 часа. Митоз осуществляется в два
этапа: сначала делится ядро – это кариокинез, затем
происходит разделение цитоплазмы - цитокинез.

13. Митоз: профаза и прометафаза

• 1. митоз начинается с образования хромосом: соединенные с белками
молекулы ДНК сильно укорачиваются, утолщаются и становятся
хорошо заметны в световой микроскоп.
• 2. ядрышко исчезает;
• 3. в цитоплазме с участием центриолей (если они есть) формируются
нити веретена деления, состоящие из тубулиновых микротрубочек;
• 4. снижение активности транскрипции (к концу профазы синтез РНК
прекращается);
• 5. растворение ядерной оболочки, при этом хромосомы оказываются в
цитоплазме. Начинается прометафаза.
• 6. каждая хромосома прикрепляется центромерой к пучкам
микротрубочек веретена деления (от разных полюсов) и они начинают
двигаться к центру клетки, пока микротрубочки не выровняются по
длине на экваторе клетки – на одинаковом расстоянии от
противоположных полюсов клетки, образованных удвоившимися
центриолями.

14.

Прометафаза
Метафаза

15. Хромосомы

• Форма хромосомы зависит от
положения первичной перетяжки
– центромеры, области, к
которой во время деления клетки
прикрепляются нити веретена
деления. Центромера делит
хромосому на два плеча
одинаковой или разной длины.
Концы хромосом называют
теломерами.
• Некоторые хромосомы имеют еще
и вторичную перетяжку,
отделяющую ядрышковый
организатор.

16. Митоз: собственно метафаза

• 1. хромосомы выстраиваются по экватору
клетки, образуя экваториальную
(метафазную) пластинку.
• 2. можно сосчитать количество хромосом в
клетке;
• 3. в это время клетка особенно
чувствительна к холоду, колхицину и
другим агентам, воздействие которых
разрушает веретено деления. Такая клетка
при небольших дозах через несколько
часов продолжает деление в обычном
режиме, а при высоких дозах агентов либо
гибнет, либо образуется полиплоид
вследствие нерасхождения хромосом.
Метафазная пластинка

17. Митоз: анафаза

• 1. самая короткая стадия
митоза.
• 2. сестринские хроматиды
разъединяются и начинают
двигаться по нитям веретена
деления к полюсам клетки.

18. Митоз: телофаза

• 1. формируется ядерная
оболочка;
• 2. хромосомы вновь
деспирализуются и
активизируется синтез всех видов
РНК;
• 3. образуются ядрышки;
• 4. разрушается веретено деления;
• 5. телофаза заканчивается
делением цитоплазмы цитокинезом;
Цитокинез
• 6. клеточные органоиды делятся между дочерними клетками
приблизительно поровну.

19. Телофаза: цитокинез

• Разделение цитоплазмы у растений и животных происходит поразному.
• В растительных клетках на месте расположения метафазных
хромосом строится клеточная стенка, разделяющая материнскую
клетку на две дочерние. Активное участие в этом строительстве
принимают остатки веретена деления, формирующие специальную
структуру — фрагмопласт и определяющие место строительства
клеточной стенки. Между микротрубочками фрагмопласта из
комплекса Гольджи приходят пузырьки (везикулы), несущие
пектиновые вещества. Мембранные пузырьки лопаются, пектины
прикрепляются к микротрубочкам и формируют
желатинизированную пластинку, которая развивается от центра к
периферии и разделяет исходную клетку на две дочерние. Из
мембран пузырьков комплекса Гольджи в каждой клетке
формируются наружная мембрана, на которую впоследствии
откладывается клеточная оболочка.
• Животные клетки делятся перетяжкой.

20.

21.

Определите фазу митоза
1
3
Телофаза
2
Анафаза
Профаза
4
Метафаза

22. Митоз: вывод

• Митоз – это тип бесполого размножения,
который характеризуется сохранением
наследственных свойств в потомстве
материнской клетки. Никаких изменений в
генетическом аппарате не происходит.
Поэтому все клетки многоклеточных
организмов, образовавшиеся путем митоза,
обладают генетической однородностью.
• В этом состоит важнейшая биологическая роль
митоза как бесполого типа размножения.

23. Амитоз - прямое деление

• Амитоз – прямое деление интерфазного ядра путем перетяжки
без образования хромосом. Это очень экономичный способ деления.
• Амитоз может сопровождаться делением клетки, в противном
случае образуются многоядерные клетки. В таких клетках общая
площадь контакта между ядром и цитоплазмой увеличивается, что
приводит к усилению ядерно-плазматического обмена и
повышению функциональной активности клетки.
• Амитоз встречается у раковых, а также у обреченных на гибель
клеток, особенно в зародышевых оболочках млекопитающих.
Амитоз наблюдается в тканях растущего клубня картофеля,
эндосперме семян, стенках завязи пестика и паренхиме черешков
листьев.

24. Амитоз - прямое деление

• У животных и человека амитоз встречается у клеток интенсивно
работающих органов – печени, поджелудочной железы, а также в
тканях, испытывающих значительное механическое воздействие хрящевой, слизистой мочевого пузыря.
• Клетка, претерпевшая амитоз, не может потом вступить в
нормальный митотический цикл, так как хромосомы при амитозе
не удваиваются и распределяются между дочерними клетками
неравномерно.

25. Нарушения митоза

Правильное течение митоза может быть нарушено различными внешними
воздействиями: высокими дозами радиации, некоторыми химическими
веществами.
Например, под действием рентгеновских лучей ДНК хромосом может
разорваться. Хромосомы в таком случае тоже разрываются. Разорванные
молекулы ДНК могут быть соединены специальными ферментами
репарации. При репарации разрывов может быть восстановлена прежняя
структура хромосом, но могут произойти хромосомные перестройки, т. е.
возникнуть хромосомы с измененной морфологией.
Например, могут появиться фрагменты
хромосом без центромерного района.
Такие фрагменты не способны
прикрепиться к микротрубочкам
веретена деления и поэтому либо не
включатся в дочерние ядра, либо
случайно попадают только в одно ядро.
Как следствие, вновь возникшие клетки
будут иметь хромосомы, отличающиеся
от хромосом материнской клетки.
Раньше или позже они погибают.

26. Нарушения митоза

• Иногда в делящейся клетке образуется не
два, а три или четыре полюса, что ведет к
возникновению соответственно трех или
четырех дочерних клеток. При таком
делении нарушается весь слаженный
механизм распределения хромосом.
Метафазная хромосома, состоящая из двух
сестринских хроматид, может
взаимодействовать одновременно только с
двумя полюсами. Если полюсов больше, то
каждая хромосома вынуждена «выбирать»,
с какими двумя полюсами из трех или
четырех ей взаимодействовать. Этот выбор
совершается случайным образом. В
результате каждая дочерняя клетка
получает не весь набор хромосом, а только
его часть. Клетки, получившие неполный
набор хромосом, оказываются
нежизнеспособными и погибают.

27. Нарушения митоза

Некоторые химические соединения, не свойственные живым организмам
(спирты, эфиры), нарушают согласованность митотических процессов.
Одни хромосомы начинают двигаться быстрее, другие отстают. Отставшие
хромосомы могут не включиться в формирующиеся дочерние ядра.
Есть химические вещества, которые препятствуют образованию
микротрубочек, но не влияют на способность хромосом к разделению
центромерных районов и не препятствуют их деконденсации. К числу
таких веществ относят колхицин и колцемид. Воздействуя ими на
делящиеся клетки, можно остановить митоз на стадии прометафазы.
Через некоторое время в конденсированных хромосомах произойдет
разделение центромерных районов, и сестринские хроматиды станут
самостоятельными. Однако без веретена деления они не смогут разойтись
к полюсам клетки и останутся лежать рядом. Образующаяся ядерная
оболочка объединит все хромосомы в одно ядро. В результате возникнет
клетка, которая содержит удвоенный по сравнению с исходным набор
хромосом. Клетки, у которых количество хромосом увеличено в два и
более раз по сравнению с исходным набором хромосом, называют
полиплоидными (греч. poly — много, ploos — кратный и eidos — вид).

28.

• Домашнее задание § 21