Жизненный цикл клетки: интерфаза и митоз

Клетки не возникают каждый раз заново, они образуются только в результате деления мате­ринских клеток. После разделения дочерним клеткам требуется некоторое время для формирова­ния органоидов и приобретения соответствующей структуры, которая обеспечила бы выполнение определенной функции. Этот отрезок времени называется созреванием.

Промежуток времени от появления клетки в ре­зультате деления до ее разделения или гибели на­зывается жизненным циклом клетки.

У эукариотических клеток жизненный цикл де­лится на две основные стадии: интерфазу и митоз (рис. 2.51).

Интерфаза — это промежуток времени в жиз­ненном цикле, в который клетка не делится и нор­мально функционирует. Интерфаза делится на три периода: G₁, S- и G ₂-периоды.

G₁ -период (пресинтетический, постмитотический) — это период роста и развития клетки, в ко­торый происходит активный синтез РНК, белков и других веществ, необходимых для полного жизнеобеспечения вновь образовавшейся клетки. К концу этого периода клетка может начать готовиться к удвоению ДНК.

В S-nepuode (синтетическом) происходит сам процесс репликации ДНК. Единственным участ­ком хромосомы, который не подвергается репликации, является центромера, поэтому образо­вавшиеся молекулы ДНК не расходятся полностью, а остаются скрепленными в ней, и в начале деления хромосома имеет Х-образный вид. Генетическая формула клетки после удвоения ДНК — 2п4с. Также в S-периоде происходит удвоение центриолей клеточного центра.

G₂-nepuoд (постсинтетический, премитотический) характеризуется интенсивным синтезом РНК, белков и АТФ, необходимых для процесса деления клетки, а также разделением центрио­лей, митохондрий и пластид. До конца интерфазы хроматин и ядрышко остаются хорошо разли­чимыми, целостность ядерной оболочки не нарушается, а органоиды не изменяются.

Часть клеток организма способна выполнять свои функции в течение всей жизни организма (ней­роны нашего головного мозга, мышечные клетки сердца), а другие существуют непродолжительное время, после чего погибают (клетки кишечного эпителия, клетки эпидермиса кожи). Следовательно, в организме должны постоянно происходить процессы деления клеток и образования новых, кото­рые замещали бы отмершие. Клетки, способные к делению, называют стволовыми. В организме че­ловека они находятся в красном костном мозге, в глубоких слоях эпидермиса кожи и других местах. Используя эти клетки, можно вырастить новый орган, добиться омоложения, а также клонировать организм. Перспективы использования стволовых клеток совершенно ясны, однако морально-этиче- ские аспекты этой проблемы все еще обсуждаются, поскольку в большинстве случаев используются эмбриональные стволовые клетки, полученные из убитых при аборте зародышей человека.

Продолжительность интерфазы в клетках растений и животных составляет в среднем 10- 20 часов, тогда как митоз занимает около 1-2 часов.

В ходе последовательных делений в многоклеточных организмах дочерние клетки становятся все более разнообразными, поскольку в них происходит считывание информации со все большего числа генов.

Некоторые клетки со временем перестают делиться и погибают, что может быть связано с за­вершением выполнения определенных функций, как в случае клеток эпидермиса кожи и клеток крови или с повреждением этих клеток факторами окружающей среды, в частности возбудителя­ми болезней. Генетически запрограммированная смерть клетки называется апоптозом, тогда как случайная гибель — некрозом.