Жизненный цикл клетки. Митотический цикл. Регуляция митотического цикла

апоптозе

митотического цикла
Митоз и его биологическое значение
Виды клеточных комплексов по митотической

активности. Понятие о митотическом индексе.
Регуляция митотического цикла

происходящих от образования клетки до ее гибели.

клеток цикл может занимать 20-30 минут;
инфузория-туфелька может делиться 1-2

раза в сут­ки.
Клетки многоклеточных организмов обладают разной способностью к делению. Если на ранних стадиях развития организма они делятся быстро, то во взрослом организме большей частью теряют эту способность.

и Митоз

синтеза ДНК,
синтетический S - (2n4c)
3.постсинтетический, премитотический G2 -(2n4c)

за делением (за митозом) и характеризуется ростом клетки,

активными процессами метаболизма,накоплением РНК, синтезом белков, необходимых для образования структур клеток.
Клетка в этот период содержит диплоидный набор однохроматидных хромосом.
Это наиболее длительный период: он может продолжаться от 10 часов до нескольких суток.

процесс - репликация (удвоение) ДНК, т.е её синтез.

G1-периоде:
1.происходит интенсивный синтез белков гистонов
в цитоплазме и их перемещение

в ядро, где они
связываются с вновь синтезированной ДНК;

2. к концу периода каждая образовавшаяся
хромосома состоит из двух сестринских хроматид,
соединенных в области центромеры и сближенных
между собой;
3.идет синтез р-РНК, которая используется уже в
следующем G2 -периоде.
4.Удваиваются центриоли.
Важно отметить, что удвоение ДНК митохондрий и
пластид может по времени не совпадать с
S-периодом. Оно происходит независимо от синтеза ядерной ДНК.

называют премитотическим) G2 -период.
В нем продолжаются синтезы РНК и

белков (в это время синтезируются белки веретена деле­ния).
Начинает формироваться фибриллярный ореол во­круг центролей (в животных клетках).
Запасается энер­гия. (синтезируется АТФ)
Клетка к концу G2 -периода содержит диплоидный набор(2п) двухроматидных хромосом т.е. количество ДНК — 4с Этот период обычно занимает 3-6 часов, после чего клетка переходит к митозу.

при котором происходит точное распределение генетической информации между дочерними клетками.

Митоз включает в себя два процесса — сложное деление ядра (кариокинез) и деление цитоплазмы и собственно клетки (цитокинез). Обычно эта фаза занимает около 10% времени всего клеточного цикла.

и телофазу. Они непосредственно следуют друг за другом, и каждая

предыдущая обусловливает переход к следующей.

оболочки, на мелкие мембранные пузырьки (за счет фосфорилирования белков ядерной

ламины)
2. нарушение стабильности цитоскелета
3.распад ЭПС, Агольджи на фрагменты
4.исчезают ядрышки

упаковываться) вследствие чего формируются хромосомы. При этом каждая из них

состоит из двух хроматид, т. е. хромосомный набор диплоидный (2п), а количество ДНК — 4с)
К концу профазы центриоли расходятся к полюсам клетки. Образуется веретено деления из двух типов микротрубочек: астральных- (отходят от центриолей во всех направлениях) и .полюсных- (отходят к экватору)

присоединение хромосом к полюсным микротрубочкам веретена деления с помощью белковых

пластинчатых структур в области центромер называемых кинетохорами, на каждой хромосоме по два кинетохора - по одному на каждую сестринскую хроматиду.
-хромосомы начинают двигаться к экватору клетки;.
-хромосомы максимально спирализуются;
- выстраиваются по экватору веретена деления, образуя метафазную пластинку.
Содержание генетического материала не изменяется.

клетках хромосомы располагаются так, что центромерные участки обращены к центру

веретена, а плечи — к периферии. Такое расположение хромосом носит название «материнской звезды».
В растительных клетках такого упорядоченного расположения нет.
К концу метафазы завершается процесс обособления сестринских хроматид. Их плечи лежат параллельно друг другу, видна разделяющая их щель. Контакт между ними сохраняется только в области центромеры

А движение хроматид осуществляется за счет сокращения кинетохорных микротрубочек.

астральных микротрубочек полюса деления клетки отодвигаются дальше, что и формирует

дополнительные тянущие силы и способствует расхождению хроматид к полюсам. С этого момента их называют дочерними хромосомами.
Анафаза — самая короткая стадия митоза (несколько процентов от всего времени).
В результате анафазы на разных полюсах клетки оказываются два идентичных диплоидных набора однохроматидных хромосом.

интерфазного ядра.
Хромосомы деконденсируются, увеличиваются в объеме. В местах их

контактов с мембранными пузырьками цитоплазмы строится новая ядерная оболочка. После ее замыкания формируется ядрышко.
Митотическое веретено (веретено деления) разрушается.

то образуются многоядерные клетки (эндосперм растений, плазмодий миксомицетов).
При делении клеток

животных строго в экваториальной плоскости веретена деления закладывается перетяжка. Она углубляется до тех пор, пока не образуются две клетки. Важную роль при этом играет цитоскелет. Клеточные органоиды распределяются достаточно про­извольно.
Клетки растений делятся путем внутриклеточного образования перегородки.

материала и его равномерное распределение между дочерними клетками, что обеспечивает

постоянство кариотипов особей вида и генетическую преемственность в многочисленных поколениях клеток.
Это имеет огромное положительное значение для закрепления полезных признаков и свойств в ряду поколений

консервативность препятствует эволюционным изменениям.
Митоз обуславливает важнейшие явления жизнедеятельности: рост,

развитие и восстановление тканей и органов, а также лежит в основе бесполого размножения организмов.

состояний:
В цикле;
В стадии покоя с сохранением возможности вернуться в цикл;
В

стадии терминальной дифференцировки, при которой способность делиться полностью утрачивается.( зрелые нейроны, зернистые лейкоциты крови, кардиомициты).

многоклеточном организме, которые отличаются по своей митотической активности:
1.Обновляющиеся клеточные комплексы

– они представлены не однородными наборами клеток: стволовые, покоящиеся, специализированные, погибшие
В организме есть постоянно обновляющиеся ткани – различные типы эпителия, кроветворные ткани. В таких тканях существует пул клеток, которые постоянно делятся, заменяя отработавшие или погибающие типы клеток (например, клетки крипт кишечника, клетки базального слоя покровного эпителия, кроветворные клетки костного мозга).
.

обычных условиях, но вновь приобретают это свойство при определенных условиях,

в частности при необходимости регенерации тканей и органов (стволовые).

цикла» в G0 периоде - в таких комплексах отмечается наличие

и специализированных клеток и в тоже время всегда есть клетки либо в стадии митоза либо готовые к нему приступить

них характерна высокая дифференцировка и утрата способности к митозу будут

отмечаться только возрастные изменения.

митотический индекс – это количество делящихся клеток раздельных на 1000

клеток этой ткани.
Митотический индекс:
Число делящихся клеток / 1000 клеток
По величине М.И, судят о типе клеточного комплекса:
100/1000 – обновляющиеся
10/1000 – растущие
1/1000 - стабильные

клеткой (регуляция клеточного цикла, прекращение или замедление синтеза аутокринных ростовых

факторов и их рецепторов), так и ее микроокружением (отсутствие стимулирующих контактов с соседними клетками и матриксом, прекращение секреции и/или синтеза паракринных ростовых факторов).
Нарушение регуляции пролиферации приводит к неограниченному делению клетки, что в свою очередь инициирует развитие онкологического процесса в организме.

клетки и взаимодействуют с поверхностью клетки.
Факторы, которые синтезируются самой

клеткой и действуют внутри нее, относятся к эндогенным факторам

температуры) и внутренних (нейрогуморальная регуляция)
Пищевой – полноценное питание стимулирует митотическую

активность
Стрес – снижает клеточную репродукцию

распада тканей стимулируют митозы и способствуют регенерации
Митогены – акселераторы
Цитостатики

– супрессоры
Генетические факторы

типов генов, управляющих размножением клеток:
Протоонкогены акселераторы – стимулируют митоз;
Протоонкогены супрессоры

- подавляют митоз

и циклинов А, В, С, Д, Е.

:Р13, Р15, Р16, Р53 и убиквитин

несколько так называемых «точек рестрикций», (чикет поинтов) после прохождения, которых

наступление последующих событий становится обязательным(необратимым). При этом точки рестрикции совпадают с появлением в клетке особых регуляторных белков - циклинов и циклин-зависимых киназ (ЦЗК).
На разных стадиях интерфазы и митоза работают различные комплексы циклинов и ЦЗК, что и обуславливает четкую смену событий митоза.

мембрану митогенный сигнал, который должен дойти до ядра.
Перенос митотического

сигнала от периферии клетки к ее генетическому аппарату начинается с активации ростовых факторов.
Ростовые факторы (регуляторы пролиферации) секретируются одними клетками, а действуют на другие, которые должны вступить в митоз.
Ростовые факторы это небольшие белки, которые связываются с рецепторами клеточной поверхности, в результате возникает волна возбуждения, так называемый трансмембранный перенос сигнала.
Он происходит в виде реакций фосфорилирования при помощи системы белков ферментов, которые синтезируются под контролем одной группы протоонкогенов.

мембрана клетки, которая с помощью молекул-рецепторов воспринимает различные внеклеточные митогенные

сигналы и обеспечивает транспорт в клетку веществ, принимающих участие активации деления
Клетка, получившая митогенный сигнал запускает процесс деления.

период), так как решается «судьба клетки» - войдет она вновь

в цикл деления или перейдет в период покоя, а может быть и в стадию терминальной дифференцировки.
Но когда выбор сделан и клетка вступает в цикл деления, все последующие этапы совершаются автоматически.

соседними клетками

кодирует образование комплекса ЦЗК 2 + ЦикД.
Этот комплекс в

свою очередь запускает
работу других генов, кодирующих ферменты
репликации ДНК. А далее в конце
пресентетического периода(R2|S)- точка
рестрикции – R2 - включаются гены
кодирующие комплексы ЦЗК 4 + ЦикД, ЦЗК
5,6 + ЦикД, которые необходимы для
осуществления дорепликативной репарации т.к.
организму нужны клетки с нормальной ДНК.

+ ЦикЕ, который запускает работу ферментов репликации и инициирует собственно

начало удвоения ДНК.
Затем включается активатор S в сочетании с ЦЗК 2 + ЦикА, который обуславливает элонгацию синтеза молекулы ДНК.
В это же время появляются еще ЦЗК + Цик, которые предотвращают повторную репликацию ДНК (их отсутствие ведет к образованию политентных хромосом),они препятствуют преждевременной укладки ДНК в хромосомы.

начинается после завершения синтеза ДНК, но до начала её конденсации.

Основным регулятором прохождения G2 фазы служит комплекс циклин В-CDK2 и митоз стимулирующий фактор (МСФ).
Выключение клеточного цикла в G2 фазе происходит вследствие инактивации комплекса циклин В-CDK2.
Регулятором перехода G2 в Митоз является комплекс циклин В-CDK1 +(МСФ).
, его фосфорилирование /дефосфорилирование регулирует вход в М фазу. R3 (G2/М)

М фазу.
Запускается митоз распадом комплекса В-CDK1 и повышением в 10

раз концентрации Са2+ (циклин В разрушается с помощью убиквитина в протеосомах).
Регуляция этой фазы и завершение митоза осуществляется благодаря МСФ при взаимодействии его с убиквитином

неодинаковую способность к делению. Кроме того при старении интенсивность пролиферации

клеток снижается (т.е. увеличивается интервал между митозами).

Еще в 60-ых годах прошлого века Леонард Хейфлик установил, что в клеточных культурах соматические клетки человека способны делиться ограниченное число раз. При этом предельное число делений (названное лимитом Хейфлика) сильно зависит от возраста индивидуума, которому эти клетки принадлежат: так клетки
новорожденных делились 80-90 раз;
70-летние 20-30 раз.
Достигнув лимита клетки, переходили в состояние сенесенса – одряхления, которое характеризовалось резким изменением метаболизм, и в первую очередь нарушением репликации ДНК, а затем наступала гибель клеток.
Все это заставило задуматься о молекулярных генетических механизмах этого явления, т.е. что побуждает клетку делиться, специализироваться и гибнуть на молекулярном уровне.