15) Жизненный цикл клетки. Интерфаза. Митоз и его биологическое значение.

Закономерные изменения структурно-функциональных характеристик клетки во времени составляют содержание жизненного цикла клетки (клеточного цикла). Клеточный цикл — это период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Важным компонентом клеточного цикла является митотический (пролиферативный) цикл —комплекс взаимосвязанных и согласованных во времени событий, происходящих в процессе подготовки клетки к делению и на протяжении самого деления. Кроме того, в жизненный цикл включается период выполнения клеткоймногоклеточного организма специфических функций, а также периоды покоя. В периоды покоя ближайшая судьба клетки не определена: она может либо начать подготовку к митозу, либо приступить к специализации в определенном функциональном направлении (рис. 2.10).

Продолжительность митотического цикла для большинства клеток составляет от 10 до 50 ч. Длительность цикла регулируется путем изменения продолжительности всех его периодов. У млекопитающих время митоза составляет 1—1,5 ч, 02-периода интерфазы —2—5 ч, S-периода интерфазы — 6—10 ч.

Биологическое значение митотического цикла состоит в том, что он обеспечивает преемственность хромосом в ряду клеточных поколений, образование клеток, равноценных по объему и содержанию наследственной информации. Таким образом, цикл является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.

Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организациихромосом — ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукари-отической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях).

Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации, б) использование этой информации для создания и поддержания клеточной организации, в) регуляцию считывания наследственной информации, г) удвоение (самокопирование) генетического материала, д) передачу его от материнской клетки дочерним. Химическая организация и строение хромосом описаны в разд. 3.5.2.

I — митотический цикл; II — переход клетки в дифференцированное состояние; III— гибель клетки:

G₁ — пресинтетический период, G₂ — постсинтетический (предмитотический) период, М —митоз, S — синтетический период, R₁ и R₂ — периоды покоя клеточного цикла; 2с —количество ДНК в диплоидном наборе хромосом, 4с —удвоенное количество ДНК

Интерфаза

        интеркинез, стадия жизненного цикла клетки между двумя последовательными митотическими делениями (см. Митоз). Обычно различают гетеросинтетическую И., когда клетка растет, дифференцируется, осуществляет свойственные ей функции, и автосинтетическую И., в течение которой происходит подготовка клетки к следующему делению. В зависимости от интенсивности синтеза дезоксирибонуклеиновой кислоты (См.Дезоксирибонуклеиновая кислота) (ДНК) автосинтетическую И., в свою очередь, делят на 3 периода: G₁ — предсинтетический, или постмитотический, S — синтетический и G₂ — предмитотический, или постсинтетический. В G₁-периоде осуществляются накопление необходимых для деления клетки энергетических ресурсов, синтез рибонуклеиновой кислоты (См. Рибонуклеиновые кислоты) (РНК), идёт подготовка к удвоению молекул (репликации (См. Репликация)) ДНК; за счёт синтезированного в этот период белка увеличивается масса клетки и образуется ряд ферментов, необходимых для синтеза ДНК в следующем периоде И. В S-периоде происходит синтез ДНК, т. е. осуществляется репликация её молекул. В G₂-периоде синтез ДНК закончен, усиливается синтез РНК и белков, видимо, идущих на построение митотического аппарата (См.Митотический аппарат).

         В клетках взрослого организма И, продолжается от 10 до 30 часов и больше; в быстроделящихся клетках И. длится несколько минут (например, в яйцах морского ежа на стадиях 2—4 бластомеров — 14 мин.).

         Некоторые авторы выделяют в И. «нулевой период» — G₀ предшествующий периоду G₁. Наиболее отчётливо G₀ проявляется в клетках, которые во взрослом организме, как правило, не делятся (под влиянием разных факторов они могут войти в G₁-период, пройти затем периоды S,G₁ и вступить в собственно митоз). Резкой границы между всеми периодами И., а также между митозом и И. не существует. Ряд авторов полагает, что периоды S и G₂ следует считать началом митоза — препрофазой, с которой и начинается репродукция клетки, а не относить их к И.

Мито́з — непрямое деление клетки, кариокинез, наиболее распространенный способ репродукцииэукариотических клеток. Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении реплицированныххромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.

Митоз — один из фундаментальных процессов онтогенеза. Митотическое деление обеспечивает рост многоклеточных эукариот за счёт увеличения популяции тканевых клеток. В результате митотического деления клеток меристемувеличиваются тканевые популяции растительных клеток. Дробление оплодотворённого яйца и рост большинства тканей у животных также происходит путём митотических делений.

На основании морфологических особенностей митоз условно подразделяется на стадии: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу, телофазу. Первые описания митотических фаз и установление их последовательности были предприняты в 70—80-х годах XIX века. В конце 1870-х — начале 1880-х годов немецкий гистолог Вальтер Флемминг для обозначения процесса непрямого деления клетки ввёл термин «митоз».

Продолжительность митоза в среднем составляет 1—2 часа. В клетках животных митоз, как правило, длится 30—60 минут, а в растительных — 2—3 часа.