§ 21. Клеточный цикл



1. Что такое клеточный цикл?

Клеточный цикл — жизнь клетки с момента ее образования в процессе деления материнской клетки до собственного деления (включая это деление) или гибели.

2. Что называется интерфазой? Какие основные события происходят в G1-, S- и G2-периодах интерфазы?

Интерфаза — промежуток клеточного цикла между двумя делениями. В течение всей интерфазы хромосомы неспирализованы, они находятся в ядре клетки в виде хроматина. Как правило, интерфаза состоит из трех периодов: пресинтетического, синтетического и постсинтетического.

Пресинтетический период (G1) — наиболее продолжительная часть интерфазы. Он может продолжаться у различных типов клеток от 2—3 ч до нескольких суток. Во время этого периода клетка растет, в ней увеличивается количество органоидов, накапливается энергия и вещества для последующего удвоения ДНК. В синтетическом периоде (S) происходит удвоение ДНК, а также синтез белков, необходимых для последующего формирования хромосом. В этот же период происходит удвоение центриолей. Постсинтетический период (G2) наступает после удвоения ДНК. В это время клетка накапливает энергию и синтезирует белки для предстоящего деления. В течение всего G2-периода набор хромосом и хроматид в клетке остается неизменным — 2n4c.

3. Для каких клеток характерен G0-период? Что происходит в этот период?

В противоположность этому большинство клеток многоклеточного организма встают на путь специализации и после прохождения части G1-периода могут переходить в так называемый период покоя (G0-период). Клетки, пребывающие в G0-периоде, выполняют свои специфические функции в организме, в них протекают процессы обмена веществ и энергии, но не происходит подготовка к репликации. Такие клетки, как правило, навсегда утрачивают способность к делению. Примерами могут служить нейроны, клетки хрусталика глаза и многие другие.

4. Каким образом осуществляется репликация ДНК?

Удвоение ДНК называют репликацией. В ходе репликации специальные ферменты разъединяют две цепи исходной материнской молекулы ДНК, разрывая водородные связи между комплементарными нуклеотидами. С разошедшимися цепями связываются молекулы ДНК-полимеразы — главного фермента репликации. Затем молекулы ДНК-полимеразы начинают двигаться вдоль материнских цепей, используя их в качестве матриц, и синтезировать новые дочерние цепи, подбирая для них нуклеотиды по принципу комплементарности. В результате репликации образуются две идентичные двуцепочечные молекулы ДНК. В состав каждой из них входит одна цепочка исходной материнской молекулы и одна вновь синтезированная дочерняя цепочка.

5. Одинаковы ли молекулы ДНК, входящие в состав гомологичных хромосом? В состав сестринских хроматид? Почему?

Сестринские хроматиды — идентичные хроматиды, образовавшиеся в результате репликации хромосомы и соединенные в области центромеры. В дальнейшем в каждую дочернюю клетку попадает по одной такой хроматиде из данной хромосомы, и каждая из них достраивает себе пару. Поэтому генетическая информация в них одинаковая, схожая.

6. Что представляет собой некроз? Апоптоз? В чем заключается сходство и различия некроза и апоптоза?

Некроз — отмирание клеток и тканей в живом организме, вызванное действием повреждающих факторов. Причинами некроза может быть воздействие высоких и низких температур, ионизирующих излучений, различных химических веществ (в том числе токсинов, выделяемых болезнетворными микроорганизмами). Некротическая гибель клеток наблюдается также в результате их механического повреждения, нарушения кровоснабжения и иннервации тканей, при аллергических реакциях. Апоптоз — запрограммированная гибель клеток, регулируемая организмом. В ходе развития и функционирования организма часть его клеток погибает без непосредственного повреждения.

7. Каково значение запрограммированной гибели клеток в жизни многоклеточных организмов?

Апоптоз как бы прерывает бесконечность клеточных делений. От своего «рождения» до апоптоза клетки проходят определенное количество нормальных клеточных циклов, при которых не наблюдается сбоя генетической информации.

8. Как вы думаете, почему у подавляющего большинства живых организмов основным хранителем наследственной информации является ДНК, а РНК выполняет лишь вспомогательные функции?

Молекулы РНК гораздо менее стабильны и поэтому используются либо как промежуточные передатчики информации (мРНК), либо как функциональные структуры живущие много менее одного клеточного цикла (тРНК, рРНК и т.д.).