Жизнен цикъл на клетката - Основни понятия в цитологията
Жизненият цикъл на клетката(клетъчен цикъл) е периодът от живота на клетката от едно делене до следващо или от делене до смърт. Клетъчният цикъл е различен за различните видове клетки. Интерфаза - периодът между деленията, в който протичат процесите на растеж, удвояване на молекулите на ДНК, синтеза на протеини и други органични съединения, делене на митохондрии и пластиди и растеж на ендоплазмения ретикулум. Интензивно се натрупва енергия. Митозата е разделяне, придружено от спирализиране на хромозомите и образуване на апарат, който осигурява равномерното разпределение на наследствения материал на майчината клетка между две дъщерни клетки. Мейозата е специален начин на клетъчно делене, в резултат на което броят на хромозомите се намалява наполовина и се образуват хаплоидни клетки.
Сравнение на процесите на митоза и мейоза.Митозата и мейозата имат еднакви фази на делене. Преди разделянето настъпва спирализация и дублиране на ДНК молекулите. В метафазата дублираните хромозоми са разположени на екватора на клетката. В метафазата двойки хомоложни хромозоми са разположени на екватора на клетката. Няма хромозомна конюгация. В профазата хомоложните хромозоми се конюгират и могат да обменят региони (кросингоувър). Дублирането на хромозоми се случва между деленията. Няма дублиране на хромозоми между първото и второто разделение. Две дъщерни клетки се образуват с диплоиден набор от хромозоми (2p). Образуват се четири клетки с хаплоиден набор от хромозоми (n). По време на профазата на митозата хромозомите се навиват, скъсяват и удебеляват. Хроматидите се отдалечават една от друга, оставайки свързани само чрез центромери. Метафазните хромозоми са X-образни, състоящи се от две хроматиди, чиито краища са се раздалечили. В анафаза всяка хромозома се разделя на отделни хроматиди, които се наричат дъщерни хромозоми. Приличат напръчки, огънати на мястото на първичното стесняване
Метафаза.Завършват процесите на хромозомна спирализация и формиране на вретено. Всяка хромозома е прикрепена чрез центромер към вретеновидна микротубула и пътува до централната част на клетката. Центромерите на хромозомите са разположени на равни разстояния от полюсите на клетката. Хроматидите се отделят една от друга
Анафаза(най-кратката). Настъпва центромерно делене и хроматидите се преместват към различни полюси на клетката. Всеки полюс има диплоиден набор от хромозоми. Настъпва деспирализация на хромозомите, около клъстери от хроматиди се образува ядрена мембрана, появяват се нуклеоли; дъщерните ядра приемат формата на интерфаза. Цитоплазмата на майчината клетка се дели. Образуват се две дъщерни клетки. Две дъщерни клетки се образуват с диплоиден набор от хромозоми
Профаза I.Започва спирализиране на хромозомите, но хроматидите на всяка от тях не се разделят. Хомоложните хромозоми се приближават, образувайки двойки - възниква конюгация. По време на конюгацията може да се наблюдава процес на кръстосване, по време на който хомоложните хромозоми обменят определени региони. В резултат на кръстосването се образуват нови комбинации от различни състояния на определени гени. След известно време хомоложните хромозоми започват да се отдалечават една от друга. Ядърцата изчезват, ядрената мембрана се разпада и започва образуването на вретеното на делене
Метафаза I.Влакната на вретеното се прикрепват към центромерите на хомоложни хромозоми, които не лежат в равнината на екваториалната плоча, а от двете й страни.
Анафаза I.Хомоложните хромозоми се отделят една от друга и се придвижват към противоположните полюси на клетката. Центромерите на отделните хромозоми не се разделят и всяка хромозома се състои от двехроматиди. Във всеки от полюсите на клетката се сглобява половин (хаплоиден) набор от хромозоми.
Телофаза I.Ядрената обвивка се формира. При животните и някои растения хромозомите се деспирализират и цитоплазмата се разделя.В резултат на първото делене се появяват клетки или само ядра с хаплоиден набор от хромозоми. Интерфазата между първото и второто разделение е намалена, ДНК молекулите не се удвояват по това време.
Профаза II. Хромозомите се спирализират, всяка от които се състои от две хроматиди, ядрото изчезва, ядрената мембрана се разпада, центриолите се преместват към полюсите на клетките и започва да се образува вретеното на делене. Хромозомите се приближават до екваториалната плоча.
Метафаза II.Спирализирането на хромозомите и образуването на делителното вретено са завършени. Хромозомните центромери са подредени в един ред по протежение на екваториалната плоча; към тях са прикрепени вретенообразни влакна.
Анафаза II.Центромерите на хромозомите се делят и хроматидите се отклоняват към полюсите на клетката поради скъсяването на вретенообразните влакна.
Телофаза II.Хромозомите се деспирализират, вретеното на делене изчезва, образуват се нуклеоли и ядрена обвивка. Извършва се разделяне на цитоплазмата.
Некроза.Този тип клетъчна смърт обикновено се свързва с нарушение на вътреклетъчната хомеостаза в резултат на нарушение на пропускливостта на клетъчните мембрани, което води до промяна в концентрацията на йони в клетката, с необратими промени в митохондриите, което незабавно води до спиране на всички жизнени функции, включително синтеза на макромолекули. Некрозата се причинява от увреждане на плазмената мембрана, потискане на активността на мембранните помпи под въздействието на много отрови, както и необратими промени в енергията с липса на кислород (с исхемия - запушване на кръвоносен съд) или отравянемитохондриални ензими (действие на цианидите). В същото време, с увеличаване на пропускливостта на плазмената мембрана, клетката набъбва поради нейното напояване, настъпва повишаване на концентрацията на Na + и Ca 2+ йони в цитоплазмата, подкисляване на цитоплазмата, подуване на вакуолни компоненти и разкъсване на техните мембрани, спиране на протеиновия синтез в цитозола, освобождаване на лизозомни хидролази и клетъчен лизис. Едновременно с тези промени клетъчните ядра също се променят в цитоплазмата: първо те стават компактни (пикноза на ядрата), но с набъбването на ядрото и разрушаването на мембраната му граничният слой на хроматина се разпада на малки маси (кариорексис) и след това настъпва кариолиза, разтваряне на ядрото. Характеристика на некрозата е, че големи групи клетки претърпяват такава смърт (например при инфаркт на миокарда поради спиране на доставката на кислород към част от сърдечния мускул). Често зоната на некрозата се атакува от левкоцити и в областта на некрозата се развива възпалителна реакция.
Апоптоза.В процеса на развитие на организмите и тяхното функциониране в зряло състояние, част от клетките непрекъснато умират, но без тяхното физическо или химическо увреждане настъпва, така да се каже, тяхната "безпричинна" смърт.
Процесът започва с факта, че клетките губят контакт със съседните клетки, те сякаш се свиват, възниква специфична кондензация на хроматин в ядрата по тяхната периферия, след това ядрото се фрагментира на отделни части, след което самата клетка се фрагментира на отделни тела, ограничени от плазмената мембрана - апоптотични тела. Апоптозата е процес, който води не до разтваряне на клетката, а до нейната фрагментация, разпадане.