Životni ciklus stanica: faze, razdoblja. Životni ciklus virusa u stanici domaćina

Životni ciklus stanice uključuje početak njezina nastanka i kraj postojanja kao samostalne jedinice. Za početak, stanica se pojavljuje tijekom podjele svoje matične stanice i završava svoje postojanje zbog sljedećeg dijeljenja ili smrti.

Životni ciklus stanice sastoji se od interfaze i mitoze. To je u ovom razdoblju u razmatranju ekvivalentno staničnom.

Životni ciklus stanica: interfaza

To je razdoblje između dvije mitotske stanične diobe. Reprodukcija kromosoma odvija se slično reduplikaciji (polu-konzervativna replikacija) DNA molekule. U interfazi stanična jezgra okružena je posebnom membranskom membranom, a kromosomi su netipirani i nisu vidljivi s običnom svjetlosnom mikroskopijom.

Prilikom bojenja i fiksiranja stanica dolazi do nakupljanja visoko obojene tvari - kromatina. Važno je napomenuti da citoplazma sadrži sve potrebne organele. Time se osigurava potpuno postojanje stanice.

U životnom ciklusu stanica interfaza prati tri razdoblja. Razmotrite svaki od njih detaljnije.

Razdoblja životnog ciklusa stanica (međufaza)

Prvi od njih naziva se re-sintetika . Rezultat prethodne mitoze je povećanje broja stanica. Ovdje se transkripcija novostvorenih molekula RNK (informacijske) nastavlja, kao i molekule preostale RNA, sistematiziraju, proteini se sintetiziraju u jezgri i citoplazmi. Neke supstance citoplazme postupno se razdvajaju formiranjem ATP-a, njegove molekule su obdarene makroergijskim vezama, prenose energiju tamo gdje to nije dovoljno. u ovu ćeliju povećava se veličinom do majke. To razdoblje dugo traje u specijaliziranim stanicama, tijekom kojih obavljaju svoje posebne funkcije.

Drugo razdoblje poznato je kao sintetičko (sinteza DNA). Njegova blokada može zaustaviti cijeli ciklus. Ovdje se odvija replikacija DNA molekula, kao i sinteza proteina koji su uključeni u formiranje kromosoma.

DNA molekule počinju se vezati za protein, uzrokujući zadebljanje kromosoma. Istodobno se opaža reprodukcija centriola, što rezultira pojavom 2 para. Novi centriol u svim parovima postavljen je relativno star pod kutom od 90 °. Nakon toga, svaki par u razdoblju slijedeće mitoze vraća se na stanične polove.

Sintetičko razdoblje karakterizira i povećana sinteza DNA i oštar skok u stvaranju RNA molekula, kao i proteina u stanice.

Treće razdoblje - postsintetičko . Karakterizira ga prisutnost stanične pripreme za naknadnu podjelu (mitotička). To razdoblje u pravilu traje uvijek manje od drugih. Ponekad ispadne.

Trajanje generacijskog vremena

Drugim riječima, to je vrijeme trajanja životnog ciklusa stanica. Trajanje generacijskog vremena, kao i pojedinačna razdoblja, poprima različite vrijednosti za različite ćelije. To se može vidjeti iz donje tablice.

Dakle, najkraći životni ciklus stanica je u kambijalnim. Događa se da treće razdoblje potpuno ispadne - postsnthetic. Primjerice, kod štakora starog 3 tjedna u stanicama jetre smanjuje se na pola sata, trajanje generacijskog vremena je 21,5 sati, a trajanje sintetskog razdoblja je najstabilnije.

U drugim situacijama u prvoj fazi (presintetici) stanica akumulira svojstva za provedbu specifičnih funkcija, zbog činjenice da njezina struktura postaje složenija. Ako specijalizacija nije previše daleko, može proći kroz cijeli životni ciklus stanice s formiranjem 2 nove stanice u mitozi. U takvoj situaciji, prvo razdoblje se može značajno povećati. Primjerice, vrijeme generiranja u stanicama mišjeg kožnog epitela, to jest 585,6 sati, je u prvom razdoblju - presintetičko, te u stanicama periosta dječjeg štakora - 102 sata od 114.

Glavni dio tog vremena naziva se G0-razdoblje - provedba intenzivne specifične funkcije stanice. Mnoge stanice jetre ostaju u tom razdoblju, zbog čega su izgubile sposobnost mitoze.

Ako se dio jetre ukloni, većina njegovih stanica će se prebaciti na puni život, prvo na sintetički, zatim na postsintetski period, a na kraju - na mitotički proces. Dakle, za različite populacije stanica, reverzibilnost takvog G-perioda je već dokazana. U drugim situacijama stupanj specijalizacije toliko se povećava da u tipičnim uvjetima stanice više ne mogu mitotski dijeliti. Povremeno se u njima odvija endoreprodukcija. Kod nekih se to ponavlja više puta, kromosomi se toliko zgusnu da se mogu vidjeti u običnom svjetlosnom mikroskopu.

Tako smo saznali da u životnom ciklusu stanice interfazu prate tri razdoblja: presintetička, sintetička i postsintetska.

Podjela stanica

Ona je temelj reprodukcije, regeneracije, prijenosa nasljednih informacija, razvoja. Sama po sebi, ćelija postoji samo u međuvremenu između podjela.

Životni ciklus (dioba stanica) je razdoblje postojanja predmetne jedinice (ona počinje od trenutka pojavljivanja kroz podjelu matične stanice), uključujući i samu podjelu. Završava s vlastitom podjelom ili smrću.

Faze staničnog ciklusa

Ima ih samo šest. Sljedeće faze životnog ciklusa stanica su poznate:

1. Odjel. Ovdje nastavlja mitotsku podjelu.
2. Rast. Nakon podjele, stanica se povećava u volumenu. Ona doseže određenu veličinu.
3. Ostatak. U ovom trenutku još nije određena daljnja sudbina: stanica se priprema ili za podjelu ili za specijalizaciju.
4. Razlikovanje . Na kraju faze rasta stanica stječe odgovarajuće strukturne, funkcionalne značajke.
5. Zrelost. Stanica obavlja određene funkcije na temelju svoje specijalizacije.
6. Starenje. Slabljenje vitalnih staničnih funkcija. Dalje - bilo podjela ili smrt.

Trajanje životnog ciklusa, kao i broj faza u njemu, svaka stanica ima svoje. Tako u živčanog tkiva ćelije po završetku početnog embrionalno razdoblje prestaju se dijeliti, a onda funkcioniraju samo tijekom života samog organizma, a zatim umiru. No, embrijske stanice u fazi drobljenja najprije završe 1 podjelu, a zatim odmah, zaobilazeći preostale faze, nastavite do sljedećeg.

Metode diobe stanica

Od samo dva:

1. Mitoza je neizravna podjela stanica.
2. Mejoza je karakteristična za takvu fazu kao što je sazrijevanje zametnih stanica, podjela.

Sada ćemo detaljnije saznati što čini životni ciklus stanične mitoze.

Neizravna dioba stanica

Mitoza je neizravna podjela somatske stanice. To je kontinuirani proces, čiji je rezultat prvo udvostručenje, zatim jednaka raspodjela između stanica kćeri nasljednog materijala.

Biološka vrijednost neizravne diobe stanica

Sastoji se od sljedećeg:

1. Rezultat mitoze je stvaranje dvije stanice, od kojih svaka sadrži isti broj kromosoma kao i majka. Njihovi kromosomi nastaju točnom replikacijom DNA majke, zbog čega geni stanica kćeri uključuju identične nasljedne informacije. Genetski su identični s roditeljskom stanicom. Dakle, možemo reći da mitoza osigurava identitet prijenosa nasljednih informacija na stanice kćeri od roditelja.

2. Rezultat mitoze je određeni broj stanica u odgovarajućem organizmu - to je jedan od najvažnijih mehanizama rasta.

3. Veliki broj životinja, biljaka ga razmnožava aseksualno putem mitotske stanične diobe, stoga je mitoza osnova vegetativne reprodukcije.

4. To je mitoza koja osigurava potpunu regeneraciju izgubljenih dijelova, kao i staničnu zamjenu, koja se pojavljuje u određenoj mjeri u svim višestaničnim organizmima.

Tako je postalo poznato da se životni ciklus somatske stanice sastoji od mitoze i interfaze.

Mehanizam mitoze

Podjela citoplazme i jezgre - 2 neovisna procesa koji se odvijaju kontinuirano, sekvencijalno. Ali za praktičnost proučavanja događaja koji se događaju tijekom perioda podjele, on je umjetno ograničen na 4 faze: pro-, meta-, ana-, telofaza. Njihovo trajanje varira ovisno o tipu tkiva, vanjskim čimbenicima, fiziološkom stanju. Najduža su prva i posljednja.

profaza

Primjetan je porast u jezgri. Kao rezultat toga, dolazi do spiralizacije zbijanja, skraćivanja kromosoma. U kasnijoj profazi, struktura kromosoma je već jasno vidljiva: 2 kromatide, koje su povezane centromerima. Počinje kretanje kromosoma do ekvatora ćelije.

Vreteno podjele formira se iz citoplazmatskog materijala u profazi (kasno), koja se formira uz sudjelovanje centriola (u životinjskim stanicama, u više donjih biljaka) ili bez njih (stanice nekih protozoa, viša biljaka). Nakon toga, od centriola počinju se pojavljivati ​​2-tipna vlakna vretena, točnije:

• oslonac koji povezuje polove stanica;
• kromosomske (povlačenje) koje se sijeku u metafazi s kromosomskim centromerima.

Na kraju ove faze nuklearna membrana nestaje, a kromosomi se slobodno nalaze u citoplazmi. Obično jezgra nestaje malo ranije.

metafaza

Njezin početak je nestanak nuklearne ovojnice. Kromosomi se prvo poravnavaju u ekvatorijalnoj ravnini, tvoreći metafaznu ploču. U isto vrijeme, kromosomski centromeri su strogo smješteni u ekvatorijalnoj ravnini. Vretenasta vlakna spajaju se s centromerima kromosoma, a neki od njih prelaze s jednog pola na drugi bez učvršćivanja.

Anafaza

Njegov se početak smatra podjelom centromera kromosoma. Kao rezultat, kromatidi se transformiraju u dva odvojena kromosoma kćeri. Nadalje, potonji počinju odstupati prema staničnim polovima. Oni, u pravilu, u ovom trenutku imaju poseban V-oblik. Ovo odstupanje se postiže ubrzanjem navoja vretena. Istovremeno se nastavlja izduženje potpornih navoja, što rezultira međusobnim odvajanjem polova.

Telofaza

Ovdje se kromosomi skupljaju na staničnim polovima, a zatim rastavljaju. Sljedeće je uništenje podjele vretena. Oko kromosoma nastaje nuklearna membrana stanica kćeri. Dakle, kariokineza je dovršena, a zatim se provodi citokineza.

Mehanizmi ulaska virusa u stanicu

Samo su dvije:

1. Spajanjem virusnih superkapsida i staničnih membrana. Kao rezultat, nukleokapsid se oslobađa u citoplazmu. Nakon toga, uočena je primjena svojstava virusnog genoma.

2. Kroz pinocitozu (receptor-posredovana endocitoza). Ovdje je vezanje virusa na mjestu resice s receptorima (specifičnim). Potonji se uvlači u unutrašnjost stanice, a zatim pretvara u tzv. Bočicu s resama. Ona, zauzvrat, sadrži apsorbirani virion, spaja se s privremenom srednjom vezikulom, koja se naziva endosom.

Razmnožavanje unutarstaničnog virusa

Nakon prodora u stanicu, genom virusa potpuno podređuje svoj život vlastitim interesima. Kroz sustav sinteze proteina u stanici i njezinim sustavima za generiranje energije, ona utjelovljuje vlastitu reprodukciju, žrtvujući, u pravilu, život stanica.

Donja slika prikazuje životni ciklus virusa u stanici domaćinu (šuma Semliki je predstavnik roda Alphvirus). Njegov genom je predstavljen jednolančanom, pozitivnom, ne-fragmentiranom RNA. Tu je virion opremljen superkapsidom, koji se sastoji od lipidnog dvosloja. Kroz njega prolazi oko 240 kopija niza glikoproteinskih kompleksa. Životni ciklus virusa počinje njegovom apsorpcijom na membrani stanice domaćina, gdje se veže na proteinski receptor. Prodiranje u stanicu provodi se putem pinocitoze.

zaključak

U članku je prikazan životni ciklus stanice, opisane su njegove faze. Pojedinosti o svakom interfaznom razdoblju.