Клетъчен жизнен цикъл Печат

Клетъчен жизнен цикъл

При многоклетъчните растения и животни в началото на зародишното развитие при всички клетки се наблюдава също редуване на растеж и делене, но във възрастния организъм този цикъл се запазва само за някои клетки. Например в растенията това са клетките на образувателната тъкан на кореновите връхчета, а в животните – епителните клетки на тънкото черво. Мнозинството клетки на възрастните организми преминават през цикъла много бавно или излизат от него завинаги. Тези клетки спират да се делят и съществуват в непроменен вид до смъртта си, която настъпва поради заболяване или остаряване /кръвни клетки/, или до смъртта на целия организъм /мускулните и нервните клетки в животните, покривните и паренхимните клетки в растенията/. Такива клетки са специализирани за изпълнение на определена функция. Специализирайки се обаче, те загубват способността си да се делят.

Следователно за едни клетки жизненият път преминава в цикъла растеж – делене, а за други продължава без делене до смъртта. Периодът от образуването на една клетка до разделянето и на две дъщерни клетки или до смъртта и се нарича жизнен цикъл /фиг.1./.

В клетките, които се делят може да се разграничат две фази, които обхващат последователни групи процеси: растеж и подготовка на клетката за делене – интерфаза / време между две деления/ и самото делене – митоза. Тъй като тези процеси са обвързани с деленето на клетката, те съставят митотичен цикъл. В такива случаи митотичният цикъл съвпада с жизнения цикъл /зародишни клетки, туморни клетки/. Обикновено интерфазата продължава 20 - 30 часа, докато митозата – 0,5 – 3 часа.

Подобна картина се наблюдава и в прокариотните клетки – техният жизнен цикъл се покрива изцяло с цикъла на делене / но те не се делят чрез митоза/. 

Жизненият цикъл съвпада с митотичния, когато клетката след възникването си навлиза в подготовка за ново делене.

През интерфазата клетката увеличава масата си, като синтезира разнообразни белтъци. Сред тях важно място заемат белтъци, необходими за деленето – за изграждане на делителното вретено и ядрени белтъци /пресинтетичен период/. Най – важното събитие, подготвящо митозата, е удвояването на генетичния материал на клетката – репликацията на ДНК /синтетичен период/. В края на интерфазата клетката се запасява и с енергия чрез синтезата на АТФ, която ще бъде необходима за протичането на митозата /постсинтетичен период/.

След като се появят в резултат на делене, клетките на многоклетъчния организъм могат да не влязат в подготовка за ново делене, тъй като при специализирането в организма се обособяват различни групи от клетки със специфична функция, процесът се нарича клетъчно диференциране. Тези групи от клетки оформят тъканите.

Червените кръвни клетки например, както и други клетки на кръвта, произлизат от недиференцирани кръвотворни клетки на червения костен мозък. Диференцирането на тези клетки се изразява в: намаляване размера на клетката, придобиване на дисковидна форма, изчезване на ядрото и на цитоплазмените органели /при бозайниците/, образуване и натрупване на хемоглобин, който пренася кислород и въглероден диоксид и същевременно загубване на делителната способнос 

При растителните клетки между деленето и диференцирането протича фаза, в която те увеличават размерите си повече от 50 пъти.

Клетъчно диференциране. След като при делене наследственият материал се предава в пълен комплект на следващото поколение клетки, коя е причината за появата на различия в устройството и функционира-нето на клетките? Кой решава тяхната съдба и показва какъв път на развитие да поемат? Науката частично е отговорила на тези сложни въпроси. Диференцирането на клетките не се дължи на частична загуба или изменение на генетичната програма. Генетичният „запис" в ДНК не се изменя нито количествено, нито качествено. Променя се способността на различните гени да дават информация за синтезата на белтъци.

По принцип по-голямата част от генетичната програма на клетките е блокирана. При диференцирането само отделни участъци (ге­ни) от нея се активират и се „презаписват", т.е. синтезира се иРНК, по чиято програма се синтезират белтъци. Това означава, че в клетката ще се синтезират не всички възмогни белтъци, структурата на които е записана в генетичната програма, а само тези, чиито запис в ДНК може да се презапише. като си представим, че в различни групи клетки се активират различни гени, ясно е защо ще се разбият различни по природа клетки. кой определя кои гени да се активират засега не е ясно, но може да се твърди, че начинът на диференциране на отделните клетки е заключен в наследствената програма и се регулира от вътрешни и външни фактори.

Клетъчното диференциране е необратим процес. На някои специализирани клетки могат бременно да възстановят делителната си способност при необходимост. Така при нараняване на кожата, нейните клетки, делейки се активно, запълват раната. При отстраняване на част от черния дроб в животни, неговите клетки след активно делене бързо възстановяват липсващия участък. Това по-казва, че в организма съществуват регулаторни механизми, които балансират клетъчното делене и диференциране според нуждите. когато тази регулация „излезе от строя", настъпват тежки последици. В едни случаи ненормално намалява скоростта на делене на клетките (например, ако се понижи продукцията на червени кръвни клетки, в организма се развива тежка анемия), а в други случаи -ненормално се увеличава скоростта на делене (например развиват се тумори).

При гръбначните животни централно място в регулирането на развитието на организма и диференцирането на клетките имат тиреоидните хормони на щитовидната жлеза.

Стареене и смърт на клетките.

Индивидуалното развитие на диференцираните клетки завършва със стареене и смърт. Стареенето е съпроводено с редица измене­ния - обезводняване на цитоплазмата, натрупване на инертни и токсични вещества, дегенерация на някои клетъчни органели и в резултат - понижаване на обменните процеси. Стареенето на клетката приключва с нейната смърт.

Стареенето и смъртта на клетките е общобиологичен процес - следствие от закономерно протичащи структурни и биохимични промени.

Алкохолът ускорява стареенето на клетките

Изследователите са установили, че пиенето вреди значително на онези части от клетката, които са свързани с преждевременното стареене, ускоряване на процеса на апоптоза (естествената смърт на клетката), както и риска от онкологични заволявания.

Според авторите на изследването алкохол ускорява този процес, при който дължината на теломерите се скъсяват, натрупват се клетъчни увреждания и в крайна сметка клетката остарява и умира.

Учените провели изследване, обхващащо 250 доброволци, някои от които пиели редовно, други посягали рядко към чашката, а трети изобщо не пиели. Всички участници в изследването били разделени на групи в зависимост от възрастта си, начина на хранене, стреса и въздействията на околната среда, които биха могли да окажат влияние върху дължината не теломерите.

Получените резултати показали, че дължината на теломерите била значително по-малка (между 2 и 3 пъти) при доброволците, които консумирали редовно алкохол, в сравнение с участниците от същата група, които не пиели.