Жизненный цикл клетки - ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ КЛЕТОК

Основой жизнедеятельности и развития всех живых форм является клетка. Репликация ДНК и последующее деление клеток играет важную роль в жизнедеятельности организмов. Размножение (пролиферация) клеток обусловливает процессы роста и формирования многоклеточных организмов, дифференцировки, обновления и регенерации (восстановления) их тканей. Согласно одному из положений клеточной теории, автором которого является Р. Вирхов, клетка может появиться только в результате деления себе подобной. Одноклеточные организмы размножаются также делением.

Непрерывность живого базируется на репродукции клеток. В размножении одноклеточных деление клетки воспроизводит новые организмы. Благодаря клеточному делению осуществляется воспроизведение многоклеточных организмов. Развитие организмов, размножающихся половым путем, начинается с одной оплодотворенной клетки (зиготы). В дальнейшем для поддержания структуры и нормального функционирования тканей и органов необходимо производить новые клетки на смену старым. Например, в организме человека, состоящем приблизительно из 10¹³ клеток, каждую секунду должны делиться несколько миллионов из них. Пролиферация (размножение) клеток обеспечивает рост и развитие многоклеточных организмов, обновление и регенерацию (восстановление) их тканей.

9.1. Жизненный цикл клетки

Период существования клетки, или жизненный цикл, начинается с момента ее появления в результате деления материнской клетки и может быть завершен ее собственным делением или гибелью (рис. 9.1).

Он может включать подготовку клетки к делению и само деление (митотический цикл), а также процессы, связанные с дифференцировкой и специализацией клеток на выполнении разнообразных функций в организме. В течение развития многоклеточного организма клетки размножаются, формируют ткани и органы многоклеточного организма, могут служить источником пополнения гибнущих в организме клеток. Клетки растут, а также выполняют специфические функции. В различных тканях и органах позвоночных и человека клетки имеют неодинаковую способность к делению и характеризуются разной судьбой. В зависимости от митотической активности составляющих их клеток различают обновляющиеся, растущие и стабильные ткани.

Рис. 9.1. Жизненный цикл клетки

В обновляющихся тканях, к которым относятся, например, эпителий желудочно-кишечного тракта, красный костный мозг, эпидермис кожи, многие клетки делятся митозом, что позволяет осуществлять быструю замену погибающих клеток за счет нового клеточного поколения. В этих тканях до 80% клеток постоянно находятся в митотическом цикле, их жизненный цикл фактически совпадает с митотическим. Такие клетки составляют фракцию роста. Часть из них является стволовыми клетками, обладающими способностью дифференцироваться в различных направлениях. Остальные клетки выходят из цикла, дифференцируются и приступают к выполнению специфических функций.

Основная популяция клеток растущих тканей существует в течение всей жизни, однако среди них есть способные к митотическому делению. В результате их размножения может наблюдаться увеличение органа. К таким органам можно отнести почки, печень, некоторые железы и др. В них только 5 — 10% клеток непрерывно делятся, а другие выходят из митотического цикла либо до, либо после митоза и дифференцируются. В случае потери тканью клеток вследствие травмы или заболевания часть этих специализированных клеток обратимо может утратить черты (дедифференцироваться), позволяющие выполнять специфические функции, вернуться в митотический цикл и разделиться. В результате их размножения может наблюдаться увеличение органа.

Стабильные ткани характеризуются отсутствием делящихся клеток. Клетки нервной и поперечнополосатой мышечной ткани практически не делятся после рождения организма, существуют в течение жизни, претерпевая возрастные изменения. Некоторые биологи полагают, что среди клеток стабильных тканей существует небольшая группа не делящихся, но и не дифференцированных стволовых клеток. В экспериментальных условиях их удается стимулировать к делению и последующей специализации.