Vinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.xVinaora Nivo Slider 3.x

Живые организмы состоят из клеток, рост и деление которых нуждается в запрограммированных последовательных событиях и процессах, составляющих клеточный цикл. Некоторые из этих процессов происходят непрерывно, как, например, синтез белков и липидов. Другие, как, например, синтез ДНК, носят прерывистый характер и связаны с процессом клеточного деления.

Клеточный цикл

В каждом клеточном цикле объединяются два динамических и качественно различных периода:

  • интерфаза,
  • митоз

Необходимо подчеркнуть, что процесс клеточного размножения основан на репликации ДНК, синтез которой происходит в периоде S интерфазы клеточного цикла. Интерфаза является наиболее длительным периодом клеточного цикла (90%), этот период представляет собой этап, когда клетка имеет интенсивную биосинтетическую активность (синтез ДНК, РНК, белков), обеспечивая необходимые условия для осуществления клеточного деления. Интерфаза подразделяется на три периода, известные как:

  • Период G1 – пресинтетический или постмитотический период, во время которого: - возобновляется процесс транскрипции и белкового синтеза, блокированные во время митоза; - происходит деконденсация хроматина – важный процесс для активации транскрипции генов; - происходит реорганизация ядрышек; - клетка содержит диплоидный набор монохроматидных хромосом (2n = 2с).
  • Период S – синтетический период, характеризуется: - полуконсервативной асинхронной репликацией молекул ДНК; - удвоением количества ДНК; - двухроматидными хромосомами (2n = 4с); - параллельным синтезом гистоновых и негистоно- вых белков, участвующих в синтезе и упаковке ДНК; - удвоением центриолей.
  • Период G2 – постсинтетический или премитотический, в котором процессы транскрипции и белкового синтеза происходят с той же интенсивностью, что и в периоде G1, это обеспечивает необходимые условия для митоза.

Митоз и цитокинез. Клеточное деление начинается делением ядра (митоз) и завершается делением цитоплазмы (цитокинез). Митоз и цитокинез занимают короткий период клеточного цикла (10%) и носят название митотического периода. Митоз, однажды начавшись, представляет собой непрерывный процесс. Однако для изучения и описания его условно подразделяют на четыре этапа:

  • профазу,
  • метафазу,
  • анафазу,
  • телофазу.

Профаза характеризуется наличием в ядре двухроматидных хромосом. Эти хроматиды, соединенные на уровне центромеры, представляют собой цитологическую картину процесса репликации ДНК. Хромосомы сильно конденсируются, утолщаются и становятся видимыми; по обе стороны центромеры образуются по одному кинетохору. В конце профазы исчезает ядрышко и диссоциирует ядерная оболочка. Одновременно организуется аппарат деления: центриоли перемещаются к противоположным полюсам клетки, формируется веретено деления путем сборки микротрубочек.

 Метафаза. Нити веретена деления связывают центриоль и хромосому с помощью кинетохоров. Хромосомы, соединенные с веретеном деления, располагаются в экваториальной плоскости, образуют метафазную пластинку. На этой стадии хромосомы максимально спирализованы и представляют собой оптимальную форму для цитологического изучения.

Анафаза начинается с продольного разделения центромеры каждой хромосомы, расхождения сестринских хроматид и завершается одновременной их миграцией к противоположным полюсам клетки. На этом этапе хромосомы становятся монохроматидными, и клетка содержит тетраплоидный набор хромосом (4n = 4с).

Телофаза. В телофазе заканчивается миграция хромосом к полюсам клетки, у каждого полюса содержится 2n монохроматидных хромосом (диплоидный набор). Начинается прогрессирующая деспирализация хромосом и возврат наследственного материала в состояние интерфазного хроматина. Нити веретена деления диссоциируют, вновь появляются ядерные мембраны вокруг каждой группы хромосом, вновь организуются ядрышки.

Цитокинез завершает процесс деления. Происходит разделение цитоплазматической массы на две половины и разделение клеточных органелл. Каждая дочерняя клетка наследует в результате цитокинеза набор клеточных компонентов. Увеличение количества всех компонентов клетки не требует точного контроля. Если в клетке имеется много молекул или органелл определенного типа, то достаточно того, чтобы число их приблизительно удвоилось за цикл, и они затем примерно поровну разделились между двумя дочерними клетками. Рост органелл происходит задолго до начала цитокинеза. Увеличение количества клеточных органелл реализуется различными путями. Митохондрии растут и делятся полуавтономно, аппарат Гольджи и ЭПС фрагментируются на пузырьки, которые служат для образования новых клеточных органелл, в то время как рибосомы размножаются путем образования комплекса рРНК и рибосомальных белков. В отношении ДНК такое удвоение и распределение должно быть совершенно точно, и для этого нужен специальный механизм: репликация ядерной ДНК. Этот механизм обеспечивает образование генетически идентичных клеток, как между собой, так и с материнской клеткой.

Митотическое деление является основой размножения соматических клеток, обеспечивает эмбриогенез, рост многоклеточного организма, определяет биомассу организма и регенерацию тканей.

В настоящее время цитометрию принято подразделять на:

  • проточную,
  • статическую.

Первый вариант цитометрии осуществляется с помощью специальных приборов – проточных цитометров и сортеров. Для статической цитометрии могут быть использованы конфокальные микроскопы, а также более простые и дешевые системы анализа изображений, смонтированные на обычных люминесцентных микроскопах.

Существует много методик, которые с одинаковым успехом можно воспроизводить как с помощью проточной, так и статической цитометрии. Более того, статическая цитометрия в некоторых случаях позволяет получить более обширную информацию о клетках, причем ее производительность ненамного меньше проточной.

Метод проточной цитометрии сформировался за последние 30 лет на основе отдельных опытов по подсчету числа частиц и определению их размеров.

В настоящее время выпускают два основных типа приборов для проточной цитометрии :

  • простые в использовании аппараты, которые могут измерять флуоресценцию при двух и более длинах волн и светорассеяние под углом около 10º (малоугловое прямое рассеяние) и 90º;
  • большие клеточные сортеры, которые не только измеряют пять и более клеточных или ядерных параметров, но и сортируют частицы с заданным набором этих параметров.

Принципы проточной цитометрии весьма просты. Клетки или ядра поодиночке пересекают сфокусированный световой пучок, обычно лазерный. Свет определенной длины возбуждает молекулы флуоресцирующих красителей, связанных с различными клеточными компонентами, при этом при этом может происходить одновременное возбуждение нескольких разных красителей, что позволяет оценить сразу несколько клеточных параметров. Свет, испускаемый красителями, собирают с помощью системы линз и зеркал и разлагают на компоненты. Световые сигналы детектируют, преобразуют в электрические импульсы и далее в форму, удобную для компьютерной обработки и хранения информации.

Методом проточной цитометрии можно получать самые разные данные:

  • определять содержание в клетке ДНК и РНК, суммарное количество белков и количество специфических белков, узнаваемых моноклональными антителами,
  • исследовать клеточный метаболизм (например, измерять внутриклеточный рН), изучать транспорт ионов кальция и кинетику ферментативных реакций.

© 2015-2019 vseobiology.ru | При использовании материалов сайта - прямая ссылка на vseobiology.ru обязательна.

Электронный адрес для связи artemchichkov@gmail.com

^ Наверх