Жизненный цикл это кратко в биологии

Обновлено: 04.07.2024

ЖИ́ЗНЕННЫЙ ЦИКЛ (англ. life cycle), 1) в био­ло­гии – со­во­куп­ность всех фаз раз­ви­тия ор­га­низ­ма от оп­ло­до­тво­рён­ной яй­це­клет­ки до ста­дии зре­ло­сти, ко­гда ор­га­низм ста­но­вит­ся спо­соб­ным дать на­ча­ло сле­дую­ще­му по­ко­ле­нию. В про­стей­шем слу­чае Ж. ц. вклю­ча­ет толь­ко од­но по­ко­ле­ние: от зи­го­ты до взрос­ло­го ор­га­низ­ма (напр., у боль­шин­ст­ва по­зво­ноч­ных), в бо­лее слож­ных – неск. по­коле­ний (см. Че­ре­до­ва­ние по­ко­ле­ний ). При этом на про­тя­же­нии Ж. ц. про­ис­хо­дит сме­на раз­ных спо­со­бов раз­мно­же­ния – напр., обыч­ное по­ло­вое раз­мно­же­ние сме­ня­ет­ся пар­те­но­ге­не­зом (у тре­ма­тод, ря­да круг­лых чер­вей, ко­ло­вра­ток, даф­ний, тлей и др.) или бес­по­лым раз­мно­же­ни­ем пу­тём по­пе­реч­но­го де­ле­ния или об­ра­зо­ва­ния мно­го­кле­точ­ных ве­ге­та­тив­ных тел (в т. ч. у ки­шеч­но­по­ло­ст­ных – сци­фо­ид­ных и гид­ро­ид­ных, у обо­лоч­ни­ков – ас­ци­дий, сальп). Со­от­вет­ст­вен­но про­дол­жи­тель­ность Ж. ц. оп­ре­деля­ет­ся дли­тель­но­стью су­ще­ст­во­ва­ния од­но­го по­ко­ле­ния (напр., од­но­лет­ние, дву­лет­ние и мно­го­лет­ние рас­те­ния) или чис­лом по­ко­ле­ний (ге­не­ра­ций) в со­ста­ве од­но­го Ж. ц. На­ря­ду с ак­тив­ной фа­зой дли­тель­ность Ж. ц. вклю­ча­ет так­же пе­ри­од по­коя, или диа­пау­зы.

Почти все клетки характеризуются наличием определенного жизненного цикла.

Что такое жизненный цикл клетки?

Жизненный цикл — это промежуток жизни клетки, который начинается в момент ее возникновения и заканчивается, когда завершается деление или клетка гибнет.

На протяжении жизненного цикла в клетке происходит множество различных процессов:

  • рост;
  • развитие;
  • дифференциация;
  • функционирование и др.

Из каких этапов состоит клеточный цикл?

Клеточный цикл включает продолжительный период интерфазы, а также короткие периоды митоза и цитокинеза.

К примеру, лейкоциты характеризуются 10-минутными митозом и цитокинезом, а также более чем 24-часовым промежутком интерфазы.

Интерфаза — это период жизни клетки, на протяжении которого она не делится.

В этот промежуток времени клетки нацелена на поддержание своего гомеостаза и выполнение определенных функций.

В ходе исследований различных групп клеток отдельного организма ученые пришли к выводу, что почти все они находятся в интерфазе. Только 1% клеток задействуется в процессе митоза.

Цикл клетки с делением в конце — характерная особенность большинства разновидностей клеток многоклеточного организма и всех одноклеточных организмов.

Клетки различаются длительностью не только всего цикла, но и отдельных его периодов. Причем эти различия встречаются даже в различных тканях одного организма.

Продолжительность клеточного цикла у людей для эпителиальных клеток — от 10 до 20 суток, для лейкоцитов — 4-5 суток, для клеток костного мозга — от 8 до 12 часов.

Сколько будет жить клетка закладывается генетически и передается по наследству.

Существует определенный этап жизнедеятельности клетки, когда происходит образование специальных белковых молекул. Определенная их концентрация указывает на необходимость деления или гибели.

Периоды интерфазы

Интерфаза является периодом жизненного цикла клетки, который характеризуется ее жизнью, функционированием и подготовкой к делению.

Окончание предыдущего цитокенеза — это начало интерфазы и всего клеточного цикла.

Пресинтетический период

Первый период интерфазы называется пресинтетическим или G₁. Он характеризуется тем, что закодированная в ДНК генетическая информация находится в состоянии максимального функционирования. ДНК отвечает за синтез РНК и белков. Это наиболее длительный период, во время которого происходит рост клеток, дифференциация с выполнением соответствующих функций.

Ядра клеток содержат диплоидный набор хромосом: в каждой из них находится одна молекула ДНК. Генетическая формула клетки в этот период выглядит так: 2n2c (n обозначает гаплоидный набор хромосом, а с — количество копий ДНК).

Синтетический период

Следующий период — синтетический или S. В этот период происходит синтез и удвоение ДНК. Как результат — каждая хромосома включает два хроматида и две дочерние молекулы ДНК (они соединены в участке центромеры). Происходит увеличение количества генов в два раза. Количество белков хроматина тоже увеличивается. Генетическая формула имеет вид — 2n4c.

Важный момент во время подготовки клетки к делению — репликация ДНК. Именно репликация составляет основу и бесполого, и полового размножения. Поэтому только в этом случае можно говорить о непрерывности жизни.

Начало синтетического периода связано с началом синтеза ДНК. Как только начинается удвоение ДНК, клетка теряет возможность вернуться на предыдущий период и имеет только один вариант — деление.

Начало синтетического периода также называют точкой рестрикции. Запуск синтеза ДНК происходит после появления специальных сигнальных молекул белков-активаторов этой фазы. В конце периода, после полной репликации ДНК, происходит разрушение белка-активатора и переход клетки к следующему периоду.

Нейроны и мышечные клетки способны функционировать на протяжении всей жизни организма.

Постсинтетический период

Следующий этап — постсинтетический или G₂. На этом этапе клетки готовятся к процессу митоза. Цитоскелет постепенно разрушается, осуществляется конденсация и спирализация хроматина. Отмечается усиление синтеза АТФ, белков, РНК, липидов и углеводов. Также происходит формирование новых клеточных органелл.

Клетки существенно увеличиваются в размерах. Кроме того, осуществляется синтез специальных белков-регуляторов, которые способствуют тому, чтобы клетка из этого этапа перешла к делению.

Постсинтетический период плавно перетекает в профазу митоза. Это момент, когда с помощью светового микроскопа впервые можно заметить хромосомы, сформированные из хроматина.

Окружающие клетки и гуморальные факторы организма контролирует жизненный цикл клеток многоклеточного организма. Большая роль в процессе регуляции отводится также специальным белкам, которые образует сама клетка под влиянием собственной генетической программы.

Какие процессы происходят в клетке в период интерфазы?

Если перечислять, какие процессы происходят в клетке в период интерфазы и готовят клетку к делению, то обязательно стоит упомянуть спирализацию и сокращение половинок хромосом (хроматид), удвоение центриолей, синтез белков будущего ахроматинового веретена, синтез высокоэнергетических соединений (в частности, АТФ).

Рост клетки завершается. Клетка готова вступить в профазу следующего митоза.

Цитокенез

За митозом следует такой этап клеточного цикла как цитокенез или деление цитоплазмы.

Начинается все с образования по экватору материнской клетки животных организмов перетяжки. Она, в частности, формируется еще в телофазе митоза. Микрофилламенты цитоскелета, образующие сократительное кольцо, формируют перетяжку деления. Кольцо постепенно становится меньше, а перетяжка все больше углубляется по всему периметру. Через определенный промежуток времени происходит деление материнской клетки на две дочерние.

Цитоскелет принимает активное участие в образовании перетяжки и ее углублении, в полном делении дочерних клеток. По окончании цитокенеза в дочерних клетках есть все компоненты материнской клетки.

В случае, если после митоза не происходит цитокенез, образуются многоядерные клетки.

Все живые организмы имеют определенный период развития, который должен обеспечить непрерывность существования вида.

Жизненный цикл – это период между двумя одинаковыми фазами двух или большего количества поколений.

На протяжении жизненных циклов наблюдается чередование ядерных фаз. У многоклеточных животных и высших растений жизненные циклы сопровождаются гаметной редукцией. Зиготная редукция присутствует в жизненных циклах некоторых зеленых водорослей, грибов, одноклеточных животных. Жизненные циклы бывают простыми и сложными.

Простые жизненные циклы

Простой жизненный цикл – это такой цикл, у которого все последовательные поколения не отличаются друг от друга и не сопровождается сменой поколений.

Такой вид цикла свойственен животным с прямым типом развития. Это, к примеру, пресноводная гидра, планария молочно-белая, дождевой червь, речной рак, рептилии, птицы и, конечно, млекопитающие.

Сложные жизненные циклы

Сложный жизненный цикл – это вид цикла, который сопровождается сложными превращениями организма или сменой поколений, которые существенно отличаются между собой.

Его можно проследить на протяжении жизни одной особи, если он происходит с метаморфозом, или на протяжении нескольких поколений, если они последовательно сменяют друг друга.

У бурых водорослей и у всех высших растений жизненные циклы сложные, поскольку они сопровождаются закономерным чередованием поколений. Это половое поколение (гаметофит) и неполовое (спорофит). Гаметофит имеет, как правило, гаплоидный набор хромосом, а спорофит – диплоидный. Только в жизненном цикле мохообразных преобладает половое поколение, а у плаунообразных, хвощей и папоротникообразных доминирует спорофит.

Готовые работы на аналогичную тему

Гаметофит может быть двудомным и однодомным. У однодомного гаметофита на одной особи развиваются как женские, так и мужские половые органы (антеридии и архегонии). У двудомных гаметофитов (таких растений, как кукушкин лен, хвощ полевой) женские и мужские органы формируются на разных особях. Уникальное приспособление возникло у мохообразных. Там спорофит развивается на гаметофите и получает от него питательные вещества. У других высших споровых растений гаметофит является самостоятельным организмом. Но его размеры существенно меньше, чем размеры спорофита.

У семенных растений также существует смена поколений. Но половое поколение значительно редуцировано. Например, у покрытосеменных мужской гаметофит являет собой пыльцовое зерно, состоящее всего из трех клеток – одной вегетативной клетки и двух спермиев. Все они гаплоидные. А женский гаметофит представлен зародышевым мешком, состоящим из семи клеток – шести гаплоидных (яйцеклетка, две синергиды, три клетки-антипода) и диплоидной центральной клетки.

Чередование полового и неполового поколений наблюдается и у животных. Например, сцифоидные медузы имеют неполовое поколение – полипы. Полипы размножаются с помощью почкования, образуя новые полипы. С помощью поперечного деления полипы дают начало особям полового поколения – медузам. Медузы – раздельнополые особи. Они вырабатывают половые клетки и выпускают их в окружающую среду. После оплодотворения яйцеклетки образуется реснитчатая личинка. Она некоторое время свободно плавает, а затем оседает на дно и дает начало полипу.

У таких животных, как сосальщики или у некоторых членистоногих наблюдается чередование поколений, которые размножаются половым путем и партеногенетическим (дафнии).

У некоторых животных можно наблюдать чередование раздельнополого и гермафродитного поколений (круглый червь рабдитис, паразитирующий в легких амфибий).

Смена поколений, которые размножаются разными способами, усиливает комбинативную изменчивость и способствует лучшей адаптации вида к меняющимся условиям среды.


Период жизни клетки от момента её образования до образования дочерних клеток или гибели, называется клеточным или жизненным циклом клетки. Продолжительность цикла у разных клеток отличается. Эукариотическая клетка может жить от 20 минут до нескольких лет.

Стадии

Процессы в жизненном цикле клетки направлены на подготовку к передаче генетической информации дочерним клеткам и выполнение специфичных функций (выделение секретов, перенос кислорода, передача сигналов). За это время клетка растёт, дифференцируется, синтезирует необходимые вещества, удваивает молекулы ДНК. Достигнув зрелости, клетка размножается.

Таким образом, клеточный цикл включает две стадии, которые подробно описаны в таблице.

Стадия

Период

Описание

Период клеточного роста или интерфаза

Начинается от момента образования клетки. Наблюдается интенсивный рост, накопление и синтез веществ, запас энергии

Происходит удвоение (репликация) ДНК, синтез белков, образование хромосом (формирование двух хроматид), удвоение центриолей

Накапливается энергия, происходит удвоение митохондрий и хлоропластов, синтез белков, необходимых для постройки микротрубочек

Образование двух дочерних ядер

Равномерное распределение цитоплазмы и органелл между двумя дочерними клетками

Фазы интерфазы

Рис. 1. Фазы интерфазы.

Клетка не может постоянно делиться благодаря апоптозу. Это процесс, программирующий самоликвидацию клетки. Она распадается на множество частей, которые захватывают макрофаги путём фагоцитоза и переваривают. Смысл апоптоза в уничтожении дефектных клеток, обновлении тканей, регуляции численности клеток, преобразовании формы тела (самоуничтожение хвоста лягушки, опадание листьев).

Деление

Клетки бывают двух типов:

  • соматические– образуют тело многоклеточного организма и не принимают участия в половом размножении;
  • гаметы– половые клетки, отвечающие за воспроизводство.

Соматические клетки, вне зависимости от специализации, образуются в результате митоза. Это непрямое деление клетки с образованием веретена деления, состоящего из микротрубочек центриолей.
Включает пять фаз:

  • профазу– хромосомы скручиваются, исчезают ядрышки и ядерная оболочка, центриоли расходятся к полюсам клетки и начинают выстраивать веретено деления;
  • прометафазу– хромосомы попадают в цитоплазму и соединяются с нитями веретена деления;
  • метафазу– хромосомы выстраиваются на экваторе клетки, каждую хромосому за центромеру удерживают две нити веретена деления;
  • анафазу– хроматиды разъединяются и оттягиваются нитями к полюсам клетки, органоиды также расходятся к полюсам;
  • телофазу– хроматиды раскручиваются, формируются ядерные оболочки и ядрышки, синтезируется РНК, разрушается веретено деления, происходит цитокинез.

Митоз

Рис. 2. Митоз.

Гаметы возникают при мейозе. Это более сложный и специфичный процесс, который в женских и мужских особях протекает по-разному. Состоит из двух стадий (I и II), каждая из которых включает:

Читайте также: