О.И. Епифанова - Лекции о клеточном цикле (1129781), страница 7
Текст из файла (страница 7)
У многоклеточных же организмов этот переход начинает играть, кроме того, сложную регуляторную роль. Прежде всего, прекращение пролиферации клеток в тканях многоклеточ ного организма создает предпосылки для выполненияя ими специфических функций в соответствии с дифференцировкой, что может происходить как по окончании митоза (переход в состояние К,), так и по завершении синтеза ДНК (переход в состояние К,). Особое значение состояние покоя имеетдля функционирования стволовых клеток, которые, обладая неограниченной способностью к самоподдержанию, полностью сохраняют в то же время, с одной стороны, пролиферативный потенциал, а с другой — возможность образовывать функционально специализированные поколения клеток разной степени зрелости, как это происходит, в частности, при гемопоэзе. Смена периодов покоя и активной пролиферации клеток лежит также в основе координированного роста и регуляции численности и размеров клеточных популяций в пределахткани и органов.
Филигранные исследования Жинкина и Самошкиной (71!1п(оп, БатозЫг(па, 1967) показали, что в процессе разрастания децидуальной ткани матки во время беременности клетки эпителия переходят в период О„, а по окончании беременности в О«переходят клетки соединительной ткани. Наконец, клетки, находящиеся в состоянии покоя, составляют регенерационный резерв ткани. При этом клетки в периоде К, можно рассматривать как резерв быстрого регенерационного ответа.
Литература Жинкин Л.Н. — В кн: »Клеточная днфференцирпвка и индукционные механизмы», !965, М., Наука, с. 233-241. Иванов В.Б. — «Клеточные основы роста растений». М., Наука, 1974. Апвеп!!сЫ 1..Н., Вазегва К. — Ехр. Сей Кез., 1974, 89, 255-262, Важгва К. — Сей Тавпе К3пе!., 1968, 1, 167-191. Вгопхз К.Г., К!с(ппопг! Е!Ч., %со!е Р.Х., К!сптопс К.М.Ч. — 1. Сей Рпуз1о!.. 1984, 121, 341-350. Вгоойз В.Р., П!дд1е Р.Ы. — У. СеП Бс!., 1988, 90, 601-612.
РеСовве 3.1., ОеКапГ Б. — Бс!епсе, 1968, ! 62, 698-699. Ер!гапона ОЛ., Тегв!гПгЬ Ч:Ч. — СеП Т1ввое Крег., 1969, 2, 75-93. 1а11Ьа 1..О. — 1. СеП. Сопгр. РЬув!о1., 1963, 143-145. !.а!!Па !..О. — Мед!с!ие, 1964, 43, 625-633. 1.еЫопд С.Р. — Ыаг! Сапсег!пвг, Мопо8гарЬ., 1964, 14, 119-145. МасКгппеу АА., БгоЫгпап Г., ВгесЬег О. — В!оод, 1962, !9, 349-358. Рагдее А.В.
— Ргос. Ыаг! Асад. БсЬ, 13БА, 1974, 71, 1286-!290. Опав!!ег Н. — 1и: «Се 0 РгоИегадоп», 1963 (Ед. Ьу $..Г. 1агпепоп апд П1. М, Р~у ), ОхГогд, В!ас!пвеП, р. 18-36. БппгЬ 1.А., Маг6п 1.. — Ргос. Ыаг! Асад. БсЬ 13БА, !973, 70, !263-1267. Бгее! О.О. — 1пгегп, 1. Пад!аг. В1о!., 1986, 49, 227-235.
Бвгапп М.М. — Сапсег Пев., 1958, 18, 1118-1160. Улпво Н., К!гаага О. — 1. СеП. РЬуюо!., 1985, 124, 177-181. ХЬ!и!г!и 1..Ы., БагповЬ!дпа Ы.А. — У. ЕгпЬгуо1. Ехр. МогрЬ., 1967, 17, 593- 605. ГЛАВА ТУ. ПРОЛИФЕРАТИВНЫЙ ПОКОЙ— ОСОБОЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ КЛЕТКИ Экспериментальные предпосылки изучения метаболизма покоящихся клеток Как мы уже видели, к началу 70-х годов наметилось усиление интереса к изучению метаболизма клеток в разных периодах цикла, а также в состоянии пролиферативного покоя.
Этому в немалой степени способствовало то обстоятельство, что предметом изучения стали не только асинхронно делящиеся клеточные популяции тканей сл иго или же биологические обьекты с естественно синхронным делением клеток (как, например, дробящиеся яйца животных, многоядерные плазмодии грибов, корневые меристемы прорастающих растений и т.п.), но также культуры клеток млекопитающих с искусственно синхронизированным прохождением клеточного цикла.
Суть процесса синхронизации заключается в воздействии на культивируемые клетки биохимическим, механическим или температурным фактором, препятствующим прохождению цикла, в результате чего значительная часть клеток аккумулируется а каком-либо определенном его периоде. После снятия ингибируюшего воздействия клетки с большей или меньшей степенью синхронности проходят следующие этапы цикла. Применение различных приемов сихронизации в совокупности с использованием клеточных культур, стимулированных митогенами, позволило сопоставлять метаболические и структурные характеристики пролиферирующих и покоящихся клеток в культуре, что в конечном итоге привело к представлению о пролиферативном покое как особом физиологическом состоянии клетки.
Структура клеточной поверхности и транспортная функция наружной мембраны Клеточная поверхность выполняет две основные функции, связанные с переходом покоящихся клеток в митотический цикл. Она воспринимает внеклеточные митогенные сигналы и обеспечивает транспорт в клетку необходимых веществ, принимающих участие в инициации пролиферативного ответа.
С помощью сканирующей электронной микроскопии было установлено, что на поверхности клеток, находящихся в экспоненциальной фазе роста, присутствуют многочисленные микроворсинки, в то время как при недостатке сыворотки или повышении плотности клеточной популяции число ворсинок снижается. Другим морфофункциональным признаком сглаживания микрорельефа клеточной поверхности в состоянии покоя можно считать также отсутствие складчатости. Структурные и конформационные изменения наружной (плазматической) мембраны покоящихся клеток включают в себя агрегацию внутримембранных частиц, снижение текучести липидов, экспрессии антигенов, способности аглютинироваться растительными лектинами и другие изменения, затрагивающие ее функции таким образом, что мембрана становится в целом более стабильной.
Что это означает? Известно, что мембраны животных клеток состоят на 60% из белков и на 40% из липидов. Основным компонентом последних являются фосфолипиды (75-90%), остальную же часть составляет холестерин. Уменьшение содержания в клетке холестери на снижает текучесть лип идов и усиливает связь фосфол илидов с мембранными белками, что способствует стабилизации мембраны. Именно такая картина наблюдается при переходе клеток в состояние покоя, причем уменьшается содержание не только самого холестерина, но также и его предшественников. Другим фактором, стабилизирующим мембрану, служит увеличение на поверхности покоящихся клеток серосодержащих глюкозамнногликанов — основных углеводных компонентов внеклеточного матрикса.
Пролиферируюшие клетки содержат в своем составе большое количество гиалуроновой кислоты и лишь незначительное количество гепарина (гепарансульфата), но при переходе в состояние покоя гепарин становится одним из основных компонентов поверхности (рис. 17). Гепарин и другие полисахарнды связывают ионы кальция и фиксируют мембранные белки, способствуя стабилизации мембраны. Описанные изменения поверхности покоящихся клеток вызывают снижение проницаемости плазматической мембраны для низкомолекулярных веществ: ионов, нуклеозидов, сахаров, некоторых аминокислот и полиаминов. Таким образом, существует хорошо выраженная корреляция между пролиферативным статусом клетки и скоростью поступления в нее питатель- Рис.! 7. Схема, иллюстрирующая распределение ионов кальция и серосодержаших глюкозаминогликанов в пролиферируюших(Р) и покояшихся (и) клетках.
! — Са", 2 — гепарин, 3 — гиалуроновая кислота. ф !й О< ив Аз ных веществ. В то же время низкая скорость проникновения молекул в клетку сама по себе не может служить причиной прекращения пролиферации. Точно так же и раннее усиление транспорта низкомолекулярных веществ в клетку после митогенной стимуляции (характерная составная часть плейотипического ответа), является хотя и обязательным, но не достаточным условием для вступления покоящейся клетки в цикл.
Структура и функции хроматина Хроматин покоящихся клеток, как правило, отличается высокой степенью конденсации, что свойственно как животным, так и растительным клеткам разного происхождения. Чем дольше клетки пребывают в состоянии покоя, тем более конденсированным становится их хроматин. С помощью ультрафиолетовой микроспектрофотометрии и микрофлуориметрии было обнаружено увеличение температурной устойчивости хромати на покоящихся клеток. Данные хроматографии нуклеопротеидов показывают, что комплекс ДНК- белок может находиться в двух альтернативных состояниях— релаксированном и стабилизированном — характерных соответственно для пролиферирующих и покоящихся клеток. При этом способность хроматина связывать интеркалирующие красители (акридиновый оранжевый и бромистый этидий), а также актиномицин Р снижается при переходе клеток в состояние покоя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
