Підготовка до поділу
Здатність до поділу - найважливіша властивість кліток. Без поділу неможливо уявити собі збільшення числа одноклітинних істот, розвиток складного багатоклітинного організму з однієї заплідненої яйцеклітини, поновлення кліток, тканин і навіть органів, втрачених у процесі життєдіяльності організму.
Розподіл клітин здійснюється поетапно. На кожному етапі поділу відбуваються визначені процеси. Вони приводять до подвоєння генетичного матеріалу (синтезу ДНК) і його розподілу між дочірніми клітинами. Період життя клітини від одного поділу до наступного називається клітинним циклом.
Підготовка до поділу
Еукаріотичні організми, що складаються з клітин, що мають ядра, починають підготовку до розподілу на визначеному етапі клітинного циклу, в інтерфазі.
Саме в період інтерфази в клітці відбувається процес біосинтезу білка, подвоюються всі найважливіші структури клітки. Уздовж вихідної хромосоми з наявних у клітці хімічних сполук синтезується її точна копія, подвоюється молекула ДНК. Подвоєна хромосома складається з двох половинок - хроматид. Кожна з хроматид містить одну молекулу ДНК.
Интерфаза в клітинах рослин і тварин в середньому триває 10 - 20 год. Потім настає процес розподілу клітки - мітоз.
Під час мітозу клітка проходить ряд послідовних фаз, у результаті яких кожна дочірня клітка одержує такий же набір хромосом, який був у материнській річки.
Мітоз (від грец. Mitos- нитка), непрямий розподіл, основний спосіб розподілу еукаріотних клітин. Біол. значення М. полягає в строго однаковому розподілі редуплікованих хромосом між дочірніми клітинами, що забезпечує утворення генетично рівноцінних клітин і зберігає наступність у ряді клітинних поколінь. У 1874 И. Д. Чистяков описав ряд стадій (фаз) М. у спорах плаунів, ще не ясно представляючи собі їхню послідовність. Детальні дослідження з морфології М. уперше були виконані Е. Страсбургером на рослинах (1876-79) і В. Флеммінгом на тварин (1882). Тривалість мітозу в середньому 1-2 ч. Різна для різних видів клітин. Процес залежить також і від умов зовнішнього середовища (температури, світлового режиму та інших показників).
В процесі М. умовно виділяють неск. стадій, поступово і безупинно переходять один в одного: профазу, прометафаза, метафазу, анафазу і телофазу. Тривалість стадій мітозу різна і залежить від типу тканини, фізіологічного. стану організму, зовнішні. чинників; наиб. найбільш тривалі перша й остання.
У профазі добре видні центріолі - утворення, що знаходяться в клітинному центрі і грають ролі в розподілі дочірніх хромосом тварин. (Нагадаємо, що у вищих рослин немає центріолей у клітинному центрі, що організує розподіл хромосом.) Ми ж розглянемо мітоз на прикладі тваринної клітини, оскільки присутність центріолей робить процес розподілу клітки більш наочним. Центриоли діляться і розходяться до різних полюсів клітини. Від центріолей простягаються мікротрубочки, що утворять нитки веретена розподілу, що регулює розбіжність хромосом до полюсів клітки.
Найважливіші ознаки профази - конденсація хромосом, розпад ядерець і початок формування веретена розподілу, зниження активності транскрипції (до кінця профази синтез РНК припиняється). Веретено розподілу утвориться або за участю центріолей, утворюючи мітотичний апарат (у клітках тварин і деяких нижчих рослин), або без них (в клітинах вищих рослин і деяких найпростіших). У водоростей, нижчих грибів і ряду найпростіших веретено може формуватися усередині ядра (т. Н. Закритий М.). Прометафаза починається розпадом ядерної оболонки на фрагменти і безладні рухи хромосом в центр. частини клітки, що відповідає зоні колишнього ядра. При "закритому М." оболонка ядра зберігається протягом усього М. Хромосоми спирализуются і в результаті цього коротшають і товщають, і їх уже можна спостерігати у світловий мікроскоп. Ще краще вони видні на наступній стадії мітозу - метафазі.
У Метафазі завершується формування веретена поділу. Хромосоми перестають рухатися і вибудовуються по екваторі веретена, утворити екваторіальну пластинку. При цьому добре видно, що кожна хромосома, що складається з двох хроматид, має перетяжку - центромеру (рис 2). Хромосоми своїми центромерами прикріплюються до ниток веретена поділу. Після розподілу центроміри кожна хроматида стає самостійною дочірньою хромосомою. Синтез білка знижений на 20-30% в порівнянні з інтерфазою. На цій стадії М. клітки наиб. чутливі до холоду, колхіцину, його похідним і ін. агентам, вплив яких руйнує веретено поділу і приводить до зупинення поділу клітин (К-мітоз). При низьких дозах агентів, що ушкоджують нормальний перебіг М. відновлюється через кілька годин після їх впливу; більш високі дози приводять або до загибелі клітки, або до її поліплоїдизації.
Анафаза - сама коротка стадія М. Характеризується поділом сестриних хроматид і розбіжністю хромосом до протилежних полюсів клітини. Швидкість їх руху в середньому 0,2-5 мкм / хв. У ряді випадків рух хромосом до полюсів клітки супроводжується додатковою. розбіжністю полюсів друг від друга.
Телофаза триває з моменту припинення руху хромосом до закінчення процесів, пов'язаних з реконструкцією дочірніх ядер (деспіралізація і активізація хромосом, утворення ядерної оболонки, формування ядерець), з руйнуванням веретена розподілу, поділом тіла материнської клітки на 2 дочірні й утворенням (в клітинах тварин) залишкового тільця Флеммінга. Вона починається після того, як дочірні хромосоми, що складаються з однієї хроматиди, досягли полюсів клітини. На цій стадії хромосоми знову деспирализуются і набувають такої ж вид, який вони мали до початку розподілу клітки в інтерфазі (довгі тонкі нитки). Навколо них виникає ядерна оболонка, а в ядрі формується ядерце, в якому синтезуються рибосоми. У процесі розподілу цитоплазми всі органели (мітохондрії, комплекс Гольджі, рибосоми та ін.) Розподіляються між дочірніми клітинами більш-менш рівномірно.
По завершенні цитотомії клітини вступають в інтерфазу, к-раю починається G1 - періодом наступного клітинного циклу.
У дослідах з температурно-залежними мутантами дріжджів і клітинних ліній ссавців показано, що перебіг М. обумовлюється активацією певних генів і синтезом специфічний. РНК і білка. Іноді М. вважають тільки розподіл ядра (каріокінез), до-рої не завжди супроводжується цитотомії - утворенням двох отд. клітин.
Таким чином, в результаті мітозу з однієї клітки виходять дві, кожна з яких має характерно для даного виду організму число і форму хромосом, а отже, постійна кількість ДНК.
Біологічне значення мітозу полягає в тому, що він забезпечує сталість числа хромосом у всіх клітинах організму. У процесі мітозу відбувається розподіл ДНК хромосом материнської клітини суворо порівну між виникаючими з її двома дочірніми клітинами. В результаті мітозу всі клітини тіла, крім статевих, отримують одну і ту ж генетичну інформацію. Такі клітини називаються соматичними (від грец. "Сома" - тіло).
Біологічний енциклопедичний словник Глав. ред. М.С.Гіляров
Загальна біологія підручник для 10-11 класів заг. учреж. Під ред. ак. Д. К. Бєляєва.