Деление клеток

Основу размножения и индивидуального развития всех живых организмов составляет процесс деления клеток. Он происходит по-разному у прокариотов и эукариотов. Для кариотов характерно бинарное деление клеток. Деление эукариотических клеток происходит главным образом посредством митоза и мейоза. Отклонения от них мы не рассматриваем.

Бинарное деление прокариотических клеток

Рис. 6.14. Бинарное деление прокариотических клеток[1]

На рис. 6.14 указаны основные стадии бинарного деления. 1 — в исходном положении ДНК свернута в плотную спиральную форму; 2 — происходит репликация ДНК; 3 — ДНК вытягивается к разным полюсам клетки, причем ее внешние (полюсные) части обе прикреплены к мембране; 4—5 — между реплицированной и родительской ДНК врастает новая мембрана; 6 — происходит разделение клеток; дочерняя клетка подобно родительской обладает плазмидами и рибосомами.

Митоз

Митозом (от греч. mitos — нить) называется непрямое деление родительских эукариотических клеток, приводящее к образованию генетически идентичных дочерних клеток. Увеличение популяции клеток приводит к росту тех организмов, которым они присущи. Митоз — это часть клеточного цикла, который кроме него включает интерфазу, т.е. период существования клетки вне ее деления. Интерфаза (от лат. inter — между) буквально как раз и означает «между делениями». Интерфазу часто делят на G^-фазу, 5-фазу и С2-фазу (рис. 6.15).

Gj-фаза (от англ, gap — зазор, промежуток) — клетка увеличивается в размерах, растет число органелл и объем различных веществ. Она либо выходит из процесса деления, либо приобретает способность реплицировать ДНК. Если она выходит из процесса деления, в который может вернуться позднее, то попадает в Ц()-фазу.

  • 5-фаза — это, прежде всего, репликация ДНК. Все остальные реакции обеспечивают тот или иной исход репликации.
  • (?2-фаза это стадия подготовки к митозу, производство необходимых для его осуществления вещества, в частности белков.
Клеточный цикл

Рис. 6.15. Клеточный цикл1

В митоз клетка вступает после 5-фазы, следовательно, количество ее молекул является удвоенным. Теперь их предстоит распределить на две клетки. Именно для этого природа изобрела митоз.

Основным объектом процесса митоза являются хромосомы (от греч. chroma — цвет и soma — тело). В световом микроскопе хромосомы видны как окрашенные в тот или иной цвет тельца. Состоят они из ДНК и белков, т.е. из хроматина. Хромосомы обладают формой, которая в схематическом виде приведена на рис. 6.16. Каждая из хромосом состоит из: 1 — двух хроматид (нитей); 2 — центромеры, которая разделяет3 — короткие подлинные плечи хроматид. Обратимся теперь к фазам митоза.

  • • Профаза. Происходит концентрация хромосом внутри ядра. Ядрышки распадаются. Впрочем, некоторые из них могут сохраняться. В плазме клетки начинает формироваться веретено деления. Происходит это следующим образом. Центросомы, представляющие собой главные центры организации микротрубочек в цитоплазме, первоначально находившиеся вблизи ядра, удаляются от него.
  • • Прометафаза. Распадается ядерпая мембрана. Центросомы образуют два полюса веретена, микротрубочки которого прикрепляются к хромосомам в местах их кинетохор, белковых образований, образующихся на цен- [2]

тромерах хромосом. В результате хроматиды оказываются связанными с противоположными полюсами веретена. Хромосомы располагаются в экваториальной области веретена.

Процесс митоза

Рис. 6.16. Процесс митоза

  • • Метафаза. Хроматиды обособляются друг от друга. Плечи хроматид параллельны друг другу. Клетка теряет нормальную форму, становится округлой, ядра нет, хромосомы представлены толстыми максимально укороченными нитями.
  • • Анафаза. Хромосомы делятся на не связанные друг с другом хроматиды, под действием натяжений трубочек веретена они расходятся к центросомам, образующим, как уже отмечалось, два полюса.
  • • Телофаза. Хромосомы разрыхляются, деконденсируются, транскрибируется РНК, вокруг них начинает формироваться ядерная мембрана.
  • • Цитокинез. Цитоплазма делится на две части, происходит окончательное формирование двух клеток, отгороженных друг от друга мембранами. Часто цитокинез не включается в митоз. В таком случае заключительной фазой митоза считается телофаза (от. др.-греч. telos — конец).

В данном месте, пожалуй, уместно разъяснение, касающееся приставок про- (лат. для), мета (греч. после), ана (лат. вверх), тело (греч. конец). Им не следует придавать какой-то нетривиальный смысл. Они просто используются для обозначения различных фаз митоза.

Мейоз

Мейозом (от греч. meiosis — уменьшение, убывание) называется деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза (рис. 6.17). Иначе говоря, диплоидный набор хромосом преобразуется в гаплоидный (от греч. gaploos — одиночный). Обратный переход, а именно от гаплоидного состояния к диплоидному, называется половым процессом.

Мейоз диплоидной клетки, состоящей из четырех хромосом

Рис. 6.17. Мейоз диплоидной клетки, состоящей из четырех хромосом1

  • • Профаза I. Гомологичные (подобные) хромосомы объединяются попарно и обмениваются участками (кроссинговер).
  • • Метафаза I. Гомологичные хромосомы по-прежнему сгруппированы попарно. В нашем случае получилось две пары, каждая из них содержит две гомологичные хромосомы и четыре хроматиды. Образуется веретено деления.
  • • Анафаза I. Гомологичные хромосомы расходятся к полюсам клетки.
  • • Телофаза I. Исходная диплоидная клетка (с четырьмя хромосомами) разделяется на две гаплоидные (по две хромосомы в каждой). Все хромосомы по-прежнему состоят из двух хроматид.
  • • Профаза И. Во время второго деления мейоза каждая из этих гаплоидных клеток делится еще раз.
  • • Метафаза И. Хромосомы уже не группируются попарно, а стоят поодиночке.
  • • Анафаза И. Сестринские хроматиды отделяются друг от друга и расходятся к полюсам.
  • • Теплофаза И. В итоге получаются четыре гаплоидные клетки, содержащие но две хромосомы, каждая хромосома состоит из одной хроматиды. [3]

Главное генетическое значение мейоза состоит в том, что он обеспечивает передачу генетической информации от одного организма к другому при половом размножении.

Выводы

  • • Основу размножения и индивидуального развития всех живых организмов составляет процесс деления клеток.
  • • Переход от прокариотических к эукариотическим клеткам ознаменовался существенным развитием механизма их деления.
  • • При митозе число клеток увеличивается.
  • • При митозе число клеток уменьшается, что необходимо для обеспечения полового размножения.

  • [1] URL: http:// vvw.en.wikipedia.org/wiki/File:Binary_Fission.png/
  • [2] URL: http:// vvw.en.wikipedia.org/wiki/File:Cell_Cycle_2-2.svg/
  • [3] Марков А. На пути к разгадке мейоза. URL: http:// www.elementy.ru/genbio/synopsis?discuss=170&return=l (Описание фаз мейоза взято из этой же статьи. — В. К.)
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >