Полная версия

Главная arrow География arrow БИОЛОГИЯ: КЛЕТКИ И ТКАНИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Типы митоза и репродукции клеток

В природе встречается несколько вариантов деления клеток (рис. 5.19).

Симметричный митоз. Наиболее распространенная в природе форма митоза, в результате которого получаются две одинаковые клетки. Такой тип митоза встречается в самообновляющихся популяциях клеток (стволовые и полустволовые клетки).

Асимметричный митоз. Тип митоза, при котором в генетически одинаковых клетках, деление цитоплазмы проходит неравномерно — одна клетка полностью повторяет материнскую по своим свойствам, другая — имеет признаки (свойства) отличные от материнской. Такая клетка начинает дифференцироваться. Это происходит из-за неравномерного распределения специальных белков — факторов дифференци- ровки, определяющих дальнейшую судьбу клетки после деления, или из-за неравномерного распределения цитоплазмы между дочерними клетками. Например: такой тип митоза характерен для стволовых клеток или при образовании яйцеклетки в мейозе.

Различные формы деления клеток

Рис. 5.19. Различные формы деления клеток:

А — открытый митоз в клетках животных и растений; Б — закрытый митоз у диатомовых водорослей; В — закрытый митоз у одноклеточных водорослей (динофлагеллят): 1 — фрагменты ядерной оболочки; 2 — центриоли;

  • 3 — микротрубочки веретена; 4 — ядерная оболочка; 5 — кинетохорные микротрубочки; 6 — пучки; 7 — ядерная оболочка; 8 —пучки микротрубочек в каналах ядра (веретено деления); 9 — сквозные каналы через ядро;
  • 10 — хромосомы

Амитоз (прямое деление клетки). Происходит редко. Амитоз — деление клетки, при котором ядро находится в интерфазном состоянии (деконденсированный хроматин, оболочка, отсутствие веретена деления). Происходит простая перетяжка ядра и его разделение на две части. При этом возможны различные нарушения в распределении наследственного материала. Чаще всего, амитоз встречается при патологии, при старении, дегенерации тканей.

Эндорепродукция (полиплоидия). Процесс многократного увеличения числа хромосом в результате:

  • • нерасхождения сестринских хроматид в анафазе митоза;
  • • нарушения цитокинеза (образование дву- и многоядерных клеток);

• блокирование перехода из фазы G2 к митозу. Такая клетка вступает в новый цикл репликации ДНК (фаза S) минуя митоз.

Полиплоидия — это нормальное явление в природе. Полиплоидные и многоядерные клетки встречаются у всех животных, особенно у беспозвоночных и растений. Степень полиплоидизации может достигать гигантских величин — 100 000с ДНК (железистые клетки аскариды). Крупные полиплоидные нейроны (до 2 млн с) характерны для нервной системы многих моллюсков. Большинство культурных растений полиплоидные. У них крупные плоды, высокая урожайность и более ярко выражены все другие признаки.

Искусственно действуя на клетку химическими веществами, нарушающими структуру веретена деления (например, колхицином), можно получить полиплоидные клетки. После удаления колхицина клетка опять может проходить митоз, имея уже полиплоидный набор хромосом.

Полиплоидизация может происходить при многократной репликации ДНК без дальнейшей спирализации хромосом и без расхождения сестринских хроматид. Клетки не вступают в митоз, ДНК опять реплицируются и вновь не расходится. Образуется гигантская интерфазная хромосома, содержащая огромное количество копий ДНК. Такие хромосомы видны даже в световом микроскопе. Они получили название — политенные хромосомы. Наиболее часто они встречаются у насекомых (у дрозофилы в клетках слюнной железы плоидность достигает 1024с) и послужили удобным объектом для изучения структуры и функции генов и хромосом.

Биологическое значение полиплоидизации — увеличение синтетической активности клетки и ее генетического аппарата за счет увеличения числа копий генов. Многие ученые полагают, что в процессе эволюции путем полиплоидизации возникали многие новые виды животных и растений.

Закрытый митоз. У ряда одноклеточных животных, водорослей, дрожжей митоз проходит без разрушения ядерной оболочки. В этом случае микротрубочки веретена прикрепляются либо к ядерной мембране снаружи, а кинетохорные участки хромосом изнутри; либо веретено располагается внутри специального канала, который образуется в ядре. Молекулярные механизмы закрытого митоза пока не изучены.

Деление бактерий. У бактерий нет ядра, нет веретена деления и других структур, принимающих участие в делении клеток эукариот, но они также как и эукариотные клетки, делятся (рис. 5.20).

Примерно каждый час бактерия кишечной палочки Eschelichia coli делится, предварительно реплицируя свою ДНК, на две генетически идентичные дочерние клетки. В настоящее время установлено, что у Е. coli есть специальные регуляторные белки MinC, MinD, которые подавляют процесс деления. В бактерии происходят сложные процессы диффузии этих белков, которые перемещаются вдоль по клетке и в момент, когда они концентрируются на концах клетки — в середине начинается процесс деления.

Деление бактериальной клетки

Рис. 5.20. Деление бактериальной клетки:

  • 1 — бактерия; 2 — бактериальная хромосома (колькцевая ДНК); 3 — место крепления ДНК к мембране клетки (с помощью специальных белков);
  • 4 — репликация ДНК; 5 — начало расхождения ДНК и роста мембраны бактериальной клетки; 6 — формирование перетяжки

Это говорит о том, что у прокариот процесс деления также как и у эукариот является сложнейшим процессом.

Регуляция клеточного цикла. Для перехода клетки в любую стадию жизненного цикла необходимо присутствие специальных управляющих белков — активаторов фаз клеточного цикла. Такие белки получили название циклинов. С ними связаны специальные ферменты — циклинзависимые киназы (Cdk). Комплексы циклина и циклинзависимая киназа контролирует определенные фазы клеточного цикла:

  • • переход от митоза к фазе G1 контролируется комплексом циклин D + Cdk4/6;
  • • для перехода в фазу S необходима активация комплексов: циклин Е + Cdk2, он включает синтез и репликацию ДНК;
  • • переход к фазе G2 контролируется циклином А + Cdk2;
  • • переход к митозу — циклином В + Cdkl.

Следует подчеркнуть, что сами эти комплексы не регулируют протекание фаз клеточного цикла — они только активируют особые вну- трицитоплазматические регуляторные белки, которые, в свою очередь, действуют на различные синтетические процессы в клетке и тем самым влияют на фазы клеточного цикла. Изменение активности циклинов (по разным причинам) может серьезно повлиять на клетки, вплоть до возникновения раковых опухолей или гибели клеток.

Клеточный цикл может быть нарушен и воздействием внешних неблагоприятных факторов. Особенно губительно действуют радиация, низкая температура, химические реагенты, нарушающие синтез и целостность веретена деления (цитостатики).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>