Полная версия

Главная arrow Агропромышленность arrow Гистология и основы эмбриологии

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ

Одно из важнейших свойств живых организмов — размножение, или пролиферация — свойство клеток производить себе подобных в ряде поколений. Размножение клеток происходит путем деления исходной клетки, основой процесса является уникальная способность молекулы ДНК — редупликация или самоудвоение.

зо

Митоз (от греч. mitos — нить) — тип деления, при котором каждая из двух вновь возникающих клеток получает генетический материал, идентичный исходной клетке. Биологический смысл митоза заключается в точном распределении между образующимися клетками материальных носителей наследственности — молекул ДНК. В химическом отношении хромосомы или ядерный материал представляет собой дезоксирибонуклеопротеид (ДНП), т.е. ДНК и белки. Причем белки составляют значительную часть ядерного материала — около 65,0% от общей массы; хромосомные белки разделяются на две группы: гистоны (основные белки) и негистоны (кислые белки).

Период жизни клетки от деления до следующего деления — клеточный цикл — состоит из двух фаз: репродуктивной — интерфаза и разделительной — собственно митоз.

Интерфаза — период между делениями клетки: удваивается число центриолей, увеличиваются число митохондрий, запасается АТФ, происходит важнейший процесс — синтез молекулы ДНК — редупликация (от лат. reduplicatum — самоудвоение). Редупликация начинается с того, что особый фермент — ДНК-полимераза разъединяет двойную спираль ДНК на отдельные нити. При расхождении двух нитей к соответствующим участкам по принципу комплементарное™ подстраиваются новые нуклеотиды, несущие богатые энергией фосфатные группы. Фосфатные группы соседних нуклеотидов соединяются друг с другом, и на каждой из материнских цепочек ДНК образуются дочерние цепочки по принципу комплементарное™ (от лат. complementum — дополнение). Таким образом, возникают две одинаковые молекулы ДНК, каждая из которых состоит из двух нитей: «материнской» и вновь образовавшейся — «дочерней» молекулы. Число молекул ДНК в каждой хромосоме удваивается, при этом число хромосом в ядре не изменяется. Каждая хромосома состоит теперь из двух хроматид (окончание id означает «то же самое»).

Собственно митоз состоит из четырех стадий или фаз: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Профаза (от греч. pro — до) — самая длительная фаза, когда происходит перестройка структуры ядра. Тонкие двойные нити ДНК закручиваются в плотную толстую спираль, в результате чего молекулы ДНК укорачиваются почти в 10 000 раз и становятся видимыми в световом микроскопе в виде клубка толстых нитей — хромосом. Одновременно с этим ядрышко и ядерная оболочка становятся невидимыми. К противоположным полюсам клетки перемещаются центриоли, и между ними формируется ахро- матиновое веретено, состоящее из множества микротрубочек. К концу профазы можно различить, что каждая хромосома продольно разделена, хотя обе половины (хроматиды) еще соединены центромерой. Метафаза (от греч. meta — средняя) характеризуется максимальным укорочением хромосом, которые располагаются в экваториальной плоскости клетки — образуется метафазная (срединная пластинка). В этот момент две хроматиды постепенно отталкиваются и разъединяются, их связывает только центромера, хроматиды, сцепленные посредине, напоминают по форме букву X. Именно в метафазе легче всего рассмотреть форму и подсчитать число хромосом. Анафаза (от греч. ana — снова) начинается делением центромеры; сокращающиеся нити ахроматинового веретена увлекают каждую из хроматид к противоположным полюсам клетки. Те- лофаза (от греч. telos — конец) заключается в том, что хроматиды достигают полюсов клетки, раскручиваются (деспирализуются), становятся плохо заметными; формируются ядрышко и ядерная оболочка, в результате оформляются два ядра. Одновременно с этим происходит деление цитоплазмы — цитокинез.

Терминами «хроматин» и «хромосомы» именуют ядерный материал, по-разному выявляющийся в зависимости от стадий клеточного цикла. Хроматин в световом микроскопе выявляется в виде нитей и небольших синих гранул или глыб, т.е. в интерфазе. Хромосомой ядерный материал называют в период, когда молекулы ДНК отчетливо выявляются в световом микроскопе (на стадиях метафазы и анафазы).

Цитокинез животной клетки происходит путем внедрения клеточной оболочки, которая постепенно углубляется и разделяет клетки. Особенностью деления высших растений и некоторых водорослей является формирование в экваториальной плоскости клетки перегородки — клеточной пластинки, постепенно развивающейся на месте деления материнской клетки. После завершения деления обе клетки растут, достигают размера материнской и затем могут снова делиться или (одна или обе) переходят к дифференциации (специализации).

На основе митотического цикла возник ряд механизмов, с помощью которых в том или ином органе количество генетического материала и, следовательно, интенсивность обмена могут быть увеличены при сохранении постоянства числа клеток. Эндомитоз — повторное, иногда многократное удвоение хромосом без разрушения ядерной мембраны. Амитоз — прямое деление клеток; наблюдается в тканях, выполняющих высокоспециализированную функцию или обладающих значительной регенерационной способностью, а также в условиях патологии. В соматических клетках происходит разделение ядра перетяжкой без перестройки генетического материала. Сначала наблюдается изменение формы и числа ядрышек с последующей перешнуровкой ядра. Образующиеся двуядерные или многоядерные клетки при последующей цитотомии могут образовывать одноядерные клетки.

Препарат «Митоз в клетках корешка лука» (окраска железным гематоксилином по Гейденгайну). При слабом увеличении микроскопа (х10) следует найти зону размножения клеток. При большом увеличении микроскопа (х40) в интерфазе выявляются ядерная оболочка и ядрышко. В профазе ядерный материал сходен с «рыхлым клубком нитей» и «плотным клубком нитей» в зависимости от уровня спирализации (компактизации) нитей ДНК. В метафазе на экваторе (посредине) клетки образуется метафазная, или срединная пластинка. В анафазе две дочерние хроматиды располагаются у противоположных полюсов клетки; в телофазе между двумя дочерними клетками образуется поперечная перегородка (рис. 11).

[18]. Митоз

Рис. 11 [18]. Митоз:

1 — интерфаза; 2 — профаза; 3 — метафаза; 4 — анафаза; 5 — телофаза

Контрольные вопросы

  • 1. Что такое клеточный цикл?
  • 2. Какими способами делится клетка?
  • 3. Охарактеризуйте основные этапы митоза.
  • 4. В чем особенность деления животной и растительной клетки?
  • 5. Каково биологическое значение митоза?
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>