Клітинний розподіл - студопедія

Всі нові клітини виникають в результаті поділу вже існуючих кле-ток надвоє. Якщо ділиться одноклітинний організм, то з старого організму утворюються два нових. Багатоклітинний організм починає свій розвиток з однієї-єдиної клітини; всі його численні клітини утворюються за-тим шляхом багаторазових клітинних поділів. Ці поділу тривають протягом усього життя багатоклітинного організму, у міру його розвитку і ро-ста в процесах репарації, регенерації або заміщення відслужили клітин новими. Коли, наприклад, клітини піднебіння відмирають і злущуються, їх заме-ють інші клітини, що утворилися шляхом ділення клітин в глибше лежачих шарах.

Новостворені клітини зазвичай стають здатними до поділу лише після деякого періоду зростання. Крім того, поділу має предше-відати подвоєння клітинних органел; в іншому випадку в дочірні кліть-ки потрапляло б все менше і менше органел. Деякі органели, напри-заходів хлоропласти і мітохондрії, самі відтворюються поділом надвоє; клітці досить мати хоча б одну таку органеллу, щоб потім образо-вать їх стільки, скільки їй потрібно. Кожній клітці необхідно також мати спочатку якусь кількість рибосом, щоб використовувати їх для син-теза білків, з яких потім можна побудувати нові рибосоми, ендоплазматичнийретикулум і багато інших органели.

Перед початком клітинного ділення ДНК клітини повинна реплицироваться (дупліціроваться) з дуже високою точністю, оскільки ДНК несе в собі інформацію, необхідну клітці для синтезу білків. Якщо яка-небудь до-чорний клітина не успадкує повний набір таких ув'язнених в ДНК ін-трукцій, то вона може виявитися не в змозі синтезувати все ті білки, які можуть їй знадобитися. Щоб цього не сталося, ДНК повинна ре-пліціроваться і кожна дочірня клітина при клітинному розподілі повинна по-лучити її копію.

Клітинний розподіл у прокаріот. Бактеріальна клітина містить тільки од-ну молекулу ДНК, прикріплену до клітинної мембрани. Перед поділом клітини бактеріальна ДНК реплікується, утворюючи дві ідентичні молекули ДНК, кожна з яких теж прикріплена до клітинної мембрани. Коли клітина ділиться, клітинна мембрана вростає між цими двома молекулами ДНК, так що в кінцевому рахунку в кожній дочірній клітині виявляється по одній молекулі ДНК (рис. 10).

Мал. 10. Розподіл бактеріальної клітини. ДНК реплікується і розходиться по двом до-чорним клітинам.

Клітинний розподіл у еукаріот. Для клітин еукаріот проблема поділу виявляється набагато складнішою, оскільки хромосом у них багато, і хромосоми ці неідентичні. Відповідно більш складним повинен бути і процес ділення, який гарантує, що кожна дочірня клітина отримає пів-ний набір хромосом. Цей процес називається митозом.

Мітоз - це поділ ядра, що приводить до утворення двох дочірніх ядер, в кожному з яких є точно такий же набір хромосом, як у роди-тельских ядрі. Оскільки за розподілом ядра зазвичай слід клітинний розподіл, термін «мітоз» нерідко вживають в ширшому сенсі, маючи на увазі і сам мітоз, і клітинний розподіл, яке за ним слід. Таїн-жавного танець, виконуваний хромосомами при їх поділі під час мі-тоза на два ідентичних набору, вперше спостерігався дослідниками понад сто років тому, проте і досі багато в цій фантастично точної «хо-реографии» хромосомних рухів ще залишається неясним.

Митозу має передувати подвоєння хромосом. Подвоїти хромо-сома складається з двох однакових половинок, з'єднаних за допомогою осо-бой структури, яку називають центромерой. Ці дві половин-ки перетворюються в відокремлені хромосоми лише до середини мітозу, коли центромера ділиться і їх вже більше ніщо не пов'язує.

Подвоєння хромосом відбувається в інтерфазі, т. Е. В період між ділення-ми. В цей час речовина хромосом розподілено по всьому ядру у вигляді яких-лій маси (рис. 11). Між подвоєнням хромосом і початком мітозу прохо-дить зазвичай деякий час.

Мітоз є безперервний ланцюг подій, але, для того щоб зручніше було його описувати, біологи ділять цей процес на чотири стадії в залежності від того, як виглядають в цей час хромосоми в світловому мік-роскопія (рис. 11):

1. Профаза - стадія, на якій з'являються перші вказівки на те, що ядро ​​збирається приступити до мітозу. Замість пухкої маси ДНК і білка в профазі стають ясно видно ниткоподібні подвоїти хромосоми. Така конденсація хромосом - вельми нелегке завдання: це приблизно те ж саме, що згорнути тонку двухсотметровой нитку так, щоб її можна було втіс-нуть в циліндр діаметром 1 мм і довжиною 8 мм. Здебільшого в профазі ядерце і ядерна мембрана зникають і з'являється мережу мікротрубочок.

2. Метафаза - стадія підготовки до поділу. Для неї характерно завершити-ня освіти мітотичного веретена, т. Е. Каркаса з мікротрубочок Кожна подвоїти хромосома прикріплюється до мікротрубочками і право-вляется до середини веретена.

3. Анафаза - стадія, на якій центромери, нарешті, діляться і з кожної подвоїти хромосоми утворюються дві окремі, абсолютно ідентичні хромосоми. Розділившись, ці ідентичні хромосоми рухаються до протидії положную кінців, або полюсів, митотического веретена; однак, що імен-но приводить їх в рух, поки неясно. В кінці анафази у кожного полюса знаходиться повний набір хромосом.

4. Телофаза - остання стадія мітозу. Хромосоми починають розкручений-тися, знову перетворюючись на пухку масу ДНК і білка. Навколо кожного на-бору хромосом знову з'являється ядерна мембрана. Телофаза зазвичай опору-вождается розподілом цитоплазми, в результаті якого утворюються дві клітини, кожна з одним ядром. У тваринних клітинах клітинна мембрана пере-жиму посередині і врешті-решт розривається в цій точці, так що по-променя дві окремі клітини. У рослин в цитоплазмі посередині клітини виникає перегородка, а потім кожна дочірня клітина будує біля неї зі свого боку клітинну стінку.

За допомогою чинників, що порушують мітоз, можна отримувати тетраплоїдні клітини, т. Е. Клітини з числом хромосом, удвічі більшим, ніж в ис-Ходнев (диплоидной) клітці. Одним з таких факторів є колхіцин-речовина, що екстрагуються з безвременника. Колхицин пов'язує-ся з білком микротрубочек і перешкоджає утворенню веретена. Внаслідок цього хромосоми не діляться на дві групи, так що виникає ядро ​​з подвоєним в порівнянні з нормальним числом хромосом. Якщо обробити втечу якогось рослини колхицином, а потім дати цій рослині за-цвісти і зав'язати насіння, то виходять тетраплоїдні насіння. Тетраплоідние рослини зазвичай більший і потужніший вихідного батьківського рослини; багато сортів культурних рослин - фрукти, овочі та квіти - це саме тетраплоїди, або виникли природним шляхом, або отримані спокуса-ного.

Мал. 11. Мітоз. Схема.