Сутність, механізм та біологічне значення мітозу

Мітоз (від гр. Mitos - нитка), або непрямий розподіл, - основний спосіб розподілу еукаріотних клітин. Мітоз - це поділ ядра, яке призводить до утворення двох дочірніх ядер, в кожному з яких є точно такий же набір хромосом, що і в батьківському ядрі. Слідом за розподілом ядра зазвичай слід поділ самої клітини, тому часто терміном «мітоз» позначають поділ клітини цілком.

Мітоз вперше спостерігали в суперечках папоротей, хвощів і плаунів Г. Е. Русів, викладач Дерптського університету в 1872 і український вчений І. Д. Чистяков в 1874 р Детальні дослідження поведінки хромосом в мітозі були виконані німецьким ботаніком Е. Страсбургером в 1876 - 1879 рр. на рослинах і німецьким гистологом В. Флеммінгом в 1882 р на тварин.

Мітоз являє собою безперервний процес, але для зручності вивчення біологи ділять його на чотири стадії в залежності від того, як виглядають в цей час хромосоми в світловому мікроскопі. У мітозі виділяють профазу, метафазу; анафазу і телофазу.

У профазі відбувається вкорочення і потовщення хромосом внаслідок їх спирализации. В цей час хромосоми подвійні складаються з двох сестринських хроматид, пов'язаних між собою. Подвоєння хромосом відбулося в S-періоді інтерфази. Одночасно зі спирализация хромосом зникає ядерце і фрагментируется (розпадається на окремі цистерни) ядерна оболонка. Після розпаду ядерної оболонки хромосоми вільно і безладно лежать в цитоплазмі.

У профазі центриоли (в тих клітинах, де вони є) розходяться до полюсів клітини. В кінці профази починає утворюватися веретено поділу. яке формується з мікротрубочок шляхом полімеризації білкових субодиниць.

Микротрубочки починають формуватися з боку центриолей.

У метафазі завершується утворення веретена поділу, яке складається з мікротрубочок двох типів хромосомних, які зв'язуються з центромерами хромосом, і центросомних (полюсних), які тягнуться від полюса до полюса клітини.

Кожна подвійна хромосома прикріплюється до микротрубочкам веретена поділу. Хромосоми як би виштовхуються мікротрубочками в область екватора клітини, т. Е. Розташовуються на рівній відстані від полюсів. Вони лежать в одній площині і утворюють так звану екваторіальну, або метафазну, пластинку. У метафазі чітко видно подвійне будова хромосом, з'єднаних тільки в області центромери. У цей період легко підраховувати число хромосом, вивчати їх морфологічні особливості.

У анафазе дочірні хромосоми за допомогою мікротрубочок веретена поділу розтягуються до полюсів клітини. Під час руху дочірні хромосоми кілька згинаються зразок шпильки, кінці якої повернутий в бік екватора клітини. Таким чином, в анафазе хроматиди подвоєних в інтерфазі хромосом розходяться до полюсів клітини. У цей момент в клітці знаходяться два диплоїдних набору хромосом.

У телофазе відбуваються процеси, зворотні тим, які спостерігаються в профазі: починається деспіралізація (розкручування) хромосом, вони набухають і стають погано видимими під мікроскопом. Навколо хромосом у кожного полюса з мембранних структур цитоплазми формується ядерна оболонка, в ядрах виникають ядерця. Руйнується веретено поділу.

На стадії телофази відбувається поділ цитоплазми (цитотомія) з утворенням двох клітин В клітинах тварин плазматична мембрана починає впячиваются всередину області, де розташовувався екватор веретена. В результаті впячивания утворюється безперервна борозна, що оперізує клітку по екватору і поступово розділяє одну клітку на дві.

У клітинах рослин в області екватора із залишків ниток веретена поділу виникає бочковідной освіту - фрагмопласт. У цю область з боку полюсів клітини спрямовуються численні бульбашки комплексу Гольджі, які зливаються один з одним. Вміст пухирців утворює клітинну пластинку, яка ділить клітину на дві дочірні, а мембрана пухирців Гольджі утворює відсутні цитоплазматические мембрани цих клітин. Згодом на клітинну пластинку з боку кожної з дочірніх клітин відкладаються елементи клітинних оболонок.

В результаті мітозу з однієї клітини виникають дві дочірні клітини з тим же набором хромосом, що і в материнській клітині.

Біологічне значення мітозу полягає, таким чином, в строго однаковому розподілі між дочірніми клітинами матеріальних носіїв спадковості - молекул ДНК, що входять до складу хромосом. Завдяки рівномірному розподілу реплікованих хромосом відбувається відновлення органів і тканин після пошкодження. Мітотичний поділ клітин є також цитологічної основою безстатевого розмноження організмів.