Форма размножения многих одноклеточных организмов и клеток

Деление — форма размножения многих одноклеточных организмов и клеток, входящих в состав многоклеточных растений и животных.

Общий для всех клеток растений и животных способ деления — митоз. При этом наследственный материал (ДНК), заключенный в удвоенном (диплоидном) наборе хромосом, распределяется между двумя новыми, или дочерними, клетками. Более или менее равномерно распределяются также все цитоплазматические органеллы — митохондрии, пластиды, рибосомы и т. д. В результате возникают две очень похожие друг на друга клетки.

Прежде чем разделиться, клетка должна удвоить свою массу и все свои части. Такая подготовка идет во время постепенного роста клетки между делениями. В этот период (интерфазу) каждая из хромосом становится двойной, так как рядом с ней строится ее двойник (происходит репликация ДНК). В самом процессе деления различают четыре основные стадии: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.

Рис. Сопоставление мейоза (слева) и митоза

В начале профазы тонкие двойные нити хромосом утолщаются и закручиваются в плотную спираль. Одновременно с этим исчезает ядрышко и ядерная оболочка, хромосомы оказываются лежащими внутри цитоплазмы. В клетках животных удвоенные во время интерфазы центриоли перемещаются к полюсам клетки, и между ними формируется веретено деления, построенное из многочисленных микротрубочек. Растительная клетка во время деления обходится без центриолей. В конце профазы с помощью микроскопа можно видеть, что каждая хромосома — это действительно двойная структура. Она построена из двух сестринских хроматид, соединенных между собой. Каждая хроматида — это будущая хромосома дочерней клетки.

В начале метафазы хромосомы совершают несколько довольно резких и хаотичных на первый взгляд движений, затем выстраиваются по порядку и словно застывают. Картина расположения хромосом, которую можно наблюдать в этот момент, носит название метафазной пластинки. К концу метафазы полностью завершается процесс обособления сестринских хроматид. В этот момент каждая хромосома имеет Х-образный вид: две хроматиды, сцепленные посередине.

Во время анафазы сестринские хроматиды теряют связь между собой и удаляются друг от друга к противоположным полюсам клетки. Теперь каждая хроматида становится самостоятельной. Анафаза занимает всего несколько минут, но за это время происходит целый ряд важных превращений. Главное из них — образование двух одинаковых наборов хромосом и перемещение их в противоположные полюса клетки. При движении хромосомы принимают V-образную форму. Вершины этой фигуры направлены в сторону полюсов, и к ним прикреплены микротрубочки («нити веретена»). С их помощью хромосомы «подтягиваются» к полюсам.

Телофаза начинается с резкой остановки хромосом в полюсах клеток. Здесь они теряют форму спирали и вновь обретают вид тонких нитей. Вокруг обеих групп хромосом одновременно формируются новые ядерные оболочки, а затем появляются и ядрышки. Веретено деления исчезает. Главное событие телофазы — разделение клеточного тела на две половины. У растений это происходит с образованием жесткой перегородки, а в клетках животных — с перетяжкой плазматической мембраны. В результате возникают две дочерние клетки с двумя новыми ядрами и равноценными наборами хромосом.

Рис. Стадии митотического деления клетки

При образовании половых клеток — яйцеклеток и сперматозоидов — процесс деления происходит иначе: в результате двух делений число хромосом в каждой новой клетке уменьшается вдвое. Поэтому клетка, образовавшаяся после слияния мужской и женской (зигота), содержит двойной набор хромосом. Процесс деления половых клеток называется мейозом.

Митоз обеспечивает возобновление клеток и таким образом поддерживает жизнедеятельность организма. Мейоз отвечает за непрерывность существования вида, т. е. передачу наследственной информации от родителей к потомкам, и к тому же способствует генетическому разнообразию организмов одного вида.