ДЕЛЕНИЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК

Жизненный (митотический) цикл клетки включает ее существование от момента деления до следующего деления или смерти. Цикл клетки складывается из 3 главных стадий: интерфазы, в которой происходят активный рост и функционирование клеток, а также подготовка их к делению; деления ядра и цитокинеза - процесса разделения цитоплазмы между дочерними клетками.

Деление, при котором сохраняется идентичность хромосомного набора материнской и дочерних клеток, называется митозом. Митоз - основной способ деления всех соматических клеток. Так, из одной материнской клетки с набором 2п4с образуются две дочерние с набором 2п2с*. Но в митоз могут вступать и гаплоидные клетки. Так, у голосеменных и покрытосеменных растений митоз наблюдается при образовании половых клеток.

Деление, при котором происходит редукция хромосомного набора (от диплоидного к гаплоидному), называется мейозом и наблюдается у растений при образовании спор. Так, из 1 диплоидной клетки (2п4с) образуются 4 с гаплоидным набором (пс).

Рис. 1.16.Строение окаймленных пор в трахеидах хвойных: А - схема поры в плане; Б - поперечный срез; В - объемное изображение; Г - поперечный срез трахеиды сосны с окаймленными порами; 1 - внутреннее отверстие поры, упирающееся в полость клетки; 2 - наружное отверстие поры, упирающееся в первичную оболочку; 3 - вторичная оболочка; 4 - первичная оболочка; 5 - торус; 6 - срединная пластинка; 7 - внутреннее отверстие поры

Интерфаза

Интерфаза перед митозом и мейозом складывается из 3 периодов (рис. 1.17): предсинтетического (G₁), синтетического (S) и постсинтетического (G₂)

G₁-период - синтез всех видов РНК, белка, рост клетки.

S-период - редупликация молекул ДНК (число ДНК в каждой хромосоме удваивается, но плоидность хромосомного набора - число хромосом в ядре - не меняется), синтез гистоновых белков.

G₂-период - продолжение синтеза белка, накопление энергии, удвоение клеточных органелл.

Продолжительность митотического цикла различна. Так, у одноклеточных эукариот он может варьировать от 0,5 ч до 2-3 сут. У многоклеточных (например, у вики посевной) составляет 15 сут, у бобов - около 2 сут.

Деление клетки подразделяется на процессы, происходящие в ядре: кариокинез (деление ядра) и цитокинез (деление цитоплазмы).

Митоз

Митоз подразделяют на 4 фазы: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

* n - гаплоидный набор; 2 n - диплоидный набор; с - количество молекул ДНК в хромосомах.

Профаза - самая длительная фаза митоза. В ней происходят: спирализация и укорочение ДНК хромосом; исчезновение ядрышка и распад ядерной оболочки; формирование ахроматинового веретена, или веретена деления, состоящего из пучков микротрубочек, идущих от полюсов клетки. Таким образом, в конце профазы каждая хромосома состоит из 2 хроматид (2 молекул ДНК - 2с), скрепленных центромерой

Рис. 1.17.Периоды интерфазы

. В метафазу хромосомы располагаются на экваторе клетки. Происходит продольное расщепление хромосом на 2 хроматиды. Плечи хроматид продольно расходятся, но они остаются скреплеными центромерой.

В анафазу происходит деление центромер надвое. Хроматиды расходятся к полюсам клетки за счет сокращения ахроматинового веретена. В результате на каждом полюсе сохраняется тот же набор хромосом (2n), но все они теперь состоят из 1 хроматиды (2п2с), а во всей клетке находятся 2 диплодных набора (4п4с).

Телофаза (обратная профазе) включает деспирализацию хромосом, они становятся плохо видимыми. Формируются ядрышко и ядерная оболочка вокруг хромосом на каждом полюсе. Веретено деления исчезает.

Цитокинез

Цитокинез - это формирование клеточной пластинки в экваториальной плоскости после появления 2 ядер. Между ядрами образуется бочкообразная система волокон, состоящая из микротрубочек, назы- ваемая фрагмопластом. В экваториальной плоскости фрагмопласта появляются пузырьки Гольджи, содержащие пектиновые вещества. Из них формируется срединная пластинка, а мембраны пузырьков идут на построение плазматической мембраны по обеим сторонам клетки. Каждый протопласт откладывает над срединной пластинкой первичную оболочку (рис. 1.18). После цитокинеза наступает состояние покоя - интерфаза.

Биологическое значение митоза заключается в передаче дочерним клеткам идентичной генетической информации родительской клет- ки. Кроме того, митоз обеспечивает рост и регенерацию тканей.

Мейоз

Мейоз был открыт в 1885 г. В.И. Беляевым. В мейоз вступают только диплоидные клетки. При половом процессе происходит слияние ядер 2 клеток, т.е. набор становится диплоидным (2п). Сущностью мейоза является восстановление гаплоидного набора в ядрах половых клеток, так как при повторении полового процесса из поколения в поколение число хромосом все время увеличивалось бы.

Мейоз состоит из 2 последовательных делений ядра; 1-е мейотическое деление называется редукционным, а 2-е, протекающее по схеме митоза, - эквационным (рис. 1.19).