§ 22. Простое бинарное деление. Митоз. Амитоз

Простое бинарное деление характерно только для клеток прокариот. Бактериальные клетки содержат одну хромосому — кольцевую молекулу ДНК- Перед делением клетки происходит репликация и образуются две одинаковые молекулы ДНК, каждая из которых прикреплена к цитоплазматической мембране (рис. 56).

При делении клетки цитоплазматическая мембрана врастает между двумя молекулами ДНК таким образом, что в итоге делит клетку надвое. В каждой образовавшейся клетке оказывается по одной идентичной молекуле ДНК Такой процесс получил название простого бинарного деления.

Для эукариотических клеток характерны другие способы деления: митоз, амитоз, мейоз.

Митоз (от греч. митос — нить) — основной способ деления эукариотических клеток, в результате которого из одной материнской клетки образуются две дочерние с таким же набором хромосом. В митоз могут вступать клетки с различными наборами хромосом — диплоидные, гаплоидные, полиплоидные. Продолжительность митоза у животных клеток в среднем составляет 30—60 мин, а у растительных — 2—3 ч.

Митоз — процесс непрерывный, но для удобства его подразделяют на четыре последовательные фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу (рис. 57).

Профаза. В клетке увеличивается объем ядра, начинает спирализоваться хроматин, в результате чего формируются хромосомы. Каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, соединенных в области центромеры (в диплоидной клетке — набор 2п4с). Постепенно растворяются ядрышки, распадается ядерная оболочка. Частично спира-лизованные хромосомы оказываются в гиалоплазме и располагаются в ней беспорядочно (хаотически).

Центриоли попарно расходятся к полюсам клетки, где инициируют образование микротрубочек, из которых начинает формироваться веретено деления. Часть нитей веретена деления идет от полюса к полюсу, другие нити прикрепляются к центромерам хромосом и способствуют их перемещению в экваториальную плоскость клетки. В клетках большинства растений центриоли отсутствуют. В этом случае центрами образования микротрубочек веретена деления являются особые структуры, состоящие из мелких вакуолей.

Метафаза. Завершается формирование веретена деления. Хромосомы достигают максимальной спирализации и располагаются упорядоченно в экваториальной плоскости клетки. Образуется так называемая метафазная пластинка, состоящая из двухроматидных хромосом. В эту фазу можно легко подсчитать количество хромосом и изучить особенности их строения.

Анафаза. Нити веретена деления укорачиваются, в результате чего сестринские хроматиды каждой хромосомы отделяются друг от друга и растягиваются к противоположным полюсам клетки. Поскольку сестринские хроматиды идентичны друг другу, у двух полюсов клетки оказывается одинако-

вый генетический материал (в диплоидной клетке — 2п2с у каждого полюса). Теперь разошедшиеся хроматид,ьт называются дочерними хромосомами.

Телофаза. Дочерние хромосомы деспирализуются (раскручиваются) у полюсов клетки с образованием хроматина. Вокруг ядерного материала каждого полюса из мембранных структур цитоплазмы формируются ядерные оболочки. В двух образовавшихся ядрах возникают ядрышки. Нити веретена деления разрушаются.

На этом деление ядра заканчивается, и начинается разделение клетки надвое. У клеток животных в экваториальной плоскости возникает кольцевая перетяжка. Она углубляется, пока не произойдет разделение двух дочерних клеток. В образовании перетяжки важную роль играют структуры цитоскелета.

Клетки растений не могут делиться перетяжкой, так как имеют жесткую клеточную стенку. В экваториальной плоскости растительной клетки из содержимого пузырьков комплекса Гольджи образуется так называемая срединная пластинка, которая и разделяет две дочерние клетки.

С момента разделения дочерних клеток каждая из них вступает в интерфазу нового клеточного цикла.

Биологическое значение митоза заключается в том, что он обеспечивает передачу наследственных признаков и свойств в ряду поколений клеток, что необходимо для нормального развития многоклеточного организма. Благодаря точному и равномерному распределению хромосом при митозе все клетки организма генетически идентичны.

Митоз обусловливает важнейшие процессы жизнедеятельности — рост, развитие, регенерацию (восстановление поврежденных тканей и органов). Митотическое деление клеток лежит в основе бесполого размножения многих организмов.

Амитоз осуществляется путем прямого деления клеточного ядра перетяжкой. При амитозе не образуется веретено деления и не происходит спирализация хроматина, поэтому наследственный материал распределяется между дочерними ядрами неравномерно, случайным образом. Такой тип деления встречается у одноклеточных организмов. Например, амитозом делится большое полиплоидное ядро инфузорий. Амитозом делятся также некоторые клетки многоклеточных организмов: высокоспециализированные с ослабленной физиологической активностью, стареющие, обреченные на гибель. Кроме того, амитоз наблюдается при различных патологических процессах, таких как рост злокачественных опухолей, воспаление и др. Для таких клеток становится невозможным возврат в нормальный клеточный цикл, подготовка к делению и митоз.

Амитоз можно наблюдать в тканях растущего клубня картофеля, эндосперме семян, стенках завязи пестика и паренхиме черешков листьев. У животных и человека такой тип деления характерен для клеток печени, хрящей, роговицы глаза.

При амитозе часто наблюдается только деление ядра без дальнейшего разделения клетки на две дочерние. В этом случае возникают двуядерные и даже многоядерные клетки. Если же дочерние клетки все-таки образуются, то клеточные компоненты, как и ДНК, распределяются между ними случайно и неравномерно.