Підготовка до поділу. Фази мітозу. Типи розмноження і поділу
Здатність до розподілу – найважливіша властивість кліток. Без розподілу неможливо уявити собі збільшення числа одноклітинних істот, розвиток складного багатоклітинного організму з однієї заплідненої яйцеклітини, поновлення кліток, тканин і навіть органів, втрачених у процесі життєдіяльності організму.
Поділ кліток здійснюється поетапно. На кожнім етапі поділу відбуваються визначені процеси. Вони приводять до подвоєння генетичного матеріалу (синтезу ДНК) і його розподілу між дочірніми клітками. Період життя клітки від одного поділу до наступного називається клітинним циклом.
Підготовка до поділу
Еукаріотичні організми, що складаються з кліток, що мають ядра, починають підготовку до розподілу на визначеному етапі клітинного циклу, в інтерфазі.
Саме в період інтерфази в клітці відбувається процес біосинтезу білка, подвоюються всі найважливіші структури клітки. Уздовж вихідної хромосоми з наявних у клітці хімічних сполук синтезується її точна копія, подвоюється молекула ДНК. Подвоєна хромосома складається з двох половинок – хроматид. Кожна з хроматид містить одну молекулу ДНК.
Інтерфаза в клітках рослин і тварин у середньому продовжується 10 – 20 ч. Потім настає процес розподілу клітки – мітоз.
Під час мітозу клітка проходить ряд послідовних фаз, у результаті яких кожна дочірня клітка одержує такий же набір хромосом, який був у материнській льотці.
Мітоз (від грец. mitos- нитка), непрямий розподіл, основний спосіб розподілу еукаріотних клітин. Біологічне значення мітозу складається в строго однаковому розподілі редуплікованих хромосом між дочірніми клітками, що забезпечує утворення генетично рівноцінних кліток і зберігає наступність у ряді клітинних поколінь.
У 1874 И. Д. Чистяков описав ряд стадій (фаз) М. у спорах плаунів, ще не ясно представляючи собі їхню послідовність. Детальні дослідження з морфології М. уперше були виконані Е. Страсбургером на рослинах (1876-79) і В. Флемінгом на тваринах (1882).
Тривалість мітозу в середньому 1-2 г., різна для різних видів клітин. Процес залежить також і від умов зовнішнього середовища (температури, світлового режиму й інших показників).
Фази мітозу
У процесі мітозу умовно виділяють декілька стадій, поступово і безупинно перехідний друг у друга: профазу, прометафазу, метафазу, анафазу і телофазу. Тривалість стадій мітозу різна і залежить від типу тканини, фізіологічного стану організму, зовнішні факторів; найбільш тривалі перша й остання.
У профазі добре видні центріолі – утворення, що знаходяться в клітинному центрі і грають ролі в розподілі дочірніх хромосом тварин. (Нагадаємо, що у вищих рослин немає центріолей у клітинному центрі, що організує розподіл хромосом.) Ми ж розглянемо мітоз на прикладі тваринної клітки, оскільки присутність центріолей робить процес розподілу клітки більш наочним.
Центріолі поділяються і розходяться до різних полюсів клітки. Від центріолів протягаються мікротрубочки, що утворять нитки веретена розподілу, що регулює розбіжність хромосом до полюсів клітки, що ділиться
Мал. 1 Загальна схема мітозу
Найважливіші ознаки профази – конденсація хромосом, розпад ядерець і початок формування веретена розподілу, зниження активності транскрипції (до кінця профази синтез РНК припиняється). Веретено розподілу утвориться або за участю центріолів, утворити мітотичний апарат (у клітках тварин і деяких нижчих рослин), або без них (у клітках вищих рослин і деяких найпростіших). У водоростей, нижчих грибів і ряду найпростіших веретено може формуватися усередині ядра (т. зв. закритий М.).
Прометафаза починається розпадом ядерної оболонки на фрагменти і безладні рухи хромосом у центр. частини клітки, що відповідає зоні колишнього ядра. При “закритому М. ” оболонка ядра зберігається протягом усього М. Хромосоми спірализуються й у результаті цього коротшають і товщають, і їх уже можна спостерігати у світловий мікроскоп. Ще краще вони видні на наступній стадії мітозу – метафазі.
У Метафазі завершується формування веретена розподілу. Хромосоми перестають рухатися і вибудовуються по екваторі веретена, утворити екваторіальну пластинку. При цьому добре видно, що кожна хромосома, що складається з двох хроматид, має перетяжку – центроміру. Хромосоми своїми центромірами прикріплюються до ниток веретена розподілу.
Після розподілу центроміри кожна хроматида стає самостійною дочірньою хромосомою. Синтез білка знижений на 20-30% у порівнянні з інтерфазою. На цій стадії М. клітки найб. чуттєві до холоду, колхіцину, його похідним і ін. агентам, вплив яких руйнує веретено поділу і приводить до зупинення поділу кліток (До-мітоз). При низьких дозах агентів, що ушкоджують, нормальний плин М. відновлюється через кілька годин після їх впливу; більш високі дози приводять або до загибелі клітки, або до її поліплоїдизації.
Мал. 2 Будова мета фазної хромосоми
Анафаза – сама коротка стадія М. Характеризується поділом сестриних хроматид і розбіжністю хромосом до протилежних полюсів клітки. Швидкість їхнього руху в середньому 0,2-5 мкм/хв. У ряді випадків рух хромосом до полюсів клітки супроводжується додатковою розбіжністю полюсів друг від друга.
Тіло-фаза триває з моменту припинення руху хромосом до закінчення процесів, зв’язаних з реконструкцією дочірніх ядер (деспіралізація й активізація хромосом, утворення ядерної оболонки, формування ядерець), з руйнуванням веретена розподілу, поділом тіла материнської клітки на 2 дочірні й утворенням (у клітках тварин) залишкового тельця Флемінга. Вона починається після того, як дочірні хромосоми, що складаються з однієї хроматиди, досягли полюсів клітки.
На цій стадії хромосоми знову деспіралізуются і здобувають такий же вид, який вони мали до початку розподілу клітки в інтерфазі (довгі тонкі нитки). Навколо них виникає ядерна оболонка, а в ядрі формується ядерце, у якому синтезуються рибосоми.
У процесі розподілу цитоплазми всі органоїди (мітохондрії, комплекс Гольджи, рибосоми й ін.) розподіляються між дочірніми клітками більш-менш рівномірно.
По завершенні цитотомії клітки вступають в інтерфазу.
Типи розмноження і поділу
Розмноження апоміктне (апоміксис) – розмноження деяких квіткових рослин сіменами, развиваючогося з незаплідненої яйцеклітини. Апоміксис обумовлений різними чи спрощеннями аномаліями гаметогенеза. При цьому майбутній зародок може почати розвиток навіть з інших кліток, близьких до яйцеклітини. У залежності від хромосомного набору вихідних кліток можуть утворюватися як галоїдні, так і диплоїдні нащадки батьківської рослини.
Апоміксис широко зустрічається в розоцвітних, складно-цвітних і в деяких інших сімействах квіткових рослин. Утворяться при апоміктном розмноженні нові рослини генетично майже цілком ідентичні материнському.
Розмноження безстатеве – вегетативне (частинами батьківської рослини) чи апоміктичне (через утворення насінь з незапліднених яйцеклітин).
Розмноження вегетативне – розмноження вищих рослин окремими частинами батьківського організму (виводкові бруньки, вуси, столони, корневищні втечі й ін.). При цьому нові рослини, що утворяться, генетично цілком ідентичні батьківському.
Розмноження полове насінних рослин – розмноження сіменами нормального походження. Нові особи, що утворяться, мають генотипи, відмінні від батьківських організмів.
Розмноження полове спорових рослин – розмноження спорами через утворення окремого покоління гаметофітів. Гаметофіти утворить полові органи і гамети. Злиття останніх приводить до появи зиготи, дающей початок новому поколінню спорофіта.
Запліднення (злиття гамет) відбувається в плаунів, хвощів, папоротей завдяки активному пересуванню гамет у водяному середовищі, що можливо тільки при достатній зволоженості місць виростання гаметофитов.
Висновок. У результаті мітозу з однієї клітки виходять дві, кожна з який має характерно для даного виду організму число і форму хромосом, а отже, постійна кількість ДНК.
Біологічне значення мітозу полягає в тім, що він забезпечує сталість числа хромосом у всіх клітках організму. У процесі мітозу відбувається розподіл ДНК хромосом материнської клітки строго нарівно між виникаючими з її двома дочірніми клітками. У результаті мітозу всі клітки тіла, крім полових, одержують ту саму генетичну інформацію. Такі клітки називаються соматичними (від гречок. “сома” – тіло).
Література
- Біологічний енциклопедичний словник / Головний ред. М. С. Гиляров.
- Загальна біологія підручник для 10-11 класів / Під ред. ак. Д. К. Біляєва.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
