Клеточный цикл. Подготовка клетки к делению. Прямое и непрямое деление клетки. Митоз, биологическая сущность и значение митоза

Все клетки возникают путем деления ранее существовавших клеток. Различают несколько способов деления клеток.

Амитоз – прямое деление клетки, при котором сохраняется интерфазное состояние ядра. Ядро делится путем перетяжки на две примерно равные части без спирализации хромосом. Амитоз встречается в клетках эпителия, скелетной мускулатуре, а также в других клетках при некоторых заболеваниях (например, в клетках злокачественных опухолей).

Митоз – непрямое деление клеток, при котором происходит точное распределение хромосом, содержащих ДНК, между дочерними клетками.

Мейоз – разновидность митоза – особый способ деления клеток, в результате которого уменьшается число хромосом вдвое, и клетки переходят из диплоидного состояния в гаплоидное.

Клеточный (жизненный) цикл – период существования клетки от момента ее образования в результате деления материнской клетки до собственного деления или смерти.

Митотический цикл – это совокупность процессов, происходящих в клетке в период подготовки клетки к делению и во время деления. В непрерывно размножающихся клетках клеточный цикл совпадает с митотическим.

Митотический цикл включает:

1) интерфазу, состоящую из пресинтетического, синтетического и постсинтетического периодов; 2) само деление (митоз).

Пресинтетический или постмитотический (G₁) период идет сразу за делением. В этот период синтезируются РНК, различные белки, АТФ, увеличивается число органоидов. Клетка растет и выполняет свои функции. Она содержит диплоидный набор деспирализованных хромосом, каждая хромосома состоит из одной хроматиды. Содержание генетического материала будет 2_n2_с (n – количество хромосом в гаплоидном наборе, с – содержание ДНК в гаплоидном наборе хромосом).

Схема интерфазы

В синтетический период (S) происходит репликация (удвоение) молекул ДНК под действием фермента ДНК-полимеразы, а также синтез РНК и белков. К концу периода хромосомы из однохроматидных становятся двухроматидными, и содержание генетического материала будет 2n4с.

В постсинтетический или премитотический период (G₂) клетка запасается энергией, продолжается синтез РНК и белков (синтезируются белки веретена деления), содержание генетического материала остается прежним –2n4с.

Митоз – непрямое деление клеток. Митозом делятся соматические клетки, в результате чего дочерние клетки получают такой же набор хромосом, какой имела материнская клетка. В митозе выделяют несколько фаз: профазу, метафазу, анафазу, телофазу.

В профазе происходит спирализация хроматина и формирование хромосом, которые к концу профазы становятся видимыми; исчезает ядрышко; растворяется ядерная оболочка; хромосомы неупорядоченно располагаются в цитоплазме; каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые соединены в области центромеры; центриоли расходятся к полюсам клетки, из микротрубочек формируется веретено деления (2n4с).

В метафазе завершается формирование веретена деления; хромосомы максимально спирализованы и упорядоченно располагаются в плоскости экватора (образуется экваториальная пластинка или экваториальная звезда); каждая хромосома состоит из двух хроматид, которые соединены в области центромеры. К центромерам прикрепляются нити веретена деления. В этой фазе проводят изучение и подсчет хромосом (2n4с).

В анафазе каждая хромосома делится в области центромеры на две хроматиды (дочерние хромосомы). Сокращаясь, нити веретена деления растягивают сестринские хроматиды к противоположным полюсам клетки. Генетический материал в клетке – 4n4с (по 2n2с у полюсов).

В телофазе происходят события обратные профазе: хромосомы деспирализуются и становятся невидимыми в световой микроскоп; формируются ядерная оболочка и ядрышко; исчезает веретено деления. В это же время идет деление цитоплазмы (цитокинез): путем перетяжки в животных клетках или путем построения из мембраны перегородки в клетках растений. Органоиды при этом распределяются между клетками относительно равномерно. Содержание генетического материала в каждой образовавшейся клетке – 2n2с (до цитокинеза – 4n4с).

Схема митоза

Биологическое значение митоза:

1. В результате митоза дочерние клетки получают такой же набор хромосом, какой был у материнской клетки, что обеспечивает поддержание постоянного числа хромосом и сохранение одинакового набора генетического материала во всех клеточных поколениях.
2. Митоз обеспечивает эмбриональное развитие, рост организма, процессы регенерации тканей и органов.
3. У одноклеточных митоз приводит к увеличению числа особей.