Размножение клетки. Непрямое деление клеток - митоз. Значение процесса размножения

Размножение клетки

Все эукариотические клетки образуются в результате удвоения, а потом деления генетического материала ядра (митоз, мейоз) и деления тела клетки (цитокинез), за исключением тех клеток, которые образуются за счёт слияния.

Клетки, которые один раз сформировались, живут и функционируют до тех пор, пока не поделятся снова или погибнут.

В связи с тем, что длительность жизни каждой клетки ограничена, многоклеточный организм, чтобы существовать долго, должен образовывать новые клетки с той же скоростью, с которой гибнут старые.

Одно из положений клеточной теории утверждает, что новые клетки образуются только из предидущих. Этот процесс и называется делением клеток.

У одноклеточных организмов жизнь начинается образованием зиготы в результате слияния гамет. Во время интенсивного деления зиготы образуются миллиарды клеток, которые дифференцируются, растут и формируют ткани и органы.

С размножением клеток (пролиферацией) связаны рост и оновление многих структур в многоклеточном организме. После нового формирования организма клетки теряют способность к интенсивному размножению, хотя время от времени делятся для замещения клеток, которые погибли, и поддержания целостности тканей, органов и всего организма.

В основании деления клеток лежит молекулярно-генетический механизм – репликация молекул ДНК.

Митоз – непрямое деление клеток

Все клетки многоклеточного организма возникают в результате размножения (деления) ранее существующих клеток.

Процесс митоза является частью жизненного цикла клетки и условно делится на пять последовательных фаз:

• профазу;
• прометафазу;
• метафазу;
• анафазу;
• телофазу.

1. Профаза.

   Когда клетка входит в стадию профазы, содержимое ядра существенно изменяется. Длинные волокна хроматина скручиваются, уплотняются, образуют петли и спирали. Они хорошо заметны в световом микроскопе как отдельные хромосомы. На этой стадии каждая хромосома состоит из двух хроматид, находящихся друг возле друга по всей длине. Пары центриолей отдаляются друг от друга в направлении к противоположным концам клетки, образуя два полюса деления. Эти структуры будут залучены в организацию микротрубочек веретена деления.

2. Прометафаза.

   Начало прометафазы отличается внезапной (20-30 с) дезинтеграцией ядерной оболочки на мелкие везикулы, которые подобны везикулам эндоплазматической сети. Теперь микротрубочка веретена деления может попасть в ядро. Кариоплазма и цитоплазма смешиваются. Хромосомы ещё более уплотняются, потом на центромерах хромосом образуются кинетохоры – специальные белки, от которых отходят микротрубочки. Группы микротрубочек веретена деления взаимодействуют с кинетохорными микротрубочками, что и обеспечивает движение хромосом. Кинетохорные микротрубочки направлены в разные стороны от двух сестринских хроматид и могут тянуть их в разные стороны, что приводит к направленному движению хромосом.

3. Метафаза.

   Расположение хромосом в экваториальной плоскости означает, что клетка находится в стадии метафазы. Сгруппированные таким образом хромосомы имеют название метафазной пластинки. В таком виде они удерживаются за счёт натяжения микротрубочек. В дальнейшем микротрубочки, присоединённые к кинетохорам, начинают растягивать хромосому в разные стороны таким образом, что дочерние хроматиды отделяются друг от друга. Во время метафазы хромосомы находятся в упорядоченном состоянии, имеют чёткое строение и хорошо видимы в световом микроскопе. Потому исследование кариотипов проводят именно в этой фазе. В конце фазы завершается репликация центромерного участка ДНК, а хроматиды п рассоединяются.

4. Анафаза.

   Во время анафазы хроматиды каждой хромосомы растягиваются микротрубочками веретена деления друг от друга и перемещаются к противоположным частям клетки. Все хроматиды двигаются с одинаковой скоростью. Дочерние анафазные хромосомы (раньше были хроматидами метафазной хромосомы) содержат по одной молекуле ДНК. Она палочкообразной формы, но имеет изгиб возле центромеры. Их расхождение происходит одновременно и быстро. Когда анафаза завершается, в разных частях клетки, которая делится, собираются два полные равноценные наборы хромосом. Генетическая формула этих наборов – 2n2c.

5. Телофаза.

   Два идентичные наборы хромосом находятся на противоположных концах веретена, которое начинает распадаться. Вокруг каждой из групп хромосом везикулы сливаются и образуют новые ядерные оболочки. Наследственный материал хромосом начинает раскручиваться (деспирализоваться) до состояния хроматина, который характерен для интерфазы. Снова появляются ядрышка. Когда эти изменения завершаются, митоз добегает конца, и каждое из образованных ядер снова входит в начало следующего клеточного цикла.

Значение процесса размножения

Размножение, или воспроизведение себе подобных, является неотъемлемым свойством всех живых организмов – от бактерий до человека. Этот процесс обеспечивает существование во времени каждого вида растений и животных, поддержание его численности наследственности между отдельными поколениями. Лишь путём размножения (деления) существующих клеток могут возникать новые. Рост, индивидуальное развитие и постоянное самообновление тканей многоклеточных организмов определяются процессами деления клеток. Поддержание жизни таких особей во времени также обуславливается размножением клеток, поскольку длительность существования большинства клеток короче, чем особи.