Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

 

 

Жизненный цикл клетки

Фазы митоза. Митоз в жизненном цикле клетки

 

Смотрите также:

Биология

 

Биографии учёных биологов

 

История медицины

 

Микробиология

 

Физиология человека

 

Общая биология

 

Ботаника

 

Необычные растения

 

Жизнь зелёного растения

 

Лекарственные растения

 

Необычные деревья

 

Мхи

 

Лишайники

 

Древние растения

 

Пособие по биологии

 

Валеология

 

Естествознание

 

История медицины

 

Медицинская библиотека

В многоклеточном организме клетки специализированы, т. е. имеют строго определенные строение и функции. В соответствии со специализацией клетки имеют разную продолжительность жизни.

 

Например, нервные и мышечные клетки после завершения эмбрионального периода развития перестают делиться и функционируют на протяжении всей жизни организма. Другие клетки — костного мозга, эпидермиса, эпителия тонкого кишечника — в процессе своей специфической функции быстро погибают, и поэтому в этих тканях происходит непрерывное клеточное размножение.

 

Совокупность последовательных и взаимосвязанных процессов в период подготовки клетки к делению, а также на протяжении самого митоза называется митоти- ческим циклом, который составляет часть жизненного цикла (). Из рисунка видно, что после завершения митоза клетка может вступить в период подготовки к синтезу ДНК, обозначаемый символом G,. В течение этого периода в клетке усиленно синтезируются РНК и белки, повышается активность ферментов, участвующих в биосинтезе ДНК. После завершения фазы G, клетка приступает к синтезу ДНК, или ее редупликации — удвоению. В бактериальной хромосоме в одной точке, в хромосомах эукариот одновременно во многих точках две спирали старой молекулы ДНК расходятся и каждая становится матрицей для синтеза новых цепей ДНК ( 26).

 

 Каждая из двух дочерних молекул обязательно включает одну старую спираль и одну новую. В процессе синтеза ДНК принимает участие целая группа ферментов, одним из которых является Л НК-полимера- за. Редупликация молекул ДНК происходит с удивительной точностью: новая молекула абсолютно идентична старой. В этом заключается глубокий биологический смысл, потому что нарушения структуры ЦНК, приводящие к искажению генетического кода, сделали бы невозможным сохранение и передачу по наследству генетической информации, обеспечивающей развитие полезных для организма признаков.

 

И все же под воздействием химических и физических факторов (ультрафиолетовое и ионизирующее излучения, повышенная температура) правильность структуры вновь синтезированной молекулы ДНК может нарушаться. Для ликвидации этих нарушений существует специальный фермент, который «узнает» участок молекулы ДНК, несходный с матрицей, и выщепляет его, после чего недостающий участок достраивается. Таким образом, консерватизм наследственности обеспечивают матричный синтез ДНК и система восстановления поврежденных участков молекулы.

 

Продолжительность синтеза ДНК в разных клетках неодинакова: от нескольких минут у бактерий до 6—12 ч в клетках млекопитающих. После завершения синтеза ДНК — S-фазы митотического цикла — клетка, как правило, начинает делиться не сразу. Период от окончания синтеза ДНК и до начала митоза называется фазой G2. В этот период завершается подготовка клетки к митозу. Для осуществления митотического деления клетки необходимы и другие подготовительные процессы, в том числе удвоение центриолей, синтез белков, из которых строится ахроматиновое веретено, заверше ние роста клетки.

 

При вступлении клетки в митоз меняется ее функциональная активность: например, прекращается амебоидное движение у простейших и у лейкоцитов высших животных; поглощение жидкости и деятельность сократительных вакуолей у амеб; часто исчезают специфические структуры клетки, например реснички эпителиальных клеток.

 

 

Митоз состоит из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы, телофазы. В профазе увеличивается объем ядра, хромисомы становятся видимыми вследствие спирализации, по две центриоли расходятся к полюсам клетки. Вследствие спирализации хромосом становится невозможным считывание генетической информации с ДНК и прекращается синтез РНК. Между полюсами протягиваются нити ахроматинового веретена — формируется аппарат, обеспечивающий расхождение хромосом к полюсам клетки. В конце профазы ядерная оболочка распадается на отдельные фрагменты, края которых смыкаются. Образуются мелкие пузырьки, сходные с эндоплазматической сетью. На протяжении профазы продолжается спирализация хромосом, которые становятся толстыми и короткими. После распада ядерной оболочки хромосомы свободно и беспорядочно лежат в цитоплазме.

 

В метафазе спирализация хромосом становится мак симальной и укороченные хромосомы устремляются к экватору клетки, располагаясь на равном расстоянии от полюсов. Центромерные участки хромосом находятся строго в одной плоскости, а сестринские центромеры и хроматиды обращены к противоположным полюсам. Митотическое веретено уже полностью сформировано и состоит из нитей, соединяющих полюса с центромерами хромосом. В метафазе отчетливо видно, что хромосома состоит из двух хроматид, соединенных только в области центромеры.

 

В анафазе центромеры разъединяются и с этого момента хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. Нити веретена, прикрепленные к центромерам, тяьут хромосомы к полюсам клетки, а плечи хромосом при этом пассивно следуют за центромерой. Таким образом, в анафазе хроматиды удвоенных еще в интерфазе хромосом точно расходятся к полюсам клетки. В этот момент в клетке находятся два диплоидных набора хромосом.

 

Завершается митоз телофазой. Хромосомы, собравшиеся у полюсов, деспирализуются и становятся плохо видимыми. Из мембранных структур цитоплазмы образуется ядерная оболочка. В клетках животных цитоплазма делится путем перетяжки тела клетки на две меньших размеров, каждая из которых содержит один диплоидный набор хромосом. В клетках растений цито- плазматическая мембрана возникает в середине клетки и распространяется к периферии, разделяя клетку пополам. После образования поперечной цитоплазматиче- ской мембраны у растительных клеток появляется целлюлозная стенка.

 

В жизненном цикле клетки митоз — относительно короткая стадия, обычно продолжающаяся от 0,5 до 3 ч. Начиная с первого митотического деления зиготы, все дочерние клетки, образовавшиеся в результате митоза, содержат одинаковый набор хромосом и одни и те же гены. Следовательно, митоз — это способ деления клеток, заключающийся в точном распределении генетического материала между дочерними клетками. В ре зультате митоза обе дочерние клетки получают диплоидный набор хромосом.

 

Биологическое значение митоза огромно. Постоянство строения и правильность функционирования органов и тканей многоклеточного организма было бы невозможным без сохранения идентичного набора генетического материала в бесчисленных клеточных поколениях. Митоз обеспечивает такие важные явления жизнедеятельности, как эмбриональное развитие, рост, восстановление органов и тканей после повреждения, поддержание структурной целостности тканей при постоянной утрате клеток в процессе их функционирования (замещение погибших эритроцитов, слущившихся клеток кожи, эпителия кишечника и пр.).

 

 

К содержанию книги: Мамонтов. Биология, пособие

 

Смотрите также:

 

Курс биологии для поступающих в вузы  Биология — наука о живой природе  Общая биология  Молекулярная биология  совокупность наук о живой природе  БИОЛОГИЯ И ГЕНЕТИКА