40. Митоз

митоз. Деление, являющееся основ¬ным для эукариот. Биологический смысл митоза в том, что дочерняя клетка получает материнский на¬бор хромосом (генов) без изме¬нения. При проходящем во время митоза строгом распределении редуплицированных хромосом в дочерние клетки происходит обра¬зование идентичных клеток. Это позволяет сохранить генетическую преемственность в ряду поколе-ний. В живых системах он обес¬печивает рост, регенерацию и ве¬гетативное размножение с сохра¬нением генотипа. У растений ми¬тозы идут в образовательных тка¬нях (меристемах), у кишечнополост¬ных в особых клетках (вставочные). У более высокоразвитых животных он обычен во всех тканях, но идет с разной скоростью и частотой. У человека в красном костном моз¬гу в минуту происходит 10-15 млн митозов, что ведет к образованию такого же количества эритроцитов. Часты митозы и в эпителиальных тканях и во время регенерации. Реже всего они идут в нервных клетках. Если во время развития человеческого эмбриона митоз длится примерно 30 минут с ин¬терфазой такой же продолжитель¬ности, то с возрастом частота и скорость митозов заметно пада¬ет. В регуляции этих процессов иг¬рают роль определенные гормоны тела, а также активация ряда ге¬нов и синтез специфичных РНК и белка.

Мутации,возникшие во время митозов у размножающихся поло¬вым путем организмов не насле¬дуются и носят название сомати¬ческих (родимые пятна и др. ново¬образования, седая прядь

волос, потеря пигментации кожи). Иногда соматические мутации растении культивируются в декоративных целях (мозаич-ность листьев крапивок).

Состояние клетки, когда не заметны видимые изменения, на¬зывают интерфазой. Этим терми-ном отмечают часть клеточного цикла между двумя митозами или в клетках, утративших способность к делению (например, нейроны), - период от последнего митоза до отмирания клетки. К интерфазе относят и временной выход клет¬ки из цикла - состояние покоя. Во время частых делений клетки в интерфазе происходят многочис¬ленные процессы синтеза нуклеи¬новых кислот, ферментов и энер¬гоемких соединений ,обеспечиваю¬щих деление клетки и ее дифференцировку, и выполнение специ-альных тканевых функций. На ин¬терфазу иногда приходится до 90% времени клеточного цикла. Харак¬терным признаком интерфазы в клетках является деспирализированное состояние хроматина. Ин¬терфазу делят на три периода:

1) пресинтетический (G-1), когда идет синтез РНК, белка и рост клетки; 2) синтетический (S-1), ког¬да образуется ДНК путем репли¬кации ее молекул и вторая хроматида у хромосом. Она возникает на базе новой молекулы ДНК; 3) постсинтетический (G-2), когда синтезируется белок и клетка под¬готавливается к делению. В это время возникают «белки деления», из которых будет строиться нить веретена деления. В клетке накап¬ливается достаточно органелл, ко¬торые будут делиться, и достаточ¬но АТФ для обеспечения всех про¬цессов митоза энергией. Клетки перед началом деления имеют дип¬лоидный набор двухроматиновых хромосом (2п4с).

Собственно митоз подразделяется на четыре фазы. Профаза. У человеческого эм¬бриона, когда весь процесс мито¬за длится 30 минут, на нее прихо¬дится около 20 минут времени. Из всего

многообразия происходящих в это время процессов можно вы¬делить следующие: а) ядерная мембрана распадается на фраг¬менты и содержимое ядра смеши¬вается с цитоплазмой. Ядрышки распадаются; б) клеточный центр делится на две центриоли, расхо¬дящиеся к противоположным по¬люсам, и образуется веретено де¬ления. У высших растений и неко-торых простейших веретено обра¬зуется без центриолей. У водорос¬лей, низших грибов и некоторых простейших веретено формирует¬ся внутри ядра (закрытый митоз);

в) содержимое ядра разделяется на интенсивно окрашиваемые ин¬дикаторами элементы (ДНК) и неокрашиваемые. Окрашиваемая часть состоит из беспорядочно разбросанных зернышек, затем нитей. Это ДНК в стадии конден¬сации. Конденсируясь (спирализуясь), хромосомная ДНК становит¬ся более компактной и одевается мембраной. На этой стадии она напоминает клубок спутанных ни¬тей и уже заметно удвоение. Кон¬денсируясь далее, хромосомы при¬обретают компактный вид и хоро¬шо различимы в световой микро¬скоп. К концу профазы каждая хро¬мосома состоит из двух продоль¬ных копий хроматид, которые об-разовались в ходе репликации, и скреплены центромерой.

Метафаза длится 1-2 мин. За¬вершается формирование верете¬на деления. Хромосомы переста¬ют двигаться и выстраиваются по экватору веретена деления, обра¬зуя экваториальную пластинку. При этом они присоединены цент¬ромерами к нитям веретена и к каждой хромосоме под-

ходят две нити, идущие от двух полюсов. Синтез белка снижает¬ся на 20-30% по сравнению с ин¬терфазой. На этой стадии клетка наиболее чувствительна к факто¬рам внешней среды (температуре, ультрафиолетовому и жесткому излучению, а также к химическим соединениям - мутагенам), кото¬рые разрушают веретено деления и ведут к прекращению деления клетки.

Анафаза (1 мин) - самая ко¬роткая фаза, где центромеры де¬лятся, а однохроматиновые хромо¬сомы (материнская с дочерней) расходятся по веретену деления к полюсам клетки.

Телофаза (у нашего объекта длится около 10 мин) - фаза окон¬чания деления. В это время одно¬временно происходит следующее: а) восстанавливается ядерная мембрана;

б) формируется ядрышко; идет деспирализация хромосом, в ре¬зультате чего они вытягиваются, приобретают вид клубка спутанных нитей, а затем перестают индиви-дуально окрашиваться, переходя в активное состояние;

в) на экваторе клетки закла¬дывается перегородка у растений или перетяжка у животных;

г) растворяются нити верете¬на деления.

В результате митоза из одной диплоидной клетки с двухроматиновыми хромосомами и удвоенным количеством ДНК (2п4с) образу-ются две дочерние диплоидные клетки с однохроматиновыми хро¬мосомами и одинарным количе¬ством ДНК (2п2с).