5. Мітоз, біологічна роль

Мітоз (каріокінез, непрямий поділ) - основний тип поділу еукаріотичних клітин, у результаті якого з однієї материнської клітини утворюються дві дочірні, генетично ідентичні материнській.

Мітоз вперше в 1874 р. описав у рослин російський ботанік І.Д.Чистяков (1843-1877), у тварин у 1878 p.-український гістолог П.І.Перемежко (1833-1894). Виділяють чотири фази мітозу: профазу, метафазу, ана­фазу і телофазу

Профаза. Хромосоми спіралізуються (конденсуються) і стають видимими в світловий мікроскоп. Вони ще слабко спіралізовані і ма­ють вигляд довгих тонких переплетених ниток (стадія щільного клуб­ка).

Поява хромосом - найхарактерніша ознака початку мітозу, звід­ки він і одержав свою назву (грец. mitos - нитка). Кожна хромосома подвоїлася ще в S-періоді інтерфази, але ця подвоєність на початку профази не виявляється, тому що хроматиди щільно прилягають одна до одної. Внаслідок подальшої спіралізації хромосоми вкорочують­ся, потовщуються і відокремлюються одна від одної (стадія пухкого клубка). Між хроматидами з'являється щілина.

Друга важлива подія профази - утворення мітотичного апарату: у тварин і нижчих рос­лин - з участю центріолей, у вищих рослин - без них (центріолі від­сутні). Подвійні центріолі розходяться і формують два протилежні полюси клітини. Навколо кожної з них утворюється промениста фі­гура (центросфера). В міру розходження центріолей між ними вини­кають нитки веретена поділу. Одні з них (центральні) йдуть від по­люса до екватора і далі до протилежного полюса, інші (кінетохорні) прикріплюються до кінетохорів центромер. Дві центросфери з по­двійними центріолями всередині і веретено між ними складають мітотичний апарат, який забезпечує впорядкований рух хромосом в анафазі. Усі його структури побудовані з мікротрубочок, які утворю­ються шляхом полімеризації тубулінових та інших білків. У кінці профази зникають ядерця, руйнується ядерна оболонка.

Метафаза починається рухом хромосом до екватора клітини (метакінез). Хромосоми (46) вишикуються в екваторіальній площи­ні, утворюючи метафазну пластинку, або материнську зірку. При цьо­му центромери лежать точно в екваторіальній площині перпендику­лярно осі веретена, плечі хромосом обернені до периферії. Конденсація хромосом досягає максимуму. Метафазну пластинку використовують для вивчення каріотипу.

Анафаза. Центромери одночасно розділяються і хроматини(дочірні хромосоми) синхронно рухаються до протилежних полюсів. Одна хроматида (половинка) від кожної хро­мосоми йде до одного полюса, інша - до протилежного. Рух хромо­сом забезпечують мікротрубочки веретена поділу. На полюсах клі­тини формуються два ідентичні диплоїдні набори хромосом (по 46). Хромосоми - однохроматидні. Генетична формула цієї стадії- 4п4с.

Телофаза -заключна фаза мітозу - починається із зупинки двох диплоїдних наборів хромосом на полюсах клітини.

Процеси телофази зворотні процесам профази. Хромосоми деспіралізуються, видов­жуються і їх вже не можна розрізнити як окремі структури. Мікротрубочки веретена деполімеризуються і зникають. Навколо хромо­сом формується ядерна оболонка. З'являються ядерця. На цьому за­вершується поділ материнського ядра і настає поділ цитоплазми (цитокінез). Утворюються дві дочірні клітини. У кожній з них 2п хро­мосом і 2с ДНК (генетична формула 2п2с).

Біологічне значення. Мітоз забезпечує точний і рівномірний розподіл хромосом між двома дочірніми клітинами. Кожна з них оде­ржує стільки хромосом, скільки їх мала материнська. Ці хромосоми є точними копіями материнських і містять повний об'єм генетичної інформації, властивий материнській клітині. Дочірні клітини гене­тично ідентичні материнській, ідентичні вони і між собою. У зв'язку з цим стає зрозумілим, чому одна клітина з рослини може за певних умов дати цілу рослину.

Мітоз підтримує сталість числа хромосом у соматичних кліти­нах і наступність їх у ряді клітинних поколінь. Завдяки мітозу збіль­шується кількість клітин в організмі, відбувається ріст, регенерація, а в багатьох видів він є формою безстатевого розмноження і веде до збільшення їхньої чисельності (найпростіші).

Клон - сукупність генетично однорідних особин (клітин), які утворилися шляхом безстатевого розмноження від однієї вихідної особини (клітини). Клонуванням є утворення монозиготних близнят у людини, які виникають з однієї зиготи на ранніх стадіях її дроблен­ня шляхом мітозу. Клонування клітин застосовують у клітинній ін­женерії, мікробіологічній промисловості для одержання корисних штамів мікроорганізмів.