Типы деления клеток. Митоз

Типы деления клеток. Митоз

Как постулирует клеточная теория, увеличение числа клеток происходит исключительно за счет деления исходной клетки, предварительно удвоившей свой генетический материал.

Деления эукариотических клеток бывают двух типов: митоз (кариокинез, непрямое деление) и мейоз. Мейоз происходит при делении предшественников половых клеток. Остальные деления осуществляются путем митоза. Прямое деление клеток, или амитоз, достоверно описано только при делении полиплоидных макронуклеусов инфузорий.

По способности к делению все клетки взрослого организма подразделяются на 3 типа:

1. Митотические, т. е. постоянно делящиеся клетки (клетки базального слоя эпителия, гемопоэтические клетки начальных стадий созревания, сперматогонии).

2. Условно постмитотические клетки. Это неделящиеся клетки, сохранившие способность к делению при действии определенных стимулов. Чаще всего деления возобновляются при регенерации соответствующего органа или ткани (клетки печени, стволовые клетки костных, скелетных мышечных и др. тканей).

3. Постмитотические клетки – неделящиеся клетки, окончательно утратившие способность к делению ( это клетки всех слоев эпидермиса, кроме базального; нервные клетки; клетки сердечной мышцы; волокна скелетных мышц).

Период жизни клетки от одного деления до другого называется митотическим (клеточным) циклом. Он состоит из четырех стадий:

S-период (синтетический): В ядре происходит репликация (удвоение) ДНК от 2с до 4с, увеличивается количество хромосомных белков. В цитоплазме происходит удвоение центриолей.

G2-период (постсинтетический, или премитотический. Происходит синтез белков, необходимых для прохождения митоза. В частности, в это время синтезируется белок микротрубочек тубулин, необходимый для формирования веретена деления. Содержание ДНК в этот период – 4с.

Митоз. Включает 4 фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. Происходит деление, приводящее к образованию двух диплоидных клеток (2n2с).

G1-период (пресинтетический, или постмитотический). В этот период восстанавливается содержание цитоплазматических белков и, как следствие, происходит рост клетки (до размера материнской). Кроме того, происходит синтез белков, необходимых для репликации. Содержание ДНК в клетке – 2с. Именно в этот период принимается решение о вступлении клетки в очередной клеточный цикл или о прекращении делений.

Стадии G1, S, G2 вместе составляют интерфазу.

Делящиеся клетки могут продолжать делиться или временно прекратить деления, выйти из цикла. О таких клетках говорят, что они вступили в G0-период. Кроме того, в зависимости от ряда обстоятельств, клетка может вступить в процесс дифференцировки, включить механизм самоуничтожения (апоптоз), либо подвергнуться трансформации, т. е. превратиться в опухолевую клетку.

Митоз

Митоз – (от греч. Mitos – нить), непрямое деление, основной способ деления эукариотических клеток. Биологический смысл митоза состоит в том, что при делении родительской клетки, каждая из дочерних клеток получает идентичный родительскому набор хромосом. Такое равномерное распределение генетического материала обеспечивает образование генетически равноценных клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.

Митоз состоит из четырех основных фаз: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (рис.10).

Профаза. В нее входят клетки из G2-периода интерфазы, они после репликации в S-периоде содержат удвоенное количество ДНК (4с) по сравнению с исходной клеткой в G1-периоде. В начале профазы в ядре начинают выявляться тонкие нити – профазные хромосомы. Это результат процесса конденсации хромосом, который совпадает с падением их транскрипционной активности. По мере прохождения профазы хромосомы укорачиваются и утолщаются. Число хромосом соответствует диплоидному количеству, но по содержанию ДНК ядра профазных клеток тетраплоидны. Каждая профазная хромосома состоит из двух взаимно спирализованных хроматид.

Как следствие конденсации синтез РНК на хромосомах полностью прекращается. Исчезают ядрышки. В результате деполимеризации промежуточных филаментов разрушается ядерная ламина, а сама ядерная мембрана распадается на мелкие пузырьки.

В цитоплазме происходит распад мембранных структур.

В профазе также происходит образование веретена деления. Веретено деления образуется с участием центриолей и без них. Без центриолей веретено деления образуется у клеток высших растений и некоторых простейших. В животных клетках главная роль в образовании веретена деления отводится центриолям. Центриоли расходятся и формируют полюса веретена деления. От центриолей к центромерным участкам хромосом отходят микротрубочки веретена деления.

Метафаза. Максимально спирализованные хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости клетки, и образуют так называемую метафазную пластинку. К концу метафазы завершается процесс обособления друг от друга сестринских хроматид, они остаются соединенными только в зоне центромер.

Анафаза начинается внезапно. Это самая короткая стадия митоза. Характеризуется разделением сестринских хроматид и расхождением хромосом к противоположным полюсам клетки. При этом хромосомы ориентированы центромерными участками к соответствующему полюсу, а теломерными – к экватору клетки. Движение хромосом осуществляется за счет сокращения микротрубочек и действия специальных белков-транслокаторов.

Телофаза начинается с остановки хромосом и заканчивается реконструкцией нового интерфазного ядра. С хромосомами ассоциируют пузырьки, образовавшиеся в профазе из разрушенных ядерных мембран. В их стенки вновь встраиваются комплексы ядерных пор. Через поры в пузырьки проникают белки, формирующие промежуточные филаменты, которые в свою очередь, образуют ядерную ламину. Благодаря этому пузырьки сливаются. Вначале они образуют двойную оболочку вокруг каждой хромосомы. Получаются мини-ядра (кариомеры). Позднее сливаются сами кариомеры, связанные с одной из центриолей. Хромосомы постепенно деконденсируются, и начинают формироваться ядрышки.

В телофазе происходит разрушение митотического веретена деления.

Цитокинез (разделение цитоплазмы) у растительной клетки происходит путем внутриклеточного образования клеточной перегородки, а у клеток животных – путем перетяжки, впячивания плазматической мембраны внутрь клетки. Для разделения клетки по экватору формируется актомиозиновое кольцо, которое постепенно сжимается, стягивая за собой плазмалемму и образуя перетяжку все уменьшающегося диаметра.