Поділ клітин: клітинний цикл

Ріст організму відбувається завдяки збільшенню кількості клітин шляхом поділу. Основними методами поділу клітин в організмі людини є мітоз і мейоз. Процеси, що відбуваються під час цих методів поділу клітин, протікають однаково, але призводять до різних результатів.

Мітотичний поділ клітин (мітоз) призводить до збільшення кількості клітин та росту організму. Цей метод забезпечує оновлення клітин, коли вони зношуються або відмирають. Наразі відомо, що клітини епідермісу живуть 10-30 днів, еритроцити – до 4-5 місяців. Нервові та м’язові клітини (волокна) живуть протягом усього життя людини.

Усі клітини зазнають змін під час розмноження (поділу), які відповідають рамкам клітинного циклу. Клітинний цикл – це назва процесів, що відбуваються в клітині від поділу до поділу або від поділу до смерті (смерті) клітини. Клітинний цикл розрізняє підготовку клітини до поділу (інтерфазу) та мітоз (процес поділу клітини).

В інтерфазі, яка триває приблизно 20-30 годин, швидкість біосинтетичних процесів збільшується, збільшується кількість органел. У цей час маса клітини та всіх її структурних компонентів, включаючи центріолі, подвоюється.

Відбувається реплікація (повторення, подвоєння) молекул нуклеїнових кислот. Це процес передачі генетичної інформації, що зберігається в батьківській ДНК, шляхом точного відтворення її в дочірніх клітинах. Ланцюг батьківської ДНК служить шаблоном для синтезу дочірньої ДНК. В результаті реплікації кожна з двох дочірніх молекул ДНК складається з одного старого та одного нового ланцюга. У період підготовки до мітозу в клітині синтезуються білки, необхідні для поділу клітин. До кінця інтерфази хроматин у ядрі конденсується.

Мітоз (від грецького mitos – нитка) – це період, коли материнська клітина ділиться на дві дочірні клітини. Мітотичний поділ клітини забезпечує рівномірний розподіл клітинних структур, її ядерної речовини – хроматину – між двома дочірніми клітинами. Тривалість мітозу становить від 30 хвилин до 3 годин. Мітоз поділяється на профазу, метафазу, анафазу, телофазу.

У профазі ядерце поступово розпадається, а центріолі розходяться до полюсів клітини. Мікротрубочки центріолей спрямовані до екватора, а в екваторіальній області вони перекривають одна одну.

У метафазі ядерна мембрана руйнується, хромосомні нитки спрямовуються до полюсів, зберігаючи зв'язок з екваторіальною областю клітини. Структури ендоплазматичного ретикулуму та комплексу Гольджі розпадаються на дрібні бульбашки (везикули), які разом з мітохондріями розподіляються в обидві половини клітини, що ділиться. В кінці метафази кожна хромосома починає розщеплюватися на дві нові дочірні хромосоми поздовжньою щілиною.

В анафазі хромосоми розділяються одна від одної та рухаються до полюсів клітини зі швидкістю до 0,5 мкм/хв. В кінці анафази плазматична мембрана вплітається вздовж екватора клітини перпендикулярно до її поздовжньої осі, утворюючи борозну поділу.

У телофазі хромосоми, що розійшлися до полюсів клітини, деконденсуються, перетворюються на хроматин, і починається транскрипція (виробництво) РНК. Формуються ядерна мембрана та ядерце, а також швидко формуються мембранні структури майбутніх дочірніх клітин. На поверхні клітини, вздовж її екватора, перетяжка поглиблюється, і клітина ділиться на дві дочірні клітини.

Завдяки мітотичному поділу дочірні клітини отримують набір хромосом, ідентичний материнському. Мітоз забезпечує генетичну стабільність, збільшення кількості клітин і, як наслідок, ріст організму, а також процеси регенерації.

Мейоз (від грецького meiosis - скорочення) спостерігається у статевих клітинах. В результаті поділу цих клітин утворюються нові клітини з одним (гаплоїдним) набором хромосом, що важливо для передачі генетичної інформації. При злитті однієї статевої клітини з клітиною протилежної статі (під час запліднення) набір хромосом подвоюється, стає повним, подвійним (диплоїдним). У диплоїдній (двоядерній) зиготі, що утворюється після злиття статевих клітин, є два набори однакових (гомологічних) хромосом. Кожна пара гомологічних хромосом диплоїдного організму (зиготи) походить від ядра яйцеклітини та від ядра сперматозоїда.

В результаті мейозу статевих клітин у зрілому організмі кожна дочірня клітина містить лише одну з усіх пар гомологічних хромосом вихідних клітин. Це стає можливим тому, що під час мейозу відбувається лише реплікація ДНК та два послідовних поділу ядер. В результаті з однієї диплоїдної клітини утворюються дві гаплоїдні клітини. Кожна з цих дочірніх клітин містить вдвічі менше хромосом (23), ніж ядро материнської клітини (46). В результаті мейозу гаплоїдні статеві клітини мають не тільки вдвічі меншу кількість хромосом, але й інше розташування генів у хромосомах. Тому новий організм несе не просто суму характеристик своїх батьків, а й власні (індивідуальні) ознаки.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]