Деление клетки

Новые клетки возникают в результате деления уже существующих клеток. При делении одноклеточного организма из старого (материнского) организма возникают два новых – дочерние.

Многоклеточный организм развивается из одной единственной клетки: ее многочисленное потомство возникает путем многократных клеточных делений. Этот процесс продолжается в течение всей жизни: по мере роста и развития, а также регенерации, репарации (замещения) отслуживших клеток.

Клеточный цикл – это период жизнедеятельности клетки от конца одного деления до конца следующего, который состоит из стадии относительного покоя, или интерфазы, и деления клетки.

Интерфаза – это период, в течение которого клетка готовится к началу синтеза ДНК, клетка растет, синтезируются РНК, различные белки, происходит накопление продуктов, необходимых для удвоения хромосом, увеличивается количество рибосом и митохондрий.

Главное событие интерфазы – это репликация (удвоение) количества ДНК. После интерфазы наступает непрямое деление клетки, или митоз, который занимает лишь незначительную часть клеточного цикла.

Типы деления клетки

Прокариотические клетки делятся надвое. Сначала клетка удлиняется. В ней образуется попе­речная перегородка. Затем дочерние клетки расходятся.

Амитоз, или прямое деление, – это деление интерфазного ядра путем перетяжки без образования веретена деления. Такой экономичный способ деления (энергетические затраты незначительны) встречается у одноклеточных организмов. Бактериальная клетка содержит только одну, чаще всего кольцевую молекулу ДНК, прикрепленную к клеточной мембране. Перед делением клетки ДНК реплицируется, и образуются две идентичные молекулы ДНК, каждая из которых также прикреплена к клеточной мембране. При делении клетки клеточная мембрана врастает между этими двумя молекулами ДНК, так что в конечном итоге в каждой дочерней клетке, оказывается, по одной идентичной молекуле ДНК. Такой процесс получил название прямого бинарного деления.

Существует два способа деления ядра эукариотических клеток: митоз и мейоз.

Эукариотические организмы начинают подготовку к делению на определенном этапе клеточного цикла – в интерфазе. Именно в период интерфазы в клетке происходит процесс биосинтеза белка, удваивается молекула ДНК. Удвоенная хромосома состоит из двух полови­нок – хроматид. Каждая из хроматид содержит одну молеку­лу ДНК. Затем наступает процесс деления клетки – митоз.

Митоз – непрямое деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом.

Митоз представляет собой непрерывный процесс, и выделяют следующие фазы:

• профазу;
• метафазу;
• ана­фазу;
• телофазу.

В профазе происходит укорочение и утолщение хромосом вследствие их спирализации, исчезают ядрышко и ядерная оболочка, хромосомы беспорядочно располагаются в цитоплазме, центриоли расходятся к полюсам клетки, и начинает образовываться веретено деления.

В метафазе двойные наборы хромосом, соединенных центромерами, располагаются на экваторе.

В анафазе дочерние хромосомы с помощью веретена деления растягиваются к полюсам клетки.

В телофазе начинается деспирализация (раскручивание) хромосом, вокруг хромосом у каждого полюса цитоплазмы формируется ядерная оболочка, в ядрах возникают ядрышки. На стадии телофазы происходит разделение цитоплазмы (цитотомия) с образованием двух клеток.

Биологическое значение митоза состоит в строго одинаковом распределении между дочерними клетками материальных носителей наследственности – молекул ДНК, входящих в состав хромосом. Благодаря равномерному распределению хромосом происходит восстановление органов и тканей после повреждения.

Мейоз – это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое.

Впервые он был описан В. Флеммингом в 1882 г. у животных и Э. Страсбургером в 1888 г. у растений.

С помощью мейоза образуются гаметы. В результате редукции споры и половые клетки хромосомного набора получают в каждую гаплоидную спору и гамету по одной хромосоме из каждой пары хромосом, имеющихся в данной диплоидной клетке. В ходе дальнейшего процесса оплодотворения (слияния гамет) организм нового поколения получит опять диплоидный набор хромосом, т. е. кариотип организмов данного вида в ряду поколений остается постоянным.

Биологическое значение мейоза

1) является основным этапом гаметогенеза;

2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;

3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой;

4) биологическое значение мейоза заключается в том, что уменьшение числа хромосом необходимо при образовании половых клеток, поскольку при оплодотворении ядра гамет сливаются.

Если бы указанной редукции не происходило, то в зиготе (следовательно, и во всех клетках дочернего организма) хромосом становилось бы вдвое больше. Однако это противоречит правилу постоянства числа хромосом.

Благодаря мейозу половые клетки гаплоидны, а при оплодотворении в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом.