Кожна клітина починає своє життя, коли відділяється від материнської, і закінчує існування, даючи можливість з'явитися своїм дочірнім клітинам. Природою передбачено більше одного способи поділу їх ядра, в залежності від їх будови.

Способи поділу клітин

Поділ ядра залежить від типу клітини : - Бінарне поділ (зустрічається у прокаріотів). - Амитоз (прямий спосіб поділу). - Мітоз (зустрічається у еукаріотів). - Мейоз (призначений для поділу статевих клітин). Типи поділу ядра детерміновані природою і відповідають будові клітини і тієї функції, яку вона виконує в макроорганізмі або сама по собі.

Бінарне поділ

Найбільш часто цей тип зустрічається у прокариотических клітин. Полягає він у подвоєнні кільцевої молекули ДНК. Бінарне поділ ядра називається так тому, що з материнської клітини з'являються дві однакові розміром дочірні.


Після того як генетичний матеріал (ДНК або РНК) підготовлений відповідним чином, тобто збільшено вдвічі, з клітинної стінки починає формуватися поперечна перегородка, яка поступово звужується і розділяє цитоплазму клітини на дві приблизно однакові частини. Другий процес розподілу називається брунькуванням, або нерівномірним бінарним поділом. У цьому випадку на ділянці клітинної стінки з'являється випинання, яке поступово зростає. Після того як розміри «нирки» і материнської клітини зрівняються, вони розділяться. А ділянка клітинної стінки синтезується знову.

Амитоз

Це поділ ядра схоже на описане вище, з тією різницею, що відсутня подвоєння генетичного матеріалу. Цей спосіб був вперше описаний біологом Ремаком. Дане явище зустрічається у патологічно змінених клітинах (пухлинне переродження), а також є фізіологічною нормою для тканини печінки, хрящів і рогівки.


Процес поділу ядра називається амитозом, тому що клітина зберігає свої функції, а не втрачає їх, як під час мітозу. Це пояснює патологічні властивості, властиві клітинам з даними способом ділення. Крім того, прямий розподіл ядра проходить без веретена поділу, тому хроматин в дочірніх клітинах розподілений нерівномірно. У подальшому такі клітини не можуть використовувати мітотичний цикл. Іноді в результаті амитоза утворюються багатоядерні клітини.

Мітоз

Це непрямий поділ ядра. Найчастіше зустрічається в еукариотических клітинах. Головна відмінність цього процесу полягає в тому, що дочірні клітини і материнська містять однакове число хромосом. Завдяки цьому в організмі підтримується необхідна кількість клітин, а також можливі процеси регенерації та росту. Першим мітоз в тваринній клітці описав Флеммінг. Процес поділу ядра в даному випадку поділяється на интерфазу і безпосередньо мітоз. Інтерфаза – це стан спокою клітини в проміжку між поділками. В ній можна виділити кілька фаз: 1. Пресинтетический період - клітина росте, в ній накопичуються білки і вуглеводи, активно синтезується АТФ (аденозинтрифосфат). 2. Синтетичний період – генетичний матеріал збільшується вдвічі. 3. Постсинтетический період – клітинні елементи подвоюються, з'являються білки, з яких складається веретено поділу.

Фази мітозу

Поділ ядра еукариотической клітини – це процес, для якого необхідно утворення додаткової органели – центросоми. Вона розташована поруч з ядром, і основною її функцією є формування нової органели - веретена поділу. Дана структура допомагає рівномірно розподілити хромосоми між дочірніми клітинами.
Виділяють чотири фази мітозу: 1. Профаза : в ядрі хроматин конденсується в хроматиди, які біля центромери збираються, попарно утворюючи хромосоми. Ядерця розпадаються, до полюсів клітини розходяться центриоли. Утворюється веретено поділу. 2. Метафаза: хромосоми розташовуються в лінію, що проходить через центр клітини, формуючи метафазную платівку. 3. Анафаза: хроматиди з центру клітини розходяться до полюсів, а потім і центромера розділяється надвоє. Такий рух можливо завдяки веретену поділу, нитки якого скорочуються і розтягують хромосоми в різні сторони. 4. Телофаза: формуються дочірні ядра. Хроматиди знову перетворюються на хроматин, формується ядро, а в ньому – ядерця. Закінчується все поділом цитоплазми та утворенням клітинної стінки.

Ендомитоз

Збільшення генетичного матеріалу, яка не передбачає поділ ядра, називається ендомитозом. Він виявлений в клітинах рослин і тварин. В даному випадку не відбувається руйнування цитоплазми й оболонки ядра, але хроматин перетворюється в хромосоми, а потім знову деспирализуется. Цей процес дозволяє отримати поліплоїдні ядра, у яких збільшений вміст ДНК. Подібне зустрічається в колонієутворюючих клітинах червоного кісткового мозку. Крім того, спостерігаються випадки, коли молекули ДНК збільшуються в два рази, а число хромосом залишається колишнім. Вони носять назву политенних, і їх можна виявити в клітинах комах.

Значення мітозу

Мітотичний поділ ядра – це спосіб підтримки постійного набору хромосом. Дочірні клітини мають такий же набір генів, як і материнська, і всі характеристики, що їй притаманні. Мітоз необхідний для:
- зростання і розвитку многоклеточного організму (злиття статевих клітин); - переміщення клітин з нижніх шарів у більш верхні, а також заміни клітин крові (еритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів); - відновлення пошкоджених тканин (у деяких тварин здатності до регенерації є необхідною умовою для виживання, наприклад, у морських зірок або ящірок); - безстатевого розмноження рослин і деяких тварин (безхребетних).

Мейоз

Механізм поділу ядер статевих клітин дещо відрізняється від соматичних. У результаті нього виходять клітини, які мають в два рази менше генетичної інформації, ніж їх попередники. Це необхідно для того, щоб підтримувати постійний кількість хромосом у кожній клітині організму. Мейоз відбувається у два етапи: - редукційний етап; - еквационний етап. Правильний перебіг даного процесу можливо лише в клітинах з парним набором хромосом (диплоїдним, тетраплоидним, гексапроидним тощо). Звичайно, залишається можливість проходження мейозу і в клітинах з непарним набором хромосом, але тоді потомство може виявитися нежиттєздатною. Саме цей механізм забезпечує стерильність у міжвидових шлюбах. Так як в статевих клітинах знаходяться різні набори хромосом, це ускладнює їх злиття і поява життєздатного або фертильного потомства.

Перший поділ мейозу

Назва фаз повторює такі в митозе: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Але є ряд істотних відмінностей. 1. Профаза : подвійний набір хромосом здійснює ряд перетворень, проходячи п'ять стадій (лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, діакінез). Відбувається все це завдяки кон'югації і кросинговеру. Кон'югація – це зближення гомологічних хромосом. У лептотене між ними утворюються тонкі нитки, потім в зиготене хромосоми з'єднуються попарно і в результаті виходять структури з чотирьох хроматид. Кросинговер – процес перехресного обміну ділянками хроматид між сестринськими або гомологічними хромосомами. Це відбувається на стадії пахитени. Формуються перехрестя (хіазми) хромосом. У людини таких обмінів може бути від тридцяти п'яти до шістдесяти шести. Результатом даного процесу є генетична неоднорідність одержуваного матеріалу, або мінливість статевих клітин. Коли настає стадія диплотени, комплекси з чотирьох хроматид руйнуються і сестринські хромосоми взаимоотталкиваются. Діакінез завершує перехід від профази до метафазі. 2. Метафаза : хромосоми шикуються біля екватора клітини. 3. Анафаза : хромосоми, все ще складаються з двох хроматид, розходяться до полюсів клітини. 4. Телофаза : веретено поділу руйнується, в результаті чого утворюються дві клітини з гаплоидним набором хромосом, що мають подвоєну кількість ДНК.

Друге ділення мейозу

Цей процес ще інакше називають «мітозом мейозу». У момент між двома фазами подвоєння ДНК не відбувається, і в другу профазу клітина вступає з тим же набором хромосом, який у неї залишився після телофази 1. 1. Профаза : хромосоми конденсуються, проходить поділ клітинного центру (його залишки розходяться до полюсів клітини), руйнується оболонка ядра і формується веретено поділу, розташоване перпендикулярно до веретену з першого поділу. 2. Метафаза : хромосоми розташовуються на екваторі, утворюється метафазная платівка. 3. Анафаза : хромосоми діляться на хроматиди, які розходяться в різні боки. 4. Телофаза : у дочірніх клітинах утворюється ядро, хроматиди деспирализуются в хроматин. В кінці другої фази з однієї материнської клітини ми маємо чотири дочірніх з половинним набором хромосом. Якщо мейоз відбувається спільно з гаметогенезом (тобто утворенням статевих клітин), то розподіл проходять різко, нерівномірно, і формується одна клітина з гаплоидним набором хромосом і три редукційних тільця, не несуть необхідної генетичної інформації. Вони необхідні для того, щоб в яйцеклітини і сперматозоїда зберігалася тільки половина генетичного матеріалу батьківської клітини. Крім того, така форма поділу ядра забезпечує появу нових комбінацій генів, а також спадкування чистих алелей. У найпростіших існує варіант мейозу, коли відбувається тільки одне ділення в першу фазу, а в другу спостерігається кросинговер. Вчені припускають, що ця форма є еволюційним попередником звичайного мейозу багатоклітинних організмів. Можливо, існують і інші способи поділу ядра, про які вчені ще не знають.