Митоза

Индивидуалното развитие на човека и животните започва от една оплодена яйцеклетка.В зряла възраст човешките клетки нарояват около 100 000 милиарда.Но клетките не са безсмъртни.Голяма част от тях непрекъснато отмират и приблизително толкова се възстановяват.Отдавна е установено,че единственият път за размножаване на клетките е деленето на предшестващите ги клетки.

Деленето на клетките не означава само увеличаване на техния  брой.Това е механизъм,чрез който се предава и разпределя наследствения материал в дъщерните клетки.И тъй като преносители на наследствеността са хромозомите,тяхното поведение заема централно място в клетъчното делене.

Клетъчното делене лежи в основата на размножаването и нарастването на организма.То участва при възстановяването на изхабени и увредени тъкани и органи,осъществява приемствеността на клетъчните поколения,прехода  от едноклетъчни към многоклетъчни организми и осигурява безсмъртието на живота.

От  изключителна важност за майчината клетка е предаването на точни копия наследствена програма на дъщерното поколение по време на клетъчното делене.Този механизъм се осъществява чрез сложното клетъчно делене,наречено митоза /митос-нишка/,което протича по време на растежа в повечето клетки на организма.

Непосредствено слад всяко делене се решава въпросът за бъдещето на клетката-дали тя ще се размножава или ще се специализира.Веднъж поела пътя на размножаването клетката претърпява активен период  на подготовка на делене.Този период е известен като интерфаза и той обхваща времето между две митози.При интерфазата клетката синтезира активно белтъци и се увеличава клетъчната маса,т.е.клетката расте.Но заедно с това към края на интерфазана наследственият материал се удвоява,като се синтезира ДНК.През този период хромозомите представляват хроматинови нишки с ниска степен на компактност.В края на интерфазата синтетичните процеси в клетката спират и започва деленето.

По време на митозата хромозомите се разделят равномерно в две дъщерни клетки.Процесът е непрекъснат,но за да бъде по-лесдно описан се разделя условно но четири фази:профаза,метафаза,анафаза и телофаза.

           Най-забележимите събития,които се извършват с майчината клетка чрез профазата,са две-превръщането на интерфазните  хромозоми в митотични и оформянето на делително вретено.Хромозомите се специализират и нагъват като силно се скъсяват и удебеляват,превръщайки се в компактни частици.Те са удвоено съдържание на ДНК и всяка хромозома се състои от две хроматиди,свъзани чрез центромера.Хромозомите не могат да се движат самостоятелно.Тяхното придвижване в клетката се осъществява чрез делителното вретено.То се образува в цитоплазмата от белтъчни нишки,свързващи двата полюса на клетката.По време на профазата ядърцето и ядрената мембрана постепенно се разпадат.

През метафазата хромозомите са максимално скъсени и компактни.Те се подреждат независимо една от друга в екватора на делителното вретено,като всяка се свързва чрез центромера си с неговите нишки.

По време на анафазата нишките на делителното вретено се скъсяват откъм полюсите.Сестринските хроматиди на всяка хровозома се разделят в областта на центромера и се насочват към срещуположните полюси на клетката като самостоятелни хромозоми.Всяка от тези хромозоми носи нормално количество ДНК,т.е.наследствена информация.

През телофазата в областта на полюсите на делителното вретено  хромозомите се доближават,компактната им струкура се разрушава,те се удължават и отъняват,губят видимите си очертания и постепенно преминават в хроматинови нишки,т.е.в интерфазни хромозоми.Ядърцето и ядрената мембрана се възстановяват и оформят две ядра с диплоиден хромозомен набор.При животинските клетки в екваториалната област започва разделяне на цитоплазмата чрез прищъпване до обособяването на две самостоятелни дъщерни клетки,докато при растителните се образува вътрешна преградна пластинка.Така слез завършване на митозата от една диплоидна майчина клетка се образуват две също диплоидни клетки.

Виждаме,че две  събития осигуряват програма при  преминаването от едно поколение в друго:удвояването на хромозомите в майчината клетка и тяхното разделяне в два еднакви комплекта по време на митозата.

Процесите,които подготвят клетката за делене/интерфаза/ и процесите,които осъществяват размножаването й /митоза/обхващат нейния митотичен цикъл.Митозата протича бързо и заема до 10% от времето на този цикъл.

Митотичният цикъл има различна продължителност на различните клетки.При човешките клетъчни култури митотичният цикъл трае 20 часа/19 часа интерфаза и 1 час митоза/.При естественото обновяване на клетките на чревната лигавица на човек митотичният цикъл продължава 24 часа/23 часа интерфаза и 1 час митоза/.

Приема се,че една от главните причини за настъпване на клетъчното делене е нарушаването на отношението между масата и обема на ядрото,от една страна,и на цитоплазмата от друга.По време на интерфазата цитоплазмата нараства много по-бързо от ядрото и то кото че ли губи контрол върху цитоплазмената маса.Клетъчното делене възстановява оптималното отношение.Митозата има продължителност средно от ½ до 3 часа и е зависима от температурата,от присъствието на някои хормани и стимулиращи растежа фактори.Така например повишавенот на температурата в известни граници ускорява процеса,а понижаването й го забавя.

При еукариотните клетки е познат и процес на делене-амитоза.Той се наблюдава при дегенериращи клетки/в зародишни обвивки,при епителни клетки/При него не се образуват хромозоми и делителен апарат,което не позволява на наследнствената програма да се предаде в пълен комплект на дъщерните клетки.Но амитозата е нормален вид делене при много едноклетъчни.

Съществува клетъчен механизъм,който за разлика от митозата,намалява наполовина/редуцира/хромозомния набор на половите клетки при тяхното образуване.Клетъчният механизам,който осъществява редуцирането на хромозомния набор в клетките е установен.Това е особен вид клетъчно делене-мейоза/мейозис-намаляване/.Този процес вмого отношения напомня митозата,но е значително по-сложен.Мейозата протича като две последователни митотични деления,всяко едно от които преминава през четирите познати фази-профаза,метафаза,анафаза и телофаза.Двете деления са зарграничени от кратка интерфаза.Но преди първото делене генетичният материал се удвоява/синтезира се ДНК/,като при обикновена митоза,докато преди второто делене генетичният материал не се удвоява.И при мейозата се формира делително вретено,за чиито нишки се прикрепват хромозомите чрез своите центромери.Скъсявайки се,нишките придвижват хромозомите към полюсите на делителното вретено.

В началото на първото делене на мейозата/I профаза/хомоложните хромозоми от хромозомния набор се приближават и временно прилепват плътно една с друга-образуват се двойки хромозоми/биваленти/.Всяка една от двете хромозоми се състои от от две сестрински хроматиди.Това повадаие на хомоложните хромозоми е характерно за мейозата.Тяхното свързване се съпровожда с уникално събитие-двете хромозоми си обменят материал от някои свои участъци,протича т.н.кросинговър/кръстосване/.Това има съществени последици за генетичната програма.

След това бивалентите се подреждат по екватора на делителното вретено/Iметафаза/и се разделят/Iанафаза/.Разделят се обаче не хроматидите на отделните хромозоми,а самите хромозоми в бивалентите.В полюсите на клетката се образуват,както при обикновената митоза,дъщерни ядра/Iтелофаза/.Само че всяко ядро съдържа по една хромозома от всяка хомоложна двойка и следователно е с намален наполовина брой хромозоми.Но всяка хромозома е с удвоено количество ДНК,защото е образувана от две хроматиди.Клетката се разделя на две дъщерни клетки и всяка от тях по-нататък осъществява самастоятелно второто делене.

Второто делене на мейозата е много сходно с митотичното.В двете клетки се оформя делително вретено/IIпрофаза/ и компактните хромозоми се подреждат в неговия екватор/IIметафаза/ .След това хроматидите на всяка хромозома се разделят и като самостоятелни хромозоми се отправят към полюсите на клетката/II анафаза/.Там се образуват дъщерни ядра,в които хромозомният набор е хаплоиден и всяка хромозома съдържа нормално количество ДНК.Всяка от двете клетки се разделя на две/II телофаза/,като се получават общо четири клетки.Получените при мейозата 4 хаплоидни клетки имат еднакъв брой случайно разпределени хромозоми,които не носят еднаква наследственост.Всяка клетка съдържа в хромозомния  си набор само по една хромозома/бащина или майчина/от всяка хомоложна двойка,при това с някои разменени участъци с другата хромозома.Така във всяка клетка се формира случайна наследствена комбинация от гени,което е предпоставка за многообразие в поколението.

Амитозата е просто делене на еукариотните клетки.По време на амитотичното делене ядрото се намира в интерфазно състояние,хромозомите не се компактизират и не намалява синтитичната активност на клетката.В цитоплазмата не се образува делителен апарат.

Амитотичното делене започва след репликация на ДНК.Обикновено първоначално се изменя формата на ядърцето и то се разделя чрез прищъпване или се разпада на отделни фрагменти.След деленето на ядърцето или едновременно с него се разделя ядрото.Описани са различни начини на пряко делене на ядрото-чрез прищъпване,чрез вдлъбнатина или чрез фрагментация.При това делене образуваните ядра могат да имат различна големина.Често след разделяне на ядрото читоплазмата не се разделя и се образуват двуядрени или многоядрени клетки.

Амитозата се среща много  по-рядко от митозата,обикновено в стареещи,обречени на гибел клетки,които не са способни да образуват пълноценни дъщерни клетки.Амитотично делене често се наблюдава при регенерация и патологични процеси-възпаление,злокачествен растеж.При едноклетъчните организми амитозата има специфични особености и важно значение.

Наблюдават се три вида амитоза:

1.Дегенеративна-Среща се при деференцирани клетки,които вследствие на специализацията си за изпълнение на определени функции са загубили способността да се делят митотично.Това са дегенериращи клетки,обречени на гибел-клетки на зародишните обвивки,на плацентата,на яйчниковите фоликули и др.

2.Реактивна-Най-често е свързана с активиране на кленти при увреждане на тъканите.Реактивната амитоза е несъвършено делене-образуваните дъщерни  ядра не са пълноценни и бързо се разрушават.Тъканният ефектсе възстановява по-късно чрез митотично делене на други клетки.

3.Генеративна-При някои първаци амитозата е нормален процес на делене.Такова делене се наблюдава например при инфузориите,които имат две ядра:макронуклеус-гигантско полиплоидно ядро,осигуряващо основните синтетични процеси в клетката,и микронуклеус-който участва в половия процес.При размножаване на клетките макронуклеусът се разделя амитатично чрез прищъпване,а микронуклеусът се дели митотично.Характерно за генеративната амитоза е ,че се получават пълноценни дъщерни ядра,съдържащи генетична информация на клетката.Това евъзможно,тъй като хромозомите от всеки набор са свързани помежду си и при делене между дъщерните клетки се разпределят цели хромозомни набори.

Интерфазно ядро.Ядрото на еукариотните клетки е най-големият клетъчен органел,една от малкото структури на клетката която лесно се наблюдава с оптичен микроскоп.В ядрото се съдържа хроматин-молекули ДНК,свързани в комплекси с множество белтъци.Тези комплекси представляват хромозомите,които в състава на хроматина се намират в некомпактно състояние.Ядрото като клетъчен органел може да се наблюдава по време на интерфазата.При прехода на клетката към делене ядрената структура се разрушава.През този период хромозомите се компактизират и се разделят в две дъщерни клетки.Ядрото функционира през интерфазата,тогава в него се извършва синтеза на РНК,а ако клетката се подготвя за делене,се осъществява синтеза на ДНК.

Прокариотните клетки не притежават обособено ядро.При тях ядреният материал не е отделен с мембрана от цитоплазмата,но е събран в ядрена зона и се нарича нуклеоид.Прокариотите нямат цитоскелет,те са ограничени от драва клетъчна стена и ако са подвижни,се придвижват с разположено извън клетката камшиче.

Броят,разположението и формата на ядрото могат да бъдат различни в различните видове клетки.Повечето клетки съдържат едно ядро,но има и многоядрени.Те се образуват при сливането на две и повече едноядрени клетки-например напречнонабраздените мускулни влакна.Многоядрените клетки се образуват и при незавършено докрай клетъчно делене,при многократно делене на ядрото без последващо разделяне на цитоплазмата.Ядрото обикновено е разположено в центъра на летката,неговото положение се определя от белтъците на цитоскелета.Формата  му най-често е сферична,но не севлияе от формата на клетката и от клетъчната диференцировка.Ядрото може да се наблюдава в жива клетка.На фона на цитоплазмата то изглежда като по-силно пречупващо светлината мехурче,в което не се наблюдават детайли.Ядрената обвивка отделя ядрото от цитоплазмата.Тя е съставена от две мембрани.Външната ядрена мембрана се слива с мембраните на гранулирания едноплазмен ретикулум,по цитоплазмената й повърхност са разположени рибозоми.Под вътрешната мембрана,от страната на хроматина,е разположена опорна мрежа от белтъчни нишки.Двете мембрани са разделени от тясно междумембранно пространство и се сливат в областта на т.н. ядрени пори.Ядрото съдържа интерфазните хромозоми на клетката-ядрен материал,който се нарича хроматин.Всяка хромозома е съставена от молекула ДНК,свързана с различни белтъци.В клетъчното ядро се съдържат едно или повече ядърца-специфична структура,в която се образуват рибозомите.В интерфазното ядро,когато хромозомите са в некомпактно сътояние,участъци от някои хромозоми се обединяват,формирайки основата на ядърцето.Всички структурни компоненти са потопени в течна основна среда-ядрен сок.Ядрото съдържа нуклеинови киселини.Основната съставна част на ядрото е ДНК.Сухата маса на клетъчното ядро съдържа около 20% ДНК.Съдържат се и множество белтъци-около 70%-75% от неговата маса.Съдържат се около 5% липиди,произхождащи от мембраните на ядрената обвивка.

Bookmark and Share

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *