Як відбувається розподіл ядра? Типи поділу ядра

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

Способи ділення клітин

Поділ ядра залежить від типу клітини:

- Бінарне розподіл (зустрічається у прокаріотів).

- Амитоз (прямий спосіб поділу).

- Мітоз (зустрічається у еукаріотів).

- Мейоз (призначений для поділу статевих клітин).

Типи поділу ядра детерміновані природою і відповідають будовою клітини і тієї функції, яку вона виконує в макроорганизме або сама по собі.

бінарне розподіл

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

Після того як генетичний матюкав (молекула 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 поділу 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 ділянку клітинної стінки синтезується знову.

амитоз

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

Процес поділу ядра називається амитозе, 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, пряме розподіл ядра проходить без веретена поділу, тому хроматин в дочірніх клітинах розподілений нерівномірно. В подальшому такі клітини не можуть використовувати мітотичний цикл. Іноді в результаті амітозу утворюються багатоядерні клітини.

мітоз

Це непрямий поділ ядра. Найчастіше зустрічається в клітині. 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 і росту. Першим мітоз в тваринній клітині описав Флемминг.

Процес поділу ядра в даному випадку поділяється на інтерфазу і безпосередньо мітоз. Интерфаза - це стан спокою клітини в проміжку між поділами. У ній можна виділити кілька фаз:

1. Пресинтетичний період - клітина росте, в ній накопичуються білки і вуглеводи, активно синтезується АТФ (аденозинтрифосфат).

2. Синтетичний період - генетичний матеріал збільшується вдвічі.

3. постсинтетическом період - клітинні елементи подвоюються, з`являються білки, з яких складається веретено ділення.

фази мітозу

Поділ ядра еукаріотичної клітини - це процес, для якого необхідна освіта додаткової органели - центросоми. Вона розташована поруч з ядром, і основний її функцією є формування нової органели - веретена поділу. Дана структура допомагає рівномірно розподілити хромосоми між дочірніми клітинами.

Виділяють чотири фази мітозу:

1. профаза: Хроматин в ядрі конденсується в хроматиди, які біля центромери збираються, попарно утворюючи хромосоми. Ядерця розпадаються, до полюсів клітини розходяться центріолі. Утворюється веретено поділу.

2. метафаза: хромосоми розташовуються в лінію, що проходить через центр клітини, формуючи метафазну пластинку.

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 боки.

4. телофаза: формуються дочірні ядра. Хроматиди знову перетворюються в хроматин, формується ядро, а в ньому - ядерця. Закінчується все поділом цитоплазми і утворенням клітинної стінки.

Ендомітоз

Збільшення генетичного матеріалу, яке не передбачає поділ ядра, називається Ендомітоз. Він виявлений в клітинах рослин і тварин. В даному випадку не відбувається руйнування цитоплазми і оболонки ядра, але хроматин перетворюється в хромосоми, а потім знову деспирализо.

Цей процес дозволяє отримати поліплоїдні ядра, в 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 політенних, 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 все характеристики, їй властиві. Мітоз необхідний для:

- зростання і розвитку багатоклітинного організму (з злиття статевих клітин);

Відео: Процес поділу ядра

- 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 розподілу ядер статевих клітин дещо відрізняється від соматичних. В результаті нього виходять клітини, які мають в два рази менше генетичної інформації, ніж їх попередники. Це необхідно для того, щоб підтримувати постійну кількість хромосом в кожній клітині організму.

Мейоз проходить в два етапи:

- редукційний етап;

- екваціонний етап.

Правильне протягом даного процесу можливе лише в клітинах з парних набором хромосом (диплоїдним, тетраплоидной, гексапроідним і т. д.). Звичайно, залишається можливість проходження мейозу і в клітинах з непарним набором хромосом, але тоді потомство може виявитися нежиттєздатною.

Саме цей механізм забезпечує стерильність в міжвидових шлюбах. Так як в статевих клітинах знаходяться різні набори хромосом, це ускладнює їх злиття і поява життєздатного або фертильного потомства.

Перше поділ мейозу

Назва фаз повторює такі в мітозі: профази, метафаза, анафаза, телофаза. Але є ряд істотних відмінностей.

1. профаза: Подвоєний набір хромосом здійснює ряд перетворень, проходячи п`ять стадій (Лептотена, Зиготена, Пахітена, діплотена, діакінеза). Відбувається все це завдяки кон`югації і кросинговеру.

кон`югація - Це зближення гомологічниххромосом. У лептотене між ними утворюються тонкі нитки, потім в зиготене хромосоми з`єднуються попарно і в результаті виходять структури з чотирьох хроматид.

кроссинговер - Процес перехресного обміну ділянками хроматид між сестринськими або гомологічними хромосомами. Це відбувається на стадії пахітени. Формуються перехрестя (Хіазм) 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 діплотени, комплекси з чотирьох хроматид руйнуються і сестринські хромосоми взаімоотталківающіеся. Діакінеза завершує перехід від профази до метафазі.

2. метафаза: Хромосоми вишиковуються 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 гаплоїдним набором хромосом, що мають подвійну кількість ДНК.

Друге поділ мейозу

Цей процес ще інакше називають «митозом 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 метафазну платівка.

Відео: Розподіл атомів урану

3. анафаза: Хромосоми діляться на хроматиди, які розходяться в різні боки.

4. телофаза: В 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 гаметогенезу (тобто утворенням статевих клітин), то розподіл проходять різко, нерівномірно, і формується одна клітина з гаплоїдним набором хромосом і три редукційних тільця, що не несуть необхідної генетичної інформації. Вони необхідні для того, щоб в яйцеклітині і сперматозоїді зберігалася тільки половина генетичного матеріалу батьківської клітини. Крім того, така форма розподілу ядра забезпечує появу нових комбінацій генів, а також успадкування чистих алелей.

У найпростіших існує варіант мейозу, коли відбувається тільки одну поділку в першу фазу, а в другу спостерігається кроссинговер. Вчені припускають, що дана форма є еволюційним попередником звичайного мейозу багатоклітинних організмів. Можливо, існують і інші способи поділу ядра, про які вчені ще не знають.