Поділ клітини

У соматичних клітинах клітинний цикл складається з двох періодів: інтерфази та мітозу.

Інтерфаза для клітин, що діляться — це період між двома поділа­ми, а для клітин, нездатних до поділу (нейрони, еритроцити), весь час від утворення до загибелі. Для здатних до поділу клітин вона становить приблизно 90% часу клітинного циклу. Під час інтерфази в клітині синтезуються іРНК та білки. Синтезовані білки не забезпечують власні потреби, але й у подальшому стають важливим «будівельним матеріалом» для новоутворених клітин.

На ДНК- матрицях синтезуються копії ДНК. Кожна хромосома являє собою пару однакових за генетичним матеріалом хроматид, з'єднаних між собою центромірою.

Самоподвоюються центросома (клітинний центр), внаслідок чого утворюються дві центріолі, інтенсивніше функціонують мітохондрії, нако­пичуючи енергію у формі АТФ, необхідну для наступних стадій мітозу.

Мітоз (непрямий поділ) (від грец. mitos — нитка) — поділ ядра, що забезпечує тотожний розподіл генетичного матеріалу між дочірніми кліти­нами і спадкоємність хромосом у ряду клітинних поколінь (рис. 8).

Рис. 8. Послідовні стадії мітозу:

· 1 — вихідна клітина;

· 2-4 профаза;

· 5 — метафаза;

· 6 анафаза;

· 7 — телофаза;

· 8 — дві дочірні клітини.

Мітоз включає 2 етапи: поділ ядра — каріокінез (від грец. karyon — ядро горіха, kinesis — рух) і поділ цитоплазми — цитокінез (від грец. kytos — клітина, kinesis — рух) — процес поділу материнської клітини на дві дочірні шляхом утворення клітинної перегородки (у рослинної клітини)і перетяжки (у тваринної клітини). Внаслідок мітозу з однієї материнсь­кої клітини утворюються дві дочірні. При цьому здійснюється передача спадкової інформації від материнської до дочірньої клітини.

У процесі мітозу послідовно відбувається 5 фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза, які послідовно змінюють одна одну.

Мітоз починається з профази, на почат­ку якої починають виявлятися хромосоми, які спіралізують свій хроматин (рис. 9).

Рис. 9. Схема профази.

На по­чатку профази кожна хромосома представ­лена одиничною структурою, всередині — кожна хромосома вже складається з двох хроматид, між якими з'являються щілинопо­дібний простір, який весь час розширюєть­ся. Наприкінці профази розчиняється ядер­це, РНК вільно лежить у каріоплазмі. Потім ядерна оболонка розпадається на ультра­мікроскопічні міхурці ендоплазматичної сітки.

Формується ахроматинова фігура, яка складається з ниток (білок), що тягнуться до полюсів клітини.

У прометафазі в центрі клітини знаходиться цитоплазма, яка має низьку в'язкість. Занурені в неї хромосоми направляються до екватора клітини.

У метафазі хромосоми знаходяться в упорядкованому стані у ді­лянці екватора (рис. 10).

Рис. 10. Схема метафази

Наприкінці метафази хромосоми приймають форму шпильок, лежать в одній площині на рівній відстані одна від одної. Хроматиди кожної хромосоми після поділу центромери повністю роз'єднуються і починається анафаза.

В анафазі кожна хромосома розді­ляється, у тому числі й у ділянці центромери, на окремі хроматиди, які після цього стають сестринськими або дочірніми хромосомами. Нитки веретена скорочуються і розтягують хромосоми до полюсів клітини (рис. 11)

У телофазі (рис. 12) хромосоми перестають рухатися, розміщуються на протилежних полюсах клітини, деконденсуються, втрачають свою індивідуальність, набухають, зливаються в загальний клубок. Навколо них починає утворюватись нова ядерна оболонка. У телофазі закінчується процес руйнування апарату ділення. Головним моментом телофази є поділ цитоплазми – цитокінез. Крім мітозу, існує і прямий поділ ядра клітини – амітоз. При цьому поділі морфологічно зберігається інтерфаз ний стан ядра, добре видно ядерце і ядерну оболонку. Ядро ділиться на відносно рівні частини без утворення ахромати нового апарату. На цьому поділ може завершитися і виникає двоядерна клітина; іноді перешнуровується і цитоплазма. Цей поділ спостерігається у деяких диференційованих тканинах, наприклад, у скелетній мускулатурі, клітинах шкірного епітелію, а також у патологічно змінених клітинах. Цей поділ ніколи не зустрічається в клітинах, які потребують збереження повноцінної генетичної інформації, наприклад, яйцеклітинах і клітинах ембріонів, які розвиваються нормально.

До фактів внутрішнього середовища, які регулюють мітоз, відносяться нейрогуморальні процеси, що здійснюються нервовою системою і гормонами наднирників, гіпофіза, щитовидної і статевих залоз. Стимулюючий вплив на мітоз виявляють також продукти розпаду тканин. Їх дія найпомітніша у перебігу регенераційних процесів.

Мейоз – поділ клітини, при якому відбувається зменшення кількості хромосом удвічі, причому однієї диплоїдної клітини утворюються чотири гаплоїдні. Мейоз здійснюєтьсятільки в процесі утворення статевих клітин, тобто під час сперматогенезу і овогенезу.

Сперматогенез (від грец. sperma — сім'я, genesis — розвиток) — процес утворення чоловічих статевих клітин — сперматозоонів (від грец sperma - сім'я, zoon — тварина). Цей процес здійснюється у чолові­чих статевих залозах, елементарною структурною одиницею яких є звивисті сім'яні канальці.

Сперматогенез протікає в 4 періоди: розмноження, росту, дозріван­ні і формування. Період розмноження характеризується збільшенням кількості сперматогоній шляхом каріокінетичного поділу. Сперматогонії розмножуються в яєчках протягом життя людини, однак на старість це розмноження згасає.

У період статевого дозрівання частина сперматогоніїв перестає розмножуватися і переходить у другий період — період росту, поступо­во перетворюючись у сперматоцити першого порядку. Інші сперматогонії продовжують ділитися, внаслідок чого запас їх в сім'яних канальцях не зменшується. В сперматоцитах першого порядку, в їх ядрах зберігається диплоїдний набір хромосом, а в цитоплазмі здійснюються інтенсивні синтетичні процеси, збільшується кількість РНК і глікогену, йде підготовка до мейотичного поділу.

У мейозі, який складається з двох послідовних мітозів, розрізня­ють декілька фаз.

У профазі 1 розрізняють 5 стадій:

1. – стадія ліптонеми – характеризується появою хромосом в ядрах сперматоцитів першого порядку, загальна кількість їх – 46;

2. – стадія зигонеми – голомологічні хромосоми збираються попарно( явище конюгації ). Гомологічні хромосоми сполучені в пари. Кількість їх у два рази менша від кількості хромосом;

3. – стадія пахінеми – характеризується подальшою спіралізацією хромосом, внаслідок чого вони скорочуються, потовщуються і перекручуються. Потім кожна хромосома розщеплюється на 2 хроматиди, внаслідок чого утворюються тетради, які складаються з 4 хроматид кожна.

Значення цієї стадії полягає у тому, що кон'юго- вані хромосоми переплітаються, що спричинює обмін ділянками хро­мосом (кросинговер);

4.— на стадії диплонеми кон'юговані хромосоми починають відштовхуватись одна від одної, між ними з'являється щілина, вони по­чинають розходитись;

5.— на стадії діакінезу хромосоми виявляються максимально спіралізованими.

До початку метафази хромосоми виявляються зв'язаними одна з одною тільки кінцевими частинами і утворюють групи, кожна з яких складається з двох хроматид. Таким чином, в період росту починаєть­ся мейоз — перший мейотичний поділ. Потім наступає період дозріван­ня, під час якого завершується метафаза і телофаза першого мейотич­ного поділу, а також другий мейотичний поділ.

До початку метафази першого мейотичного поділу хромосоми роз­міщуються в площі екватора. В період анафази половинки тетрадіад розходяться до полюсів клітини. Протягом телофази наступає цитото- мія, із діад формуються ядра дочірніх клітин сперматоцитів другого порядку, кожний з них таким чином одержує однакову кількість діад з гаплоїдним набором (у людини їх 23).

Сперматоцит другого порядку вступає в другий поділ мейозу, який проходить за типом звичайного мітозу. В анафазі хроматиди із діад роз­ходяться до полюсів, а в телофазі з них формуються хромосоми дочірніх ядер, утворюється ядерна оболонка і ядерце. У цій стадії клітини нази­ваються сперматидами, кількість хромосом у яких гаплоїдна. Завер­шується сперматогенез стадією формування, в процесі якої із сперматиди утворюється типова для того чи іншого виду клітина (сперматозо- он) певної форми.

Овогенез (від грец. ооп — яйце, genesis — розвиток) — процес утворення жіночих статевих клітин. Цей процес здійснюється аналогіч­но сперматогенезу, але з деякими особливостями.

Перший період — розмноження - відбувається в жіночій статевій залозі-яєчнику — в період постнатального життя . Первинні жіночі статеві клітини – оогонії – розмножуються щляхом мітозу.

Другий період - період росту — здійснюється в функціональному яєчнику і проявляється в перетворенні овогонії в овоцит першого поряд­ку. Овогонія припиняє поділ, збільшується в об'ємі, в цитоплазмі накопичуються трофічні включення (жовток), збільшується активність обмінних процесів. Період дозрівання, як і під час сперматогенезу, складається з профази, метафази, анафази, телофази. Внаслідок першого мейотичного поділу утворюється овоцит першого порядку і невелике редукційне тільце. Під час другого поділу овоцит другого порядку ділиться на одну яйцеклітину і друге редукційне тільце. Внаслідок цих нерівномірних поділів із овоцита першого порядку утворюється яйцеклітина і три редукційних тільця, які розсмоктуються.