Митоз. Его сущность, фазы, биологическое значение. Амитоз.

Митоз (от греч. митос – нить), или кариокинез (греч. карион – ядро, кинезис – движение), или непрямое деление. Это процесс, в ходе которого происходит конденсация хромосом и равномерное распределение дочерних хромосом между дочерними клетками. Митоз включает в себя пять фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза и телофаза. В профазе хромосомы конденсируются (скручиваются), становятся заметными и располагаются в виде клубка. Центриоли делятся на две и начинают двигаться к клеточным полюсам. Между центриолями появляются нити, состоящие из белка тубулина. Происходит образование митотического веретена. В прометафазе ядерная оболочка распадается на мелкие фрагменты, а погруженные в цитоплазму хромосомы начинают двигаться к экватору клетки. В метафазе хромосомы устанавливаются на экваторе веретена и становятся максимально компактизированными. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, связанных друг с другом центромерами, а концы хроматид расходятся, и хромосомы принимают Х-образную форму. В анафазе дочерние хромосомы (бывшие сестринские хроматиды) расходятся к противоположным полюсам. Предположение о том, что это обеспечивается сокращением нитей веретена, не подтвердилось.

Многие исследователи поддерживают гипотезу скользящих нитей, согласно которой соседние микротрубочки веретена деления, взаимодействуя друг с другом и сократительными белками, тянут хромосомы к полюсам. В телофазе дочерние хромосомы достигают полюсов, деспирализуются, образуется ядерная оболочка, восстанавливается интерфазная структура ядер. Затем наступает разделение цитоплазмы – цитокинез. В животных клетках этот процесс проявляется в перетяжке цитоплазмы за счет втягивания плазмолеммы между двумя дочерними ядрами, а в растительных клетках мелкие пузырьки ЭПС, сливаясь, образуют изнутри цитоплазмы клеточную мембрану. Целлюлозная клеточная стенка образуется за счет секрета, накапливающегося в диктиосомах.

Продолжительность каждой из фаз митоза различна – от нескольких минут до сотен часов, что зависит как от внешних, так и внутренних факторов и типа тканей.

Нарушение цитотомии приводит к образованию многоядерных клеток. При нарушении репродукции центриолей могут возникнуть многополюсные митозы.

АМИТОЗ

Это прямое деление ядра клетки, сохраняющего интерфазную структуру. При этом хромосомы не выявляются, не происходит образования веретена деления и их равномерного распределения. Ядро делится путем перетяжки на относительно равные части. Цитоплазма может делиться перетяжкой, и тогда образуются две дочерние клетки, но может и не делиться, и тогда образуются двуядерные или многоядерные клетки.

Амитоз как способ деления клеток может встречаться в дифференцированных тканях, например, скелетных мышцах, клетках кожи, а также в патологических изменениях тканях. Однако он никогда не встречается в клетках, нуждающихся в сохранении полноценной генетической информации.

11. Мейоз. Стадии, биологическое значение.

Мейоз (греч. мейозис – уменьшение) – способ деления диплоидных клеток с образованием из одной материнской диплоидной клетки четырех дочерних гаплоидных клеток. Мейоз состоит из двух последовательных делений ядра и короткой интерфазы между ними.Первое деление состоит из профазы I, метафазы I, анафазы I и телофазы I.

В профазе I парные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, подходят друг к другу (этот процесс называется конъюгацией гомологичных хромосом), перекрещиваются (кроссинговер), образуя мостики (хиазмы), затем обмениваются участками. При кроссинговере осуществляется перекомбинация генов. После кроссинговера хромосомы разъединяются.

В метафазе I парные хромосомы располагаются по экватору клетки; к каждой из хромосом прикрепляются нити веретена деления.

В анафазе I к полюсам клетки расходятся двухроматидные хромосомы; при этом число хромосом у каждого полюса становится вдвое меньше, чем в материнской клетке.

Затем наступает телофаза I – образуются две клетки с гаплоидным числом двухроматидных хромосом; поэтому первое деление мейоза называют редукционным.

После телофазы I следует короткая интерфаза (в некоторых случаях телофаза I и интерфаза отсутствуют). В интерфазе между двумя делениями мейоза удвоения хромосом не происходит, т.к. каждая хромосома уже состоит из двух хроматид.

Второе деление мейоза отличается от митоза только тем, что его проходят клетки с гаплоидным набором хромосом; во втором делении иногда отсутствует профаза II.

В метафазе II двухроматидные хромосомы располагаются по экватору; процесс идет сразу в двух дочерних клетках.

В анафазе II к полюсам отходят уже однохроматидные хромосомы.

В телофазе II в четырех дочерних клетках формируются ядра и перегородки (в растительных клетках) или перетяжки (в животных клетках). В результате второго деления мейоза образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом (1n1c); второе деление называют эквационным (уравнительным) (рис. 18). Это – гаметы у животных и человека или споры у растений.

Значение мейоза состоит в том, что создается гаплоидный набор хромосом и условия для наследственной изменчивости за счет кроссинговера и вероятностного расхождения хромосом

12.Гаметогенез: ово - и сперматогенез.

Гаметогенез- процесс образования яйцеклеток и сперматозоидов.

Сперматогенез - от греч. sperma, род. п. spermatos - семя и...генез), образование дифференцированных мужских половых клеток -сперматозоидов; у человека и животных - в семенниках, у низших растений - в антеридиях.

У большинства высших растений в пыльцевой трубке образуются сперматозоиды, чаще называются спермиями.Сперматогенез начинается одновременно с деятельностью яичка под влиянием половых гормонов в период полового созревания подростка и далее протекает непрерывно (у большинства мужчин практически до конца жизни), имеет чёткий ритм и равномерную интенсивность. Сперматогонии, содержащие удвоенный набор хромосом, делятся путём митоза, приводя к возникновению последующих клеток - сперматоцитов 1-го порядка. Далее в результате двух последовательных делений (мейотические деления) образуются сперматоциты 2-го порядка, а затем сперматиды (клетки сперматогенеза, непосредственно предшествующие сперматозоиду). При этих делениях происходит уменьшение (редукция) числа хромосом вдвое. Сперматиды не делятся, вступают в заключительный период сперматогенеза (период формирования спермиев) и после длительной фазы дифференцировки превращаются в сперматозоиды. Происходит это путём постепенного вытяжения клетки, изменения, удлинения её формы, в результате чего клеточное ядро сперматида образует головку сперматозоида, а оболочка и цитоплазма - шейку и хвост. В последней фазе развития головки сперматозоидов тесно примыкают к клеткам Сертоли, получая от них питание до полного созревания. После этого сперматозоиды, уже зрелые, попадают в просвет канальца яичка и далее в придаток, где происходит их накопление и выведение из организма во время семяизвержения

Овогенез - процесс развития женских половыхклеток гамет, заканчивающийся формированием яйцеклеток. У женщины в течение менструального цикла созревает лишь одна яйцеклетка. Процесс овогенеза имеет принципиальное сходство со сперматогенезом и также проходит через ряд стадий: размножения, роста и созревания. Яйцеклетки образуются в яичнике, развиваясь из незрелых половых клеток - овогониев, содержащих диплоидное число хромосом. Овогонии, подобно сперматогониям,претерпевают последовательные митотические

деления, которые завершаются к моменту рождения плода.Затем наступает период роста овогониев, когда их называют овоцитами I порядка. Они окружены одним слоем клеток - гранулёзной оболочкой - и образуют так называемые примордиальные фолликулы. Плод женскогопола накануне рождения содержит около 2 млн. этих фолликулов, но лишь примерно 450 из них достигают стадии овоцитов II порядка и выходят из яичника в процессе овуляции. Созревание овоцита сопровождается двумя последовательными делениями, приводящими к

уменьшению числа хромосом в клетке вдвое. В результате первого деления мейоза образуется крупный овоцит II порядка и первое полярноетельце, а после второго деления - зрелая, способная к оплодотворению и дальнейшему

развитию яйцеклетка с гаплоидным набором хромосом и второе полярное тельце. Полярныетельца представляют собой мелкие клетки, не играют роли в овогенезе и в конечном счёте разрушаются.

13.Хромосомы. Их химический состав, надмолекулярная организация (уровни упаковки ДНК).

Амитоз (прямое деление клетки), происходит в соматических клетках эукариот реже, чем митоз. В большинстве случаев амитоз наблюдается в клетках со сниженной митотической активностью: это стареющие или патологически измененные клетки, часто обреченные на гибель (клетки зародышевых оболочек млекопитающих, опухолевые клетки и др.). При амитозе морфологически сохраняется интерфазное состояние ядра, хорошо видны ядрышко и ядерная оболочка. Репликация ДНК отсутствует. Спирализация хроматина не происходит, хромосомы не выявляются. Клетка сохраняет свойственную ей функциональную активность, которая почти полностью исчезает при митозе. При амитозе делится только ядро, причем без образования веретена деления, поэтому наследственный материал распределяется случайным образом. Отсутствие цитокинеза приводит к образованию двуядерных клеток, которые в дальнейшем не способны вступать в нормальный митотический цикл. При повторных амитозах могут образовываться многоядерные клетки.

35. Проблемы клеточной пролиферации в медицине .

Основной способ деления тканевых клеток - это митоз. По мере увеличения числа клеток возникают клеточные группы, или популяции, объединенные общностью локализации в составе зародышевых листков (эмбриональных зачатков) и обладающие сходными гистогенетическими потенциями. Клеточный цикл регулируется многочисленными вне- и внутриклеточными механизмами. К внеклеточным относятся влияния на клетку цитокинов, факторов роста, гормональных и нейрогенных стимулов. Роль внутриклеточных регуляторов играют специфические белки цитоплазмы. В течение каждого клеточного цикла существуют несколько критических точек, соответствующих переходу клетки из одного периода цикла в другой. При нарушении внутренней системы контроля клетка под влиянием собственных факторов регуляции элиминируется апоптозом, либо на некоторое время задерживается в одном из периодов цикла.

36. Биологическая роль и общая характеристика прогенеза .

Процесс созревания половых клеток до достижения организмом взрослого состояния; в частности, Прогенез всегда сопровождает неотению. Зрелые половые клетки, в отличие от соматических, содержат одиночный (гаплоидный) набор хромосом. Все хромосомы гаметы, за исключением одной половой, называются аутосомами. В мужских половых клетках у млекопитающих содержатся половые хромосомы либо X, либо Y, в женских половых клетках - только хромосома Х, Дифференцированные гаметы обладают невысоким уровнем метаболизма и неспособны к размножению.Прогенез включает в себя сперматогенез и овогенез.

Ознакомление с информацией, содержащейся в этой статье, позволит читателю узнать об одном из способов клеточного деления - амитозе. Мы выясним особенности протекания данного процесса, рассмотрим отличия от других видов деления и многое другое.

Что такое амитоз

Амитоз - это клеточное деление прямого типа. Данный процесс происходит благодаря обычному на две части. Однако он может упускать фазу формирования веретена для деления. А перешнуровка происходит без конденсации хроматинов. Амитоз - это процесс, свойственный клеткам животных и растений, а также простейшим организмам.

Из истории и исследований

Роберт Ремак в 1841 году дал описание процесса амитоза впервые, однако сам термин возник гораздо позже. Уже в 1882-м гистолог и биолог немецкого происхождения Вальтер Флемминг предложил современное название самого процесса. Амитоз клетки в природе является относительно редким явлением, но зачастую он может происходить, так как является необходимым.

Особенности процесса

Как происходит деление клеток? Амитоз чаще всего возникает в клетках, имеющих пониженную митотическую активность. Таким образом, множество клеток, которые должны погибнуть в результате старости либо изменений патологического характера, могут оттянуть свою кончину на какое-то время.

Амитоз - это процесс, в котором состояние ядра в период интерфазы сохраняет свои морфологические признаки: ядрышко отлично видно, как и его оболочку, ДНК не реплицируется, хроматин - белковый, ДНК и РНК не спиралезируются, а выявление хромосом в ядре клетки эукариотов отсутствует.

Существует непрямое деление клетки - митоз. Амитоз, в отличие от него, позволяет клетке после деления сохранить свою активность как функционирующего элемента. Веретено деления (структура, предназначенная для хромосомной сегрегации) при амитозе не формируется, однако ядро все равно делится, и следствием данного процесса является случайное распределение наследственной информации. Отсутствие цитокинетического процесса в результате приводит к воспроизведению клеток с двумя ядрами, которые в будущем не смогут вступать в типичный цикл митоза. Многократное повторение амитоза может привести к образованию клеток с множеством ядер.

Современное положение

Амитоз как понятие стал возникать во множестве учебников еще в 80-х годах двадцатого века. На сегодняшний день существуют предположения о том, что все процессы, которые ранее подкладывали под это понятие, на самом деле являются неверно интерпретированными результатами исследований на плохо подготовленных микропрепаратах. Ученые полагают, что явление клеточного деления, сопровождающееся разрушением последних, могло привести к тем же неверно понятым и истолкованным данным. Однако некоторые процессы деления эукариотических клеток нельзя отнести ни к митозу, ни к мейозу. Ярким примером и подтверждением тому служит процесс деления макронуклеуса (ядро клетки инфузории, крупное по размерам), во время которого сегрегация некоторых участков хромосом происходит, несмотря на то что веретено для деления не образуется.

Чем же обусловливается осложнение изучения процессов амитоза? Дело в том, что это явление сложно определить по его морфологическим признакам. Такое определение является ненадежным. Неспособность четко определить по знакам морфологии процесс амитоза основывается на том, что не всякая ядерная перетяжка является признаком самого амитоза. И даже гантелевидная ее форма, которая четко выражается в ядре, может относиться лишь к переходящему типу. Также перетяжки ядра могут быть следствием ошибок в явлении предшествующего деления митозом. Чаще всего амитоз происходит сразу после эндомитоза (способ удвоения хромосомного числа без деления как клетки, так и ее ядра). Обычно процесс амитоза приводит к удвоению Повторение данного явления создает клетку с множеством ядер. Таким образом, амитоз создает клетки с хромосомным набором полиплоидного типа.

Заключение

Подведя итоги, можно сказать, что амитоз - это процесс, во время которого клетка делится прямым типом, то есть происходит деление ядра на две части. Сам процесс не способен обеспечить клеточное деление на равные, идентичные половины. Это касается и информации о наследственности клетки.

Этот процесс имеет ряд резких отличий от поэтапного деления путем митоза. Основным различием в процессах амитоза и митоза является отсутствие разрушения оболочки ядра и ядрышка при амитозе, а также протекание процесса без образования веретена, обеспечивающего деление информации. Цитотомия в большинстве случаев не делится.

В настоящее время нет исследований современной эпохи, которые бы могли четко выделить амитоз как форму дегенерации клеток. Это же относится и к восприятию амитоза как способа клеточного деления из-за наличия очень малого количества деления целого клеточного тела. Потому амитоз, возможно, лучше относить к регулятивному процессу, протекающему внутри клеток.

Амитоз иногда ещё называют простым делением.

Определение 1

Амитоз – прямое деление клетки путём перетяжки или инвагинации. При амитозе не происходит конденсация хромосом и не образуется аппарат деления.

Амитоз не обеспечивает равномерного распределения хромосом между дочерними клетками.

Обычно амитоз свойствен стареющим клеткам.

Во время амитоза ядро клетки сохраняет строение интерфазного ядра, а сложной перестройки всей клетки, спирализации хромосом, как во время митоза, не происходит.

Нет никаких доказательств равномерного распределения ДНК между двумя клетками при амитотическом делении, потому считают, что ДНК при таком делении может распределятся между двумя клетками неравномерно.

Амитоз встречается в природе достаточно редко, в основном у одноклеточных организмов и у некоторых клеток многоклеточных животных и растений.

Типы амитоза

Различают несколько форм амитоза:

• равномерный , когда образуются два равных ядра;
• неравномерный – образуются неодинаковые ядра;
• фрагментация - ядро распадается на множество мелких ядер, одинаковой или нет величины.

Первые два типа деления вызывают образование двух клеток из одной.

В клетках хряща, рыхлой соединительной и некоторых других тканях происходит деление ядрышек с последующим делением ядра путём перетяжки. У двухъядерной клетки появляется кольцевая перетяжка цитоплазмы, которая при углублении вызывает полное деление клетки на две.

В процессе амитоза в ядре происходит деление ядрышек с последующим делением ядра перетяжкой, цитоплазма так же делится перетяжкой.

Амитоз-фрагментация вызывает образование многоядерных клеток.

В некоторых клетках эпителия, печени наблюдается процесс деления ядрышек в ядре, после чего всё ядро перешнуровывается кольцевой перетяжкой. Процесс этот заканчивается образованием двух ядер. Такая двухъядерная или многоядерная клетка уже не делится митотически, через некоторое время она стареет или гибнет.

Замечание 1

Таким образом, амитоз – это деление, которое происходит без спирализации хромосом и без образования веретена деления. Так же неизвестно синтезируется ли перед началом амитоза синтез ДНК и как происходит распределение ДНК между дочерними ядрами. Происходит ли предыдущий синтез ДНК перед началом амитоза и как она распределяется между дочерними ядрами – неизвестно. При делении определённых клеток иногда митоз чередуется с амитозом.

Биологическое значение амитоза

Некоторые учёные считают этот способ деления клеток примитивным, другие относят его к вторичным явлениям.

Амитоз по сравнению с митозом встречается значительно реже у многоклеточных организмов и может быть отнесён к неполноценному способу деления клеток, утративших способность к делению.

Биологическое значение процессов амитотического деления:

• процессы, обеспечивающие равномерное распределение материала каждой хромосомы между двумя клетками, отсутствуют;
• образование многоядерных клеток или увеличение количества клеток.

Определение 2

Амитоз – это своеобразный тип деления, который иногда можно наблюдать при нормальной жизнедеятельности клетки, а в большинстве случаев, когда функции нарушаются: влияние излучения или действие других вредных факторов.

Амитоз свойствен высокодифференцированным клеткам. В сравнении с митозом он встречается реже и играет второстепенную роль в клеточном делении большинства живых организмов.

Замечание 1

Неотъемлемым свойством всех живых организмов является размножение или воспроизведение себе подобных.

На любом уровне организации живая материя представлена элементарными единицами, то есть она дискретная; а дискретность - одно из свойств живого. Для клетки структурными единицами являются органоиды и ее целостность обусловлена постоянным воспроизведением новых органоидов вместо изношенных. Каждый организм состоит из клеток. А развитие и существование организма обеспечивается размножением клеток.

Предпосылки, предшествующие делению ядра и клетки

Основой размножения является деление клеток. Деления ядра всегда опережает деления клетки. В процессе исторического развития ядро, как и другие органеллы клетки, возникло пожалуй в итоге специализации и дифференциации отдельных участков цитоплазмы. Однако в процессе индивидуального развития клеток ядро возникает только от ядра в результате деления.

Рост растительного организма (увеличение его размеров) происходит вследствие увеличения количества клеток путем деления. В одноклеточных организмах деление клеток является одновременно и способом их размножения - увеличением их веса, и размножения - увеличением количества особей данного вида.

Каждая клетка растет на протяжении данного времени и в процессе ее роста все время меняется соотношение между растущим объемом клеток и растущей ее поверхностью.

Рост поверхности, конечно, отстает в своем абсолютном выражении от роста объема, так как поверхности увеличиваются квадратически, а объем - кубически.

Замечание 2

Как известно, клетка питается через поверхность. Поэтому в определенное время поверхность не может "обеспечить" объем клетки и она начинает интенсивно делиться.

Существует четыре способа делении клетки:

1. амитоз,
2. митоз,
3. эндомитоз
4. мейоз.

Амитоз

Определение 1

Амитоз (от греч. а - отрицательная частица и mitos - нить) - прямое деление ядра, который происходит путем перестройки ядерного вещества, без образования хромосом.

Явление амитоза впервые описал немецкий биолог Р.Ремарк (1841). Термин "амитоз " ввел немецкий гистолог В. Флеминг (1882). Амитоз встречается гораздо реже, чем митоз. Он происходит путем перетяжки ядрышки, ядра, а затем и цитоплазмы. В отличие от митоза, при амитозе в ядре не происходит конденсации хромосом, а только их удвоение, не изменяются физико-химические свойства цитоплазмы. По физиологическим значением различают три вида амитозного распределения:

1. генеративный амитоз - полноценное деление клеток, дочерние клетки которых способны к митозному распределению и нормальному функционированию.
2. реактивный амитоз - вызывается неадекватными действиями на организм.
3. дегенеративный амитоз - распределение, связанное с процессами саморазрушения и гибелью клетки.

При амитозном типе клеточного деления расщепление ядра сопровождается цитоплазматическим сужением. Во время амитоза ядро сначала удлиняется, а затем приобретает гантели. Депрессия или сужение увеличивается по размеру и в конечном счете делит ядро на два ядра; за делением ядра следует сужение цитоплазмы, которая делит клетку на две одинаковые или примерно одинаковые половины.

Процесс амитоза

При амитозном типе клеточного деления расщепление ядра сопровождается цитоплазматическим сужением. Во время амитоза ядро сначала удлиняется, а затем приобретает гантели. Депрессия или сужение увеличивается по размеру и в конечном счете делит ядро на два ядра; за делением ядра следует сужение цитоплазмы, которая делит клетку на две одинаковые или примерно одинаковые половины. Без возникновения какого-либо ядерного события образуются две дочерние клетки. Из-за ауксетического роста клетка увеличивается. Ядро расширяется и в конечном итоге образует структуру в форме гантели с появлением медианного сужения.

На срединной части клеточной мембраны появляются две сужения. Сужение ядра постепенно углубляется и делит ядро на два дочерних ядра без образования какого-либо шпиндельного волокна. Инвагинации клетки также перемещаются внутрь, а родительская ячейка делится на два равных размера дочерних клеток.

Амитоз наблюдается у молодых, совсем нормально развитых клеток (в дочери луковицы, тканях корня). Но чаще он присущ высокодифференцированным и более старым клеткам. Амитоз также присущ низкоуровневым организмам - дрожжам, бактериям и т. д. Недостатком амитоза является то, что в этом процессе деления клеток нет возможности генетической рекомбинации и существует возможность экспрессии нежелательных рецессивных генов.

Значение амитоза

Замечание 3

Суть амитоза заключается в том, что ядро, а за ним содержимое клетки делится на две части - дочерние клетки без каких-либо предварительных изменений структуры органелл, в том числе и ядра.

Причем ядро делится на две части даже без предварительного растворения ядерной оболочки. Отсутствует формирование веретена деления, которое характерно для других типов деления.

После деления ядра начинает делиться протопласт и вся клетка на две части, но в тех случаях, когда наблюдается дробление ядра на несколько частей, образуются многоядерные клетки. При амитозе не происходит равномерного распределения вещества ядра между дочерними ядрами, то есть не обеспечивается их биологическая равномерность. Однако образованные клетки не теряют своей структурной организации и жизнедеятельности.

Долгое время в науке бытовало мнение, что амитоз - это патологическое явление, присущее только патологически измененным клеткам. Однако последние исследования не подтверждают этой точки зрения. Многими исследованиями (Каролинская, 1951 и др.) доказано, что амитоз наблюдается и у молодых нормально развитых клетках. Этот тип деления клетки и ядра наблюдали в клетках междоузлий харовых водорослей, в клетках лука, традесканции. Кроме того, амитоз встречается и в специализированных тканях с высокой активностью метаболических процессов, а именно: в клетках тапетума микроспорангиев, в эндосперме семян некоторых растений и тому подобное.

Однако этот тип разделения не встречается в клетках, в которых необходимо сохранить полноценную генетическую информацию, например, в яйцеклетках и клетках зародыша. Поэтому, по мнению ряда ученых, амитоз не может считаться полноценным способом размножения клеток.