Контрольные вопросы:

1. Строение и функции ядра.

2. Нуклеиновые кислоты, их виды, локализация в клетке и основные функции.

3. Строение ядерной оболочки и ее функции.

4. Строение ядрышка и его функции.

ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК

Содержание. Деление клеток: амитоз, мейоз, митоз.

Средства наглядности. Таблицы: «Митоз», « Мейоз».

Оборудование и материалы.Микроскопы. Гистологические препараты.

Задания для аудиторной работы

1. Законспектируйте теоретическую часть занятия. Обратите внимание на термины, выделенные курсивом.

2. Ответьте на контрольные вопросы.

Задания для внеаудиторной работы

Продолжите изучение деления клеток.

Теоретическая часть

Имеются три типа деления клеток: амитоз, мейоз и митоз.

МИТОЗ

Митоз, или непрямое деление(кариокинез karyon– ядро,kinesis- изменение, движение) имеет четыре фазы. При этом делении клеток из ядра образуются нити-хромосомы (митоз-нить). Продолжительность митоза: у дроздофиллы 9-10 мин.; в корешке конского боба и гороха 150-170 мин.; в клетках кишечника мыши -30 мин.; у фибробластов в культуре тканей – 23 мин. Митозимеет четыре фазы. При этом делении клеток из ядра образуются нити-хромосомы (митоз-нить).

Весь период существования клеток, способных к митотическому делению, называется митотическим циклом.Собственно митоз занимает лишь небольшую часть этого цикла. Большую часть митотического цикла клеткимеристемы находятся в интерфазе, под которой понимают отрезок времени, протекающий между двумя митотическими делениями.

Интерфаза. В интерфазе ядро имеет округлую форму или овальную форму, обособленно от цитоплазмы ядерной мембраной, содержит нежную хроматиновую сеть, мелкие глыбки хроматина и 1-2 интенсивноокрашенных ядрышка. В интерфазе происходит рост клеток и подготовка их к митозу. Происходит удвоение (редупликация) молекул ДНК; вследствие интенсивного клеточного дыхания в цитоплазме создаются запасы АТФ, синтезируются макромолекулы, участвующие в образовании митотического аппарата. Хромосомы в процессе редупликации и после ее завершения находятся в деконденсированном состоянии и не обнаруживаются при световой микроскопии.

Профаза(греч.protos– первый,phasis- явление) длится от 10 до 102 мин - самая продолжительная стадия в митозе. Клетка независимо от ее формы, поляризуется. Полярность создается расхождением центриолей к противоположным концам клетки и образованием между центриолями так называемого веретена. У растений, которые не имеют центриолей, расположение полярных шапочек и ориентация веретена также определяют полярность клетки. Расхождение центриолей начинается в ранней профазе, а полное формирование всего митотического аппарата обычно заканчивается к концу профазы.

Профаза характеризуется прекращением нормального функционирования клетки и образованием митотического аппарата. В связи с прекращением синтетических процессов хромосомы инактивируются, становятся видимыми в световой микроскоп. Вследствие этого в начале профазы в ядре увеличиваются количество и величина глыбок хроматина, ядерная одолочка и ядрышко хорошо заметны. В результате дальнейшей конденсации хромосомы располагаются в ядре в виде клубка тонких, плотно закрученных нитей – стадия плотного клубка. Продолжающаяся конденсация хромосом влечет к их дальнейшему утолщению и более рыхлому расположению в ядре – стадия рыхлого клубка. На этой стадии сохраняются ядрышко и ядерная оболочка и ядро еще представляет собой структуру, обособленную от цитоплазмы. Профаза завершается растворением ядрышка; содержащиеся в нем молекулы РНК адсорбируются на поверхности хромосом.

Ядерная мембрана распадается на ультрамикроскопические пузырьки эндоплазматической сети. В результате смещения кариоплазмы и цитоплазмы последняя называется миксоплазмой. Короткие, толстые, микроскопические видимые митотические хромосомы беспорядочно лежат в миксоплазме и формируют хроматиновую часть митотического аппарата. Одновременно в цитоплазме начинается формирование митотического веретена – ахроматиновой части митотического аппарата. Это происходит за счет полимеризации в длинные фибриллы и выстраивания в продольном направлении молекул специфического белка, синтезированного еще в интерфазе. Ультрамикроскопическая структура этих образований дает основание считать их микротрубочками.

Метафаза (греч. meta – после, phasis - явление) длится от 6 до 44 мин.– процесс при котором хромосомы после растворения ядерной оболочки располагаются в цитоплазме беспорядочно. В метафазе хромосомы еще укорачиваются и начинают перемещаться в плоскость экватора, образуя экваториальную пластинку, или материнскую звезду .Это движение носит название метакинеза.В укороченных хромосомах отчетливо выступает центральная перетяжка с центромерой, или кинетохором. При разрушении кинетофора хромосомы не передвигаются, так же как и при разрушении веретена.

Располагаясь в метафазной пластинке, хромосомы как бы занимают исходное положение для расхождения; дочерние хромосомы еще плотно соединены кинетофорами, но плечи их легко отделяются друг от друга. В это время наиболее легко произвести подсчет числа хромосом в клетке.

Метафаза характеризуется завершением формирования митотического аппарата, который занимает по объему 50% тела клетки. Период от разрушения ядерной оболочки в конце профазы до расположения хромосом в экваториальной плоскости клетки в метафазе называетсяранней метафазой, прометафазой или метакинезом.Вследствие продолжающейся полимеризации нитей митотического веретена каждая хромосома оказывается прикрепленной в области кинетохора к двум ахроматиновым нитям, подходящим к ним от противоположных полюсов. Хромосомы перемещаются к центру клетки и располагаются в ее экваториальной плоскости –поздняя метафаза, или экваториальная пластинка.Центральные, изогнутые отделы хромосом с центромерой обращены к центру клетки, а свободные теломерные концы направлены на периферию.

При рассмотрении хромосом сверху со стороны полюса они образуют фигуру, напоминающую звезду, поэтому метафазу называют также стадией материнской звезды.В этой фазе особенно отчетливо виден набор хромосом (кариотип) изучаемого объекта. Завершается метафаза началом разъединения хроматид (сестринских хромосом). Условно ее концом считают тот момент, когда хроматиды начинают отходить друг от друга и остаются соединенными лишь в области центромеров. Постепенно метафаза переходит в анафазу. В ранней анафазе митотическое веретено вытягивается, клетка удоиняется. Хроматиды каждой хромосомы вследствие натяжения нитей веретена и вызванного этим продольным расщеплением центромеры отталкиваются и начинают расходиться к противоположным полюсам клетки.

Таким образом, бывшие хроматиды становятся самостоятельными хромосомами, центромеры которых повернуты к полюсам клетки, а концы обращены к ее центру. В поздней анафазе завершается расхождение хромосом и они собираются в области полюсов материнской клетки. Расхождение хромосом происходит очень быстро (они движутся со скоростью приблизительно 0,2 – 5 мкм в секунду).

Анафаза(греч.ana– на, сверху,phasis- явление) длится от 5 до 26 мин. – это стадия характеризуется тем, что хромосомы из плоскости экватора движутся к противоположным полюсам. Их движение чисто пассивное, в среднем совершается со скоростью около 1 мк в минуту. Для клеток разных организмов и при различных условиях скорость движения хромосом к полюсам может сильно варьировать. Хромосомы в анафазе движутся кинетофорами вперед.

Движение хромосом связано не только с сокращением нитей веретена – клетка в это время тоже удлиняется, что увеличивает расстояние между полюсами и способствует расхождению хромосом.

В анафазе дочерние хромосомы, соединенные кинетофорами, разъединяются и движутся к противоположным полюсам. В анафазе происходит точное распределение ранее удвоенных хромосом на две равные группы, которые и дают начало ядрам дочерних клеток.

Телофаза(греч.telos– конец,phasis- явление) – последняя стадия митоза длится от 9 до 57 мин. В этой фазе две группы хромосом сливаются в довольно плотные комки, и начинается восстановление ядер. Вокруг хромосом появляются отдельные пузырьки, которые, сливаясь, образуют внутреннюю ядерную мембрану. Наружная ядерная мембрана восстанавливается из пузырьков и цистерн эндоплазматической сети. Восстановление ядра заканчивается деспирализацией хромосом и образованием ядрышка.

Завершающей стадией митоза является телофаза, на которой происходит реконструкция дочерних ядер, разрушение митотического аппарата и разделение тела клетки. Телофаза начинается с того момента, когда хромосомы доходят до полюсов клетки и в ней происходит заключительные кариокинетические и цитокинетические процессы. Кариокинетические процессы в телофазе как бы повторяют в обратном порядке изменения, происходящие в ядре в профазе. Постепенно хромосомы, находящиеся во время митоза в неактивном состоянии, меняют свои морфофизиологические свойства, деконденсируются, включаются в обменные процессы клетки и становятся невидимыми при светооптическом изучении, исключение представляют глыбки хроматина.

Из мембран эндоплазматической сети образуется новая ядерная оболочка; происходит синтез ядрышка при участии так называемой ядрышковой хромосомы. Цитокинетические процессы обеспечивают синтез фрагмопласта – органеллы, свойственной только растительной клетке. Фрагмопласт выполняет функцию образования клеточной стенки, имеет бочкообразную форму и состоит из нитей, сформированных при участии микротрубочек и пузырьков Гольджи. Нити фрагмопласта протянуты от дочерних ядер к экватору клетки. Они направляют передвижение пузырьков Гольджи, из содержимого которых постепенно формируется клеточная стенка – клеточная пластинка. Мембраны пузырьков сливаются по обе стороны клеточной пластинки и дают начало плазмалемме будущих дочерних клеток.

Таким образом, митоз слагается из кариокинеза (деления ядра) и цитокинеза (деления клетки).Самыми продолжительными фазами митоза являются профаза и телофаза; самой короткой – анафаза. Во время митоза происходит более или менее равномерное распределение всех цитоплазматических структур между дочерними клетками. Молодая, только что обособившаяся клетка переходит в интерфазу, начиная этим свой митотический цикл. Вместе с тем митотическое деление у высших растений имеет свои особенности: формирование митотического аппарата происходит без участия центриолей и связанных с ними сфер; нити ахроматинового веретена имеют приблизительно одинаковую длинну (отсутствует центральное веретено); разделение тела материнской клетки происходит при участии фрагмопласта.