Деление клеток - основы гистологии
Размножение клеток в организме многоклеточных животных происходит главным образом путем деления надвое. Возможно множественное деление ядра внутри одной клетки. Различают непрямое (митоз, или кариокинез) и прямое (амитоз) деление клеток. У половых клеток наблюдается и редукционное деление (мейоз).
Процесс митотического деления в основном сходен в клетках растений и животных, составные части материнской клетки равномерно распределяются между дочерними клетками. Важнейшая часть этого процесса — воспроизведение и равномерное распределение молекул ДНК, в которых заключена наследственная информация, что позволяет передавать особенности структуры и соответственно функции от материнской клетки к дочерней. Этот процесс осуществляется благодаря равномерному распределению хромосом.
У каждого вида животных имеется определенное количество хромосом. У человека их 46: 22 парные соматические и 2 половые (рис. 12).
Во время подготовки к делению происходят следующие процессы: 1) удвоение ДНК, 2) накапливание энергии, необходимой для деления, 3) деление центриолей — дочерние центриоли образуются путем разделения, почкования материнской.
Митоз складывается из четырех фаз: профазы, метафазы, анафазы, телофазы (рис. 13).
Рис. 12.
Хромосомы человека:
а — хромосомы женской клетки, б — хромосомы мужской клетки.
Видео: Строение мышечной клетки
Рис. 13
Митоз.
А — схема- а, б — профаза: в, г — метафаза- д — анафаза: е — тело- фаза- Б — стадии митоза- 1 — стадия метафазы, 2 — стадия тело- фазы.
Профаза.
Ядерное вещество представляется в виде большого числа мельчайших, хорошо окрашенных зерен. Затем обнаруживаются свернутые в клубок тонкие длинные хромосомные нити (стадия плотного клубка). Нити утолщаются и укорачиваются и хорошо видны под микроскопом. Клубок становится более рыхлым.
Нити делятся продольно, причем вначале обе образовавшиеся дочерние нити плотно прилегают одна к другой. Ядрышко исчезает- вслед за ним постепенно исчезает ядерная оболочка.
Параллельно с формированием хромосом идет изменение клеточного центра. Центриоли клеточного центра, предварительно разделившись, начинают отделяться друг от друга, располагаясь на периферии центросферы. Центродесмоза в виде тяжа связывает разошедшиеся центриоли.
Метафаза.
В эту стадию исчезает ядерная оболочка и хромосомы оказываются свободно лежащими в цитоплазме делящейся клетки, образуя экваториальную пластинку (стадия материнской звезды). Клеточный центр превращается в веретенообразную фигуру (веретено деления), располагающуюся вдоль оси клетки. Это веретено состоит из тонких нитей, которые одними концами соединены с хромосомами, другими сходятся к центриолям. В каждой хромосоме увеличивается видимая еще в профазе продольная щель. Хромосомы расщепляются продольно на две идентичные дочерние половины — две хроматиды.
Анафаза
Анафаза — стадия дочерних звезд. В результате расщепления материнских хромосом каждая из двух хроматид — дочерних хромосом — благодаря активному сокращению мантийных нитей веретена направляется к полюсам (центриолям) веретена. Соответственно на каждом полюсе получается набор хромосом, равный полному набору хромосом в материнской клетке.
Видео: Митоз
Телофаза
Телофаза — процесс формирования дочерних ядер и завершение деления клеточного тела. Дочерние хромосомы на полюсах веретена обнаруживаются в виде сначала рыхлых, а затем плотных клубков и постепенно становятся неразличимыми. Затем нитчатость исчезает. Вокруг клубка из содержимого цитоплазмы образуется ядерная оболочка, появляется ядрышко. Веретено деления исчезает, а из центриолей формируется клеточный центр. Постепенно появляется бороздка в цитоплазме центральной части клетки, и клетка делится на две.
Описанные изменения происходят в ядре и наиболее наглядны, за что непрямое деление и называют кариокинезом. Однако и в цитоплазме возникает ряд преобразований: цитоплазматическая сеть поровну распределяется между дочерними клетками. Митохондрии поперечно делятся или расходятся поровну, так что дочерние клетки получают приблизительно равное их количество. Внутриклеточный пластинчатый комплекс распадается на части, которые тоже поровну расходятся в дочерние клетки, а затем из них формируются новые комплексы.
Продолжительность митоза различна (до нескольких часов). Число митозов в разных тканях неодинаково: чем их больше, тем ткань соответственно быстрее растет. В тканях, погибающих в процессе выполнения своей функции, где необходимо активное новое пополнение клеток (ткани с высокой физиологической регенерацией), например в эпителии роговицы глаза и кишечника, активность митозов очень большая.
Амитоз — прямое деление. Этот вид деления у некоторых клеток является ведущим (печень), у других же в норме совсем не встречается, но возникает под влиянием неблагоприятных условий. Вначале происходит деление ядрышка путем простой перешнуровки. Затем в ядре образуется перетяжка, которая постепенно делит его на две части. Вслед за делением ядра происходит деление цитоплазмы, и возникают две дочерние клетки. Однако чаще деление ядра не сопровождается делением цитоплазмы, тогда возникают дву-, трех- и многоядерные клетки. Амитотическое деление ядра, по-видимому, нормальный физиологический процесс, благодаря которому происходят рост ткани и обновление ее клеточного состава. Иногда удается наблюдать смену этого деления на митотическое и наоборот.
Редукционное деление свойственно половым клеткам. Фазы деления сходны в общих чертах с периодами митотического деления, но в этом случае хромосомы не расщепляются, а дочерние клетки получают половинный набор хромосом. При оплодотворении женской половой клетки вторую половину хромосом она получает от отцовской клетки.
В клетках, заканчивающих свой цикл развития, происходят определенные морфологические и физико-химические изменения. Клетки становятся неспособными к дальнейшему делению. В стареющих тканях увеличивается количество двуядерных клеток (однако, двуядерность и полиплоидия ядер не являются сами по себе проявлениями только старческих изменений). Есть наблюдения, указывающие на увеличение числа амитозов в стареющих тканях.
