2. Биологическая сущность и характеристика типов деления клеток.

Передача признаков и свойств через наследственность неразрывно связано с размножением организмов, а последнее – с делением клеток.

Основные типы деления клеток: митоз, амитоз и мейоз. Митотическое деление клеток всегда происходит при росте организмов и бесполом размножении. Мейоз, или редукционное деление, в разных группах организмов проходит на разных, но всегда точно определенных, стадиях развития: при образовании гамет у животных, спор - у споровых растений. Основой как митоза, так и мейоза является редукция всех элементов клетки, главным образом хромосом, и их распределение при делении ядра.

Митоз (от греч . Μίτος - нить) – кариокинез, сложное (или косвенное) митотическое деление клеток - преобладающий тип деления эукариотических соматических клеток и присущ большинству животных и растительных организмов. При этом происходит спирализация хромосом, точное равномерное распределение наследственного материала, который содержится в хромосомах, между двумя возникающими клетками. Вследствие митоза каждая дочерняя клетка получает полный набор хромосом со строгим количеством ДНК и по их составу идентична материнской клетке.

Амитоз (от греч . Ά - без и μίτος - нить) – прямое деление ядра, которое преобладает в некоторых одноклеточных организмов. Это разделение соматических клеток, но в отличие от митоза прямое деление интерфазного ядра клетки происходит путем перешнуровывания ядра простой перегородкой. При этом сохраняются ядерная оболочка и ядрышки, не образуется митотический аппарат, не происходит спирализации хромосом и поэтому они не визуализируются. Так возникают двуядерные клетки, иногда перешнуровывается и цитоплазма. Путем амитоза, кроме простейших организмов, делятся специализированные клетки, например печени, эпителия кожи, скелетных мышц у животных и человека, клетки стенок завязи паренхимы клубней у растений.

Амитоз наблюдается при разделении стареющих и патологически измененных клеток, в частности раковых, после облучения и других неблагоприятных воздействиях. При амитозе между дочерними клетками может быть одинаковым или неодинаковым распределение ядерного вещества, а соответственно и генетического материала как количественно, так и качественно. В результате образуются либо равные, либо равные по размеру клетки. Поэтому такие клетки наследственно не полноценны.

Мейоз (от греч . Μείωσις - уменьшение, редукция). Характеризуется уменьшением вдвое числа хромосом в дочерних клетках. У животных и человеке этот процесс происходит при образовании гамет, а в цветочных растений – при образовании пыльцевых зерен и зародышевых мешков. В результате мейоза гаметы получают гаплоидный набор хромосом. Мейоз состоит из двух делений, которые быстро следуют один за другим.

3. Жизненный цикл стволовых и дифференцирующихся клеток (см. Занятие 2).

В жизни клетки различают жизненный цикл и клеточный цикл. Жизненный цикл значительно длиннее. Это продолжительность от образования клетки в результате разделения материнской клетки и до следующего деления или смерти клетки. На протяжении жизни клетки растут, дифференцируются, выполняющие специфические функции.

Клеточный цикл значительно короче. Это собственно процесс подготовки к делению (интерфаза) и само деление (митоз). Клеточный цикл состоит из четырех периодов: пресинтетического (G1), синтетического (S), постсинтетического (G2) и митоза. Продолжительность клеточного цикла у разных организмов различна.

Три первых периода относятся к так называемой интерфазе (подготовка клетки к делению) или периоду относительного покоя. Интерфаза (от лат. Inter - между и грец. φάσις - появление), интермитоз, межмитотический период, стадия покоя, метаболическая стадия - промежуток между двумя очередными митотическими делениями клеток. Это период наиболее активных метаболических (обменных) процессов. Ядро имеет гомогенный вид, вся его полость заполнена тонкой сеткой, состоящей из переплетенных между собой довольно длинных и тонких нитей - хромонем. Ядро специфической формы, окружено двухслойной ядерной мембраной с порами диаметром около 40 мкм.

В интерфазном ядре реализируется наследственная информация клетки, проходит подготовка к делению. Пресинтетический период (G1 - от англ. Gap - интервал) наступает сразу за делением. Здесь происходят такие биохимические процессы: синтез макромолекулярных соединений, необходимых для построения хромосом и ахроматинового аппарата (ДНК, РНК, гистонов и других белков), растет количество рибосом и митохондрий, накапливается энергетический материал, осуществление структурных перестроек и сложных движений при делении. Клетка интенсивно растет и может выполнять свою функцию. Набор генетического материала - 2n2c.

В синтетическом периоде (S) удваивается ДНК, каждая хромосома в результате репликации создает себе подобную структуру. Проходит синтез РНК и белков, митотического аппарата и точное удвоение центриолей. Они расходятся в разные стороны, образуя два полюса. Набор генетического материала составляет 2n4c.

Далее наступает постсинтетический период (G2) - клетка запасает энергию, ДНК снова не синтезируется. Синтезируются белки ахроматинового веретена, идет подготовка клетки к делению. Генетический материал составляет 2n4c.

После достижения клеткой определенного состояния (накопление белков, удвоение количества ДНК и др.). Она готова к делению - митозу.