ДЕЛЕНИЕ ЯДРА И КЛЕТКИ

ДЕЛЕНИЕ ЯДРА И КЛЕТКИ

Размножение клеток происходит путем их деления. Период между двумя последовательными делениями составляет клеточный цикл. При делении клеток наблюдается рост растения и увеличение его общей массы. Существуют три способа деления клеток: митоз, или кариокинез (непрямое деление), мейоз (редукционное деление) и амитоз (прямое деление).

Митоз характерен для всех клеток органов растений, кроме половых (см. рис. 9). В результате митоза растет и увеличивается общая масса растения. Биологическое значение митоза заключается в строго одинаковом распределении редуплицированных хромосом между дочерними клетками, что обеспечивает образование генетически равноценных клеток. Митоз впервые был описан русским ботаником И.Д.Чистяковым в 1874 г. В процессе митоза выделяют несколько фаз: профазу, метафазу, анафазу и телофазу. В промежутках между двумя последовательными митотическими делениями клетка находится в большей временной части своего клеточного цикла - интерфазе, когда осуществляется общий рост клетки, редупликация органоидов, синтез ДНК, формирование и подготовка структур к началу митотического деления.

Профаза - самая длительная фаза митоза. В профазе хромосомы становятся видны в световой микроскоп. Каждая хромосома состоит из двух хроматид, расположенных параллельно друг другу. Постепенно они укорачиваются, утолщаются и обособляются, исчезают ядерная оболочка и ядрышко. Ядро увеличивается в объеме. На противоположных полюсах клетки образуется ахроматиновое веретено - веретено деления, состоящее из неокрашивающихся нитей, протягивающихся от полюсов клетки.

В метафазе заканчивается формирование веретена деления, хромосомы приобретают определенную форму того или иного вида растения и собираются в одной плоскости - экваториальной, на месте бывшего ядра. Ахроматиновое веретено постепенно

24

сокращается, и хроматиды начинают отделяться друг от друга, оставаясь связанными в области центромеры.

В анафазе происходит деление центромеры. Образовавшиеся сестринские центромеры и хроматиды направляются к противоположным полюсам клетки. Самостоятельные хроматиды становятся дочерними хромосомами, и, следовательно, их будет точно столько, сколько в материнской клетке.

Телофаза - последняя фаза деления клетки, когда дочерние хромосомы достигают полюсов клетки, постепенно исчезает веретено деления, хромосомы удлиняются и становятся плохо заметными в световой микроскоп, в экваториальной плоскости формируется срединная пластинка. Постепенно образуется клеточная стенка и одновременно - ядрышки и ядерная оболочка вокруг двух новых ядер. Образовавшиеся клетки вступают в очередную интерфазу. Длительность митоза примерно 1 - 2 ч.

Процесс от момента образования срединной пластинки до формирования новой клетки называют цитокинезом. Дочерние клетки в два раза мельче материнских, но затем они растут и достигают размеров материнской клетки.

Мейоз (рис. 10). Впервые был открыт русским ботаником В. И. Беляевым в 1885 г. Этот тип деления клеток связан с образованием спор и гамет, или половых клеток, имеющих гаплоидное число хромосом (п). Сущность его заключается в уменьшении (редукции) числа хромосом в 2 раза в каждой образовавшейся после деления

Рис. 10. Фазы мейотического деления растительной клетки: 1-4 - профаза I; 5 - метафаза I; 6 - анафаза I; 7 - метафаза II; 8 - анафаза II; 9 - поздняя телофаза II и образование четырех гаплоидных клеток

25

клетке. Мейоз состоит из двух следующих друг за другом делений. Редукционное деление происходит при первом делении, которое состоит из нескольких фаз.

Профаза I. Хромосомы имеют форму длинных двойных нитей. Хромосома состоит из двух хроматид. Это стадия лептонемы. Затем гомологичные хромосомы притягиваются друг к другу, образуя пары - биваленты. Эта стадия называется зигонемой. Спаренные гомологичные хромосомы состоят из четырех хроматид, или тетрад. Хроматиды могут быть расположены параллельно друг другу либо перекрещиваться между собой, обмениваясь участками хромосом. Эта стадия получила название кроссинговера. В следующей стадии профазы I - пахинеме, хромосомные нити утолщаются. В следующей стадии - диплонеме - тетрады хроматид укорачиваются. Конъюгирующие хромосомы сближаются друг с другом так, что становятся неразличимыми. Исчезают ядрышко и ядерная оболочка, формируется ахроматиновое веретено. В последней стадии - диакинезе - биваленты направляются к экваториальной плоскости.

Метафаза I. Биваленты располагаются по экватору клетки. Каждая хромосома прикреплена ахроматиновым веретеном к центромере.

Анафаза I. Происходит сокращение нитей ахроматинового веретена, и гомологичные хромосомы в каждом биваленте расходятся к противоположным полюсам, причем на каждом полюсе окажется половинное число хромосом материнской клетки, т. е. происходит уменьшение (редукция) числа хромосом и образуются два гаплоидных ядра.

Телофаза I. Эта фаза слабо выражена. Хромосомы деконденсируются; ядро принимает вид интерфазного, но в нем не происходит удвоения хромосом. Эта стадия называется интеркинезом. Она непродолжительная, у некоторых видов отсутствует, и тогда клетки сразу после телофазы I переходят в профазу II.

Второе мейотическое деление происходит по типу митоза и начинается с метафазы. Оба гаплоидных ядра одновременно делятся; возникает ахроматиновое веретено; хромосомы располагаются по экватору. В анафазе II к полюсам расходятся хроматиды. Число хромосом остается прежним. В результате мейоза образуются четыре новые клетки с гаплоидным набором хромосом.

Для каждого вида растений характерно постоянное число хромосом (в гаплоидном или диплоидном ядре) и постоянная их форма. Среди высших растений часто встречается явление полиплоидии, т. е. многократное повторение в ядре одного набора хромосом (триплоиды, тетраплоиды и т.д.).

В старых и больных клетках растений можно наблюдать прямое (амитоз) деление ядра путем простой его перетяжки на две части с произвольным количеством ядерного вещества. Впервые это деление было описано Н.Железновым в 1840 г.

26

24 :: 25 :: 26 :: Содержание