Делене на клетка


Категория на документа: Биология


Клетъчното делене се състои от два застъпващи се, последователни стадия: митоза и цитокинеза.
По време на митозата (деленето на ядрото), пълен набор от предварително удвоените хромозоми, се разпределя в две нови ядра, които се разполагат в противоположните краища на майчината клетка.
По време на цитокинезата цитоплазмата на майчината клетка се разделя и се формират две нови дъщерни клетки. Обикновено митозата и цитокинезата се обозначават като М период в клетъчния цикъл.
Независимо, че митозата и цитокинезата са двата стадия, обикновено асоциирани с деленето на клетките, те всъщност представляват завършек на последователност от регулярни, повтарящи се процеси, известни катоклетъчен цикъл. Обикновено клетъчния цикъл се подразделя на интерфаза и митоза.

Интерфазата предхожда митозата
Интерфазата е период на интензивна клетъчна дейност, в който протичат подготвителни процеси за клетъчното делене и заема около 90% от времето на клетъчния цикъл. През интерфазата клетките удвояват своята ДНК и синтезират протеините асоциирани с нея. Още се осигуряват достатъчно органели и други цитоплазмени материали необходими за дъщерните клетки, както и всички материали нужни за протичане на митозата и цитокинезата.
Интерфазата протича в три последователни периода обозначени като:
1. G1 - предсинтетичен период,
2. S - синтетичен период,
3. G2 - следсинтетичен период

Прeдсинтетичен период - G1. Той предхожда синтетичния период и се характеризира с повишена биохимична активност. Клетките нарастват и синтезират повече ензими, рибозоми, органели, мембранни системи и други цитоплазмени молекули и структури. В G1 хромозомите не са удвоени и са разположени в нуклеоплазмата, като хроматинови нишки. Продължителността на клетъчния цикъл се определя в значителна степен от продължителността на предсинтетичния период. Клетките на интензивно делящите се тъкани преминават относително бързо през G1, докато клетките на останалите тъкани могат да останат в G1 седмици или дори години. Когато клетките влизат в продължителни периоди, в които не се делят, казваме че се намират в период G0. Специални вътрешни и външни сигнали са необходими за да изведат клетката от G0 и тя да навлезе в G1.
Синтетичен период - S. В него протича ключовия процес на репликация на ДНК, успоредно със синтеза на хистоновите белтъци асоциирани с нея. В края на синтетичния период хромозомите вече са удвоени и всяка от тях е изградена от две сестрински хроматиди, свързани заедно почти по цялата си дължина с протеин наричан кохезин.Те остават свързани по този начин до средата на профазата, когато по-голяма част от кохезина се разрушава, с изключение на този от малка стеснена зона, известна като центромера. Тогава сестринските хроматиди остават свързани само в зоната на центромерата. През S периода хромозомите са в състояние на хроматинови нишки в нуклеоплазмата.
Следсинтетичен период - G2. В следсинтетичния период основно се извършва проверка, дали репликацията на хромозомите е завършена и дали всякакви грешки в копирането на ДНК са коригирани. Още се синтезират протеините на делителното вретено, натрупва се енергия необходима за предвижването на хромозомите, завършва удвояването на центриолите (при клетките които ги имат - клетките на растенията и гъбите нямат такива), увеличава се броя на органелите. Независимо, че в края на G2 удвоените хромозоми започват да се кондензират, наблюдавани през светлинен микроскоп, те все още са едва забележими хроматинови нишки.

Митоза и цитокинеза
Митозата започва след завършване на интерфазата. Тя е непрекъснат процес, който традиционно е разделен на четири фази - профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Тези четири фази обединяват процес, посредством който удвоеният генетичен материал, се разпределя по равно между двете дъщерни ядра. Митозата е последвана от цитокинезата, през която се разделя цитоплазмата на майчината клетка и се обособяват две дъщерни клетки.

През профазата хромозомите се скъсяват и надебеляват
Тя е най-дългата фаза на митозата. За начало на профазата се приема момента в който започналите да се спирализират и кондензират през G2 хромозоми, станат ясно видими на светлинен микроскоп, като тънки, дълги нишки, разпръснати в ядрото.

През профазата:
* Хроматиновите нишки спирализират и кондензират в добре оформени хромозоми. Повечето адхезин, протеин който държи удвоената през синтетичния период ДНК заедно, бива разрушен и двете сестрински хроматиди стават видими.
Те все още остават прикрепени заедно с малко количество адхезин в областта на центомерите си. Центромерата е стеснен участък в хромозомата, със специфична ДНК секвенция, в който двете хроматиди са прикрепени една за друга. Всяка хроматида има своя собствена центромера.
В края на профазата, ясно се наблюдава, че всяка хромозома се състои от две сестрински хроматиди, разположени почти успоредно една на друга и заловени заедно с центромерите си.
* В късна профаза в зоната на центромерите се формираткинетохорите - по един за всяка хроматида. Кинетохорите са протеинови комплекси с дисковидна форма, тясно асоциирани с центромерите, разположени от двете страни на хромозомата и служат за прикачване на нишките на делителното вретено
* Центрозомите, които по време на интерфазата се удвояват и стоят заедно близко до повърхността на ядрото, през профазата се разделят и се предвижват в противоположни посоки. В процеса на придвижването си те формират делителното вретено. Посоката, в която се ориентират и разполагат центрозомите, определя плоскостта в която ще се дели клетката. При растителнике клетки, които нямат центрозоми, микротръбичкови организационни центрове, разположени в противоположните краища на клетките, изпълняват ролята на митотични центрове и формират делителното вретено.
* В края на профазата изчезва ядърцето и малко след това бързо се разпада ядрената обвивка, което маркира края на профазата и началото на метафазата.

Делителното вретено се състои от високо организирани кинетохорни и полярни микротръбички

Делителното вретено е изградено от нишки на делителното вретено, които представляват снопчета от микротръбички, излизащи от двата му полюса и нарастващи към центъра му. Микротръбичките достигат до центъра на делителното вретено и са ориентирани с единия си край към полюсите (минус край), а с другия към центъра (плюс край).
Микротръбичките са два вида - кинетохорни иполярни.
Кинетохорните микротръбички се прикрепят за кинетохорите на хроматидите, така че двете хроматиди на всяка хромозома да бъдат прикачени към срещуположните полюси на делителното вретено.
Полярните микротръбички са с различна дължина. Някои от тях са относително къси, но други са достатъчно дълги за да преминат централната плоскост на делителното вретено и да се застъпват с дългите полярни тръбички от противоположния полюс.
С микротръбичките има асоциирани и актинови филаменти, които формират еластична "рамка" около делителното вретено, докато трае митозата.

През метафазата хромозомите се подреждат в екваториалната плоскост на делителното вретено
Метафазата започва с придвижването и разполагането на делителното вретено в зоната заемана преди от ядрото. При това придвижване кинетохорите на хромозомите "прихващат" и се прикрепват към някои от микротръбичките на делителното вретено, така че сестринските хроматиди на всяка хромозома да бъдат прикачени към срещуположните полюси на делителното вретено. Кинетохорните микротръбички подреждат хромозомите в кръг в екваториалната плоскост на делителното вретено и образуват т.н. метафазна пластинка. В метафазата хромозомите са максимално кондензирани и тя е най-подходящия момент за отчитане на броя, формата и размерите на хромозомите.

През анафазата сестринските хроматиди се разделят и вече като дъщерни хромозоми се придвижват към двата полюса на делителното вретено
Анафазата е най-кратката фаза на митозата. Тя започва с едновременното разделяне на сестринските хроматиди, които от този момент започват да се наричат дъщерни хромозоми (понеже всяка има своя собствена центромера). Разделени една от друга, дъщерните хромозоми биват придвижвани към противоположните полюси на делителното вретено. В края на анафазата, два идентични хромозомни набора са придвижени в противоположните полюси на делителното вретено.
При раздалечаването на дъщерните хромозоми се наблюдава скъсяване на кинетохорните микротръбички.
Смята се, че придвижването на дъщерните хромозоми се извършва:
(1) от моторни протеини (динеин, кинезин), изграждащи кинетохорите, които използват АТФ, за да придвижват хромозомите по дължината на микротръбичките, в посока към полюсите. Едновременно с това, кинетохорните микротръбички се скъсяват, в резултат на дезинтегрирането им и загубата на тубулинови субединици в зоната на кинетохорите.
(2) от скъсяване на кинетохорните тръбички чрез дезинтегриране и в полюсните им краища, което резултира в изтегляне на хромозомите към полюсите
Моторните протеини осъществяват около 75% от придвижването, а скъсяването на кинетохорните микротръбички в зоната на полюсите - 25%.
(3) Допълнително, раздалечаването на полюсите на делителното вретено, също допринася за изтеглянето на хромозомите в срещуположните краища на майчината клетка. То е осъществимо поради способността на застъпващите се полярни микротръбички да се приплъзват една спрямо друга.

През телофазата хромозомите се деспирализират и удължават и в двата края на майчината клетка се оформят двете нови ядра



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Делене на клетка 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.