Біологія. Повторне видання. 9 клас. Задорожний

§ 25. Клітинний цикл. Мітоз

Ви вже ознайомилися з органелами еукаріотичних клітин. Пригадайте, які функції виконує ядро клітини. Які компоненти є складовими ядра? Де зберігається спадкова інформація в клітинах прокаріотів?

Хромосоми еукаріотичних клітин

Як ви вже знаєте, ДНК у ядрах клітин еукаріотів утворює складний комплекс із білками — хроматин. Хроматин має вигляд нитки (подвійного ланцюга) ДНК, яка намотується навколо невеличких білкових кульок, утворених спеціальними білками — гістонами. Білкові кульки з намотаною ниткою ДНК називають нуклеосомами. Вони можуть скручуватися у просторі, утворюючи тоненьку спіраль. А ця спіраль здатна скручуватися в спіраль більшого діаметра, а потім ще більшого й ще (мал. 25.1).

Мал. 25.1. Упаковування ДНК у ядрі клітини

Процес скручування ДНК називають спіралізацією, або конденсацією, хроматину. Його результатом є те, що дуже довга нитка ДНК виявляється упакованою в дуже маленькому об’ємі. Але якщо надто сильно упакувати ДНК, то з неї неможливо буде зчитувати спадкову інформацію. Тому хроматин у ядрах клітин більшу частину часу не надто спіралізований: ті його ділянки, які потрібні для роботи клітини, майже не скручені, а ті, що клітиною в певний момент не використовуються, спіралізовані сильніше.

Підготовка клітини до поділу

Перед поділом клітини спіралізація хроматину стає найдужчою, бо так набагато легше правильно розподілити ДНК між клітинами, що утворяться внаслідок поділу. Наслідком такого ступеня спіралізації є утворення хромосом — компактних структур із ДНК і білків. Кожна окрема нитка ДНК з білками має вигляд палички (це і є хромосома).

Але перед поділом клітини відбувається надзвичайно важливий процес — подвоєння всієї ДНК клітини. Тому кожна хромосома на початку поділу клітини складається з двох однакових паличок — хроматид, з’єднаних між собою в зоні спеціалізованих ділянок ДНК — центромер. Центромера є на кожній хроматиді. По різні боки від центромери розташовані плечі хромосоми. Тому на початку поділу клітини хромосоми мають Х-подібну (читається як «ікс-подібну») форму (мал. 25.2).

Мал. 25.2. Будова хромосоми на початку поділу клітини

У клітинах еукаріотів кожна хромосома наявна в ядрі у двох копіях. Організм отримує по одній копії хромосоми від кожного зі своїх батьків. Такі хромосоми називають гомологічними. Хромосомний набір таких клітин, що складається з подвійного набору хромосом, називають диплоїдним. Хромосомний набір може бути представлений лише однією хромосомою з гомологічної пари, наприклад у статевих клітинах. Такий набір називають гаплоїдним.

Клітинний цикл

Клітинний цикл — це період існування клітини від моменту її утворення шляхом поділу материнської клітини до власного поділу або загибелі.

Він складається з двох основних частин — процесу поділу й інтерфази. Під час інтерфази в клітинах відбувається багато процесів, зокрема процес реплікації (подвоєння) ДНК, синтез РНК, білка та інших речовин. Клітини ростуть і накопичують речовини, необхідні для наступного поділу.

Поділ клітин може відбуватися по-різному. Прокаріотичні клітини діляться переважно шляхом простого поділу. У такому разі їхня бактеріальна хромосома (нуклеоїд) подвоюється шляхом реплікації. Нова копія прикріплюється до клітинної мембрани, після чого між ними формується нова клітинна стінка.

В еукаріотів процеси під час поділу є більш складними через наявність ядра та спадкового матеріалу у вигляді хромосом. У більшості випадків поділ еукаріотичних клітин відбувається у формі мітотичного або мейотичного поділу.

Мітотичний поділ

Мітотичний поділ — це поділ клітин, який відбувається під час нестатевого розмноження, а також під час росту й розвитку організмів. Такий поділ забезпечує збільшення кількості клітин, а також заміщення соматичних клітин. Мітотичний поділ складається з двох основних частин — мітозу (поділу ядра) і цитокінезу (поділу цитоплазми). А сам мітоз поділяють на чотири фази — профазу, метафазу, анафазу й телофазу.

В еукаріотів у результаті мітотичного поділу з однієї материнської клітини утворюються дві дочірні. При цьому дочірні клітини отримують таку саму кількість хромосом, що й мала материнська клітина.

Інша частина клітинного циклу — інтерфаза — зазвичай триває значно довше, ніж поділ клітини. В цій фазі відбувається синтез молекул АТФ і білків, збільшення кількості основних органел цитоплазми, подвоєння молекул ДНК тощо.

Фази мітозу

Закінчення таблиці

У деяких спеціалізованих клітинах окремих організмів (наприклад, у слинних залозах деяких мух та комарів) у період інтерфази утворюються велетенські політенні хромосоми. Вони складаються з багатьох ниток ДНК (понад 1000), що після подвоєння не розходяться, а залишаються разом. Такі хромосоми дозволяють значно збільшити синтез окремих білків або інших молекул.

Велике ядро інфузорії Oxytricha trifallax містить 16 000 хромосом, кожна з яких представлена великою кількістю (до 2 000) копій. Таким чином, загальна кількість хромосом у цьому ядрі становить кілька мільйонів. Але більшість таких хромосом містять лише по одному гену.

Клітинний цикл будь-якої клітини триває від початку одного поділу до початку наступного. Він складається з двох основних частин — процесу поділу й інтерфази. У більшості випадків поділ еукаріотичних клітин відбувається у формі мітотичного поділу. Клітини, що утворюються в результаті цього поділу, отримують таку саму кількість хромосом, яку мала материнська клітина.

Перевірте свої знання

1. Що таке хромосома? Які речовини містяться у її складі? 2. Що таке клітинний цикл? 3. Які особливості клітинного циклу в прокаріотів? 4. На які фази поділяється мітоз? 5. Які процеси відбуваються в профазі й метафазі мітозу? 6. Які процеси відбуваються в анафазі й телофазі мітозу? 7. Яким чином під час мітозу забезпечується однаковий розподіл ДНК між дочірніми клітинами? 8*. Чому прокаріотичним клітинам не потрібний такий складний спосіб поділу, як мітотичний?