Какво е митотично делене. Какво научихме? От това кратко разглеждане може да се види, че основната характеристика на митозата като цяло е появата на структури на вретено на делене, които се образуват във връзка със структурите на различни структури.
Митозае най-разпространеният метод за делене на еукариотни клетки. По време на митозата геномите на всяка от двете получени клетки са идентични една на друга и съвпадат с генома на оригиналната клетка.
Митозата е последният и обикновено най-краткият етап във времето. клетъчен цикъл. С края си жизнен цикълклетки приключва и започват цикли на две новообразувани.
Диаграмата илюстрира продължителността на етапите на клетъчния цикъл. Буквата М означава митоза. Максимална скоростмитозата се наблюдава в зародишните клетки, най-малката - в тъканите с висока степен на диференциация, ако клетките им изобщо се делят.
Въпреки че митозата се разглежда независимо от интерфазата, която се състои от периоди G 1 , S и G 2 , подготовката за нея се случва точно в нея. от най-много важен моменте репликация на ДНК, настъпваща в синтетичния (S) период. След репликация всяка хромозома се състои от две идентични хроматиди. Те са близо една до друга по цялата си дължина и са свързани в областта на центромера на хромозомата.
В интерфазата хромозомите са разположени в ядрото и представляват плетеница от тънки, много дълги хроматинови нишки, които се виждат само под електронен микроскоп.
В митозата се разграничават редица последователни фази, които също могат да бъдат наречени етапи или периоди. В класическата опростена версия на разглеждането се разграничават четири фази. Това профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Често се разграничават повече фази: прометафаза(между профаза и метафаза) препрофаза(характерна за растителните клетки, предшества профазата).
Друг процес, свързан с митозата, е цитокинеза, което се проявява главно през периода на телофазата. Може да се каже, че цитокинезата е, така да се каже, интегрална часттелофаза или и двата процеса протичат паралелно. Под цитокинеза се разбира разделянето на цитоплазмата (но не и на ядрото!) на родителската клетка. Ядреното делене се нарича кариокинезаи предшества цитокинезата. Но по време на митозата като такава ядреното делене не се извършва, тъй като първо се разпада едното - родителското, след което се образуват две нови - дъщерните.
Има случаи, при които възниква кариокинеза, но не и цитокинеза. В такива случаи се образуват многоядрени клетки.
Продължителността на самата митоза и нейните фази е индивидуална и зависи от вида на клетката. Обикновено профазата и метафазата са най-дългите периоди.
Средната продължителност на митозата е около два часа. Животинските клетки обикновено се делят по-бързо от растителните.
По време на деленето на еукариотните клетки задължително се образува биполярно вретено на делене, състоящо се от микротубули и протеини, свързани с тях. благодарение на него, равно разпределениенаследствен материал между дъщерните клетки.
По-долу ще бъде дадено описание на процесите, които протичат в клетката в различните фази на митозата. Преминаването към всяка следваща фаза се контролира в клетката чрез специални биохимични контролни точки, в които се „проверява“ дали всичко необходими процесибяха правилно попълнени. Ако има грешки, разделянето може или не може да спре. В последния случай се появяват анормални клетки.
Фази на митоза
В профазата протичат следните процеси (предимно паралелно):
Хромозомите се кондензират
Нуклеолите изчезват
Ядрената обвивка се разпада
Образуват се два полюса на шпиндела
Митозата започва със скъсяване на хромозомите. Двойките хроматиди, които ги изграждат, се спирализират, в резултат на което хромозомите са силно скъсени и удебелени. До края на профазата те могат да се видят под светлинен микроскоп.
Нуклеолите изчезват, тъй като частите от хромозомите, които ги образуват (нуклеоларни организатори), вече са в спираловидна форма, следователно те са неактивни и не взаимодействат помежду си. В допълнение, нуклеоларните протеини се разграждат.
в животински клетки и по-ниски растенияцентриолите на клетъчния център се отклоняват по полюсите на клетката и изпъкват микротубулни организиращи центрове. Макар че висши растенияняма центриоли, образуват се и микротубули.
Късите (астрални) микротубули започват да се отклоняват от всеки център на организация. Образува се структура, подобна на звезда. Растенията не го произвеждат. Техните полюси на делене са по-широки; микротубулите излизат не от малка, а от относително широка област.
Разпадането на ядрената обвивка на малки вакуоли бележи края на профазата.
Вдясно на микроснимката в зеленомикротубулите са подчертани, сини - хромозоми, червени - центромери на хромозоми.
Трябва също да се отбележи, че по време на профазата на митозата настъпва фрагментация на EPS, тя се разпада на малки вакуоли; Апаратът на Голджи се разпада на отделни диктиозоми.
Ключовите процеси на прометафазата са предимно последователни:
Хаотично подреждане и движение на хромозомите в цитоплазмата.
Свързването им с микротубули.
Движение на хромозомите в екваториалната равнина на клетката.
Хромозомите са в цитоплазмата, те се движат произволно. Веднъж достигнали полюсите, те са по-склонни да се свържат с плюсовия край на микротубула. Накрая нишката се прикрепя към кинетохора.
Такава кинетохорна микротубула започва да расте, което отдалечава хромозомата от полюса. В даден момент друга микротубула е прикрепена към кинетохора на сестринския хроматид, израствайки от другия полюс на делене. Тя също започва да изтласква хромозомата, но в обратната посока. В резултат на това хромозомата се намира на екватора.
Кинетохорите са протеинови структури в центромерите на хромозомите. Всеки сестрински хроматид има свой собствен кинетохор, който узрява в профаза.
В допълнение към астралните и кинетохорните микротубули има такива, които преминават от един полюс към друг, сякаш разрушават клетката в посока, перпендикулярна на екватора.
Знак за началото на метафазата е местоположението на хромозомите по екватора, така нареченият метафазна или екваториална плоча. В метафазата броят на хромозомите, техните различия и фактът, че се състоят от две сестрински хроматиди, свързани в центромера, са ясно видими.
Хромозомите се държат заедно чрез балансирани сили на напрежение на микротубули с различни полюси.
Сестринските хроматиди се разделят, като всяка се движи към своя полюс.
Полюсите се отдалечават един от друг.
Анафазата е най-кратката фаза на митозата. Започва, когато центромерите на хромозомите се разделят на две части. В резултат на това всяка хроматида се превръща в независима хромозома и е прикрепена към микротубула с един полюс. Нишките "дърпат" хроматидите към противоположните полюси. Всъщност микротубулите се разглобяват (деполимеризират), т.е. съкращават се.
В анафазата на животинските клетки се движат не само дъщерните хромозоми, но и самите полюси. Благодарение на други микротубули те се раздалечават, астралните микротубули са прикрепени към мембраните и също „дърпат“.
Хромозомите спират да се движат
Хромозомите се декондензират
Появяват се нуклеоли
Ядрената обвивка се възстановява
Повечето от микротубулите изчезват
Телофазата започва, когато хромозомите спрат да се движат, спирайки на полюсите. Те се деспирализират, стават дълги и нишковидни.
Микротубулите на вретеното на делене се разрушават от полюсите към екватора, т.е. от минусовите им краища.
Около хромозомите се образува ядрена обвивка чрез сливане на мембранни везикули, в които майчиното ядро и EPS се разпадат в профаза. Всеки полюс има собствено дъщерно ядро.
Тъй като хромозомите се деспирализират, нуклеоларните организатори стават активни и се появяват нуклеоли.
Синтезът на РНК се възобновява.
Ако центриолите все още не са сдвоени на полюсите, тогава двойка е завършена близо до всеки от тях. Така на всеки полюс се пресъздава собствен клетъчен център, който ще отива към дъщерната клетка.
Обикновено телофазата завършва с разделяне на цитоплазмата, т.е. цитокинеза.
Цитокинезата може да започне още в анафазата. До началото на цитокинезата клетъчните органели се разпределят относително равномерно по полюсите.
Разделянето на цитоплазмата на растителни и животински клетки се извършва по различни начини.
В животинските клетки, поради еластичността, цитоплазмената мембрана в екваториалната част на клетката започва да се издува навътре. Образува се бразда, която в крайна сметка се затваря. С други думи, майчината клетка се дели чрез лигиране.
IN растителни клеткив телофазата нишките на вретеното не изчезват на екватора. Те се приближават до цитоплазмена мембрана, броят им се увеличава и се образуват фрагмопласт. Състои се от къси микротубули, микрофиламенти, части от EPS. Рибозомите, митохондриите, комплексът Голджи се движат тук. Везикулите на Голджи и тяхното съдържание в екватора образуват средната клетъчна плоча, клетъчните стени и мембраната на дъщерните клетки.
Значение и функции на митозата
Благодарение на митозата се осигурява генетична стабилност: точното възпроизвеждане на генетичен материал в няколко поколения. Ядрата на новите клетки съдържат толкова хромозоми, колкото е съдържала родителската клетка, и тези хромозоми са точни копияродителски (освен ако, разбира се, не са настъпили мутации). С други думи, дъщерните клетки са генетично идентични с родителските.
Митозата обаче изпълнява и редица други важни функции:
височина многоклетъчен организъм,
заместване на клетки от различни тъкани в многоклетъчни организми,
при някои видове може да настъпи регенерация на части от тялото.
Това е непрекъснат процес, всеки етап от който неусетно преминава в следващия след него. Има четири етапа на митозата: профаза, метафаза, анафаза и телофаза (фиг. 1). Изследването на митозата се фокусира върху поведението на хромозомите.
Профаза . В началото на първия етап на митозата - профаза - клетките запазват същия вид като в интерфазата, само ядрото значително се увеличава по размер и в него се появяват хромозоми. В тази фаза се вижда, че всяка хромозома се състои от две хроматиди, спирално усукани една спрямо друга. Хроматидите се скъсяват и удебеляват в резултат на процеса на вътрешна спирализация. Започва да се разкрива слабо оцветена и по-малко кондензирана област на хромозомата - центромерът, който свързва две хроматиди и се намира на строго определено място във всяка хромозома.
По време на профазата нуклеолите постепенно се разпадат: ядрената мембрана също се разрушава и хромозомите са в цитоплазмата. В късната профаза (прометафаза) митотичният апарат на клетката се формира интензивно. По това време центриолата се дели и дъщерните центриоли се отклоняват към противоположните краища на клетката. Тънки нишки под формата на лъчи се отклоняват от всеки центриол; между центриолите се образуват вретеновидни влакна. Има два вида нишки: дърпащи нишки на вретеното, прикрепени към центромерите на хромозомите, и поддържащи нишки, свързващи полюсите на клетката.
Когато намаляването на хромозомите достигне максималната си степен, те се превръщат в къси пръчковидни тела и отиват в екваториалната равнина на клетката.
метафаза . В метафазата хромозомите са напълно разположени в екваториалната равнина на клетката, образувайки така наречената метафаза или екваториална плоча. Центромерът на всяка хромозома, който държи двете хроматиди заедно, е разположен точно в областта на екватора на клетката, а рамената на хромозомите са разширени повече или по-малко успоредно на нишките на вретеното.
В метафазата формата и структурата на всяка хромозома са добре разкрити, образуването на митотичния апарат е завършено и издърпващите нишки са прикрепени към центромерите. В края на метафазата настъпва едновременното разделяне на всички хромозоми на дадена клетка (и хроматидите се превръщат в две напълно отделни дъщерни хромозоми).
Анафаза. Непосредствено след разделянето на центромера, хроматидите се отблъскват и се отклоняват към противоположните полюси на клетката. Всички хроматиди започват да се движат към полюсите едновременно. Центромерите играят важна роля в ориентираното движение на хроматидите. В анафазата хроматидите се наричат сестрински хромозоми.
Движението на сестринските хромозоми в анафазата се дължи на взаимодействието на два процеса: свиване на издърпването и удължаване на поддържащите нишки на митотичното вретено.
Телофаза. В началото на телофазата движението на сестринските хромозоми завършва и те се концентрират в полюсите на клетката под формата на компактни образувания и съсиреци. Хромозомите се деспирализират и губят своята видима индивидуалност. Около всяко дъщерно ядро се образува ядрена обвивка; нуклеолите се възстановяват в същото количество, в каквото са били в майчината клетка. Това завършва разделянето на ядрото (кариокинеза), клетъчна стена. Едновременно с образуването на дъщерни ядра в телофазата, цялото съдържание на оригиналната майчина клетка се отделя или цитокинеза.
Когато клетката се дели, на нейната повърхност близо до екватора се появява стеснение или жлеб. Постепенно се задълбочава и разделя цитоплазмата на
две дъщерни клетки, всяка с ядро.
В процеса на митоза две дъщерни клетки възникват от една майчина клетка, съдържаща същия набор от хромозоми като оригиналната клетка.
Фигура 1. Схема на митоза
Биологичното значение на митозата . Основен биологично значениеМитозата се състои в точното разпределение на хромозомите между две дъщерни клетки. Редовният и подреден митотичен процес осигурява трансфера на генетична информация към всяко от дъщерните ядра. В резултат на това всяка дъщерна клетка съдържа генетична информация за всички характеристики на организма.
Мейозата е специално делене на ядрото, което завършва с образуването на тетрада, т.е. четири клетки с хаплоиден набор от хромозоми. Половите клетки се делят чрез мейоза.
Мейозата се състои от две клетъчни деления, при които броят на хромозомите е намален наполовина, така че гаметите получават наполовина по-малко хромозоми, отколкото останалите клетки в тялото. Когато две гамети се обединят при оплождането, нормалният брой хромозоми се възстановява. Намаляването на броя на хромозомите по време на мейозата не се случва случайно, а съвсем естествено: членовете на всяка двойка хромозоми се разделят в различни дъщерни клетки. В резултат на това всяка гамета съдържа по една хромозома от всяка двойка. Това се осъществява чрез свързване по двойки на подобни или хомоложни хромозоми (те са идентични по размер и форма и съдържат подобни гени) и последващото разминаване на членовете на двойката, всеки от които отива към един от полюсите. По време на конвергенцията на хомоложни хромозоми може да възникне кръстосване, т.е. взаимен обмен на гени между хомоложни хромозоми, което повишава нивото на комбинирана променливост.
При мейозата протичат редица процеси, които са важни за наследяването на признаци: 1) редукция - намаляване наполовина на броя на хромозомите в клетките; 2) конюгиране на хомоложни хромозоми; 3) пресичане; 4) произволно разделяне на хромозоми в клетки.
Мейозата се състои от две последователни деления: първото, което води до образуването на ядро с хаплоиден набор от хромозоми, се нарича редукция; второто разделение се нарича еквационално и протича според вида на митозата. Във всяка от тях се разграничават профаза, метафаза, анафаза и телофаза (фиг. 2). Фазите на първото разделение обикновено се означават с числото Ι, второто - P. Между Ι и P деленията клетката е в състояние на интеркинеза (лат. inter - между + гр. kinesis - движение). За разлика от интерфазата, ДНК не се ре(ду) репликира при интеркинеза и хромозомният материал не се дублира.
Фигура 2. Схема на мейозата
Редукционно деление
Профаза Ι
Фазата на мейозата, по време на която се извършват сложни структурни трансформации на хромозомния материал. Той е по-дълъг и се състои от редица последователни етапи, всеки от които има свои собствени отличителни свойства:
- лептотена - етапът на лептонема (свързване на нишки). Индивидуалните нишки - хромозоми - се наричат моновалентни. Хромозомите в мейозата са по-дълги и по-тънки от хромозомите в най-ранния стадий на митозата;
- зиготена - етапът на зигонема (свързване на нишки). Има конюгация или синапсис (свързване по двойки) на хомоложни хромозоми и този процес се извършва не само между хомоложни хромозоми, но между точно съответстващи отделни точки на хомолози. В резултат на конюгацията се образуват биваленти (комплекси от двойни хомоложни хромозоми, свързани по двойки), чийто брой съответства на хаплоидния набор от хромозоми.
Синапсисът се извършва от краищата на хромозомите, следователно местата на локализация на хомоложни гени в една или друга хромозома съвпадат. Тъй като хромозомите са удвоени, има четири хроматиди в двувалентната, всяка от които в крайна сметка се оказва хромозома.
- пахитен - стадият на пахинема (дебели нишки). Размерът на ядрото и ядрото се увеличават, бивалентите се скъсяват и удебеляват. Връзката на хомолозите става толкова близка, че вече е трудно да се разграничат две отделни хромозоми. На този етап се извършва кръстосване или кръстосване на хромозоми;
- диплотен - етапът на диплонема (двойни нишки) или етапът на четири хроматиди. Всяка от хомоложните хромозоми на двувалентната се разделя на две хроматиди, така че двувалентната съдържа четири хроматиди. Въпреки че тетрадите на хроматидите се отдалечават една от друга на някои места, те са в близък контакт на други места. В този случай хроматидите на различни хромозоми образуват X-образни фигури, наречени хиазми. Наличието на хиазма държи моновалентите заедно.
Едновременно с продължаващото скъсяване и съответно удебеляване на двувалентните хромозоми възниква тяхното взаимно отблъскване - дивергенция. Връзката се запазва само в равнината на пресичането - в хиазмите. Обменът на хомоложни области на хроматидите е завършен;
- диакинезата се характеризира с максимално скъсяване на диплотенните хромозоми. Бивалентите на хомоложните хромозоми отиват в периферията на ядрото, така че са лесни за преброяване. Ядрената обвивка се фрагментира, нуклеолите изчезват. Това завършва профаза 1.
Метафаза Ι
- започва с изчезването на ядрената обвивка. Образуването на митотичното вретено е завършено, бивалентите са разположени в цитоплазмата в екваториалната равнина. Хромозомните центромери се прикрепят към теглещите нишки на митотичното вретено, но не се делят.
Анафаза Ι
- се отличава с пълното прекратяване на връзката на хомоложните хромозоми, тяхното отблъскване една от друга и разминаването към различни полюси.
Имайте предвид, че по време на митозата еднохроматидните хромозоми се разминават към полюсите, всеки от които се състои от две хроматиди.
По този начин се получава анафаза, в която се извършва редукция - запазване на броя на хромозомите.
Телофаза Ι
- тя е много краткотрайна и слабо изолирана от предишната фаза. Телофаза 1 произвежда две дъщерни ядра.
Интеркинеза
Това е кратко състояние на почивка между 1 и 2 деления. Хромозомите са слабо деспирализирани, репликацията на ДНК не се извършва, тъй като всяка хромозома вече се състои от две хроматиди. След интеркинезата започва второто разделение.
Второто делене се извършва и в двете дъщерни клетки по същия начин, както при митозата.
Профаза П
В ядрата на клетките ясно се проявяват хромозоми, всяка от които се състои от две хроматиди, свързани с центромер. Те изглеждат като доста тънки нишки, разположени по периферията на ядрото. В края на профаза Р ядрената обвивка се фрагментира.
Метафаза П
Във всяка клетка завършва образуването на делително вретено. Хромозомите са разположени по екватора. Вретеновидни нишки са прикрепени към центромерите на хромозомите.
Анафаза П
Центромерите се делят и хроматидите обикновено се придвижват бързо към противоположните полюси на клетката.
Телофаза П
Сестринските хромозоми се концентрират в полюсите на клетката и се деспирализират. Образуват се ядрото и клетъчната мембрана. Мейозата завършва с образуването на четири клетки с хаплоиден набор от хромозоми.
Биологичното значение на мейозата
Подобно на митозата, мейозата осигурява точното разпределение на генетичния материал в дъщерните клетки. Но, за разлика от митозата, мейозата е средство за повишаване на нивото на комбинирана променливост, което се обяснява с две причини: 1) има свободна, основана на случайност, комбинация от хромозоми в клетките; 2) кръстосване, което води до появата на нови комбинации от гени в хромозомите.
Във всяко следващо поколение делящи се клетки в резултат на действието на тези причини се образуват нови комбинации от гени в гаметите, а при размножаването на животните се формират нови комбинации от родителски гени в тяхното потомство. Това всеки път отваря нови възможности за действие на селекция и създаване на генетично различни форми, което позволява на група животни да съществуват в променливи условия на околната среда.
Така мейозата се оказва средство за генетична адаптация, което повишава надеждността на съществуването на индивидите в поколенията.
Време от един до следващ. Протича в два последователни етапа – интерфаза и самото делене. Продължителността на този процес е различна и зависи от вида на клетките.
Интерфазата е периодът между две клетъчни деления, времето от последното делене до смъртта на клетката или загубата на способност за делене.
През този период клетката расте и удвоява своята ДНК, както и митохондриите и пластидите. В интерфазата др органични съединения. Процесът на синтез е най-интензивен в синтетичния период на интерфазата. По това време ядрените хроматиди се удвояват, натрупва се енергия, която ще се използва по време на разделянето. Увеличава се и броят на клетъчните органели и центриоли.
Интерфазата заема почти 90% от клетъчния цикъл. След него протича митоза, която е основният начин за делене на еукариотните клетки (организми, чиито клетки съдържат оформено ядро).
По време на митозата хромозомите се уплътняват и се образува специален апарат, който отговаря за равномерно разпределениенаследствена информация между клетките, които се образуват в резултат на този процес.
Преминава през няколко етапа. Характеризират се етапите на митозата индивидуални особеностии определена продължителност.
Фази на митоза
По време на митотичното клетъчно делене преминават съответните фази на митозата: профаза, след нея идва метафаза, анафаза, крайната е телофаза.
Фазите на митозата се характеризират със следните характеристики:
Какво е биологичното значение на процеса на митоза?
Фазите на митозата допринасят за точното предаване на наследствената информация на дъщерните клетки, независимо от броя на деленията. В същото време всеки от тях получава 1 хроматид, който помага да се поддържа постоянството на броя на хромозомите във всички клетки, които се образуват в резултат на деленето. Това е митозата, която осигурява трансфера на стабилен набор от генетичен материал.
1. Определете жизнения и митотичния цикъл на клетката.
Жизнен цикъл- интервалът от време от момента на възникване на клетка в резултат на делене до нейната смърт или до следващото делене.
Митотичен цикъл- набор от последователни и взаимосвързани процесипо време на подготовката на клетката за делене, както и по време на самата митоза.
2. Отговорете как понятието "митоза" се различава от понятието "митотичен цикъл".
Митотичният цикъл включва самата митоза и етапите на подготовка на клетката за делене, докато митозата е само клетъчно делене.
3. Избройте периодите на митотичния цикъл.
1. период на подготовка за синтез на ДНК (G1)
2. Период на синтез на ДНК (S)
3. период на подготовка за клетъчно делене (G2)
4. Разширете биологичното значение на митозата.
По време на митоза дъщерните клетки получават диплоиден набор от хромозоми, идентичен на майчината клетка. Постоянството на структурата и правилното функциониране на органите би било невъзможно без запазването на един и същ набор от генетичен материал в клетъчните поколения. Митозата осигурява ембрионално развитие, растеж, възстановяване на тъканите след увреждане, поддържане на структурната цялост на тъканите с постоянна загуба на клетки в хода на тяхното функциониране.
5. Посочете фазите на митозата и направете схематични чертежи, които отразяват събитията, протичащи в клетката в определена фаза на митозата. Попълнете таблицата.
Име на фазата на митозата Схематичен чертеж 1. Профаза 2. Метафаза 3. Анафаза 4. Телофаза В растителна клетка
Има два начина на делене: 1) най-често срещаното, пълно делене - митоза (не директно деление) и 2) амитоза (директно делене). По време на митотичното делене цитоплазмата се преструктурира, ядрената обвивка се разрушава и хромозомите се идентифицират. В живота на клетката има период на самата митоза и интервал между деленията, който се нарича интерфаза. Въпреки това, периодът на интерфаза (неделящи се клетки) по своята същност може да бъде различен. В някои случаи по време на интерфазата клетката функционира и същевременно се подготвя за следващо делене. В други случаи клетките влизат в интерфаза, функционират, но вече не се подготвят за делене. Като част от сложен многоклетъчен организъм има множество групи клетки, които са загубили способността си да се делят. Те включват напр. нервни клетки. Подготовката на клетката за митоза се извършва в интерфазата. За да си представите основните характеристики на този процес, помнете структурата на клетъчното ядро.
Лукови клетки в различни фази на клетъчния цикъл
Основен структурна единицаядрата са хромозоми, съставени от ДНК и протеин. В ядрата на живите неделящи се клетки, като правило, отделните хромозоми са неразличими, но по-голямата част от хроматина, който се намира върху оцветени препарати под формата на тънки нишки или зърна с различни размери, съответства на хромозомите. В някои клетки отделните хромозоми също са ясно видими в интерфазното ядро, например в бързо делящи се клетки на развиваща се оплодена яйцеклетка и в ядрата на някои протозои. IN различни периодиПо време на живота на една клетка хромозомите претърпяват циклични промени, които могат да бъдат проследени от едно делене до друго. Хромозомите по време на митозата са удължени плътни тела, по дължината на които могат да се разграничат две нишки - хроматиди, съдържащи ДНК, които са резултат от удвояване на хромозомите. Всяка хромозома има първична стеснение или центромер. Тази стеснена част от хромозомата може да бъде разположена или в средата, или по-близо до един от краищата, но за всяка конкретна хромозома нейното място е строго постоянно. По време на митозата хромозомите и хроматидите са плътно навити спирални нишки (спирално или кондензирано състояние). В интерфазното ядро хромозомите са силно удължени, т.е. деспирализирани, поради което стават трудно различими. Следователно цикълът на хромозомните промени се състои в спирализация, когато те се скъсяват, удебеляват и стават ясно различими, и деспирализация, когато те са силно удължени, преплетени и тогава става невъзможно да се разграничи всеки поотделно. Спирализацията и деспирализацията са свързани с активността на ДНК, тъй като тя функционира само в деспирализирано състояние. Освобождаването на информация, образуването на РНК върху ДНК в спирализирано състояние, тоест по време на митоза, спира. Фактът, че хромозомите присъстват в ядрото на неделяща се клетка, се доказва и от постоянството на количеството ДНК, броя на хромозомите и запазването на тяхната индивидуалност от делене до делене.
Подготовка на клетка за митоза. По време на интерфазата протичат редица процеси, които позволяват митоза. Нека назовем най-важните от тях: 1) центриолите се удвояват, 2) хромозомите се удвояват, т.е. количеството ДНК и хромозомни протеини, 3) синтезират се протеини, от които се изгражда ахроматиновото вретено, 4) енергията се натрупва под формата на АТФ, който се изразходва по време на деленето, 5) клетъчният растеж завършва. От първостепенно значение при подготовката на клетката за митоза е синтезът на ДНК и дублирането на хромозомите. Удвояването на хромозомите е свързано предимно със синтеза на ДНК и едновременния синтез на хромозомни протеини. Процесът на удвояване продължава 6-10 часа и отнема средна частинтерфази. Дублирането на хромозоми протича по такъв начин, че всяка стара единична верига на ДНК изгражда втора за себе си. Този процес е строго подреден и, започвайки от няколко точки, се разпространява по цялата хромозома.
Митоза
Митозата е универсален метод за клетъчно делене при растения и животни, чиято основна същност е точното разпределение на дублирани хромозоми между двете образувани дъщерни клетки. Подготовката на клетката за делене, както виждаме, заема значителна част от интерфазата, а митозата започва едва когато подготовката в ядрото и цитоплазмата е напълно завършена. Целият процес е разделен на четири фази. По време на първата от тях - профаза - центриолите се разделят и започват да се разминават в противоположни посоки. Около тях от цитоплазмата се образуват ахроматинови нишки, които заедно с центриолите образуват ахроматиново вретено. Когато дивергенцията на центриолите приключи, цялата клетка е полярна, и двете центриоли са разположени на противоположни полюси, а средната равнина може да се нарече екватор. Нишките на ахроматиновото вретено се събират в центриолите и са широко разпространени в екватора, наподобявайки форма на вретено. Едновременно с образуването на вретено в цитоплазмата, ядрото започва да набъбва и в него ясно се разграничава топка от удебелени нишки - хромозоми. По време на профазата хромозомите спирализират, скъсяват се и се удебеляват. Профазата завършва с разтваряне на ядрената обвивка и се оказва, че хромозомите лежат в цитоплазмата. По това време може да се види, че всички хромозоми вече са двойни. След това идва втората фаза – метафазата. Хромозомите, първоначално подредени произволно, започват да се движат към екватора. Всички те обикновено са разположени в една и съща равнина на еднакво разстояние от центриолите. По това време част от нишките на вретеното са прикрепени към хромозомите, докато другата част от тях все още се простира непрекъснато от една центриола към друга - това са поддържащите нишки. Издърпващите или хромозомните нишки са прикрепени към центромерите (първични стеснения на хромозомите), но трябва да се помни, че и хромозомите, и центромерите вече са двойни. Издърпващите нишки от полюсите са прикрепени към онези хромозоми, които са по-близо до тях. Следва кратка пауза. Това централна частмитоза, след което започва третата фаза – анафаза. По време на анафазата дърпащите нишки на вретеното започват да се свиват, разтягайки хромозомите към различни полюси. В този случай хромозомите се държат пасивно, те, огъвайки се като фиби, се движат напред от центромери, за които се издърпват от нишка на вретено. В началото на анафазата вискозитетът на цитоплазмата намалява, което допринася за бързото движение на хромозомите. Следователно нишките на вретеното осигуряват точното разминаване на хромозомите (удвояване дори в интерфаза) към различни полюси на клетката. Митозата е завършена последен етап- телофаза. Хромозомите, приближаващи се до полюсите, са тясно преплетени една с друга. В същото време започва тяхното разтягане (деспирализация) и става невъзможно да се разграничат отделните хромозоми. Постепенно от цитоплазмата се образува ядрената обвивка, ядрото набъбва, появява се ядрото и се възстановява предишната структура на интерфазния аз.
