Поняття про поділ клітин.

У багатоклітинних організмів поділ і ріст клітин є основою росту організму. Однак не всі клітини багатоклітинного організму можуть ділитися. На перших стадіях ембріонального розвитку здатність до поділу мають усі клітини. Згодом в організмі, що розвивається, відбувається диференціація клітини (пристосування до виконання певних функцій). Кожна нова клітина проходить кілька фаз росту: ембріональну (коли клітина ділиться і кількість клітин збільшується), розтягування (коли збільшуються розміри клітини) і диференціації (пристосування клітини до виконання тих чи інших функцій).

Завдяки розмноженню клітин відбувається не лише ріст організму, а й оновлення тканин. І в дорослому організмі старі клітини постійно відмирають і замінюються новими (наприклад, клітини епітелію шкіри).

Сукупність процесів, які відбуваються в клітині від одного поділу до наступного, і процесів самого поділу, який завершується утворенням двох нових клітин нової генерації, називають мітотичним циклом.

У соматичних клітинах клітинний цикл складається з двох періодів: інтерфази та мітозу.

Інтерфаза для клітин, що діляться, — це період між двома поділами, а для клітин, не здатних до поділу (нейрони, еритроцити), — весь час від утворення до загибелі. Для клітин, здатних до поділу, вона становить приблизно 90 % часу клітинного циклу. Під час інтерфази в клітині синтезуються і-РНК та білки. Синтезовані білки не тільки забезпечують власні потреби клітини, а й надалі стають важливим «будівельним матеріалом» для новоут­ворених клітин.

На ДНК-матрицях синтезуються копії ДНК. Кожна хромосома являє собою пару однакових за генетичним матеріалом хроматид, з^’єднаних між собою центромірою. Центросома (клітинний центр) самоподвоюється, унаслідок чого утворюються дві центріолі, інтенсивніше функціонують мітохондрії, нагромаджуючи енергію у формі АТФ, необхідну для наступних стадій мітозу.

Мітоз передбачає 2 етапи: поділ ядра – каріокінез і поділ цито­плазми — цитокінез. Унаслідок мітозу з однієї материнсь­кої клітини утворюються дві дочірні. При цьому здійснюється передача спадкової інформації від мате­ринської до дочірньої клітини.

У процесі мітозу послідовно відбувається 5 фаз: профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза, які майже непомітно переходять одна в одну.

Мітоз починається з профази, на початку якої виявляються хромосоми, які спіралізують свій хроматин. На початку профази кожна хромосома представлена одиничною структурою: всередині кожна хромосома вже складається з двох хроматид, між якими з'являється щіли­ноподібний простір, що весь час розширюється. На­прикінці профази з ядра зникає ядерце, а потім і ядерна оболонка. З'являється ахроматинова фігура, яка скла­дається з ниток, що тягнуться до полюсів клітини.

У прометафазі в центрі клітини знаходиться цито­плазма, яка має низьку в'язкість. Занурені в неї хромо­соми спрямовуються до екватора клітини.

У метафазі хромосоми знаходяться у впорядковано­му стані в ділянці екватора. Наприкінці метафази хромосоми набувають форми шпильок, лежать в одній площині на рівній відстані одна від одної. Хроматиди кожної хромосоми після поділу центромери повністю роз'єднуються і починається анафаза.

В анафазі кожна хромосома розділяється, у тому числі й у ділянці центромери, на окремі хроматиди, які після цього стають сестринськими, або, дочірніми хромосома­ми. Нитки веретена скорочуються і розтягують хромосо­ми до полюсів клітини.

У телофазі хромосоми перестають рухатися, розміщу­ються на протилежних полюсах клітини, деконденсуються, втрачають свою індивідуальність, набухають, злива­ються в загальний клубок. Навколо них починає утворю­ватися нова ядерна оболонка. У телофазі закінчується про­цес руйнування апарату ділення. Головним моментом телофази є поділ цитоплазми — цитокінез.

Крім мітозу, існує і прямий поділ ядра клітини — амітоз. Під час цього поділу морфологічно зберігається інтерфазний стан ядра, добре видно ядерце і ядерну оболонку. Ядро ділиться на відносно рівні частини без утворення ахроматинового апарату. На цьому поділ може завершитися, і виникає двоядерна клітина; іноді пере­шнуровується цитоплазма. Цей поділ спостерігається в деяких диференційованих тканинах, наприклад у скелетній мускулатурі, клітинах шкірного епітелію, а також у патологічно змінених клітинах. Цей поділ ніколи не зустрічається в клітинах, які потребують збереження повноцінної генетичної інформації, наприклад яйцеклі­тинах і клітинах ембріонів, які розвиваються нормально. До фактів внутрішнього середовища, які регулюють мітоз, належать нейрогуморальні процеси, що здійснюються нервовою системою і гормонами наднирників, гіпофіза, щитоподібної і статевих залоз. Стимулюючий вплив на мітоз виявляють також про­дукти розпаду тканин, їх дія найпомітніше позначається на перебігу регенераційних процесів.

Мейоз — різновид мітозу, що характеризується утворенням статевих клітин зі зменшенням диплоїд­ного набору хромосом. Мейоз здійснюється тільки в процесі утворення статевих клітин, тобто під час спер­матогенезу й овогенезу.

Процес сперматогенезу здійснюється в чоловічих статевих залозах — сім'яниках. Місцем утворення сперматозоонів с звивисті сім'яні канальні, які побудовані зі сперматогенпого епітелію. Сперматогенез відбувається в 4 періоди: розмножен­ня, ріст, дозрівання і формування. Період розмноження характеризується збільшенням кількості сперматогоній шляхом каріокінетичного поділу. Сперматогонії розмно­жуються в яєчках протягом життя людини, однак до ста­рості це розмноження згасає. У період статевого дозрівання частина сперматогоній перестає розмножуватись і переходить у другий період - період росту, поступово перетворюючись у сперматоцити першого порядку. Інші сперматогонії про­довжують ділитися, унаслідок чого їх запас у сім'яних канальцях не зменшується. У сперматоцитах першого порядку, у їх ядрах, зберігається диплоїдний набір хромосом, а в цитоплазмі здійснюються інтенсивні син­тетичні процеси, збільшується кількість РНК і глікогену, триває підготовка до мейотичного поділу.

У мейозі, який складається з двох послідовних мітозів, розрізняють кілька фаз. У профазі І розрізняють 5 стадій:

I — стадія лептотени: характеризується появою хро­мосом у ядрах сперматоцитів першого порядку, загальна їх кількість — 46;

II — стадія зиготени: гомологічні хромосоми збира­ються попарно (явище кон'югації). Гомологічні хромо­соми сполучені в пари, кількість їх удвічі менша від кількості хромосом;

III— стадія пахітени: характеризується подальшою спіралізацією хромосом, унаслідок чого вони скорочуються, потоншуються і перекручуються. Потім
кожна хромосома розщеплюється на дві хроматиди, після чого утворюються тетради, які складаються із чотирьох хроматид кожна. Значення цієї стадії полягає в тому, що
кон'юговані хромосоми переплітаються, що спричиняє обмін ділянками хромосом (кросинговер);

IV — стадія диплотени: кон'юговані хромосоми по­чинають відштовхуватися одна від одної, між ними з'яв­ляється щілина, вони починають розходитися;

V — стадія діакінезу: хромосоми є максимально спіралізованими. До початку метафази хромосоми виявляються зв'язаними одна з одною тільки кінцевими частинами й утворюють групи, кожна з яких складається з двох хроматид. Таким чином, у період росту починається мейоз — перший мейотичний поділ. Потім настає період доз­рівання, під час якого завершуються метафаза і телофаза першого мейотичного поділу, а також другий мейотич­ний поділ.

До початку метафази першого мейотичного поділу хромосоми розміщуються в площині екватора. У період анафази половинки тетрадіад розходяться до полюсів клітини. Протягом телофази настає цитотомія, з діад фор­муються ядра дочірніх клітин — смераматоцитів другого порядку, кожний з них одержує однакову кількість діад з гаплоїдним набором (у людини — 23).

Сперматоцит другого порядку вступає в другий поділ мейозу, який проходить за типом звичайного мітозу. В анафазі хроматиди з діад розходяться до полюсів, а в телофазі з них формуються хромосоми дочірніх ядер, ут­ворюються ядерна оболонка і ядерце. У цій стадії клітини називаються сперматидами, кількість хромосом у яких гаплоїдна.

Овогенез — розвиток жіночих статевих клітин; здійснюється аналогічно сперматогенезу, але з деякими особливостями. Перший період — розмноження —' відбувається в жіночій статевій залозі — яєчнику — в період внутрішньоутробного розвитку і в перші місяці постнатального життя. Первинні жіночі статеві клітини — овогонії — розмно­жуються шляхом мітозу.

Другий період — період росту — здійснюється у фун­кціональному яєчнику і виявляється в перетворенні овогонії в овоцит першого порядку. Овогонія припиняє поділ, збільшується в об'ємі, у цитоплазмі нагромаджу­ються трофічні включення (жовток), зростає активність обмінних процесів. Період дозрівання, як і під час сперматогенезу, складається з профази, метафази, анафази, телофази. Унаслідок першого мейотичного поділу утворюються овоцит першого порядку і невелике редукційне тільце. Під час другого поділу овоцит другого порядку ділиться на одну яйцеклітину і друге редукцій­не тільце. У результаті цих нерівномірних поділів з овоцита першого порядку утворюються яйцеклітина і три редукційні тільця.