Иммунофлюоресценция клеток в разные фазы митоза Красный цвет – актиновый цитоскелет клетки, зеленый – микротрубочки веретена деления и центриоли, синий - хромосомы Типы митоза и репродукции клеток
В природе встречается несколько вариантов деления клеток. В каждом случае решаются разные задачи при создании и функционировании клеток, тканей и органов.
Симметричный митоз
Наиболее распространенная в природе форма митоза, в результате которого получаются две одинаковые клетки.
Асимметричный митоз
Тип митоза, при котором в генетически одинаковых клетках, деление цитоплазмы проходит неравномерно – одна клетка полностью повторяет материнскую по своим свойствам, другая – имеет признаки (свойства) отличные от материнской – клетка выходит в дифференцировку.
Это происходит из-за неравномерного распределения специальных белков в цитоплазме клетки, определяющих ее дальнейшую судьбу после деления (их называют - факторы диффренцировки) или из-за неравномерного распределения цитоплазмы между дочерними клетками. Например: такой тип митоза характерен для камбиальных (стволовых) клеток, при образовании яйцеклетки в мейозе.
Амитоз (Прямое деление клетки)
Происходит редко. Амитоз – деление клетки, при котором ядро находится в интерфазном состоянии (деконденсированный хроматин, сохраненная оболочка, отсутствие веретена деления). Происходит простая перетяжка ядра и его разделение на две части. При этом возможны различные нарушения в распределении наследственного материала. Чаще всего, амитоз встречается при патологии, при старении, дегенерации тканей.
Эндорепродукция (Полиплоидия)
Процесс многократного увеличения числа хромосом в результате:
нерасхождения сестринских хроматид в анафазе митоза.
нарушения цитокинеза (образование дву- и многоядерных клеток)
блока перехода из фазы G2 к митозу (клетка вступает в новый цикл репликации ДНК (фаза S) минуя митоз)
Полиплоидия вполне нормальное явление в природе. Полиплоидные клетки появляются в результате отсутствия или незавершенности некоторых фаз митоза. Полиплоидные и многоядерные клетки встречаются у всех животных, особенно у беспозвоночных, и растений. Степень полиплоидизации может достигать гигантских величин - 100000с ДНК! (железистые клетки аскариды). Крупные полиплоидные нейроны (до 2 млн.с!) характерны для нервной системы многих моллюсков. Большинство культурных растений полиплоидные. У них крупнее плоды, урожайность и более ярко выражены все другие признаки.
Искусственно действуя на клетку химическими веществами, нарушающими структуру веретена деления (например, колхицином), можно получить полиплоидные клетки. После удаления колхицина клетка опять может проходить митоз, имея уже полиплоидный набор хромосом.
Другим вариантом увеличения плоидности клеток является процесс многократной репликации ДНК без конденсации хромосом и без расхождения сестринских хроматид. В таком виде они не вступают в митоз, опять реплицируются и опять не расходятся. Образуется гигантская интерфазная хромосома, содержащая огромное количество копий ДНК. Они видны даже в световом микроскопе и получили название – политенные хромосомы.. Наиболее часто они встречаются у насекомых (у дрозофилы в клетках слюнной железы плоидность достигает 1024 с) и послужили удобным объектом для изучения структуры и функции генов и хромосом.
Биологическое значение полиплоидизации – увеличение синтетической активности клетки и ее генетического аппарата за счет увеличения числа копий генов. Многие ученые полагают, что в процессе эволюции путем полиплоидизации возникали многие новые виды животных и растений. Среди последних особо надо выделить полиплоидные виды культурных растений (полиплоидная рожь, пшеница, вишня, яблони и многие другие).
Закрытый митоз
У ряда одноклеточных животных, водорослей, дрожжей митоз проходит без разрушения ядерной оболочки. В этом случае микротрубочки веретена прикрепляются либо к ядерной мембране снаружи, а кинетохорные участки хромосом изнутри; либо веретено располагается внутри специального канала, который образуется в ядре. Молекулярные механизмы закрытого митоза пока не изучены.
Типы митоза (слева направо): открытый, две формы закрытого митоза