Митоза – безполово размножаване

Митоза е тази фаза от клетъчния цикъл, през която една диплоидна майчина клетка се разделя на две дъщерни клетки. Нарича се още митотичната фаза (М-фаза) или М-период. Самият процес на митотично делене е предшестван от  интерфазата. Това е периодът от клетъчния цикъл, когато клетката се подготвя за делене.

По-голямата част от клетките прекарват най-дълго време именно в интерфаза – около 90% от целия клетъчен цикъл. Значението на тази част от клетъчния цикъл е изключително голямо, тъй като именно тогава се осъществява удвояването на ДНК. Това става по особено прецизни механизми, за да се осигури правилното предаване на наследствения материал на дъщерните клетки. Самата интерфаза се разделя на три фази: G1, S и G2, всяка от които означава определени събития в клетката.

След края на една фаза и преди началото на следващата клетката извършва детайлни проверки на състоянието на генома. Ако бъдат открити някакви грешки, се извършва своевременна поправка и клетката навлиза в следващата фаза. В случай, че грешката не може да бъде отстранена, посредством сложни сигнални пътища, клетката се насочва към апоптоза (програмирана клетъчна смърт), за да не се предава грешката в клетъчното поколение.

Регулацията на клетъчния цикъл се осъществява от група ензими, познати като циклин-зависими кинази, като за всеки етап са характерни различни кинази и съответните протеини, наречени циклини.

Интерфаза и етапи на интерфазата

G1 фаза – пресинтетичен период

Наименованието на тази фаза идва от английската дума gap – празнина, и се дължи на наложената в миналото заблуда, че в този етап от клетъчния цикъл нищо съществено не се случва. По-късно се установява, че това са периоди, изпълнени с редица важни за клетката събития.

G1 периодът обхваща времето от края на предишното митотично делене до началото на репликацията на ДНК. Това е най-дългият етап от клетъчния цикъл, като в същото време и силно варира по продължителност за различните видове клетки. Нарича се още фаза на растеж, тъй като това е време на засилен биосинтез на различни молекули. Тогава става и нарастване на клетъчните размери, както и увеличаване на броя на органелите (особено митохондриите и рибозомите във връзка с нуждата от енергия и усилената протеинова продукция).

В края на G1 фазата клетката трябва да премине през първата проверка на процеса – т. нар. G1/S checkpoint. При откриване на грешки като недостатъчни клетъчни размери или увреждане на ДНК, клетката може да не премине в следващата етап на интерфазата до отстраняване на грешките. Някои клетки (например нервни) след излизане от G1 фазата не навлизат в S фазата, а остават в т.нар. G0 етап, т.е. напускат клетъчния цикъл на делене и поемат към диференциация.

S фаза – синтетичен период

S фазата (от synthesis) е периодът, в който се осъществява репликацията на ДНК, т.е. удвоява се генетичният материал на клетката, за да бъде разделен по-късно между двете дъщерни клетки. При еукариотните клетки репликацията започва на няколко места (начала на репликация) върху всяка от хромозомите в ядрото. Това осигурява по-бързото извършване на копирането на ДНК.

Тъй като от това зависи новите клетки да наследят непокътната генетичната информация, от изключително значение е репликацията да протече правилно. Отговорността за отстраняването на евентуални грешки, възникнали по време на процеса, е на специфични репарационни комплекси. Едновременно с протичането на репликацията в клетката се синтезират и хистонови протеини, които свързват ДНК.

В края на S фазата всяка хромозома се състои от две сестрински хорматиди, свързани помежду си чрез протеини, наречени кохезини. Така клетката е с удвоен генетичен материал, но нейната плоидност, определяща се от броя хромозоми, остава 2n. Другото значимо събитие в S фазата е удвояването на центрозомата.

G2 фаза – постсинтетичен период

G2 (gap2) фазата е период на протеинов синтез и натрупване на енергия необходима за предстоящото делене. Тогава се синтезират и мембранни липиди и протеини, цитоплазмата увеличава обема си, броят на клетъчните органели нараства.

От особено значение е производството на микротубулните протеини, тъй като микротубулите имат ключова роля в митотичното делене. В края на G2 фазата е вторият checkpoint. Тогава става проверката дали всички процеси, протичащи през S и G2 фазите, са извършени правилно и дали клетката е годна да премине в  етапа на делене – същинската митоза.

Същинска митоза – митотични фази

След успешното преминаване на G2checkpoint-а клетката навлиза в митотичната фаза. Един от морфологичните признаци за това събитие, е окръглената форма, която тя добива. Основните фази на митозата са профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза и цитокинеза. Фазите от профаза до телофаза често се наричат общо кариокинеза, т.е. делене на ядрото.

митоза

Цялостен цикъл на митоза – интерфаза, профаза, прометафаза, метафаза, анафаза, телофаза и разделяне на дъщерни клетки (цитокинеза)

Профаза

Удвоените центрозоми започват да се раздалечават и поемат към двата клетъчни полюса, а от тях излизат множество микротубули, които непрекъснато полимеризират и деполимеризират. При свързването на микротубули, идващи от двата полюса, те се стабилизират. Така започва формирането на делителното вретено. Характерно събитие за профазата е кондензирането на хроматина. Хромозомите стават видими под светлинен микроскоп и ядърцето изчезва.

Прометафаза

Ядрената мембрана се разпада, хромозомите стават все по-плътни. Кинетохорните протеини се свързват с центромерите на хромозомите и формират по един кинетохор за всяка хроматида. Микротубулите на делителното вретено се закачат за кинетохорите, като започват да придвижват всяка от хроматидите към противоположните клетъчни полюси. Някои автори разглеждат тази фаза като „късна профаза“.

Метафаза

По време на метафазата нишките на делителното вретено подреждат хромозомите в средата между двата клетъчни полюса, в т.нар. екваториална равнина, а самото подреждане на хромозомите е познато като метафазна пластинка. Целта на това разположение е да се осигури равномерното разделяне на хроматидите между новите клетки в следващите митотични етапи.

Анафаза

Това е фазата, в която става разделянето на сестринските хроматиди. Процесът е познат още като сегрегация и се осъществява чрез разграждането на кохезините. Разделените хромозоми се придвижват към противоположните клетъчни полюси, дърпани от скъсяващите се нишки на делителното вретено. Това скъсяване е резултат от деполимеризацията на микротубулите, захванати за кинетохорите.

Телофаза

При достигане на клетъчните полюси, хромозомите започват да декондензират, а около тях се формират нови ядрени обвивки. Нишките на делителното вретено се разпадат, а цитоскелетните елементи образуват структурите, характерни за неделящи се клетки.

Цитокинеза

Цитокинезата е фазата от митотичното делене, в която разделянето на майчната клетка на две дъщерни напълно завършва. При животинските клетки в екваториалната област пръстен от актинови филаменти започва да се съкращава, като прищъпва и клетъчната мембрана. Образуваната бразда нараства с всяко съкращение, докато накрая се получат две отделни клетки, съдържащи по едно новообразувано ядро с пълния набор хромозоми, характерни за съответния вид. Клетъчните органели също се разделят между новите дъщерни клетки. С това приключва цялата митоза.

Различия в клетъчното делене при различните типове организми

Въпреки че процесът митоза протича като цяло по сходен начин във всички диплоидни еукариотни клетки, различните организми проявяват някои особености. Например при митозата в растителни клетки няма центрозоми, а много, малки микротубулни организатори. Освен това цитокинезата се осъществява, като в екваториалната област започне изграждане на нова клетъчна стена, която нараства от средата към краищата и накрая разцепва майчината на две дъщерни клетки.

митоза

митоза при прокариотните организми

Клетъчното делене при прокариотните организми се нарича напречно или бинарно делене, познато още като амитоза. Характерно за прокариотите е, че реплицирането на техния геном протича непрекъснато, за да се осигури голям брой клетъчни деления за максимално кратък период (времето за протичане на един клетъчен цикъл при някои прокариоти е около 20 минути).

След удвояването на прокариотната хромозома, всяка от двете дъщерни хромозоми се закрепва към клетъчната мембрана в един от полюсите на клетката посредством специфични протеини. Прокариотната клетка се удължава и в момента, в който дъщерните хромозоми напълно се отделят една от друга и застанат на достатъчно разстояние в полюсите, майчината клетка се разделя напречно на две дъщерни.

Сходни Публикации

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *

Leave the field below empty!