Митоз — деление соматических клеток¶
Митоз — форма деления ядра эукариотической клетки, при которой хромосомный набор родительской клетки точно воспроизводится в двух дочерних клетках. Митоз обеспечивает рост организма, регенерацию тканей и бесполое размножение; в норме он протекает в соматических клетках и заканчивается образованием генетически идентичных клеток с диплоидным набором хромосом.
¶Фазы митоза
Митоз — непрерывный процесс, который принято делить на четыре последовательные фазы. Продолжительность митоза у разных организмов различается: у млекопитающих в культуре клеток полный цикл занимает около 24 часов, а собственно митоз — 30–60 минут.
¶Профаза
В профазе хроматин конденсируется в видимые под микроскопом хромосомы, каждая из которых состоит из двух сестринских хроматид, соединённых в области центромеры. Ядрышко исчезает, ядерная мембрана разрушается, начинается формирование веретена деления из микротрубочек.
¶Метафаза
Хромосомы выстраиваются по экваториальной пластинке клетки. Каждая хромосома прикрепляется к микротрубочкам веретена за область центромеры. Метафаза — самая короткая и наиболее узнаваемая фаза митоза, именно хромосомы в этой фазе используются в цитогенетике для определения каротипа.
¶Анафаза
Сестринские хроматиды расходятся к полюсам клетки под действием сокращения микротрубочек. Хроматиды, ставшие самостоятельными хромосомами, движутся к противоположным полюсам. В анафазе А хромосомы разъединяются, в анафазе Б происходит удлинение самой клетки.
¶Телофаза
У полюсов формируются две новые ядерные оболочки, хромосомы деспирализуются в хроматин, появляется ядрышко. Далее следует цитокинез — разделение цитоплазмы, в результате которого образуются две самостоятельные клетки.
¶Регуляция митоза
Ключевую роль в контроле митоза играют циклин-зависимые киназы (CDK) — ферменты, активность которых связана с изменением концентрации белков-циклинов. Комплекс циклина B и CDK1 (матурирующий фактор, MPF) запускает вход в митоз. Контрольные точки клеточного цикла (в частности, точка G2/M) не позволяют клетке начать деление при наличии повреждений ДНК. Нарушение работы этих систем — одна из причин неконтролируемого деления и развития опухолей.
¶Значение митоза
Митоз лежит в основе роста многоклеточных организмов, заживления ран, регенерации тканей и бесполого размножения. У ряда организмов (например, у некоторых растений и беспозвоночных) митоз может сопровождаться эндомитозом — удвоением хромосом без деления клетки, что приводит к полиплоидии.
¶Отличие от мейоза
В отличие от мейоза, при митозе не происходит кроссинговер и редукционное деление: дочерние клетки получают такой же набор хромосом, что и материнская. Мейоз заканчивается образованием гаплоидных клеток и служит основой полового размножения.
¶Митоз в медицине и биотехнологии
Изучение митоза важно для онкологии (митотические ингибиторы — группа противоопухолевых препаратов, например, таксаны и винкаалкалоиды), генетики и клеточной биологии. Клетки в культуре, делящиеся митотически, используются в биотехнологии для получения биомассы и рекомбинантных белков.
¶История
Термин «митоз» ввёл в 1882 году немецкий анатом Вальтер Флемминг, описавший движение хромосом при делении клетки. Ранее, в 1870-х годах, явление деления ядра наблюдал Карл Негели, а термин «хромосома» был предложен в 1888 году Вильгельмом Вальдейером.
Источники:
- Альбертс Б. и др. «Молекулярная биология клетки»
- Льюин Б. «Гены»
- Каменский А. А. «Общая биология»
- Новицкий В. В. «Цитология»
- Campbell N. A., Reece J. B. «Biology»