Деление клеток

Растения и животные

Деление клеток

Чтобы понять процесс размножения кле­ток, необходимо ознакомиться подробнее со строением клеточного ядра, так как его роль в делении клеток особенно велика.

Ядро и цитоплазма есть в каждой живой полноценной клетке. Многочисленные опыты расчленения клеток показали, что ни цито­плазма без ядра, ни ядро без цитоплазмы существовать не могут и погибают. Понятно поэтому, что на строение ядра ученые обра­щают особое внимание.

Изучение ядра показало, что на различных этапах жизни клетки оно выглядит неодина­ково. У ядра неделящейся, но растущей клет­ки иное строение, чем во время деления. Строе­ние ядер неделящихся клеток довольно разно­образно. В наиболее типичных случаях раз­личают в ядре ядерную оболочку и жидкое содержимое ядра, в ко­тором часто заметны одно или несколько плотных телец — ядрышек. Кроме того, в ядре можно иногда наблюдать тончайшую сеть переплетающихся нитей.

По-другому выгля­дит строение ядра пе­ред началом деления клетки. В ядре проис­ходит ряд изменений, закономерно следую­щих одно за другим, и, что особенно важно, эти изменения происходят очень сходно у всех растений и животных (см. рис. ).

Под микроскопом в начале деления клетки можно различить в ядре нити, спутанные в плотный клубок (1).

Немного позже клубок становится более рыхлым, и отчетливо видно, что он действи­тельно состоит из отдельных нитей (2). Эти нити получили название хромосом, что в переводе с греческого означает окрашиваю­щиеся тельца. (Следует сказать, что при изу­чении ядра применяют особые краски, которые по-разному окрашивают разные части ядра.) На следующей стадии деления клетки хромо­сомы становятся короче и толще (3, 4). При этом обнаружено замечательное явление: ока­залось, что в клетке каждого вида растения или животного определенное количество хро­мосом.

Так, например, в клетке червя аска­риды 4 хромосомы, в клетке ржи — 14. В клет­ке человека — 46 хромосом. В одной и той же клетке хромосомы могут отличаться друг от друга формой и величиной. Но во всех деля­щихся клетках определенного вида животного или растения набор хромосом одинаков.

Индивидуальные различия между хромосо­мами дали возможность установить, что для каждой хромосомы есть в клетках парная ей. Например, 14 хромосом клеток ржи образуют семь пар; 46 хромосом клеток человека — 23 пары.

На следующей стадии деления клетки обо­лочка ядра растворяется. К этому времени в цитоплазме образуется так называемое веретено деления. Оно состоит из тон­чайших нитей, сходящихся к двум проти­воположным полюсам клетки. Хромосомы располагаются по экватору веретена (5). В это время становится заметным, что каж­дая из хромосом начинает расщепляться продольно на две дочерние. Расщепившиеся

хромосомы прикрепляются к нитям веретена и расходятся к полюсам так, что из двух дочер­них хромосом одна отходит к одному полюсу, а другая к другому (6). В результате к каж­дому полюсу отходит столько хромосом, сколь­ко их было в материнской клетке. Если в ней было 46 хромосом, то к каждому полюсу вере­тена отойдет также 46 хромосом. Другими словами, каждому размножению клетки пред­шествует закономерное удвоение хромосом. Затем хромосомы удлиняются, становятся бо­лее тонкими и собираются в клубок. Одновре­менно вокруг хромосом формируются ядерные оболочки двух дочерних ядер (7), а там, где был экватор веретена, появляется перетяжка или перегородка (8), делящая материнскую клет­ку на две дочерние (9).

Так происходит деление подавляющего боль­шинства клеток растений и животных.

Изучение деления клеток показало, что:

1) клеткам каждого вида животных и расте­ний свойственно определенное число хромосом;

2) хромосомы парны, т. е. в одном и том же ядре каждой клетки хромосомы представлены двумя подобными образованиями;

3) перед делением клетки каждая хромосо­ма размножается, расщепляясь продольно, в результате чего ядра дочерних клеток полу­чают то же количество хромосом, какое было в материнской клетке.

Все это приводит к выводу, что хромосомы— очень важная часть клетки. Удвоение хро­мосом при делении клетки показывает, что в ре­зультате этого процесса в клетке формируются хромосомы, подобные существующим.

В последние годы учеными — биологами и био­химиками было детально изучено строение хро­мосом, при этом было установлено, что каждая хромосома состоит из белка и молекул особой нуклеиновой кислоты, так называемой дезоксирибонуклеиновой. Молекулы этой кислоты, коротко называемой ДНК, обладают способностью воспроизводить точно такие же молекулы (в процессе обмена веществ с вещест­вами ядра). Именно такая ауторепродукция (самовоспроизведение) молекул ДНК и происхо­дит перед делением хромосом.

Молекулы дезоксирибонуклеиновой кисло­ты, находящиеся в хромосомах, представляют собой те части клеток, которые определяют наследственные свойства организма (см. ст. «Наследственность»).

Пожалуй, самое замечательное в органиче­ском мире то, что всякое живое существо, начиная свою жизнь с одной клетки — оплодотворенного яйца, в тысяча тысяч поко­лений клеток сохраняет определенное количест­во хромосом и индивидуальность каждой из них.

Чем же объясняется парность хромосом в клетке? Почему каждая хромосома представ­лена двумя подобными образованиями? Каков биологический смысл этого явления? В живых организмах при образовании половых клеток происходят и такие деления клеток, при кото­рых число хромосом в дочерних клетках умень­шается вдвое — из каждой пары остается одна хромосома. Это происходит при созревании половых клеток. Поэтому в обычных условиях в обычном яйце и в зрелом сперматозоиде жи­вотного имеется половинное количество хро­мосом — по одной из каждой пары. При оплодо­творении, т. е. при слиянии двух созревших половых клеток, сливаются и их ядра. В результате в оплодотворенном яйце будет снова полное парное количество хромосом.

Значит, в оплодотворенном яйце половина хромосом — отцовские, а половина — материн­ские. Это соотношение сохраняется во всех клетках развивающегося организма, так как при всех делениях клеток хромосомы размно­жаются.