Клетъчното делене лежи в основата на размножаването и растежа на организма, на възстановяването на увредени тъкани и органи. Чрез него генетичната програма се предава в клетъчното поколение.

      Митозата - универсална форма на размножаване на еукариотните клетки

Изключително важно е майчината клетка да предаде точни копия наследствена програма на дъщерното поколение по време на клетъчното делене. Това означава всяка дъщерна клетка да получи пълния брой хромозоми на диплоидния набор. Този процес се осъществява чрез сложното клетъчно делене, наречено митоза (митос нишка). Наименованието на процеса идва от формирането на видими под светлинен микроскоп нишки (хромозоми) в хода на клетъчното делене. Процесът протича по време на растежа в повечето клетки на организма и представлява универсална форма на размножаване на еукариотните клетки.

Клетката предварително се подготвя за митотичното делене. Към края на интерфазата всички молекули на ДНК се удвояват и се синтезират белтъци на хроматина. В резултат, хромозомите, като хроматинови нишки, стават двойно по-дебели, тъй като съдържат две хроматиди, свързани с центромера, но имат ниска степен на нагъване и спирализиране не са компактни.

Същност на митозата

Mитозата е непрекъснат процес, но за да бъде по-лесно описан, условно се разделя на четири фази: профаза, метафаза, анафаза и телофаза.

Най-забележителните събития, които се извършват в майчината клетка през профазата, са две превръщане на интерфазните хромозоми в митотични и оформяне на делително вретено. Интерфазните хромозоми (хроматиновите нишки) се спирализират и нагъват, като в резултат силно се скъсяват и удебеляват, превръщайки се в компактни частици митотични хромозоми, които са видими под светлинен микроскоп. Видно е, че всяка хромозома се състои от две сестрински хроматиди, свързани помежду си в центромерите. Броят на хромозомите е 2n, но количеството ДНК на всяка е удвоено. Хромозомите не могат да се движат самостоятелно. Тяхното придвижване в клетката, за да се разделят на два комплекта, се осъществява чрез делителното вретено. То се образува в цитоплазмата от белтъчни нишки, свързващи два срещуположни полюса на клетката. По време на профазата ядърцето и ядрената обвивка постепенно се разпадат.

През метафазата хромозомите са максимално скъсени и компактни. Те се подреждат независимо една от друга в екваториалната плоскост на делителното вретено, като всяка се свързва чрез центромера си с неговите нишки.

По време на анафазата нишките на делителното вретено се скъсяват откъм полюсите. Двете хроматиди на всяка хромозома се разделят в областта на центромера и се насочват към срещуположните полюси като самостоятелни хромозоми. Всяка от тези хромозоми съдържа нормално количество ДНК, т.е. наследствена програма.

През телофазата в областта на двата полюса на делителното вретено хромозомите се доближават, компактната им структура се разрушава, те се удължават и отъняват, губят видимите си очертания и постепенно преминават в хроматинови нишки. Нишките на делителното вретено се разтварят. Ядърцето и ядрената обвивка се възстановяват и оформят две ядра с диплоиден хромозомен набор.

Дотук описаните събития се отнасят до разделянето на ядрото т.е. кариокинеза. По-нататък телофазата се последва от разделяне на цитоплазмата цитокинеза. При животинските клетки в екваториалната област цитоплазмата се разделя чрез прищъпване до обособяването на две самостоятелни дъщерни клетки. При растителните клетки се образува вътрешна преградна пластинка. Така след завършване на митозата от една диплоидна майчина клетка се образуват две също диплоидни дъщерни клетки. /фиг.2./.

Ясно е, че две събития осигуряват запазването на наследствената програма при преминаването от едно поколение клетки в друго: удвояването на хромозомите в майчината клетка и тяхното разделяне в два еднакви комплекта по време на митозата.

Митозата протича бързо и заема средно 10% от времето на митотичния цикъл. Този вид делене лежи в основата на безполовото размножаване. Продължителността на митотичния цикъл е различна за различните клетки. При човешки клетъчни култури той трае около 20 часа (19 часа интерфаза и 1 час митоза). При естествено обновяване на клетките на чревната лигавица на човек мититичният цикъл продължава около 24 часа (23 часа интерфаза и 1 час митоза).

Регулация на митоза

Приема се, че една от главните причини за настъпване на клетъчното делене е нарушаването на отношението между масата и обема на ядрото и то като че ли губи контрол върху цитоплазмената маса. Клетъчното делене възстановява оптималното отношение.

Митозата е зависима от температурата, от присъствието на някои хормони и фактори, стимулиращи растежа. Така например повишаването на температурата в известни граници ускорява процеса, а понижаването го забавя. Съществуват още и механизми, довеждащи клетките до стареене и изгубване на делителна способност след определен брой митотични цикли.

Размножаването на клетките е общобиологично свойство. На молекулно равнище то се проявява в удвояването на ДНК по време на интерфазата, а на клетъчно равнище в клетъчното делене.

При еукариотните клетки е познат и друг процес на делене амитоза. Той се наблюдава при дегенериращи клетки /в зародишни обвивки, при епителни клетки/. При него не се образуват хромозоми и делителен апарат, което не позволява на наследствената програма да се предаде в пълен комплект на дъщерните клетки. Амитозата е обичаен вид делене при много едноклетъчни /първаци/.

Схема на фазите на митозата