Амитоз: понятие и сущность. Митоз, его биологическое значение, патология Амитоз прямое деление клетки

Замечание

Процесс продолжения рода является базовой характеристикой, характеризующей все живые существа.

На всех организационных уровнях живая материя представлена простейшими структурными единицами из чего можно сделать вывод, что вся материя дискретна, а сама дискретность – главное свойство живого организма. Структурными единицами клетки являются органоиды, а ее целостность обуславливается их постоянным воспроизведением, взамен поврежденных или изношенных. Все живые организмы состоят из клеток, процесс размножения которых обуславливает само их существование.

Предпосылки клеточного деления

Основой процесса развития организма является клеточное деление. Заметим, что деление клеточного ядра всегда опережает процесс деления самой клетки. В процессе развития клеточное ядро, как и прочие составные части самой клетки, возникло в процессе специализации цитоплазмы. Ядро новой клетки возникает только в процессе деления другого ядра.

Развитие растения (рост и увеличение его в объеме и размере) является следствием увеличения количества живых клеток, путем их деления. У одноклеточных организмов деление является единственным способом размножения.

Живые клетки растут и развиваются в течении всего периода своего существования, также в процессе роста происходит постоянное изменение соотношений между ее растущим объемом и поверхностью.

Поверхность клетки отстает в абсолютном выражении от темпа роста ее объема, объясняется это тем, что площадь клетки увеличивается в арифметической прогрессии, а рост ее объема в геометрической.

Общеизвестно, что питание клетки осуществляется через ее собственную поверхность. В определенный отрезок времени площадь поверхности не может обеспечить необходимый объем, в следствии чего, она начинает делится с повышенной скоростью.

Выделяют следующие виды деления клеток:

• Амитоз.
• Митоз.
• Эндомитоз.
• Мейоз.

Что такое амитоз в биологии определение

Амитоз кратко и понятно – это процесс деление клеточного ядра, которое происходит путем перестройки внутриядерного вещества, без создания новых хромосом.

Данное явление было описано биологом немецкого происхождения Р. Ремарком. Термин же был предложен гистологом В. Флемингом. Амитоз встречается чаще, чем митоз. Процесс амитоза осуществляется путем перетяжки ядра, ядрышка и цитоплазмы. В отличии от других способов клеточного деления компенсация хромосом не происходит, а происходит их удвоение. По биологическому значению различают:

• Генеративный – отличается полноценным клеточным делением.
• Реактивный – происходим в результате неадекватного воздействия на клетку.
• Дегенеративный – распределение является результатом процесса отмирания клетки.

При данном типе деления расщепление клеточного ядра происходит сужения цитоплазмы. Размер сужения постоянно увеличивается, приводя в конечном итоге к делению ядра на два самостоятельных. Завершается процесс деления ядра сужением цитоплазмы, делящей клетку на две одинаковые части, без расправления хромосом внутри вновь созданных клеток. Что и отличает митоз от амитоза.

Амитоз кратко

В процессе деления происходит расщепление клеточного ядра. В процессе амитоза клеточное ядро постепенно удлиняется, после чего оно приобретает ганглии. Размер сужения постоянно увеличивается, приводя в конечном итоге к делению ядра на два самостоятельных, завершается процесс сужением цитоплазмы, делящей клетку на две примерно одинаковые части. Две дочерние клетки образуются без возникновения клеточных событий, благодаря чему происходит увеличение клетки в объеме. Ядро расширяется, образуя структуру по форме напоминающую песочные часы.

На средней части мембраны образуются сужения. Которые постепенно углубляются, разделяя ядро на два дочерних. Инвагинация перемещается внутрь клетки. После чего, родительская ячейка делится на две (равные по размеру).

Амитоз характерен для здоровых клеток, не имеющих патологий. Но чаще он встречается у высокодифференцированных, старых клеток. А также, амитоз может встречаться у низкоуровневых организмов. Недостатком данного процесса является – отсутствие возможности генетической рекомбинации, что провоцирует возможность появления поврежденных генов.

Амитоз биологическое значение

Для амитоза характерно деление клеточного ядра и содержимого клетки на две равных части – без структурных изменений.

Заметим, что клеточное ядро делится на два равных части, без предшествующего растворения оболочки ядра. Также, в клетке отсутствует веретено деления.

По завершению процесса происходит деление протопласта и всей массы клетки на две равных части, но в случае, деления ядра на равные части, образуются новые многоядерные клеточные структуры. В процессе деления не происходит распределение клеточного вещества между ядрами.

Долгое время считалось, что амитоз – это патологический процесс, присущий только пораженным клеткам. Однако новейшие научные исследования не подтвердили данной точки зрения. Учеными доказано, что процесс амитоза чаще встречается в молодых клетках, не имеющих дефектов в развитии. Данный тип деления присущ водорослям, луку, традесканции. Помимо этого, он встречается в клетках, отличающихся высокой метаболической активностью.

Однако, данный тип деления не характерен для клеток, биологическая функция которых сводится к наиболее безопасному хранению и передаче генетической информации. К примеру, в половых клетках или клетках зародышей. Благодаря чему, амитоз не считается полноценным способом клеточного размножения.

К нетипичным формам митоза относятся амитоз, эндомитоз, политения.

Амитоз иногда ещё называют простым делением. Амитоз – прямое деление клетки путём перетяжки или инвагинации. При амитозе не происходит конденсация хромосом и не образуется аппарат деления. Амитоз не обеспечивает равномерного распределения хромосом между дочерними клетками. Обычно амитоз свойствен стареющим клеткам. Во время амитоза ядро клетки сохраняет строение интерфазного ядра, а сложной перестройки всей клетки, спирализации хромосом, как во время митоза, не происходит. Нет никаких доказательств равномерного распределения ДНК между двумя клетками при амитотическом делении, потому считают, что ДНК при таком делении может распределятся между двумя клетками неравномерно. Амитоз встречается в природе достаточно редко, в основном у одноклеточных организмов и у некоторых клеток многоклеточных животных и растений. Различают несколько форм амитоза:

• равномерный, когда образуются два равных ядра;
• неравномерный – образуются неодинаковые ядра;
• фрагментация - ядро распадается на множество мелких ядер, одинаковой или нет величины.

Первые два типа деления вызывают образование двух клеток из одной. В клетках хряща, рыхлой соединительной и некоторых других тканях происходит деление ядрышек с последующим делением ядра путём перетяжки. У двухъядерной клетки появляется кольцевая перетяжка цитоплазмы, которая при углублении вызывает полное деление клетки на две. Пример . В хряще появляются изогенные группы, т. е. группы, происходящие из одной клетки. Такие клетки специализированы для выполнения определённых функций в организме, однако лишены возможности митотически делиться. В процессе амитоза в ядре происходит деление ядрышек с последующим делением ядра перетяжкой, цитоплазма так же делится перетяжкой.

Амитоз-фрагментация вызывает образование многоядерных клеток. В некоторых клетках эпителия, печени наблюдается процесс деления ядрышек в ядре, после чего всё ядро перешнуровывается кольцевой перетяжкой. Процесс этот заканчивается образованием двух ядер. Такая двухъядерная или многоядерная клетка уже не делится митотически, через некоторое время она стареет или гибнет. Таким образом, амитоз – это деление, которое происходит без спирализации хромосом и без образования веретена деления . Так же неизвестно синтезируется ли перед началом амитоза синтез ДНК и как происходит распределение ДНК между дочерними ядрами. Происходит ли предыдущий синтез ДНК перед началом амитоза и как она распределяется между дочерними ядрами – неизвестно. При делении определённых клеток иногда митоз чередуется с амитозом.

Биологическое значение амитоза Некоторые учёные считают этот способ деления клеток примитивным, другие относят его к вторичным явлениям. Амитоз по сравнению с митозом встречается значительно реже у многоклеточных организмов и может быть отнесён к неполноценному способу деления клеток, утративших способность к делению. Биологическое значение процессов амитотического деления:

• процессы, обеспечивающие равномерное распределение материала каждой хромосомы между двумя клетками, отсутствуют;
• образование многоядерных клеток или увеличение количества клеток.

Эндомитоз. При этом типе деления после репликации ДНК не происходит разделения хромосом на две дочерние хроматиды. Это приводит к увеличению числа хромосом в клетке иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Так возникают полиплоидные клетки. В норме этот процесс имеет место в интенсивно функционирующих тканях, например, в печени, где полиплоидные клетки встречаются очень часто. Однако с генетической точки зрения эндомитоз представляет собой геномную соматическую мутацию.

Политения. Происходит кратное увеличение содержания ДНК (хромонем) в хромосомах без увеличения содержания самих хромосом. При этом количество хромонем может достигать 1000 и более, хромосомы при этом приобретают гигантские размеры. При политении выпадают все фазы митотического цикла, кроме репродукции первичных нитей ДНК. Такой тип деления наблюдается в некоторых высокоспециализированных тканях (печеночных клетках, клетках слюнных желез двукрылых насекомых). Политенные хромосомы дрозофил используются для построения цитологических карт генов в хромосомах.

Амитоз иногда ещё называют простым делением.

Определение 1

Амитоз – прямое деление клетки путём перетяжки или инвагинации. При амитозе не происходит конденсация хромосом и не образуется аппарат деления.

Амитоз не обеспечивает равномерного распределения хромосом между дочерними клетками.

Обычно амитоз свойствен стареющим клеткам.

Во время амитоза ядро клетки сохраняет строение интерфазного ядра, а сложной перестройки всей клетки, спирализации хромосом, как во время митоза, не происходит.

Нет никаких доказательств равномерного распределения ДНК между двумя клетками при амитотическом делении, потому считают, что ДНК при таком делении может распределятся между двумя клетками неравномерно.

Амитоз встречается в природе достаточно редко, в основном у одноклеточных организмов и у некоторых клеток многоклеточных животных и растений.

Типы амитоза

Различают несколько форм амитоза:

• равномерный , когда образуются два равных ядра;
• неравномерный – образуются неодинаковые ядра;
• фрагментация - ядро распадается на множество мелких ядер, одинаковой или нет величины.

Первые два типа деления вызывают образование двух клеток из одной.

В клетках хряща, рыхлой соединительной и некоторых других тканях происходит деление ядрышек с последующим делением ядра путём перетяжки. У двухъядерной клетки появляется кольцевая перетяжка цитоплазмы, которая при углублении вызывает полное деление клетки на две.

В процессе амитоза в ядре происходит деление ядрышек с последующим делением ядра перетяжкой, цитоплазма так же делится перетяжкой.

Амитоз-фрагментация вызывает образование многоядерных клеток.

В некоторых клетках эпителия, печени наблюдается процесс деления ядрышек в ядре, после чего всё ядро перешнуровывается кольцевой перетяжкой. Процесс этот заканчивается образованием двух ядер. Такая двухъядерная или многоядерная клетка уже не делится митотически, через некоторое время она стареет или гибнет.

Замечание 1

Таким образом, амитоз – это деление, которое происходит без спирализации хромосом и без образования веретена деления. Так же неизвестно синтезируется ли перед началом амитоза синтез ДНК и как происходит распределение ДНК между дочерними ядрами. Происходит ли предыдущий синтез ДНК перед началом амитоза и как она распределяется между дочерними ядрами – неизвестно. При делении определённых клеток иногда митоз чередуется с амитозом.

Биологическое значение амитоза

Некоторые учёные считают этот способ деления клеток примитивным, другие относят его к вторичным явлениям.

Амитоз по сравнению с митозом встречается значительно реже у многоклеточных организмов и может быть отнесён к неполноценному способу деления клеток, утративших способность к делению.

Биологическое значение процессов амитотического деления:

• процессы, обеспечивающие равномерное распределение материала каждой хромосомы между двумя клетками, отсутствуют;
• образование многоядерных клеток или увеличение количества клеток.

Определение 2

Амитоз – это своеобразный тип деления, который иногда можно наблюдать при нормальной жизнедеятельности клетки, а в большинстве случаев, когда функции нарушаются: влияние излучения или действие других вредных факторов.

Амитоз свойствен высокодифференцированным клеткам. В сравнении с митозом он встречается реже и играет второстепенную роль в клеточном делении большинства живых организмов.

Митоз –mitos (греч. - нити) – непрямое деление клетки, универсальный способ деления эукариотических клеток.

Главные события митотического цикла заключаются в редупликации (самоудвоении) наследственного материала материнской клетки и в равномерном распределении этого материала между дочерними клетками. Указанным событиям сопутствуют закономерные изменения химической и морфологической организации хромосом - ядерных структур, в которых сосредоточено более 90% генетического материала эукариотической клетки (основная часть внеядерной ДНК животной клетки находится в митохондриях).

Хромосомы во взаимодействии с внехромосомными механизмами обеспечивают: а) хранение генетической информации; б) использование этой информации для создания и поддержания клеточной организации; в) регуляцию считывания наследственной информации; г) удвоение генетического материала; д) передачу его от материнской клетки дочерним.

Митоз – непрерывный процесс, который делится на фазы.

В митозе можно выделить четыре фазы . Главные события по отдельным фазам представлены ниже.

Биологическое значение митоза: образование клеток с наследственной информацией, которая качественно и количественно идентична информации материнской клетки. Обеспечение постоянства кариотипа в ряду поколений клеток. Митоз служит клеточным механизмом процессов роста и развития организма, его регенерации и бесполого размножения. Таким образом, митоз является всеобщим механизмом воспроизведения клеточной организации эукариотического типа в индивидуальном развитии.

Патология митоза

Нарушения той или иной фазы митоза приводят к патологическим изменениям клеток. Отклонение от нормального течения процесса спирализации может привести к набуханию и слипанию хромосом. Иногда наблюдается отрыв участка хромосомы, который, если он лишен центромеры, не участвует в анафазном перемещении к полюсам и теряется. Отставать при движении могут отдельные хроматиды, что приводит к образованию дочерних ядер с несбалансированными хромосомными наборами. Повреждения со стороны веретена деления приводят к задержке митоза в метафазе, рассеиванию хромосом. При изменении количества центриолей возникают многополюсные или асимметричные митозы. Нарушение цитотомии приводит к появлению дву- и многоядерных клеток.

На основе митотического цикла возник ряд механизмов, с помощью которых в том или ином органе количество генетического материала и, следовательно, интенсивность обмена могут быть увеличены при сохранении постоянства числа клеток.

Эндомитоз. Удвоение ДНК клетки не всегда сопровождается ее разделением на две. Поскольку механизм такого удвоения совпадает с предмитотической редупликацией ДНК и оно сопровождается кратным увеличением количества хромосом, это явление получило название эндомитоза. При воздействии на клетки веществами разрушающими микротрубочки веретена, деление прекращается, а хромосомы будут продолжать цикл своих превращений: реплицироваться, что приведет к поэтапному образованию полиплоидных клеток – 4n, 8n и т.д. Такой процесс преобразований иначе называется эндорепродукцией. С генетической точки зрения, эндомитоз - геномная соматическая мутация. Способность клеток к эндомитозу используют в селекции растений для получения клеток с кратным набором хромосом. Для этого применяют колхицин, винбластин, разрушающие нити ахроматинового веретена. Полиплоидные клетки (а затем и взрослые растения) отличаются большими размерами, вегетативные органы из таких клеток крупные, с большим запасом питательных веществ. У человека эндорепродукция имеет место в некоторых гепатоцитах и кардиомиоцитах.

Политения. При политении в S-периоде в результате репликации и нерасхождения хромосомных нитей образуется многонитчатая, политенная структура. От митотических хромосом они отличаются большими размерами (длиннее в – 200 раз). Встречаются такие клетки в слюнных железах двукрылых насекомых, в макронуклеусах инфузорий. На политенных хромосомах видны вздутия, пуфы (места транскрипции) – выражение генной активности. Эти хромосомы – важнейший объект генетических исследований. Эндомитоз и политения приводят к образованию полиплоидных клеток, отличающихся кратным увеличением объема наследственного материала. В таких клетках в отличие от диплоидных гены повторены более чем два раза. Пропорционально увеличению числа генов растет масса клетки, что повышает ее функциональные возможности. В организме млекопитающих полиплоидизация с возрастом свойственна печеночным клеткам.

Аномалии митотического цикла . Митотический ритм, обычно адекватный потребности восстановления стареющих, погибших клеток, в условиях патологии может быть изменен. Замедление ритма наблюдается в стареющих или маловаскуляризированных тканях, увеличение ритма - в тканях при разных видах воспаления, гормональных воздействиях, в опухолях и др.

Аномалии развития митозов . Некоторые агрессивные агенты, действуя на фазу S, замедляют синтез и дупликацию ДНК. К ним относятся ионизирующая радиация, различные антиметаболиты (метатрексат, меркапто-6-пурин, флюоро-5-урацил, прокарбозин и др.). Их используют для противоопухолевой химиотерапии. Другие агрессивные агенты действуют на фазы митоза и препятствуют образованию ахроматического веретена. Они изменяют вязкость плазмы, не расщепляя нити хромосом. Такое цитофизиологическое изменение может повлечь за собой блокаду митоза в метафазу, а затем - острую смерть клетки, или митонекроз. Митонекрозы часто наблюдаются, в частности, в опухолевой ткани, в очагах некоторых воспалений с некрозом. Их можно вызвать при помощи подофиллина, который применяется при лечении злокачественных новообразований.

Аномалии морфологии митозов . При воспалении, действии ионизирующей радиации, химических агентов и особенно в злокачественных опухолях обнаруживаются морфологические аномалии митозов. Они связаны с тяжелыми метаболическими изменениями клеток и могут быть обозначены как «абортивные митозы». Примером такой аномалии служит митоз с анормальным числом и формой хромосом; трех-, четырех- и мультиполярные митозы.

Многоядерные клетки . Клетки, содержащие множество ядер, встречаются и в нормальном состоянии, например: остеокласты, мегакариоциты, синцитиотрофобласты. Но они поручаются часто и в условиях патологии - например: клетки Ланганса при туберкулезе, гигантские клетки инородных тел, множество опухолевых клеток. Цитоплазма таких клеток содержит гранулы или вакуоли, число ядер может колебаться от нескольких единиц до нескольких сотен, а объем отражён в названии - гигантские клетки. Происхождение их вариабельно: эпителиальные, мезенхимальные, гистиоцитарные. Механизм формирования гигантских многоядерных клеток различен. В одних случаях их образование обусловлено слиянием мононуклеарных клеток, в других оно осуществляется благодаря делению ядер без деления цитоплазмы. Считают также, что их образование может быть следствием некоторых аномалий митоза после облучения или введения цитостатиков, а также при злокачественном росте.

Амитоз

Прямое деление или амитоз – это деление клетки, у которой ядро находится в интерфазном состоянии. При этом не происходит конденсации хромосом и образования веретена деления. Формально амитоз должен приводить к появлению двух клеток, однако чаще всего он приводит к разделению ядра и появлению двух- или многоядерных клеток.

Начинается амитотическое деление с фрагментации ядрышек, вслед за этим делится перетяжкой ядро (или инвагинацией). Может быть множественное деление ядра, как правило, неравной величины (при патологических процессах). Многочисленные наблюдения показали, что амитоз встречается почти всегда в клетках отживающих, дегенерирующих и не способных дать в дальнейшем полноценные элементы. В норме амитотическое деление встречается в зародышевых оболочках животных, в фолликулярных клетках яичника, в гигантских клетках трофобластов. Положительное значение амитоз имеет в процессе регенерации тканей или органа (регенеративный амитоз). Амитоз в стареющих клетках сопровождается нарушениями биосинтетических процессов, включая репликацию, репарацию ДНК, а также транскрипцию и трансляцию. Изменяются физико-химические свойства белков хроматина ядер клеток, состав цитоплазмы, структура и функции органоидов, что влечет за собой функциональные нарушения на всех последующих уровнях – клеточном, тканевом, органном и организменном. По мере нарастания деструкции и угасания восстановления наступает естественная смерть клетки. Нередко амитоз встречается при воспалительных процессах и злокачественных новообразованиях (индуцированный амитоз).