obshaya_tsitologia (1120994), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Впрометафазе наблюдается постоянное движение хромосом или метакинез, прикотором они то приближаются к полюсам, то уходят от них к центру веретена,пока не займут среднее положение, характерное для метафазы (конгрессияхромосом).В начале прометафазы хромосомы, лежащие ближе к одному из полюсовобразующегося веретена, начинают быстро к нему приближаться. Этопроисходит не одномоментно, но занимает определенное время. Было найдено,что такой первичный асинхронный дрейф хромосом к разным полюсампроисходит с помощью микротрубочек.
Используя видео-электронное усилениефазового контраста в световом микроскопе, удалось на живых клеткахнаблюдать, что отдельные отходящие от полюсов микротрубочки случайно399достигают одного из кинетохоров хромосомы и связываются с ним,“захватываются” кинетохором. После этого происходит быстрое, со скоростьюоколо25мкм\мин,скольжениехромосомывдольмикротрубочкипонаправлению к её (-)-концу. Это приводит к тому, что хромосома приближается кполюсу, от которого произошла эта микротрубочка (рис. 317).
Важно отметить,что кинетохоры могут контактировать с боковой поверхностью такихмикротрубочек. Во время такого движения хромосомы микротрубочки неразбираются. Вероятнее всего, что за такое быстрое перемещение хромосомотвечаетмоторныйбелок,аналогичныйцитоплазматическомудинеину,обнаруженному в короне кинетохоров.В результате такого первичного прометафазного движения хромосомыоказываются случайным образом приближены к полюсам веретена, гдепродолжает происходить образование новых микротрубочек. Очевидно, что чемближе к центросоме будет находиться хромосомный кинетохор, тем будет вышеслучайность его взаимодействия с другими микротрубочками.
В этом случаеновые, растущие (+)-концы микротрубочек “захватываются” зоной короныкинетохора;теперьскинетохоромоказываетсясвязаннымпучокизмикротрубочек, рост которых продолжается на их (+)-конце. При росте такогопучка кинетохор, а вместе с ним и хромосома, должен перемещаться к центруверетена, удаляться от полюса.
Но к этому времени от противоположногополюса ко второму кинетохору другой сестринской хроматиды подрастают своимикротрубочки,пучоккоторыхначинаеттянутьхромосомукпротивоположному полюсу. Наличие такой тянущей силы доказывается тем ,что если лазерным микролучом перерезать пучок микротрубочек у одного изкинетохоров, то хромосома начинает двигаться к противоположному полюсу(рис. 318). В нормальных же условиях хромосома, совершая небольшиеперемещения в сторону то одного, то другого полюса, в результате постепеннозанимает срединное положение в веретене. В процессе прометафазного дрейфахромосом происходит удлинение, наращивание микротрубочек на (+)-концах,400когда кинетохор движется от полюса, и разборка , укорачивание микротрубочектоже на (+)-конце, когда сестринский кинетохор движется по направлению кполюсу.Эти переменные движения хромосом то туда, то сюда приводят к тому, чтоони в конце концов оказываются в экваторе веретена и выстраиваются вметафазную пластинку (см.
рис. 317).Метафаза (рис. 311). В метафазе, также как и в других фазах митоза,несмотря на некоторую стабилизацию пучков микротрубочек, продолжается ихпостоянное обновление за счет сборки и разборки тубулинов. Во времяметафазы хромосомы располагаются так, что их кинетохоры обращены кпротивоположным полюсам. В это же время происходит постоянная переборка имежполюсных микротрубочек, число которых в метафазе достигает максимума.Если на метафазную клетку посмотреть со стороны полюса, то можно видеть,что хромосомы располагаются так, что их центромерные участки обращены кцентру веретена, а плечи – к периферии. Такое расположение хромосом носитназвание “материнской звезды” и характерно для клеток животных (рис. 319).
Урастений часто в метафазе хромосомы лежат в экваториальной плоскостиверетена без строгого порядка.К концу метафазы завершается процесс обособления друг от другасестринских хроматид. Их плечи лежат параллельно друг другу, между нимихорошо видна их разделяющая щель. Последним местом, где контакт междухроматидами сохраняется, является центромера; вплоть до самого концаметафазы хроматиды во всех хромосомах остаются связанными в центромерныхучастках.Анафаза начинается внезапно, что хорошо можно наблюдать при витальномисследовании. Анафаза начинается с разъединения всех сразу хромосом вцентромерных участках.
В это время происходит одновременная деградацияцентромерных когезинов, которые связывали до этого времени сестринскиехроматиды. Такое одновременное отделение хроматид позволяет начать их401синхронное расхождение. Хромосомы все вдруг теряют центромерные связки исинхронноначинаютудалятьсядруготдругапонаправлениюкпротивоположным полюсам веретена (рис. 312, 320). Скорость движенияхромосом равномерная, она может достигать 0,5-2 мкм/мин. Анафаза – самаякороткая стадия митоза (несколько % от всего времени), но за это времяпроисходит целый ряд событий.
Главными из них являются сегрегация двухидентичных наборов хромосом и транспорт их в противоположные концыклетки.При движении хромосом они меняют свою ориентацию и часто принимаютV-образную форму. Вершина их направлена в сторону полюсов деления, а плечикак бы откинуты к центру веретена. Если перед анафазой произошел разрывплеча хромосомы, то во время анафазы оно не будет участвовать в движениихромосом и останется в центральной зоне. Эти наблюдения показали, чтоименно центромерный участок вместе с кинетохором отвечает за движениехромосом.
Создается впечатление, что за центромеру хромосома оттягивается кполюсу. У некоторых высших растений (ожика) нет выраженной центромернойперетяжки, и волокна веретена контактируют со многими точками наповерхности хромосом (полицентрические и голоцентрические хромосомы). Вэтом случае хромосомы располагаются поперек волокон веретена.Собственно расхождение хромосом слагается из двух процессов: 1расхождение хромосом за счет кинетохорных пучков микротрубочек, 2 –расхождение хромосом вместе с полюсами за счет удлинения межполюсныхмикротрубочек. Первый из этих процессов носит название “анафаза А”, второй– “анафаза В” (рис. 320).Во время анафазы А, когда группы хромосом начинают двигаться понаправлению к полюсам, происходит укорачивание кинетохорных пучковмикротрубочек.
Можно было ожидать, что в этом случае деполимеризациямикротрубочек должна происходитьна их (-)-концах, концах ближайших кполюсу. Однако было доказано, что микротрубочки действительно разбираются,402но большей частью (80%) с (+)-концов, прилежащих к кинетохорам. Вэкспериментевживыеклеткикультурытканиспомощьюметодамикроинъекции был введен тубулин, связанный с флуорохромом.
Это позволяловитально видеть микротрубочки в составе веретена деления. В начале анафазыпучок веретена одной из хромосом был облучен световым микролучомпримерно посередине между полюсом и хромосомой. При таком воздействииисчезает флуоресценция в облученном месте. Наблюдения показали, чтооблученный участок к полюсу не приближается, но хромосома достигает егопри укорачивании кинетохорного пучка (рис. 321). Следовательно, разборкамикротрубочек кинетохорного пучка происходит в основном с (+)-конца, в местеего соединения с кинетохором, а хромосома движется по направлению к (-)концу микротрубочек, который расположен в зоне центросомы.
Оказалось, чтотакое движение хромосом зависит от присутствия АТФ и от наличиядостаточной концентрации ионов Са++. То, что в составе короны кинетохора, вкоторую вмонтированы (+)-концы микротрубочек, обнаружен белок динеин,позволило считать, что именно он является мотором, который подтягиваетхромосому к полюсу. Одновременно с этим происходит деполимеризациякинетохорных микротрубочек на (+)-конце (рис. 322).После остановки хромосом у полюсов происходит дополнительное ихрасхождение за счет удаления полюсов друг от друга (анафаза В). Показано, чтопри этом происходит наращивание (+)-концов межполюсных микротрубочек,которые могут значительно увеличиваться в длину. Взаимодействие междуэтими антипараллельными микротрубочками, приводящее к их скольжениюдруготносительнодруга,определяетсядругимимоторнымикинезин-подобными белками. Кроме того, полюса дополнительно подтягиваются кпериферии клетки за счет взаимодействия с астральными микротрубочкамидинеино-подобных белков на плазматической мембране.Последовательность анафаз А и В и их вклад в процесс расхожденияхромосом может быть различным у разных объектов.
Так, у млекопитающих403стадии А и В протекают практически одновременно. У простейших В анафазаможет приводить к 15-кратному увеличению длины веретена. В растительныхклетках стадия В отсутствует.Телофаза начинается с остановки хромосом (ранняя телофаза, поздняяанафаза) (рис. 313, 314) и кончается началом реконструкции новогоинтерфазного ядра (ранний G1-период) и разделением исходной клетки на дведочерние (цитокинез) (таб. ).В ранней телофазе хромосомы, не меняя своей ориентации (центромерныеучастки–кполюсу,теломерные–кцентруверетена),начинаютдеконденсироваться и увеличиваться в объеме.
В местах их контактов смембранными пузырьками цитоплазмы начинает строиться новая ядернаяоболочка, которая раньше всего образуется на латеральных поверхностяххромосом и позже – в центромерных и теломерных участках. После замыканияядерной оболочки начинается формирование новых ядрышек. Клетка переходитв G1-период новой интерфазы.В телофазе начинается и заканчивается процесс разрушения митотическогоаппарата – разборка микротрубочек. Он идет от полюсов к экватору бывшейклетки: именно в средней части веретена микротрубочки сохраняются дольшевсего (остаточное тельце).Одно из главных событий телофазы – разделение клеточного тела,цитотомия или цитокинез.
Выше уже говорилось, что у растений деление клеткипроисходит путем внутриклеточного образования клеточной перегородки, а уклеток животных – путем перетяжки, впячивания плазматической мембранывнутрь клетки.Митоз не всегда заканчивается разделением тела клетки. Так, в эндоспермемногих растений могут некоторое время идти множественные процессымитотического деления ядер без деления цитоплазмы: образуется гигантскиймногоядерныйсимпласт.Такжебезцитотомиисинхронноделятсямногочисленные ядра плазмодиев миксомицетов. На ранних этапах развития404зародышей некоторых насекомых также происходит неоднократное делениеядер без деления цитоплазмы.В большинстве случаев закладка перетяжки при делении клеток животныхпроисходит строго в экваториальной плоскости веретена. Здесь в конце анафазы,в начале телофазы, образуется кортикальное скопление микрофиламентов,которые образуют сократимое кольцо (рис.
258). В состав микрофиламентовкольца входят актиновые фибриллы и короткие палочковидные молекулы изполимеризованного миозина II. Взаимное скольжение этих компонентовприводит к уменьшению диаметра кольца и к появлению вдавленияплазматической мембраны, что в конце приводит к перетяжке исходной клеткинадвое.После цитотомии две новые (дочерние) клетки переходят в стадию G1клеточного периода. К этому времени возобновляются цитоплазматическиесинтезы, происходит реставрация вакуолярной системы, диктиосомы аппаратаГольджи снова концентрируются в околоядерной зоне в ассоциации сцентросомой. От центросомы начинается отрастание цитоплазматическихмикротрубочек и восстановление интерфазного цитоскелета.Самоорганизация системы микротрубочекОбзор становления митотического аппарата показывает, что для процессасборки сложного ансамбля микротрубочек необходимо наличие как центроворганизации микротрубочек, так и хромосом.Однако существует ряд примеров, показывающих, что образованиецитастеров и веретен может идти независимо, путем самоорганизации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
