Розмноження становить одну з найважливіших характеристик сутності життя. До розмноження здатні все без винятку живі організми, від бактерій до ссавців. Існування кожного виду тварин і рослин, спадкоємність між батьківськими особинами і їх потомством підтримуються тільки завдяки розмноженню.
На молекулярному рівні процес, який можна умовно назвати розмноженням, виражається в унікальній здатності ДНК до Самоудвоение її молекул. На рівні клітини до розмноження шляхом ділення здатні такі органели, як мітохондрії і хлоропласти. Клітини одноклітинних і багатоклітинних організмів розмножуються поділом. Форми розмноження організмів дуже різноманітні і складні, але в основі всіх способів безстатевого і статевого розмноження лежить розподіл клітини.
Основний спосіб поділу еукаріотичних клітин - мітоз (грец. «Митос» - нитка, малюнок 86).
Підготовка клітин до поділу починається в період інтерфази. Один з найважливіших підготовчих процесів - синтез ДНК, т. Е. Подвоєння її молекули, що відбувається в середині періоду інтерфази. Таким чином, до митозу приступають клітини, що містять подвійну після синтезу кількість ДНК.
У мітозі розрізняють чотири фази: профазу, метафазу, анафазу, телофазу. Під час профази в ядрі з'являються тонкі нитки. Ці нитки - хромосоми. У профазі вони спирализуются і тому починають зменшуватися і потовщуватись.
До кінця профази все хромосоми стають добре видно в світловий мікроскоп, можна визначити їх розміри, форму, будову, число. Кожна хромосома - це подовжене щільне тільце, що складається з декількох частин, відокремлених один від одного перетяжками - малюнок 87. Розрізняють первинну перетяжку, або центромеру (грец. «Мерос» - частина). На хромосомі може бути і вторинна перетяжка.
Кожна хромосома складається з двох згорнутих в спіраль ниток (молекул) ДНК, які називають хроматидами або дочірніми хромосомами.
Під час профази центріолі, а їх дві в кожній клітині, розходяться до протилежних полюсів клітини і між ними утворюється веретено поділу. В кінці профази ядерна оболонка розчиняється і хромосоми вільно розташовуються в цитоплазмі, ядерця зникають.
За Профазі слід метафаза мітозу. Під час метафази завершується утворення веретена поділу і хромосоми розташовуються в екваторіальній площині веретена. Хромосоми утворюють метафазну пластинку, і кожна хромосома прикріплюється своїм центральним ділянкою (центромерой) до однієї з ниток веретена. У кожної хромосоми відбувається відділення, відокремлення хроматид один від одного.
Коли все хромосоми виявляються прикріпленими до ниток веретена, хроматиди кожної хромосоми починають розходитися до полюсів клітини: до одного полюса відходить одна хроматида, до протилежного - інша. Початок розбіжності хроматид до полюсів клітини означає, що настала наступна фаза мітозу - анафаза. Під час анафази хроматиди (дочірні хромосоми) розходяться до полюсів клітини. Рух хромосом здійснюється завдяки ниткам веретена, які скорочуються і розтягують дочірні хромосоми від екватора до полюсів клітини (рис. 86). При русі хромосом використовується енергія АТФ.
Остання фаза мітозу - телофаза. Під час телофази наблизилися до полюсів клітини хромосоми починають розкручуватися і знову набувають форму довгих ниток, що переплітаються один з одним, що характерно для неделящіхся ядра. У дочірніх ядрах знову утворюється ядерна оболонка, формується ядерце і повністю відновлюється характерне для інтерфази будова ядра. Протягом телофази відбувається і поділ цитоплазми, в результаті якого дві дочірні клітини відокремлюються одна від одної. Ці клітини за будовою повністю схожі з материнської.
Тривалість мітозу.
В життєвому циклі клітини мітоз займає значно коротший проміжок часу, ніж интерфаза.
У більшості клітин весь процес мітозу, від профази до завершення телофази, займає 1-2 години, а интерфаза у багато разів тривалішим.
Біологічне значення мітозу.
В результаті мітозу кожна дочірня клітина отримує точно такі ж хромосоми, які мала материнська клітина. Число хромосом в обох дочірніх клітинах дорівнює числу хромосом материнської клітини. Отже, біологічне значення мітозу полягає в строго рівномірному розподілі хромосом між ядрами двох дочірніх клітин. Це означає, що мітоз забезпечує точну передачу спадкової інформації кожному з дочірніх ядер.
Якщо порушується нормальний хід мітозу і в дочірній клітині хромосом виявиться менше або більше, ніж в материнській, то це призведе або до загибелі, або до істотних змін в життєдіяльності клітини - до виникнення мутацій.
Число хромосом.
Основу генетичного критерію виду становить число хромосом в клітині, яке постійно для кожного виду живих організмів.
Дані про кількість хромосом у деяких видів рослин і тварин наведені в таблиці.
Хромосоми, що містяться в ядрі однієї клітини, завжди парні, т. Е. В ядрі є дві однакові, або гомологічні, хромосоми, які складають одну пару. Так, 46 хромосом людини утворюють 23 пари, в кожній парі дві однакові хромосоми (рисунок 88). Хромосоми різних пар відрізняються один від одного розмірами, формою, місцями розташування первинних і вторинних перетяжок.
Сукупність хромосом, що містяться в одному ядрі, носить назву хромосомного набору. Хромосомний набір характерний для кожного виду організмів. Приклади деяких наборів хромосом наведені на малюнку 89.
Число хромосом і диплоїдного і гаплоидного набору постійно для кожного виду організмів.