Ріст клітини та всі процеси, які його забезпечують (зокрема живлення, фотосинтез або внутрішньоклітинне травлення, виділення, дихання), є підготовкою клітини до найважливішої події в її житті — клітинного поділу. При поділі з однієї материнської клітини утворюються дві «нові» — дочірні. Таким чином, біологічне значення поділу клітин полягає у передачі естафети життя новим поколінням клітин.

Розвиток клітини від її утворення (після поділу материнської клітини) до завершення власного поділу — називається клітинним циклом. Він включає дві стадії: стадію росту та стадію поділу (мал. 15). Протягом більшої частини клітинного циклу клітина знаходиться на стадії росту. Ця стадія, залежно від типу клітини, може продовжуватися від кількох годин до кількох місяців. Стадія поділу короткочасна: її тривалість зазвичай становить від 30 хв до 2 год.

Мал. 15. Клітинний цикл

У стадії росту клітина синтезує складні органічні речовини. Як наслідок, клітина збільшується.

Далі в ядрі відбувається подвоєння носіїв спадкової інформації — молекул ДНК (мал. 16).

Мал. 16. На стадії росту молекули ДНК подвоюються

Молекула ДНК має вигляд тонкої, але дуже довгої нитки. Вона складається з двох спірально закручених ланцюжків. Одна молекула ДНК, упакована за допомогою спеціальних білків, називається хромосомою (мал. 17). До початку поділу клітини хромосоми розміщуються в ядрі у вигляді рихлої переплутаної маси, де окрема нитка в оптичний мікроскоп не помітна.

Мал. 17. У ядрі молекула ДНК упакована за допомогою спеціальних білків і утворює структуру, яка називається хромосомою

Цікаво знати

Якщо витягнути в одну лінію молекули ДНК, що містяться в хромосомах однієї клітини людини, то її довжина перевищить 2 м; при цьому діаметр ядра, де розташовуються молекули ДНК, в середньому становить лише 5 мкм. Якщо ж витягнути в довжину всі молекули ДНК, які містяться в клітинах організму однієї дорослої людини (близько одного квадрильйона клітин), то відстань у 10 тис. разів перевищить від стань від Землі до Сонця.

Кожна молекула ДНК подвоюється шляхом копіювання. Як наслідок, замість однієї материнської молекули ДНК у хромосомі з’являються дві її точні копії.

У різних видів організмів кількість молекул ДНК у клітині не однакова. Наприклад, клітини тіла людини містять у ядрі 46 хромосом, тобто 46 молекул упакованої ДНК. Проте наприкінці фази росту кількість молекул ДНК у хромосомі подвоюється, і 46 хромосом містять вже 92 молекули ДНК.

Стадія поділу розпочинається після завершення росту клітини та подвоєння її ДНК і завершується утворенням двох дочірніх клітин. Спочатку хромосоми надзвичайно щільно згортаються і стають помітними в оптичний мікроскоп.

Без щільної упаковки хромосом розподіл копій ДНК між дочірніми клітинами нагадував би неможливу спробу розділити дві сплетені у безладний клубок нитки таким чином, щоб ані нитки не порвалися, ані вузли не утворилися. Саме в забезпеченні розподілу копій ДНК між дочірніми клітинами полягає роль хромосом при поділі клітин.

Хромосома на стадії поділу має дні паличкоподібні частини, з’єднані однією спільною ділянкою, — це дні з’єднані між собою копії материнської молекули ДНК. Хромосома ділиться по спільній ділянці, і кожна частина стає самостійною дочірньою хромосомою. Вони розходяться до протилежних полюсів клітини. Таким чином, при поділі ядра копії ДНК розподіляються між двома майбутніми дочірніми клітинами (мал. 18).

Maл. 18. Поділ клітини

Далі клітинна мембрана розділяє цитоплазму на дві частини. На цьому поділ завершується, і кожна дочірня клітина розпочинає свій власний клітинний цикл.

Доля дочірніх клітин. Всі клітини «народжуються» лише внаслідок поділу материнської клітини. Але далеко не всі дочірні клітини завершують поділом свій власний клітинний цикл.

У багатоклітинних істот, особливо тих, що мають складну будову і добре помітні навіть без використання збільшувальних приладів, чимало клітин протягом усього свого життя залишаються на стадії росту і працюють на користь інших клітин свого організму. Наприклад, не здатні до поділу червоні кров’яні тільця — еритроцити, не ділиться більшість клітки кісток, мозку, м’язів. Такі клітини є спеціалізованими для виконання певних функцій. Вони вже не можуть ділитися й утворювати дочірні клітини. Життя спеціалізованих клітин завершується не поділом, а відмиранням. Нові ж клітини в організмах утворюються завдяки поділу особливих клітин, які в людини і тварин називаються стовбуровими.

ВИСНОВКИ

• 1. Поділ клітин забезпечує неперервність передачі життя наступним поколінням.
• 2. Внаслідок поділу дочірні клітини завдяки хромосомам отримують у спадок програму росту та розвитку — молекули ДНК.
• 3. Внаслідок поділу цитоплазми дочірні клітини успадковують усі органели та структури, які необхідні для виконання програми, записаної в молекулі ДНК.

ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Клітинний цикл, стадія росту, стадія поділу, хромосома.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

• 1. Які основні процеси відбуваються в клітині на стадії росту?
• 2. Які основні процеси відбуваються в клітині на стадії поділу?
• 3. Яку роль відіграють хромосоми в поділі клітин?
• 4. У якій послідовності відбуваються події протягом клітинного циклу: поділ цитоплазми, подвоєння ДНК, ріст, поділ ядра?
• 5. У чому полягає біологічне значення поділу клітин?

ЗАВДАННЯ

У засобах масової інформації часто використовуються вислови: «Земля — жива планета», «живий океан», «жива істота», «жива вода», «жива рослина». Які з цих висловів, з точки зору біології, правильні, а які — хибні? Відповідь обґрунтуйте.

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Відповідь на запитання школяра «Від чого виникає небезпечне захворювання — «рак»?»